扁铲试验在工程勘察中的应用及分析

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1、扁铲试验在工程勘察中的应用及分析　　摘要：随着我们国家社会主义经济在不断的发展，建筑工程也越来越多，地铁勘察中水平基床系数是一个非常重要的参数，而扁铲侧胀试验（DMT）是一种现场横向原位测试，存在着快速、准确、土体扰动少等特点，有着现有试验手段无法达到的优势，它可以获取四个基本参数（侧胀模量ED、材料指数ID、水平压力指数KD及孔隙水压力UD）和进行水平基床系数的估算。本文对某工程勘察中的28个扁铲测试孔的回归统计分析，初步总结出划分地层界线的土类指数ID的范围值，建立了铁路规范中水平基床系数估算公式的折减修正系数的相关公式，对建筑工程十分有利。关键词：扁铲试验;工程勘察；应用

2、及分析中图分类号：P62文献标识码：A8前言：随着我们国家现代化建设在不断的发展，扁铲侧胀试验在工程当中也受到利用。是一种现场横向原位测试，主要利用气压使扁铲头侧面一圆形钢膜片向外侧胀，分别测出侧胀时两位置上的气压值，经修正计算，得出验深度上的扁铲参数，再利用经验公式计算出相关岩土参数，可评价土的类型、确定粘性土的状态、估算水平基床系数等。它的优点在于简单、快速、重复性好、数据可信度高。特别是在估算水平基床系数方面，有着其他试验方法无法比拟的优势，近年来，特别在地铁工程上，扁铲侧胀试验得到了越来越广泛的应用。1、试验原理及方法1．1基本原理扁铲侧胀试验(简称扁胀试验)是用静力(

3、有时也用锤击动力)把一扁铲形探头贯入土中，达试验深度后，利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张进行试验，它可以作为一种特殊的旁压试验。扁胀试验时膜向外扩张可假设为在无限弹性介质中在圆形面积上施加均布荷载ΔP，如弹性介质的弹性模量为E，泊松比μ，膜中心的外移为s，则式(1)中:R为膜的半径(R=30mm)。探头在每个孔的试验前后都必须率定。气压克服膜片刚度并使膜片中心在空气中膨胀0．05mm所需的气压称为ΔA，气压克服膜片刚度并使膜片中心在空气中膨胀1．1mm所需的气压称为ΔB。膜片合格的率定值一般为ΔA=5～25kPa，ΔB=10～110kPa，取试验前后的平均值作为修正值。利用

4、机械压入的方法将探头压入到测试深度后，向探头施加气压，膜片将向外移动，在膜片脱离感应盘时电路被切断，此时的行程为0．05mm，气压A。继续施加气压，当探头中的不锈钢导柱接触感应盘时电路再次接通，此时膜片行程1．18mm，气压B。停止施加气压，开始慢速排气，电路再次被切断，继续排气，电路又接通时的气压为C值。根据测试得到的位移s以及压力值，可以求得一系列岩土技术参数，并为岩土工程问题作出评价。如图1所示1.3测试数据整理数据整理前，先进行数据的校验，再按试验仪器的原理，从试验读数“A”、“B”值计算出扁铲仪膜片保持在基座原位时的外侧土压力P0和膜片膨胀到1.10mm时的外侧土压力

5、P1。从试验读数“C”值可以计算出扁铲仪膜片回缩至0.05mm时的外侧土压力P2。具体算式如下：P0=1.05×（A+Da）-0.05×（B-Zm-Db）P1=B�Zm�DbP2=C+Da式中：Zm――为通大气时压力表零位读数；根据P0、P1值可以计算出扁铲仪膜片从基座原位向外膨胀到1.10mm时所要的压力：ΔP=P1�P0根据试验得到的P0、P1值，以及相应深度处的孔隙水压力值U0和有效上覆土压力值σv0′，可以得到扁铲试验四个基本参数：侧胀模量ED、材料指数ID、水平压力指数KD及孔隙水压力UD。其中，ED反映了土体的强度，ID和UD则与土性有关，KD反映了土的水平应力及应

6、力历史。具体算式如下：ED=34.7×(P1�P0)ID=(P1�P0)/(P0�U0)8KD=(P0�U0)/σv0′UD=(P2�U0)/(P0�U0)1.4扁胀曲线的绘制（1）根据A、B、C压力及Da，Db计算P0、P1和P2，并绘制P0、P1、P2与深度的变化曲线。（2）绘制ED，ID，KD和UD与深度的变化曲线。2、扁胀试验在杭州地铁勘察中的应用2.1地基土分层尽管土类指数ID与土的粒径分布无直接关系，但许多试验结果表明，同一类土具有相同的ID，我们根据ID随深度变化曲线的形状，可进行粗略的分层，然后再按土类指数ID值的大小，确定出具体的土类，下表1为某车站扁胀试验孔

7、的ID随深度变化曲线和地基土分层表。对照土分层表和图2曲线图，可以看出，ID的试验曲线连续，具有类似静力触探曲线直观反映土性的特点，ID的分层和根据土工试验、钻探、静探综合分层结果基本一致。由此我们可以得出：利用ID曲线进行分层是可行的，但在按土类指数ID值的大小，来确定出具体的土类这个问题上，还需要进一步研究和探讨。Marchetti在1980提出依据土类指数ID划分土类的土质分类表，见表28根据上表，Marchetti认为ID在0.1～0.6之间为粘性土（包括淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土、