滇中引水工程軟土地基試驗研究

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，工程可實現(xiàn)年調(diào)水量34.2億立方米，輸水總干渠全長661千米。為了確保工程施工質(zhì)量，需要對整個輸水路徑軟土地基進行必要原位試驗，故我院此次采用十字板剪切、靜力觸探、剪切波速等現(xiàn)場試驗方法，對工程大理II段以及玉溪段進行試驗，并得出相關結論。

關鍵詞：引水工程；軟土地基；原位試驗

大理Ⅱ段整個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。因此有必要對其進行現(xiàn)場試驗，從而為地質(zhì)提供軟土地基的物理力學參數(shù)，確保工程施工質(zhì)量。

1.剪切波試驗

1.1試驗目的及其原理分析

基于剪切波試驗可以有效對擬建建筑場地土的類型及建筑場地類別進行劃分，以確定建筑抗震有利、不利和危險地段。故此次依據(jù)場地條件及《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）、《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）等相關條例規(guī)定，對玉溪段現(xiàn)場場地進行單孔波速法共完成XQZK88#、XQZK89#、XQZK90#、XQZK92#四個孔剪切波速測試工作，累計測試深度80m，測點160個。如下圖所示為主要使用設備以及使用現(xiàn)場聯(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，然后讀取正、反兩方向的實測波形，找出波形交叉點，讀取初至波傳播時間，進而計算出各測點（層）剪切波速值及其它相關參數(shù)。土層的等效剪切波速定量分析關系為

1.2結果分析

此次剪切試驗對場地土類型與建筑場地類別的劃分均依據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB 50011-2010）中的有關規(guī)定進行，以XQZK88鉆孔為例進行分析，測試結果如下表所示：

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

2.靜力觸探試驗

2.1試驗原理分析

該試驗主要采用濮陽市佳時公司制造的JTY-3A型靜力觸探儀，檢測設備及現(xiàn)場聯(lián)接見圖2。

試驗時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，通過電子量測器將探頭受到的貫入阻力記錄下來。將探頭壓入土中時，由于土層的阻力，使探頭受到一定的壓力，土層的強度越高，探頭所受到的壓力越大。通過探頭內(nèi)的阻力傳感器，將土層的阻力轉換為電信號，然后由儀表測量出來。因此，靜力觸探就是通過探頭傳感器實現(xiàn)一系列的轉換：土的強度→土的阻力→傳感器的應變→電阻的變化→電壓的輸出，最后由電子儀器放大和記錄下來，達到測定土強度和其他指標的目的。

2.2結果分析

此次試驗對于地基土承載力參考《工程地質(zhì)手冊》中粘性土靜力觸探承載力經(jīng)驗式、砂土靜力觸探承載力經(jīng)驗式、以及粉土靜力觸探承載力經(jīng)驗公式確定。通過試驗得出探孔不同深度土的比貫入阻力ps、錐頭阻力qc、側壁摩阻力fs、及摩阻比Rf，其中比貫入阻力ps通過qc-ps經(jīng)驗關系（qc=0.89ps-0.31）計算。大理II段分別在CWZK150、CWZK153及CWZK156勘探鉆孔附件進行了試驗，以CWZK150鉆探孔為例進行分析。如下表所示為觸探試驗結果

3.十字剪切試驗

3.1試驗原理分析

十字板剪切試驗是用插入土中的標準十字板探頭，以一定速率扭轉，測量土破壞時的抵抗力矩，測定土的不排水剪的抗剪強度和殘余抗剪強度。可用于測定飽和軟粘土的不排水抗剪強度和靈敏度。

十字板剪切試驗設備一般分為機械式和電測式，本次試驗采用電測式，即電阻應變式十字板剪切儀。電阻應變式十字板剪切試驗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深度，借助齒輪扭力裝置旋轉十字板頭，用電子儀器測量土的抵抗力矩，從而計算出土的抗剪強度。

3.2試驗結果分析

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

如下圖為該點的抗剪強度隨深度變化曲線

4.結束語

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計，確保工程施工質(zhì)量。

參考文獻

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[2]張麗敏， 趙會艷， 路麗芳， et al. 滇中引水工程紅層軟巖工程地質(zhì)特性及力學性質(zhì)分析[J]. 水電能源科學， 2016（8）：75-78.