扁鏟側(cè)脹儀在基坑勘察中的應(yīng)用

聶 建 微

(十四冶建設(shè)云南勘察設(shè)計(jì)有限公司，云南 昆明 650031)

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扁鏟側(cè)脹儀在基坑勘察中的應(yīng)用

聶 建 微

(十四冶建設(shè)云南勘察設(shè)計(jì)有限公司，云南 昆明 650031)

通過(guò)對(duì)昆明某基坑范圍內(nèi)不同的地層單元扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)(DMT)測(cè)試分析，應(yīng)用所實(shí)測(cè)的DMT數(shù)據(jù)ID，KD，ED換算土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，并將其結(jié)果與室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，指出其結(jié)果與土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)有較好的相關(guān)性，且精度比較高。

扁鏟側(cè)脹儀，基坑勘察，土工試驗(yàn)，壓縮模量

0 引言

扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)是將帶有膜片的扁鏟壓入土中預(yù)定深度，充氣使膜片向孔壁土中側(cè)向擴(kuò)張，根據(jù)壓力與變形關(guān)系，測(cè)定土的模量及其他有關(guān)指標(biāo)。最適宜在軟弱、松散土中進(jìn)行，隨著土的堅(jiān)硬程度或密實(shí)程度的增加，適宜性漸差[1-3]。它具有操作和維護(hù)十分簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)、重復(fù)性好、可得到近乎連續(xù)的地層剖面、試驗(yàn)結(jié)果與人們熟悉的土工參數(shù)相關(guān)聯(lián)，可直接與其他室內(nèi)試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果相比較、扁平狀插板可大大避免土體的拱效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)在勘察工程中被廣泛應(yīng)用，并制定了扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[4，5]。本文對(duì)云南昆明滇池附近某基坑采用DMT型扁鏟側(cè)脹儀取得了一些初步成果。

1 計(jì)算方法[3]

由A，B，C值經(jīng)膜片修正系數(shù)的修正后可分別得到P0,P1,P2值：P0=1.05(A-Zm+ΔA)-0.05(B-Zm-ΔB)；P1=B-Zm-ΔB;P0=C-Zm+ΔA。

式中：Zm——調(diào)零前的壓力表初讀數(shù)；

P0——膜片向土中膨脹之前的接觸壓力；

P1——膜片膨脹至1.10 mm時(shí)的壓力；

P2——膜片回到0.05 mm時(shí)的終止壓力；

ΔA——率定時(shí)鋼膜片膨脹至0.05 mm時(shí)的實(shí)測(cè)氣壓值；

ΔB——率定時(shí)鋼膜片膨脹至1.10 mm時(shí)的實(shí)測(cè)氣壓值。

根據(jù)以上壓力值，可以得到下列幾個(gè)試驗(yàn)參數(shù)。

土性指數(shù)：ID=(P1-P0)/(P0-u0)。

水平應(yīng)力指數(shù)：

側(cè)脹模量：

ED=34.7(P1-P0)。

孔隙壓力指數(shù)：

UD=(P2-P0)/(P0-u0)。

式中：u0——靜水壓力；

根據(jù)工程地質(zhì)手冊(cè)，由經(jīng)驗(yàn)公式與土的參數(shù)建立相關(guān)關(guān)系(見(jiàn)表1)，可以獲得土的靜止側(cè)壓力系數(shù)、不排水抗剪強(qiáng)度、超固結(jié)比、壓縮模量、地基土承載力、土的臨界水平應(yīng)力指數(shù)、液化強(qiáng)度比等參數(shù)。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

表1 DMT試驗(yàn)參數(shù)與土的工程性質(zhì)相關(guān)關(guān)系[3]

云南昆明滇池附近某基坑，地下設(shè)2層地下室，開(kāi)挖深度約15 m。場(chǎng)地地貌上屬于滇池盆地湖沼相沉積平原地貌，基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)地層主要為泥炭質(zhì)土、黏土、粉土。依據(jù)本工程巖土工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地土層自上而下劃分為9個(gè)大層， 0 m～15 m的土層主要為填土、軟塑狀黏土及泥炭質(zhì)土，局部夾稍密狀粉土、粉砂，物理力學(xué)性質(zhì)較差，屬欠固結(jié)土，具高孔隙比、高含水量、高壓縮性、易變形的特征；15 m～50 m的土層主要為可塑～硬塑狀黏性土、泥炭質(zhì)土，間夾中密狀粉土。各層土的基本物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 地層分布及物理力學(xué)參數(shù)

2.2 試驗(yàn)成果分析

基坑工程范圍內(nèi)共進(jìn)行了6個(gè)扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)鉆孔，合計(jì)147個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。試驗(yàn)成果依據(jù)相關(guān)規(guī)范及手冊(cè)進(jìn)行扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)成果估算(見(jiàn)表3)。

表3 扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)綜合成果表

2.2.1ID劃分土類(lèi)

根椐《工程地質(zhì)手冊(cè)》(第四版)用材料指數(shù)ID劃分土的類(lèi)別，該基坑的場(chǎng)地土中，黏性土層的ID和土工試驗(yàn)定名的土名基本一致，說(shuō)明扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)對(duì)云南昆明滇池附近的基坑工程的土層劃分有一定的借鑒作用，基本上能反映地基土的特性；但對(duì)于粉土、砂土等較硬土層，由于其的黏粒含量差異較大，故計(jì)算得出的材料指數(shù)ID差異也較大(見(jiàn)表4)。

表4 用土類(lèi)指數(shù)ID劃分土類(lèi)[3]

2.2.2 壓縮模量

表5 壓縮模量對(duì)比表

扁脹試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的壓縮模量與土工試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，通過(guò)對(duì)比可以看出，根據(jù)扁鏟試驗(yàn)按相關(guān)手冊(cè)及規(guī)范估算出的側(cè)脹模量與土工試驗(yàn)的壓縮模量基本一致。參考國(guó)內(nèi)外工程經(jīng)驗(yàn)，表明側(cè)脹模量MDMT是從DMT試驗(yàn)所獲得的最可信而且最有用的參數(shù)[6]。但對(duì)于粉土偏差較大，故在粉土、砂土地層采用扁鏟試驗(yàn)具有一定的局限性。

3 結(jié)語(yǔ)

本文就云南昆明滇池附近某基坑針對(duì)基坑范圍內(nèi)土層進(jìn)行了扁鏟側(cè)脹儀試驗(yàn)，并結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)對(duì)比分析。結(jié)果表明，對(duì)于軟土、黏性土層扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)經(jīng)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值修正后的結(jié)果與土工試驗(yàn)得出的結(jié)果基本一致。其值基本上反映了被測(cè)土體的力學(xué)性質(zhì)，可以為工程設(shè)計(jì)提供參考。對(duì)于粉土、砂土地層差異較大。

[1] 陳國(guó)民.扁鏟側(cè)脹儀試驗(yàn)及其應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1999，21(2)：177-183.

[2] 林華國(guó).扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)在巖土工程中的應(yīng)用文[D].上海:同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004.

[3] 工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[4] GB 50021—2001(2009年版),巖土工程勘察規(guī)范[S].

[5] TB 10018—2003,鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)程[S].

[6] Marchetti，S..In-situ tests by flat dilatometer[J].Journal of Geotechnical Engineering Division，ASCE，1980，106(3):299-321.

The application of the Flat Dilatometer Test in foundation pit investigation

Nie Jianwei

(The14thMetallurigicalConstructionofYunnanSurveyandDesignCo.，Ltd,Kunming650031，China)

Based on the analysis of the determined parameterID,KD,EDof the DMT in foundation pit investigation at Kunming, this paper discusses the experiential formulae and the deficiency about the DMT. The results of DMT is correlated with familiar geotechnical parameter, directly comparable with the result of other laboratory. Flat dilatometer test is a simple and efficient in-sit testing technique with high precision. It has preferable relativity between the testing results and character guideline of physics and mechanics.

Flat Dilatometer Test(DMT)， foundation pit investigation， geotechnical test, modulus of compression

1009-6825(2016)22-0075-02

2016-05-27

聶建微(1981- )，男，工程師，注冊(cè)巖土工程師

TU412

A