重型（2）动力触探应用于深层饱和软土应注意的问题

时间日期：2003-11-24 已被阅读次：[7341]

佛山市房屋建筑设计院招德宁　彭智昌

[提要] 本文对深层饱和软土在重型（2）动力触探试验中击数失真的问题，进行了探讨，并就实际应用中应注意的问题提出几点建议。
[关键词] 重型（2）动力触探试验　深层饱和软土　超孔隙水压力
一、关于重型（2）动力触探
　　我院勘察室曾采用重型（2）动力触探作为工程地质勘察中定量的方法。这种在原状土层中进行的测试的优点是施工容易掌握，如果采用自由落锤，在施工过程中保持钻杆垂直，紧固钻杆，保证击入时钻杆不松动弹跳，这样就可以最大限度的减少施工造成的误差，保证了测试的质量。在长期使用过程中，我们发现重型（2）动力触探与用其他方法取得数据有差别，在有深层饱和软土的区域中，这种差别尤为显著，影响了土层物理力学指标的取值，这个问题值得我们探讨。
　　二、工程实例
　　某工程地质勘察采用鉴别钻孔及重型（2）动力触探试验，地层揭露如图1所示。资料反映，浅层饱和软土（②淤泥）的平均击数为0.5击/每0.1m，深层饱和软土（⑦淤泥质粉质粘土）的平均击数为9击/每0.1m。同为饱和软土，触探击数却有很大的差别。在⑦层（淤泥质粉质粘土）取土工试样一件，土工试验数据为：e =1.015，Sr =100％，Wl =27.4％，Wp =16.4％，Ip =11.0，Il =2.11，Φ=6.5°，C =0.09KPa。由Il =2.11>1，可判定该土层为流塑状态。按触探击数判别②层淤泥为流塑，而⑦淤泥质粉质粘土可判别为硬塑状态。这说明重型（2）动力触探试验击数（已作杆长校正）并不能真实反映深层饱和软土的力学性能。
　　三、原因分析
　　我们知道，重型（2）动力触探的锥头击打是一种挤土破坏试验，其土体破坏机理与荷载试验中土体的剪切破坏机理不同。剪切破坏是受主应力б1与侧应力б3共同作用的结果；挤土破坏主要受有效侧应力б3′ 的作用。在触探试验中，土的侧向反力由两部分组成：一为土自重压力传递产生的土的侧向应力б3 ，二为孔隙水压力；前者为相对固定值，后者则可随水头差变化或土应力状态变化而改变。由此可得土的有效侧应力土的自重压力随深度增加，土的侧向压力及孔隙水压力也随之增大，显然，在击打动能相同的情况下，深层土的有效侧应力要比浅层土的有效侧应力小，所需击入动能也大，击数也随之增多，但此因素已在杆长校正中作出相应调整。笔者认为，超孔隙水压的消散状态，是造成触探击数失真的主要原因。饱和软土孔隙全部为水充填，且透水性差，当受外力作用时孔隙水压力骤然上升而难于消散，形成超孔隙水压。相对而言，浅层饱和软土上覆土压较轻，水压可向上消散，本工程②层淤泥下为砂层，水压亦可向下消散；深层饱和软土上覆土压重，水压难以向上消散，本工程⑦层淤泥质粉质粘土下为硬塑残积土层，水压难以向下消散。因此深层饱和软土超孔隙水压在连续击打过程中会保持稳定难以减少，其有效侧应力也随之减少，最终造成触探击数偏大、失真。
　　б3′ = q －б3 － P
　　q ——触探击打动能转化成的侧向压应力
　　б3 ——原有的土的侧向应力
　　P ——孔隙水压力
　　四、实际应用中应注意的问题
　　1、经过以上分析我们可知，进行重型（2）动力触探试验时，不同的土体会产生不同的受力特性。拿砂土与饱和软土作比较则更能反映超孔隙水压对触探击数真实性的影响。砂土的透水性强，超孔隙水压可横向消散，在触探连续击打过程中超孔隙水压会产生“形成——消散——再形成”的循环，使有效侧应力得以在循环变化过程中对砂土体进行有效挤压。也就是说，在击入能量相同的情况下，作用在砂土的有效侧应力大于作用在饱和软土的有效侧应力，砂土触探试验击数比饱和软土击数更能反映土体力学状态。因此，在采用重型（2）动力触探试验时，必须对不同的土体进行不同的修正，不能单靠触探曲线对土体力学状态作判别；对饱和软土，特别是深层饱和软土应通过取土工样获取土层物理力学数据，为土体判别提供可靠依据。
　　2、在实践中往往遇到打桩不能有效通过深层饱和软土的情况。如前所述，由于深层饱和软土的超孔隙水压力不能迅速消散，因此对桩（特别是小锤细桩）形成很大的端阻力。遇到这种情况应特别小心，超孔隙水压力会随上部建筑物的长期作用而缓慢消散，其端阻力也随之减少。所以此类桩不能简单按收锤贯入度或静载试验来确定单桩承载力，而应按上部土体的有效磨擦，根据纯磨擦桩的计算对静载试验值进行折减，所得结果才比较接近长期荷载作用下的单桩承载力。
　　五、结论
　　重型（2）动力触探作用在不同的土层有不同的反应特性，在深层饱和软土中触探击数偏大，实际应用时必须配合其他试验手段对深层饱和软土进行判别。以深层饱和软土作桩端持力层时，应充分考虑长期荷载作用下端阻力的消减，此情况下建议按纯磨擦桩进行设计。
　　参考文献
1.《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）　中国建筑工业出版社　2002年2月2日

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