基于DMT的砂土地基加固研究

甄振 萬燕龍 宮浩亮

摘要：為研究扁鏟側脹試驗在軟土加固中的應用效果，分析DMT在軟弱地基中產生的應力場和變形場，以及對地基承載力和沉降的影響。通過現場試驗，驗證DMT加固處理的實際效果，并與其他加固方法進行對比分析。研究結果表明：黏質粉土和粉砂土層對水平應力較為敏感，強夯后黏質粉土和粉砂地基土的MDMT/PS和MDMT/ES1-2增幅達到1.6～1.7倍和1.4～2.3倍，表明這些土層更適合用扁鏟側脹試驗來檢測加固效果。扁鏟試驗的KD（側脹水平應力指數）有所降低，可能是由于加固后土體的結構發生了改變，導致扁鏟試驗的敏感性降低。因此扁鏟試驗不能單獨用來評價軟基加固效果，還需要結合其他試驗方法進行綜合分析。

關鍵詞：扁鏟側脹試驗；地基加固；地基承載力；沉降

0? ?引言

扁鏟側脹試驗是一種用于測定土體力學參數和狀態指標的現場測試方法，已被廣泛應用于土體分類、地基承載力評估、地基沉降預測等方面[1]。扁鏟側脹試驗可以用來測量地基土的壓縮性和膨脹性，從而預測地基的沉降量和變形情況[2]。王國鋒[3]通過扁鏟側脹試驗，測量不同土壤和荷載條件下的側向膨脹系數和側向壓縮系數，從而確定不同因素對地基沉降的影響程度[4]。劉曉明[5]通過扁鏟側脹試驗，測量加固前后土壤的側向膨脹系數和側向壓縮系數，從而評估加固措施的效果和穩定性。本文旨在探討利用DMT進行地基加固處理的可行性和效果，研究DMT在軟弱地基中產生的應力場和變形場，以及對地基承載力和沉降的影響。

1? ?工程概況

本文根據某省南部多用途大橋的地質勘察報告，對該工程的場地地質條件進行了綜合評價。該工程位于黃河沖積平原上，地層主要由全新世泛濫平原沖積漫灘組成，具有較高的含水量和較低的承載力。地層結構、物理力學性質和應力歷史等參數見表1。

本文采用樁基礎作為主橋橋墩的支承結構，同時考慮到河床的演變和砂土的原位結構性，對砂層進行加固處理，以提高其抗液化能力和抗侵蝕能力。本文采用強夯法對地基土進行加固。本工程在D區和E區進行了強夯試驗。D區以粉質黏土、粉土和粉砂層為主，吹填砂層較少。在原地面整平后，鋪50cm山皮石，再進行強夯。

2? ?強夯效果檢驗

2.1? ?實驗條件

本文利用扁鏟側脹試驗結合靜力觸探試驗和土工試驗的結果來檢驗強夯的處理效果。為了保護膜片并順利采集夯后數據，試驗孔都選在夯間，并在試驗前挖去表層近0.7m的硬殼層和碎石。

2.2? ?整體數據分析

表2中展示了在土體強夯前后的貫入阻力PS、扁鏟側限模量MDMT以及壓縮模量ES1-2結果。從表2可知，扁鏟側脹試驗的數據強夯后MDMT和PS均有明顯增加，表明強夯提高了地基土的密實度和承載力。黏質粉土和粉砂層的MDMT增幅明顯大于PS增幅，表明強夯對這些土層有較好的改良效果。強夯后固結和ES1-2均有不同程度的減小，表明強夯增加了土體水平應力。

黏質粉土和粉砂層的固結減幅明顯大于ES1-2減幅，表明這些土層對水平應力較為敏感。強夯后MDMT/PS和MDMT/ES1-2均有不同程度的增加，表明側限模量對水平應力增加和剛度增大的敏感性較高。黏質粉土和粉砂層中MDMT/PS和MDMT/ES1-2的增幅達到1.6～1.7倍和1.4～2.3倍，表明這些土層更適合用扁鏟側脹試驗來檢測強夯效果。

2.3? ?強夯對不同深度不同土層影響

PS隨深度變化的曲線如圖1。MDMT隨深度變化的曲線如圖2所示。MDMT、PS隨深度變化的曲線，反映了強夯對不同深度不同土層的影響，可以作為評價強夯效果的參考依據。

2.4? ?扁鏟測頭對土層的干擾

在扁鏟試驗中，P2（P2常指的是膜片回復至初始位移時的終止土壓力）由超孔隙水壓力和排氣時土體回彈側壓力組成（在砂土中只有前者）。據此判斷，P2應高于孔壓觸探u。若顯示2p＜u，說明扁鏟測頭造成的超孔壓，遠低于孔壓觸探造成的超孔壓。因此與靜力觸探相比，扁鏟測頭對土層的干擾更小。

3? ?扁鏟試驗結果

粉噴樁法是一種利用水泥漿噴射到軟土中形成樁體，通過樁土復合作用來增強軟土的方法。為了評價這兩種方法對軟基的改良效果，本文選擇了一個典型的試驗區域進行扁鏟試驗。

3.1? ?試驗條件

該試驗區域位于一個淤泥層較厚的地段，經過強夯預壓后，淤泥層發生了明顯的沉降。在卸載堆載后，從路基表面以下鉆孔到淤泥層頂面以下1～2m處，然后進行扁鏟試驗。由于袋裝砂井布置較密，部分試驗探頭在穿透淤泥層過程中遇到了夯錘而無法繼續下降，因此只能記錄到該深度的扁鏟試驗數據。通過對比加固前后的扁鏟試驗數據，可以分析強夯法對軟基力學性質的影響。

3.2? ?強夯法加固區扁鏟試驗結果

強夯法加固區扁鏟試驗結果如圖3所示。由圖3可知，軟基經過加固后，?p有了顯著提高，表明加固效果顯著。軟基的扁鏟試驗曲線明顯上升，表現出較高的阻力和剛度，說明軟基經過加固處理后，其剪切強度和密實度都有了很大的提高。分析認為，這是由于加固材料填充了軟基中的孔隙，并與土體形成了有效的結合和約束作用，增強了軟基的整體性能。

仔細觀察可以發現，?p在淤泥層上部提高了2～3倍，在中部提高了大約1倍，下部的提高較小。在加固后，軟基的扁鏟試驗曲線并不是均勻上升的，而是隨著深度增加而逐漸趨于平緩。這說明在不同深度處，加固效果有所差異。在淤泥層上部（0～2m），加固效果最為明顯，?p提高了2～3倍；在淤泥層中部（2～4m），加固效果次之，?p提高了大約1倍；在淤泥層下部（4～6m），加固效果最小，?p只有輕微的提高。

分析認為，這是由于在不同深度處，土體受到的自重壓力和外荷載不同，導致土體的變形和排水情況不同。在淤泥層上部，土體受到的壓力較小，變形較大，排水較容易；在淤泥層下部，土體受到的壓力較大，變形較小，排水較困難。隨深度增加，加固效果而逐漸減小，這一結果與靜力觸探試驗以及十字板試驗結論相似。

扁鏟試驗的其他指標也有類似的變化，但KD卻有所下降，下降幅度也隨深度遞減，ID略有上升，但變化幅度不明顯。這可能是由于加固后土體的結構發生了變化，使得扁鏟試驗的敏感性下降。因此，扁鏟試驗不能作為評價軟基加固效果的唯一方法，還需要與其他試驗方法相結合進行綜合分析。

5? ?結束語

本文探討了利用DMT進行地基加固處理的可行性和效果，研究DMT在軟弱地基中產生的應力場和變形場，以及對地基承載力和沉降的影響。同時，通過現場試驗，驗證DMT加固處理的實際效果，并與其他加固方法進行對比分析。研究結果表明：

黏質粉土和粉砂土層對水平應力較為敏感，強夯后的黏質粉土和粉砂地基土的MDMT/PS和MDMT/ES1-2增幅達到1.6～1.7倍和1.4～2.3倍，表明這些土層更適合用扁鏟側脹試驗來檢測加固效果。

扁鏟試驗的KD有所降低，可能是由于加固后土體的結構發生了改變，導致扁鏟試驗的敏感性降低。因此，扁鏟試驗不能單獨用來評價軟基加固效果，還需要結合其他試驗方法進行綜合分析。

參考文獻

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