某地區粘性土承載力特征值不同方法的綜合分析

朱建偉

摘 要：普通粘性土組成部分以及性質比較復雜，項目建設之時經常遇到粘土的強度發生改變以及變形的問題，因此，掌控一般粘性的實際土承載力數值，是巖土項目勘察工作的重中之重中。基于此，以某工程項目為實例，對其地層結構特征進行分析，并通過不同試驗的方法計算一般粘性土實際承載力特征值，以期能夠給與之有關的項目帶來借鑒。

關鍵詞：承載力特征值 一般粘性土 標準貫入

一般粘性土是中壓縮性土中的組成部分，強度變化幅度比較大，具體范圍參考標準以Es0.1～0.2<10MPa為準。巖土項目勘察需要借助一般粘性土的實際承載力特征數值，該指標為設計的不可缺少的數據，確定該數值的方法較多，具體如下：通過土工試驗得出的孔隙比（e）以及液性（IL）等等，將數值帶入標準貫入試驗、靜力觸探試驗及載荷試驗等等多種方法。使用最多的方法是標準貫入和靜力觸探試驗。為掌握明確的粘性土實際承載力特征數值，本文結合某地的實際發展狀況，進一步分析土工試驗所用到的方法，分別為孔隙比（e）和液性指數（IL）以及標準貫入試驗與靜力觸探比貫入阻力Ps。

1.工程概況

某工程項目是16#樓居民樓，層高為28，樓層的主要結構為框支剪力墻，單柱的荷重可達到18000～25000kN，地下室分成兩層，基坑開挖深度在10m左右。工程主要的地貌特征是剝蝕堆積壟崗。工程實際施工狀況如圖1所示。

2.地層結構特征

于工程勘探深度之間，工程的地層巖性由以下五部分組成，第一部分是人工堆積層雜填土，第二部分是第四系上更新統沖洪積老粘性土，第三部分是第四系紅粘土，第四部分為二迭系灰巖，最后為泥巖。不同土層的主要特征為：

（1）人工堆積層。該土層為雜填土，其顏色以黃褐色以及褐灰色為多，主要構成部分是建筑垃圾以及粘性土等，土層厚度在0.5～2.2m之間。

（2）第四系上更新統老粘性土層。該土層為粉質粘土，其顏色以黃褐色以及灰褐色為多，粘土狀態從可塑～硬塑，主要構成部分是許多含鐵錳氧化物和小部分的高嶺土，分布范圍比較小，容易被大氣和地表降水所干擾。土層頂埋深在1.0～2.2m之內，層厚處于1.8～3.0m之間。

（3）第四系紅粘土。該土層為紅粘土，顏色以黃褐色以及棕紅色為多，較為堅硬，主要組成部分是含鐵錳氧化物和許多高嶺土團塊，土層的底部往往有許多灰巖碎塊。土層頂的埋深處于12.0～20.0m范圍之內，層厚為7.7～14.5m。3分布范圍比較小，主要埋藏于灰巖頂板深處的凹形槽。

3.地基承載力特征值的確定

3.1按物理指標確定地基承載力特征值

粘土地基承載力特征值fak在確定之時，要以含水比αw以及液塑比Ir兩者獲得的平均值為基礎。見表1。

3.2按標準貫入錘擊數確定地基承載力特征值

從該工程建設狀況來看，使用標準貫入錘擊數進一步計算地基承載力特征值的方法是非常可行的，但是該地并沒有明確兩者的相關性，以工程類比特征來看，處于同一標準條件下的貫入錘擊數，紅粘土地基承載力特征數值要小于一般以及老粘的取值，但是比極軟巖高，另外，地基承載力的實際特征值在確定之時，要以標準貫入錘擊數N為基礎，并以兩者之間的平均值為準。

4.利用一般粘性土孔隙比（e）與液性指數（IL）確定一般粘性土地基承載力特征值

在利用該方法明確工程地基土承載力的實際特征數值的過程中，要以項目的孔隙比和液性指數為基礎。此方式首先需做到科學合理的對數據進行分層處理，分層的科學程度與物理力學的指標表有密切聯系，要根據變異系數進一步明確分層狀況，通常而言，孔隙比的實際變異系數要≤0.15，另外最大以及最小的液性指數要處于同一范圍之中，如若不處于此范圍，液性指數的實際變異系數將會≤0.30。在研究與之相類似的實際項目中我們能夠發現，此方法是比較切合實際的，能夠準確計算出深部粘性土的實際承載力特征數值，然而卻無法掌握表層粘性土的特征值。主要原因是表層粘性土容易受到季節的干擾，在同一土層中，枯水期的圖層液性指數比較小，豐水期則大，難以獲得準確數據。

5.利用標準貫入試驗確定一般粘性土的承載力特征值

在使用該方法明確標貫擊數之時，需進一步對數據進行統計修正，多次修改以后才可獲得標準數值，隨后在將數值放入上表之中，由此確定一般粘性土的承載力特征值。由于使用此方法需校正數值，步驟較繁瑣，所以學術界對此一直存在爭論。數據修正原理是：錘擊過程中會發生能量傳遞現象，此現象與經典力學能量俱有密切聯系；然而當相關工作者于標貫頭之處設置量貫入能量機械設備之時，卻發現通過機械測量的能量和錘擊能量想比，損失的貫入能量微乎其微。因此，新規范并沒有明確對頂該方式是否需進一步進行桿長修正工作。使用此方法優勢較多，不僅能夠以最快的速度確定承載力數值，還不破壞的土層的自身結構和狀態，獲得的數據真實可行。但是在計算承載力特征數值的過程中要注意以下幾點：首先，推薦的承載力特征值要比通過標貫擊數標準值查表獲得的數值小；其次，每一個實測值要比推薦值的10%小，反之，需對其單獨分層。

6.根據靜力觸探比貫入阻力Ps值確定一般粘性土的地基承載力特征值

在使用靜力觸探方式進一步計算一般粘性土的承載力特征數值的過程中，要注意以下幾點：（1）將試驗進行之時出現的異常值清理干凈，隨后通過內插法進一步明確承載力特征數值。（2）很多項目在使用該方式確定承載力數值之時，以單橋靜力觸探試驗居多，很少有雙橋探頭的試驗，雙橋探頭試驗要通過錐頭阻力進一步確定承載力特征值。調查研究發現，通過靜力觸探試驗計算特征值具有眾多優勢，比如，無需破壞土層天然結構即可計算特征值，但是這樣獲得的結果并不準確，僅僅作為參考數值即可，要想獲得準確的數據還需要輔以鉆探的方式。靜力觸探試驗應用范圍有限，僅僅適合很多難取樣的軟粘土，并且只能夠得到層位和承載力的特征值數值，要想明確一般粘性土承載力特征值還需要參考其他試驗方法，通常情況下，一般選擇抗剪強度中的內聚力（c）以及內摩擦角（φ），以此為基礎計算承載力特征值。然而抗剪強度指標存在不確定性，主要原因是試驗進行之時需要選擇特定的剪切面，還需要嚴格掌控試驗的剪切速度以及面積變化情況等等，種種因素都會對剪切試驗造成干擾。

實踐表明，計算常規土層的承載力特征值較為簡單，主要原因是與該圖層密切相關的資料比較多，并且有眾多經驗供施工團隊參考，在計算之時，施工團隊可充分借鑒先前的寶貴經驗。另外，通過施工現場和室內物理力學數據明確地基土的方式是比較可行的，然而要注意的是，特殊土的粘土卻不能利用以上數據確定承載力特征值，盡管有關標準中有計算紅粘土地基承載力特征值的理論資料，但是項目進行過程中，承載力特征值由于受到多種因素的干擾，導致數值存在不確定性，所以僅僅依靠數據并不能確定特殊土粘土的特征值。

7.結束語

由此可見，在計算一般粘性土承載力特征值之時，不可僅僅局限于一種數據，而言通過多種渠道采用多種方法將試驗所得數據進行比較，以項目工程實際情況為基礎，明確各個土層的特征以及分布情況，從整體上明確承載力特征數值，還要充分應季節以及溫度等等變化可能對粘性土物理力學指標造成的干擾，在反復多次試驗的基礎上計算出準確的承載力特征值。

參考文獻：

[1]曲春華.巖土工程勘察中地基土承載力特征值的確定[J].中國標準化，2017（06）：220+230.

[2]杜曉飛.工程勘察中地基土承載力確定研究[J].西部探礦工程，2013（05）：1-4+7.