某地區(qū)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(zhì)比較復(fù)雜，項目建設(shè)之時經(jīng)常遇到粘土的強度發(fā)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(shù)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(jié)構(gòu)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(guān)的項目帶來借鑒。

關(guān)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(shù)值，該指標為設(shè)計的不可缺少的數(shù)據(jù)，確定該數(shù)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(shù)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(shù)值，本文結(jié)合某地的實際發(fā)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(shù)（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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(tǒng)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?guī)r，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(gòu)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(tǒng)老粘性土層。該土層為粉質(zhì)粘土，其顏色以黃褐色以及灰褐色為多，粘土狀態(tài)從可塑～硬塑，主要構(gòu)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(nèi)，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?guī)r碎塊。土層頂?shù)穆裆钐幱?2.0～20.0m范圍之內(nèi)，層厚為7.7～14.5m。3分布范圍比較小，主要埋藏于灰?guī)r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(chǔ)。見表1。

3.2按標準貫入錘擊數(shù)確定地基承載力特征值

從該工程建設(shè)狀況來看，使用標準貫入錘擊數(shù)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(guān)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(shù)，紅粘土地基承載力特征數(shù)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(shù)N為基礎(chǔ)，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(shù)（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(shù)值的過程中，要以項目的孔隙比和液性指數(shù)為基礎(chǔ)。此方式首先需做到科學(xué)合理的對數(shù)據(jù)進行分層處理，分層的科學(xué)程度與物理力學(xué)的指標表有密切聯(lián)系，要根據(jù)變異系數(shù)進一步明確分層狀況，通常而言，孔隙比的實際變異系數(shù)要≤0.15，另外最大以及最小的液性指數(shù)要處于同一范圍之中，如若不處于此范圍，液性指數(shù)的實際變異系數(shù)將會≤0.30。在研究與之相類似的實際項目中我們能夠發(fā)現(xiàn)，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(shù)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(jié)的干擾，在同一土層中，枯水期的圖層液性指數(shù)比較小，豐水期則大，難以獲得準確數(shù)據(jù)。

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(shù)之時，需進一步對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計修正，多次修改以后才可獲得標準數(shù)值，隨后在將數(shù)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(shù)值，步驟較繁瑣，所以學(xué)術(shù)界對此一直存在爭論。數(shù)據(jù)修正原理是：錘擊過程中會發(fā)生能量傳遞現(xiàn)象，此現(xiàn)象與經(jīng)典力學(xué)能量俱有密切聯(lián)系；然而當(dāng)相關(guān)工作者于標貫頭之處設(shè)置量貫入能量機械設(shè)備之時，卻發(fā)現(xiàn)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(guī)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(yōu)勢較多，不僅能夠以最快的速度確定承載力數(shù)值，還不破壞的土層的自身結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，獲得的數(shù)據(jù)真實可行。但是在計算承載力特征數(shù)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(shù)標準值查表獲得的數(shù)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(jù)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(shù)值的過程中，要注意以下幾點：（1）將試驗進行之時出現(xiàn)的異常值清理干凈，隨后通過內(nèi)插法進一步明確承載力特征數(shù)值。（2）很多項目在使用該方式確定承載力數(shù)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(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，通過靜力觸探試驗計算特征值具有眾多優(yōu)勢，比如，無需破壞土層天然結(jié)構(gòu)即可計算特征值，但是這樣獲得的結(jié)果并不準確，僅僅作為參考數(shù)值即可，要想獲得準確的數(shù)據(jù)還需要輔以鉆探的方式。靜力觸探試驗應(yīng)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(shù)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(nèi)聚力（c）以及內(nèi)摩擦角（φ），以此為基礎(chǔ)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(guī)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(guān)的資料比較多，并且有眾多經(jīng)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(jīng)驗。另外，通過施工現(xiàn)場和室內(nèi)物理力學(xué)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)確定承載力特征值，盡管有關(guān)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(dǎo)致數(shù)值存在不確定性，所以僅僅依靠數(shù)據(jù)并不能確定特殊土粘土的特征值。

7.結(jié)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(shù)據(jù)，而言通過多種渠道采用多種方法將試驗所得數(shù)據(jù)進行比較，以項目工程實際情況為基礎(chǔ)，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(shù)值，還要充分應(yīng)季節(jié)以及溫度等等變化可能對粘性土物理力學(xué)指標造成的干擾，在反復(fù)多次試驗的基礎(chǔ)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.

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