滇中引水工程軟土地基試驗(yàn)研究

趙科

摘要：滇中引水工程是云南省委、省政府的重大決策部署，工程總投資估算680億元，工程可實(shí)現(xiàn)年調(diào)水量34.2億立方米，輸水總干渠全長(zhǎng)661千米。為了確保工程施工質(zhì)量，需要對(duì)整個(gè)輸水路徑軟土地基進(jìn)行必要原位試驗(yàn)，故我院此次采用十字板剪切、靜力觸探、剪切波速等現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法，對(duì)工程大理II段以及玉溪段進(jìn)行試驗(yàn)，并得出相關(guān)結(jié)論。

關(guān)鍵詞：引水工程；軟土地基；原位試驗(yàn)

大理Ⅱ段整個(gè)工程線路穿越了洱海東岸、祥云等沖積、湖積盆地或溝谷，以較軟的粘質(zhì)、粉質(zhì)土為主，厚度較大，地下水位較高，含水豐富。基礎(chǔ)存在承載力低、變形差異大、基坑涌水等問題，地震裂度區(qū)可能還存在砂土液化的問題。玉溪段由于通海壩區(qū)段為深厚湖積層松軟地基，粘性砂土層較厚，地下水位較高，屬于高壓縮性飽和土，存在低承載力、壓縮沉陷變形過大、不均勻沉陷、飽和砂土地震液化等地基穩(wěn)定性問題。因此有必要對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，從而為地質(zhì)提供軟土地基的物理力學(xué)參數(shù)，確保工程施工質(zhì)量。

1.剪切波試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)?zāi)康募捌湓矸治?/p>

基于剪切波試驗(yàn)可以有效對(duì)擬建建筑場(chǎng)地土的類型及建筑場(chǎng)地類別進(jìn)行劃分，以確定建筑抗震有利、不利和危險(xiǎn)地段。故此次依據(jù)場(chǎng)地條件及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）、《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）等相關(guān)條例規(guī)定，對(duì)玉溪段現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地進(jìn)行單孔波速法共完成XQZK88#、XQZK89#、XQZK90#、XQZK92#四個(gè)孔剪切波速測(cè)試工作，累計(jì)測(cè)試深度80m，測(cè)點(diǎn)160個(gè)。如下圖所示為主要使用設(shè)備以及使用現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)接圖：

采用木錘或適宜的鐵錘分別水平敲擊水平放置孔口的木板兩端，地表產(chǎn)生的剪切波經(jīng)地層傳播，由孔內(nèi)三分量檢波器的水平向檢波器接收SH波信號(hào)，然后讀取正、反兩方向的實(shí)測(cè)波形，找出波形交叉點(diǎn)，讀取初至波傳播時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)（層）剪切波速值及其它相關(guān)參數(shù)。土層的等效剪切波速定量分析關(guān)系為

1.2結(jié)果分析

此次剪切試驗(yàn)對(duì)場(chǎng)地土類型與建筑場(chǎng)地類別的劃分均依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2010）中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，以XQZK88鉆孔為例進(jìn)行分析，測(cè)試結(jié)果如下表所示：

由上表可知，該鉆孔實(shí)際等效剪切波速為124.9m/s，覆蓋層厚度高于81米，場(chǎng)地類別屬于IV類。

2.靜力觸探試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)原理分析

該試驗(yàn)主要采用濮陽市佳時(shí)公司制造的JTY-3A型靜力觸探儀，檢測(cè)設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)接見圖2。

試驗(yàn)時(shí)靜力將探頭以一定的速率壓入土中，利用探頭內(nèi)的力傳感器，通過電子量測(cè)器將探頭受到的貫入阻力記錄下來。將探頭壓入土中時(shí)，由于土層的阻力，使探頭受到一定的壓力，土層的強(qiáng)度越高，探頭所受到的壓力越大。通過探頭內(nèi)的阻力傳感器，將土層的阻力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后由儀表測(cè)量出來。因此，靜力觸探就是通過探頭傳感器實(shí)現(xiàn)一系列的轉(zhuǎn)換：土的強(qiáng)度→土的阻力→傳感器的應(yīng)變→電阻的變化→電壓的輸出，最后由電子儀器放大和記錄下來，達(dá)到測(cè)定土強(qiáng)度和其他指標(biāo)的目的。

2.2結(jié)果分析

此次試驗(yàn)對(duì)于地基土承載力參考《工程地質(zhì)手冊(cè)》中粘性土靜力觸探承載力經(jīng)驗(yàn)式、砂土靜力觸探承載力經(jīng)驗(yàn)式、以及粉土靜力觸探承載力經(jīng)驗(yàn)公式確定。通過試驗(yàn)得出探孔不同深度土的比貫入阻力ps、錐頭阻力qc、側(cè)壁摩阻力fs、及摩阻比Rf，其中比貫入阻力ps通過qc-ps經(jīng)驗(yàn)關(guān)系（qc=0.89ps-0.31）計(jì)算。大理II段分別在CWZK150、CWZK153及CWZK156勘探鉆孔附件進(jìn)行了試驗(yàn)，以CWZK150鉆探孔為例進(jìn)行分析。如下表所示為觸探試驗(yàn)結(jié)果

3.十字剪切試驗(yàn)

3.1試驗(yàn)原理分析

十字板剪切試驗(yàn)是用插入土中的標(biāo)準(zhǔn)十字板探頭，以一定速率扭轉(zhuǎn)，測(cè)量土破壞時(shí)的抵抗力矩，測(cè)定土的不排水剪的抗剪強(qiáng)度和殘余抗剪強(qiáng)度。可用于測(cè)定飽和軟粘土的不排水抗剪強(qiáng)度和靈敏度。

十字板剪切試驗(yàn)設(shè)備一般分為機(jī)械式和電測(cè)式，本次試驗(yàn)采用電測(cè)式，即電阻應(yīng)變式十字板剪切儀。電阻應(yīng)變式十字板剪切試驗(yàn)是利用靜力觸探儀的貫入裝置將十字板頭壓入到不同的試驗(yàn)深度，借助齒輪扭力裝置旋轉(zhuǎn)十字板頭，用電子儀器測(cè)量土的抵抗力矩，從而計(jì)算出土的抗剪強(qiáng)度。

3.2試驗(yàn)結(jié)果分析

玉溪段的軟土地基十字板剪切試驗(yàn)分別在XQZK88、XQZK89和XQZK90勘探鉆孔附件進(jìn)行，根據(jù)勘探鉆孔資料，選擇滿足十字板剪切試驗(yàn)條件的深度位置進(jìn)行試驗(yàn)，得出探孔各試驗(yàn)段土的十字板剪切強(qiáng)度Cu、Cu和靈敏度St，以XQZK88為例，試驗(yàn)深度為3.9～18.0m，共六段，原狀土抗剪強(qiáng)度為34.80～52.64 kPa，重塑土抗剪強(qiáng)度為8.88～16.23 kPa，靈敏度為2.5～3.9，均屬中靈敏度土。詳細(xì)數(shù)據(jù)如下表所示

如下圖為該點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度隨深度變化曲線

4.結(jié)束語

綜上所述，基于十字板剪切、靜力觸探、剪切波速可以客觀的獲得大理II段以及玉溪段的巖土品質(zhì)，從而有助于更為客觀的工程設(shè)計(jì)，確保工程施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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