烏審旗地區(qū)飽和粉細砂地基原位測試數(shù)據(jù)的相關(guān)分析

吳 軍

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司， 北京 100055)

烏審旗地區(qū)飽和粉細砂地基原位測試數(shù)據(jù)的相關(guān)分析

吳 軍

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司， 北京 100055)

重型動力觸探和靜力觸探是工程地質(zhì)勘察中最常用的兩種原位測試方法，通過對烏審旗地區(qū)飽和粉、細砂地層重型動力觸探和靜力觸探數(shù)據(jù)的相關(guān)分析，推導(dǎo)出該地基承載力和原位測試指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系式。

原位測試 地基 承載力 相關(guān)關(guān)系

烏審旗大部分地區(qū)屬于毛烏素沙漠，地勢起伏較小，地表大部分為風(fēng)積沙所覆蓋，下伏第四系湖相沉積粉、細砂層，厚20～60 m，砂質(zhì)較純，地下水位淺，基本處于飽和狀態(tài)。烏審旗地區(qū)粉、細砂厚度大，砂質(zhì)較純，可視作為半無限彈性體。

某鐵路專用線位于烏審旗，沿線分布有多座小橋涵，地基土為粉、細砂。小橋涵工程多選擇淺基礎(chǔ)，地基計算一般只進行承載力計算而不進行變形計算，故天然地基承載力大小直接關(guān)系到地基的加固方案和基礎(chǔ)形式的選擇。

1 原位測試數(shù)據(jù)的相關(guān)分析

對小橋涵進行了重型動力觸探和靜力觸探實驗，對每個檢測點的實驗數(shù)據(jù)按0.5 m進行劃分，并賦予一個代表值，該代表值為0.5 m厚度范圍內(nèi)原位測試數(shù)據(jù)的平均值。顯然，原位測試數(shù)據(jù)為隨機變量，且相互獨立，設(shè)Xh為深度為h的重型動力觸探值代表值，n為測試點的個數(shù)，Xh服從正態(tài)分布(Xh～(u，σ2)。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計的知識，有

(1)

(2)

(3)

1.1 重型動力觸探數(shù)據(jù)相關(guān)分析

進行了18處的重型動力觸探實驗，實驗深度為2～9 m，因為淺基礎(chǔ)的主要影響深度為基底以下一倍基礎(chǔ)寬度，故選擇實驗深度為2～6 m深度范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

表1 各深度的N63.5統(tǒng)計數(shù)據(jù)

圖1 N0.95和深度X的相關(guān)關(guān)系

深度X和N0.95相關(guān)分析結(jié)果見圖1。

圖2 N63.5值和深度X的關(guān)系

(4)

(R2=0.835σ=0.956)

N63.5值和深度X的關(guān)系見圖2。

1.2 靜力觸探數(shù)據(jù)的相關(guān)分析

進行了12處的雙橋靜力觸探實驗，實驗深度為0～6 m，并對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2。

表2 各深度的qc統(tǒng)計數(shù)據(jù)

對qc0.95和深度X進行相關(guān)分析(見圖3)得到相關(guān)關(guān)系式

(5)

(R2=0.918σ=0.173)

圖3 深度X和端阻qc0.95的相關(guān)關(guān)系

測試點原位測試數(shù)據(jù)的qc值和深度X的關(guān)系見圖4。

圖4 qc值和深度X的關(guān)系

根據(jù)圖3和圖4可以看出，原位測試數(shù)據(jù)的離散性較大，除了試驗誤差以外，粉砂和細砂的交互分布也是導(dǎo)致指標(biāo)離散度偏高的重要原因。

2 原位測試指標(biāo)與地基承載力的關(guān)系

關(guān)于地基承載力和原位測試指標(biāo)的經(jīng)驗公式有很多，計算結(jié)果往往差異也比較大。現(xiàn)行《鐵路工程地質(zhì)原位測試規(guī)程》(TB10041—2003)對于粉、細砂的承載力和動力觸探擊數(shù)之間沒有建立相關(guān)關(guān)系；粉、細砂的承載力和靜力觸探值之間的相關(guān)關(guān)系式，采用的是和中、粗砂一樣的經(jīng)驗公式。實際工作中，根據(jù)該經(jīng)驗公式推算出的地基承載力值往往偏高。

當(dāng)偏心距e小于或等于0.033倍基礎(chǔ)底面寬度時，根據(jù)土的抗剪強度指標(biāo)確定地基承載力特征值可按fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck進行計算[1]。

取γ=γm=11 kN/m3(浮容重)，ck=0，

φk=32°，基礎(chǔ)寬度b=3 m，則簡化為

(6)

當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3 m或埋置深度大于0.5 m時，從載荷試驗或其他原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值，尚應(yīng)按公式fa=fak+ηb(b-3)+ηdγm(d-0.5)進行修正[1]。

取γ=γm=11 kN/m3(浮容重)，基礎(chǔ)寬度b=3 m，ηd=3，則簡化為

(7)

建立fak～N63.5、fak～qc的相關(guān)關(guān)系見圖5。

圖5 fak～N63.5及fak～qc相關(guān)關(guān)系

(8)

(9)

式(8)和式(9)與廣東省《建筑地基基礎(chǔ)檢測規(guī)范》表5.4.8和表6.4.7-1粉、細砂地基承載力的推定方法基本一致，這從一個側(cè)面驗證了本文的相互關(guān)系式。

3 結(jié)論

(1)地基承載力特征值與重型動力觸探試驗指標(biāo)相關(guān)關(guān)系式：fak=24.79N63.5+1.0。

(2)地基承載力特征值與靜力觸探試驗指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系式：fak=23.13qc+54.6。

(3)結(jié)論來自于烏審旗地區(qū)深厚的粉、細砂層的原位測試數(shù)據(jù)，對于中厚層或薄層粉、細砂層，由于臨界厚度的影響，尚需進行驗證。

(4)由于條件限制，未能進行載荷試驗，地基承載力是通過規(guī)范推薦公式進行計算得來的，其值與載荷試驗的結(jié)果必然有一定的差異。

(5)鐵路工程中采用的是基本承載力(σ0)的概念，與本文中的承載力特征值(fak)尚有些許的差異。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2012

[2] 中華人民共和國鐵道部.TB10014—2003鐵路工程地質(zhì)原位測試規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社,2003

[3] 廣東省建設(shè)廳.DBJ15—60—2008建筑地基基礎(chǔ)檢測規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008

[4] 《工程地質(zhì)手冊》編委會. 工程地質(zhì)手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2007

TheCorrelationAnalysisofIn-situTesttoSaturatedSiltyandFineSandInWushenCountry

WU Jun

2014-05-30

1672-7479(2014)04-0044-03

TU413

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