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重型（2）動(dòng)力觸探應(yīng)用于深層飽和軟土應(yīng)注意的問題

時(shí)間日期：2003-11-24 已被閱讀次：[8492]

佛山市房屋建筑設(shè)計(jì)院招德寧　彭智昌

[提要] 本文對(duì)深層飽和軟土在重型（2）動(dòng)力觸探試驗(yàn)中擊數(shù)失真的問題，進(jìn)行了探討，并就實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的問題提出幾點(diǎn)建議。
[關(guān)鍵詞] 重型（2）動(dòng)力觸探試驗(yàn)　深層飽和軟土　超孔隙水壓力
一、關(guān)于重型（2）動(dòng)力觸探
　　我院勘察室曾采用重型（2）動(dòng)力觸探作為工程地質(zhì)勘察中定量的方法。這種在原狀土層中進(jìn)行的測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)是施工容易掌握，如果采用自由落錘，在施工過程中保持鉆桿垂直，緊固鉆桿，保證擊入時(shí)鉆桿不松動(dòng)彈跳，這樣就可以最大限度的減少施工造成的誤差，保證了測(cè)試的質(zhì)量。在長期使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)重型（2）動(dòng)力觸探與用其他方法取得數(shù)據(jù)有差別，在有深層飽和軟土的區(qū)域中，這種差別尤為顯著，影響了土層物理力學(xué)指標(biāo)的取值，這個(gè)問題值得我們探討。
　　二、工程實(shí)例
　　某工程地質(zhì)勘察采用鑒別鉆孔及重型（2）動(dòng)力觸探試驗(yàn)，地層揭露如圖1所示。資料反映，淺層飽和軟土（②淤泥）的平均擊數(shù)為0.5擊/每0.1m，深層飽和軟土（⑦淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土）的平均擊數(shù)為9擊/每0.1m。同為飽和軟土，觸探擊數(shù)卻有很大的差別。在⑦層（淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土）取土工試樣一件，土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)為：e =1.015，Sr =100％，Wl =27.4％，Wp =16.4％，Ip =11.0，Il =2.11，Φ=6.5°，C =0.09KPa。由Il =2.11>1，可判定該土層為流塑狀態(tài)。按觸探擊數(shù)判別②層淤泥為流塑，而⑦淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土可判別為硬塑狀態(tài)。這說明重型（2）動(dòng)力觸探試驗(yàn)擊數(shù)（已作桿長校正）并不能真實(shí)反映深層飽和軟土的力學(xué)性能。
　　三、原因分析
　　我們知道，重型（2）動(dòng)力觸探的錐頭擊打是一種擠土破壞試驗(yàn)，其土體破壞機(jī)理與荷載試驗(yàn)中土體的剪切破壞機(jī)理不同。剪切破壞是受主應(yīng)力б1與側(cè)應(yīng)力б3共同作用的結(jié)果；擠土破壞主要受有效側(cè)應(yīng)力б3′ 的作用。在觸探試驗(yàn)中，土的側(cè)向反力由兩部分組成：一為土自重壓力傳遞產(chǎn)生的土的側(cè)向應(yīng)力б3 ，二為孔隙水壓力；前者為相對(duì)固定值，后者則可隨水頭差變化或土應(yīng)力狀態(tài)變化而改變。由此可得土的有效側(cè)應(yīng)力土的自重壓力隨深度增加，土的側(cè)向壓力及孔隙水壓力也隨之增大，顯然，在擊打動(dòng)能相同的情況下，深層土的有效側(cè)應(yīng)力要比淺層土的有效側(cè)應(yīng)力小，所需擊入動(dòng)能也大，擊數(shù)也隨之增多，但此因素已在桿長校正中作出相應(yīng)調(diào)整。筆者認(rèn)為，超孔隙水壓的消散狀態(tài)，是造成觸探擊數(shù)失真的主要原因。飽和軟土孔隙全部為水充填，且透水性差，當(dāng)受外力作用時(shí)孔隙水壓力驟然上升而難于消散，形成超孔隙水壓。相對(duì)而言，淺層飽和軟土上覆土壓較輕，水壓可向上消散，本工程②層淤泥下為砂層，水壓亦可向下消散；深層飽和軟土上覆土壓重，水壓難以向上消散，本工程⑦層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土下為硬塑殘積土層，水壓難以向下消散。因此深層飽和軟土超孔隙水壓在連續(xù)擊打過程中會(huì)保持穩(wěn)定難以減少，其有效側(cè)應(yīng)力也隨之減少，最終造成觸探擊數(shù)偏大、失真。
　　б3′ = q －б3 － P
　　q ——觸探擊打動(dòng)能轉(zhuǎn)化成的側(cè)向壓應(yīng)力
　　б3 ——原有的土的側(cè)向應(yīng)力
　　P ——孔隙水壓力
　　四、實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的問題
　　1、經(jīng)過以上分析我們可知，進(jìn)行重型（2）動(dòng)力觸探試驗(yàn)時(shí)，不同的土體會(huì)產(chǎn)生不同的受力特性。拿砂土與飽和軟土作比較則更能反映超孔隙水壓對(duì)觸探擊數(shù)真實(shí)性的影響。砂土的透水性強(qiáng)，超孔隙水壓可橫向消散，在觸探連續(xù)擊打過程中超孔隙水壓會(huì)產(chǎn)生“形成——消散——再形成”的循環(huán)，使有效側(cè)應(yīng)力得以在循環(huán)變化過程中對(duì)砂土體進(jìn)行有效擠壓。也就是說，在擊入能量相同的情況下，作用在砂土的有效側(cè)應(yīng)力大于作用在飽和軟土的有效側(cè) 應(yīng)力，砂土觸探試驗(yàn)擊數(shù)比飽和軟土擊數(shù)更能反映土體力學(xué)狀態(tài)。因此，在采用重型（2）動(dòng)力觸探試驗(yàn)時(shí)，必須對(duì)不同的土體進(jìn)行不同的修正，不能單靠觸探曲線對(duì)土體力學(xué)狀態(tài)作判別；對(duì)飽和軟土，特別是深層飽和軟土應(yīng)通過取土工樣獲取土層物理力學(xué)數(shù)據(jù)，為土體判別提供可靠依據(jù)。
　　2、在實(shí)踐中往往遇到打樁不能有效通過深層飽和軟土的情況。如前所述，由于深層飽和軟土的超孔隙水壓力不能迅速消散，因此對(duì)樁（特別是小錘細(xì)樁）形成很大的端阻力。遇到這種情況應(yīng)特別小心，超孔隙水壓力會(huì)隨上部建筑物的長期作用而緩慢消散，其端阻力也隨之減少。所以此類樁不能簡單按收錘貫入度或靜載試驗(yàn)來確定單樁承載力，而應(yīng)按上部土體的有效磨擦，根據(jù)純磨擦樁的計(jì)算對(duì)靜載試驗(yàn)值進(jìn)行折減，所得結(jié)果才比較接近長期荷載作用下的單樁承載力。
　　五、結(jié)論
　　重型（2）動(dòng)力觸探作用在不同的土層有不同的反應(yīng)特性，在深層飽和軟土中觸探擊數(shù)偏大，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須配合其他試驗(yàn)手段對(duì)深層飽和軟土進(jìn)行判別。以深層飽和軟土作樁端持力層時(shí)，應(yīng)充分考慮長期荷載作用下端阻力的消減，此情況下建議按純磨擦樁進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　參考文獻(xiàn)
1.《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021－2001）　中國建筑工業(yè)出版社　2002年2月2日

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