长春地区老黏土地基承载力确定方法的探讨

杨丰年，李向群，王海鹏

1.吉林建筑大学测绘与勘查工程学院，吉林长春130118；2.大连恒基岩土工程有限公司，辽宁大连116000

长春地区老黏土地基承载力确定方法的探讨

杨丰年1，李向群1，王海鹏2

1.吉林建筑大学测绘与勘查工程学院，吉林长春130118；2.大连恒基岩土工程有限公司，辽宁大连116000

老黏性土工程实践经验较多，根据其他省市地区的成熟经验，用数理统计法确定老黏性土地基承载力可根据土的室内土工试验物理力学性质指标孔隙比、液性指数查表求得，还可根据原位测试静力触探指标和标准贯入试验指标确定.本次试验利用这些成熟经验，通过分析土工试验、原位测试指标与静载试验测得的地基承载力的对应关系，总结出用土工试验物理力学性质指标、原位测试静探指标计算老黏性土地基承载力的经验公式和经验表.

地基承载力；数理统计；原位测试；长春市

文章编号：1671-1947（2015）02-0157-03中图分类号：TU43文献标志码：A

0 前言

长春冲积洪积地区地貌上的老黏性土，前人曾对其进行过较为详细的研究，李向群［1］在大量的资料统计基础上，研究了长春地区老黏土的各种力学指标参数之间的关系；王翠英［2］对老黏土地区复合土钉墙结构支护边坡滑移的现象做了分析；谢义华［3］发现丽水地区由于气候和环境等一些因素的影响，老黏土的承载力变化较大，并分别做了分析总结；周鑫强［4］根据老黏土对沉桩的影响，设计对方桩锥形桩尖优化为H型桩尖，并在实际工程中得到了肯定.大量学者的研究包括地质成因、地质年代、分布情况、粒度成分、矿物成分及化学成分、土的微观结构、物理力学性质及随深度的变化等.遗憾的是无载荷试验研究.本项目针对埋深10 m以下的处于硬塑状态的老黏性土进行了载荷试验研究.通过此次实验，为老黏性土的地基承载力研究的提供了参考.

1 老黏性土的基本特征

中更新统老黏性土，黄褐、黄色、褐色，含铁锰质氧化物结核，黏粒含量高，以黏土为主，切面较光滑，韧性好，干强度高，结构致密，含水量较小，孔隙比小，以硬塑状态为主，局部为可塑偏硬状态，下部多为坚硬状态，中等偏低压缩性.上部粉粒含量较高，局部为粉质黏土.

2 老黏性土地基承载力的确定方法

2.1 载荷试验

载荷试验是确定老黏性土地基承载力的可靠方法，没有当地经验的情况下应由载荷试验确定老黏性土地基承载力.进行平载荷试验时，场地均已进行降水施工，考虑降水因素，试验土层的强度比天然饱和状态的强度提高.因此，进行承载力与土工试验成果及原位测试成果关系分析时，将平板荷载试验所获得的承载力进行折减，经室内土工试验对比分析，折减系数取0.85.原位测试成果、土工试验成果及承载特征值数据见表1.

2.2 静力触探

利用静探成果计算地基承载力的方法简便、可靠.根据原位测试双桥静探锥尖阻力计算老黏性土地基承载力特征值的经验公式.老黏性土地基承载力特征值与静力触探锥尖阻力的经验关系如图1.

图1 老黏性土地基承载力特征值与双桥静力触探锥尖阻力关系曲线图Fig.1 Correlation curve between the eigenvalue of foundation bearing capacity of old clay and cone penetration tip resistance

图1表明：老黏性土地基承载力特征值与双桥静力触探锥尖阻力线性相关，其相关系数为0.892.经过相关性分析总结出利用锥尖阻力计算老黏性土地基承载力特征的经验公式如下.

式中：fak—地基承载力特征值，单位为kPa；

qc—双桥静探锥尖阻力，单位为MPa（当使用单桥探头进行静探试验时，比贯入阻力Ps＝1.3qc）.

本次研究所收集的资料主要集中在硬塑状态的老黏土，其双桥静探成果范围值如下侧阻力：

fas＞150 kPa，锥尖阻力：1.8 MPa＜qc＜3.5 MPa.

2.3 土工试验

室内土工试验测得的天然孔隙比和液性指数采用查表法确定老黏性土地基承载力是一种简便可靠的方法.本文研究得出了地基承载力特征值与天然孔隙比和液性指数的对应关系如图2、3.

图2 老黏性土地基承载力特征值与孔隙比关系曲线图Fig.2 Correlation curve between the eigenvalue of foundation bearing capacity of old clay and void ratio

图3 老黏性土地基承载力特征值与液性指数关系曲线图Fig.3 Correlation curve between the eigenvalue of foundation bearing capacity of old clay and liquidity index

表1 原位测试成果、土工试验成果及承载力特征值数据表Table 1 In situ test,soil test results and the eigenvalue of bearing capacity

图2、3表明：老黏性土的地基承载力特征值与土的天然孔隙比和液性指数线性相关，其相关系数均大于0.9，证明用土工试验指标来确定老黏性土地基承载力的方法是可靠的.

3 研究成果

本次研究以《工程地质手册》（第四版）［5］所推荐的地基承载力表为基础，将静载试验实测地基承载力与上述规范地基承载力表所求得的地基承载力进行对比，实测的地基承载力比查表值平均增加42 kPa，说明在本地区以往的方法低估了老黏性土的地基承载力，偏于保守.本次研究得出的地基承载力实测值与查表值的对应关系见表2.

表2 承载力实测值与查表值对比表Table 2 Contrast between surveyed value and tabular value of foundation bearing capacity

取平均值46 kPa对《工程地质手册》（第四版）规范地基承载力表进行修正，得出根据土工试验物理性质指标天然孔隙比和液性指数确定老黏土地基承载力特征值的对应关系表3.

表3 天然孔隙比与承载力特征值对比表Table 3 Correlation between void ratio and eigenvalue of foundation bearing capacity

由于实验数据较少，本表只适用于孔隙比0.6＜e＜0.75，液性指数0＜IL＜0.3的老黏土.

4 结语

老黏性土一般为超固结土，含水量低、孔隙比小、压缩性中等偏低，硬塑状态时老黏性土的地基承载力高.根据土工试验数据用传统的查表法确定地基承载力，明显低于载荷试验的结果.而吉林省现有的用静探指标计算地基承载力的经验公式也适用于查表法求得的地基承载力的经验关系，其所确定的地基承载力也偏低.由于城市建设的高速发展，对地下空间的利用已成为现代建筑的总体趋势，而老黏性土一般位于地表下10 m左右，是大部分带有地下室的建筑的主要持力层.按传统表格确定的地基承载力值偏低，虽然对建筑安全无影响，但并不能充分发挥老黏性土优良的承载能力.

本次研究得出的结论及建议如下：

（1）长春台地的老黏土，可直接使用本文的成果表格和经验公式计算地基承载力特征值，设计工作中应进行深度、宽度修正，其他区域可参考使用.

（2）其他地区尚应开展相关的研究工作，积累更多的试验数据，对本次研究得出的经验公式、地基承载力表进行验证、补充和完善.

（3）开展三轴剪切试验工作，总结和探讨根据三轴试验的C、φ按理论公式计算地基承载力.

（4）今后应更多地开展此方面的工作，积累数据和经验，使之更加完善.

［1］李向群，于光源.关于长春市区地基土的成因及承载力的探讨［J］.岩土工程技术,2007,21（1）:51—54.

［2］王翠英，王家阳.武汉老黏土地区土钉墙破坏形式及其防治措施［J］.湖北工业大学学报,2007,22（2）:50—53.

［3］谢义华，季志平，陈伟祥.丽水地区老黏土承载力特征的初步研究［J］.西部探矿工程,2009,33（2）:68—70.

［4］周鑫强，张永强，陈木灿，等.方桩H型桩尖在湛江地区老黏土中的应用［J］.海岸工程,2014,33（2）:20—26.

［5］《工程地质手册》编写委员会.工程地质手册［M］.北京：中国建筑工业出版社,2007:384—416.

DISCUSSION ON THE DETERMINATION METHOD OF OLD CLAY FOUNDATION BEARING CAPACITY IN CHANGCHUN REGION

YANG Feng-nian1,LI Xiang-qun1,WANG Hai-peng2

1.College of Mapping and Exploration Engineering,Jilin Jianzhu University,Changchun 130118,China; 2.Dalian Henderson Geotechnical Engineering Co.Ltd.,Dalian 116000,Liaoning Province,China

According to the practical experiences about old clay engineering in other regions,the foundation bearing capacity of old clay can be determined by mathematical statistics method in two ways:One is laboratory soil tests to get some data for table lookup to gain some physical and mechanical properties such as void ratio and liquid indexes;The other is insitu test to gain static sounding index and standard penetration test index.With such mature experiences and analysis on the correspondence between soil tests,in-situ test index and static load test of foundation bearing capacity,the authors summarize the empirical formula and experience table for the calculation of old clay foundation bearing capacity with soil physical and mechanical properties and in-situ test static sounding indexes.

foundation bearing capacity;mathematical statistics;in-situ test;Changchun region

2014－09－12；

2014-12-01.编辑：李兰英．

住房和城乡建设部项目“空心桩应用关键技术问题研究”（编号555）.

杨丰年（1988—），男，吉林建筑大学在读硕士研究生，岩土专业，通信地址吉林省长春市新城大街5088号，E-mail//603236354@qq.com