長春地區老黏土地基承載力確定方法的探討

楊豐年，李向群，王海鵬

1.吉林建筑大學測繪與勘查工程學院，吉林長春130118；2.大連恒基巖土工程有限公司，遼寧大連116000

長春地區老黏土地基承載力確定方法的探討

楊豐年1，李向群1，王海鵬2

1.吉林建筑大學測繪與勘查工程學院，吉林長春130118；2.大連恒基巖土工程有限公司，遼寧大連116000

老黏性土工程實踐經驗較多，根據其他省市地區的成熟經驗，用數理統計法確定老黏性土地基承載力可根據土的室內土工試驗物理力學性質指標孔隙比、液性指數查表求得，還可根據原位測試靜力觸探指標和標準貫入試驗指標確定.本次試驗利用這些成熟經驗，通過分析土工試驗、原位測試指標與靜載試驗測得的地基承載力的對應關系，總結出用土工試驗物理力學性質指標、原位測試靜探指標計算老黏性土地基承載力的經驗公式和經驗表.

地基承載力；數理統計；原位測試；長春市

文章編號：1671-1947（2015）02-0157-03中圖分類號：TU43文獻標志碼：A

0 前言

長春沖積洪積地區地貌上的老黏性土，前人曾對其進行過較為詳細的研究，李向群［1］在大量的資料統計基礎上，研究了長春地區老黏土的各種力學指標參數之間的關系；王翠英［2］對老黏土地區復合土釘墻結構支護邊坡滑移的現象做了分析；謝義華［3］發現麗水地區由于氣候和環境等一些因素的影響，老黏土的承載力變化較大，并分別做了分析總結；周鑫強［4］根據老黏土對沉樁的影響，設計對方樁錐形樁尖優化為H型樁尖，并在實際工程中得到了肯定.大量學者的研究包括地質成因、地質年代、分布情況、粒度成分、礦物成分及化學成分、土的微觀結構、物理力學性質及隨深度的變化等.遺憾的是無載荷試驗研究.本項目針對埋深10 m以下的處于硬塑狀態的老黏性土進行了載荷試驗研究.通過此次實驗，為老黏性土的地基承載力研究的提供了參考.

1 老黏性土的基本特征

中更新統老黏性土，黃褐、黃色、褐色，含鐵錳質氧化物結核，黏粒含量高，以黏土為主，切面較光滑，韌性好，干強度高，結構致密，含水量較小，孔隙比小，以硬塑狀態為主，局部為可塑偏硬狀態，下部多為堅硬狀態，中等偏低壓縮性.上部粉粒含量較高，局部為粉質黏土.

2 老黏性土地基承載力的確定方法

2.1 載荷試驗

載荷試驗是確定老黏性土地基承載力的可靠方法，沒有當地經驗的情況下應由載荷試驗確定老黏性土地基承載力.進行平載荷試驗時，場地均已進行降水施工，考慮降水因素，試驗土層的強度比天然飽和狀態的強度提高.因此，進行承載力與土工試驗成果及原位測試成果關系分析時，將平板荷載試驗所獲得的承載力進行折減，經室內土工試驗對比分析，折減系數取0.85.原位測試成果、土工試驗成果及承載特征值數據見表1.

2.2 靜力觸探

利用靜探成果計算地基承載力的方法簡便、可靠.根據原位測試雙橋靜探錐尖阻力計算老黏性土地基承載力特征值的經驗公式.老黏性土地基承載力特征值與靜力觸探錐尖阻力的經驗關系如圖1.

圖1 老黏性土地基承載力特征值與雙橋靜力觸探錐尖阻力關系曲線圖Fig.1 Correlation curve between the eigenvalue of foundation bearing capacity of old clay and cone penetration tip resistance

圖1表明：老黏性土地基承載力特征值與雙橋靜力觸探錐尖阻力線性相關，其相關系數為0.892.經過相關性分析總結出利用錐尖阻力計算老黏性土地基承載力特征的經驗公式如下.

式中：fak—地基承載力特征值，單位為kPa；

qc—雙橋靜探錐尖阻力，單位為MPa（當使用單橋探頭進行靜探試驗時，比貫入阻力Ps＝1.3qc）.

本次研究所收集的資料主要集中在硬塑狀態的老黏土，其雙橋靜探成果范圍值如下側阻力：

fas＞150 kPa，錐尖阻力：1.8 MPa＜qc＜3.5 MPa.

2.3 土工試驗

室內土工試驗測得的天然孔隙比和液性指數采用查表法確定老黏性土地基承載力是一種簡便可靠的方法.本文研究得出了地基承載力特征值與天然孔隙比和液性指數的對應關系如圖2、3.

圖2 老黏性土地基承載力特征值與孔隙比關系曲線圖Fig.2 Correlation curve between the eigenvalue of foundation bearing capacity of old clay and void ratio

圖3 老黏性土地基承載力特征值與液性指數關系曲線圖Fig.3 Correlation curve between the eigenvalue of foundation bearing capacity of old clay and liquidity index

表1 原位測試成果、土工試驗成果及承載力特征值數據表Table 1 In situ test,soil test results and the eigenvalue of bearing capacity

圖2、3表明：老黏性土的地基承載力特征值與土的天然孔隙比和液性指數線性相關，其相關系數均大于0.9，證明用土工試驗指標來確定老黏性土地基承載力的方法是可靠的.

3 研究成果

本次研究以《工程地質手冊》（第四版）［5］所推薦的地基承載力表為基礎，將靜載試驗實測地基承載力與上述規范地基承載力表所求得的地基承載力進行對比，實測的地基承載力比查表值平均增加42 kPa，說明在本地區以往的方法低估了老黏性土的地基承載力，偏于保守.本次研究得出的地基承載力實測值與查表值的對應關系見表2.

表2 承載力實測值與查表值對比表Table 2 Contrast between surveyed value and tabular value of foundation bearing capacity

取平均值46 kPa對《工程地質手冊》（第四版）規范地基承載力表進行修正，得出根據土工試驗物理性質指標天然孔隙比和液性指數確定老黏土地基承載力特征值的對應關系表3.

表3 天然孔隙比與承載力特征值對比表Table 3 Correlation between void ratio and eigenvalue of foundation bearing capacity

由于實驗數據較少，本表只適用于孔隙比0.6＜e＜0.75，液性指數0＜IL＜0.3的老黏土.

4 結語

老黏性土一般為超固結土，含水量低、孔隙比小、壓縮性中等偏低，硬塑狀態時老黏性土的地基承載力高.根據土工試驗數據用傳統的查表法確定地基承載力，明顯低于載荷試驗的結果.而吉林省現有的用靜探指標計算地基承載力的經驗公式也適用于查表法求得的地基承載力的經驗關系，其所確定的地基承載力也偏低.由于城市建設的高速發展，對地下空間的利用已成為現代建筑的總體趨勢，而老黏性土一般位于地表下10 m左右，是大部分帶有地下室的建筑的主要持力層.按傳統表格確定的地基承載力值偏低，雖然對建筑安全無影響，但并不能充分發揮老黏性土優良的承載能力.

本次研究得出的結論及建議如下：

（1）長春臺地的老黏土，可直接使用本文的成果表格和經驗公式計算地基承載力特征值，設計工作中應進行深度、寬度修正，其他區域可參考使用.

（2）其他地區尚應開展相關的研究工作，積累更多的試驗數據，對本次研究得出的經驗公式、地基承載力表進行驗證、補充和完善.

（3）開展三軸剪切試驗工作，總結和探討根據三軸試驗的C、φ按理論公式計算地基承載力.

（4）今后應更多地開展此方面的工作，積累數據和經驗，使之更加完善.

［1］李向群，于光源.關于長春市區地基土的成因及承載力的探討［J］.巖土工程技術,2007,21（1）:51—54.

［2］王翠英，王家陽.武漢老黏土地區土釘墻破壞形式及其防治措施［J］.湖北工業大學學報,2007,22（2）:50—53.

［3］謝義華，季志平，陳偉祥.麗水地區老黏土承載力特征的初步研究［J］.西部探礦工程,2009,33（2）:68—70.

［4］周鑫強，張永強，陳木燦，等.方樁H型樁尖在湛江地區老黏土中的應用［J］.海岸工程,2014,33（2）:20—26.

［5］《工程地質手冊》編寫委員會.工程地質手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社,2007:384—416.

DISCUSSION ON THE DETERMINATION METHOD OF OLD CLAY FOUNDATION BEARING CAPACITY IN CHANGCHUN REGION

YANG Feng-nian1,LI Xiang-qun1,WANG Hai-peng2

1.College of Mapping and Exploration Engineering,Jilin Jianzhu University,Changchun 130118,China; 2.Dalian Henderson Geotechnical Engineering Co.Ltd.,Dalian 116000,Liaoning Province,China

According to the practical experiences about old clay engineering in other regions,the foundation bearing capacity of old clay can be determined by mathematical statistics method in two ways:One is laboratory soil tests to get some data for table lookup to gain some physical and mechanical properties such as void ratio and liquid indexes;The other is insitu test to gain static sounding index and standard penetration test index.With such mature experiences and analysis on the correspondence between soil tests,in-situ test index and static load test of foundation bearing capacity,the authors summarize the empirical formula and experience table for the calculation of old clay foundation bearing capacity with soil physical and mechanical properties and in-situ test static sounding indexes.

foundation bearing capacity;mathematical statistics;in-situ test;Changchun region

2014－09－12；

2014-12-01.編輯：李蘭英．

住房和城鄉建設部項目“空心樁應用關鍵技術問題研究”（編號555）.

楊豐年（1988—），男，吉林建筑大學在讀碩士研究生，巖土專業，通信地址吉林省長春市新城大街5088號，E-mail//603236354@qq.com