电测式十字板剪切试验在软土地基中的应用探索

章祖遗

【摘要】本文以电测试十字板剪切试验在软土地基中的应用探索为题展开论述。首先，介绍了工程概况。然后，阐述了试验的原理与步骤。在此基础上，对试验数据成果、工程应用进行探讨。通过验证可以看出，电测式十字板剪切试验在软土地基中应用后，取得了显著的成效。该方法操作简单，测试准确率高，值得推广。

【关键词】电测式十字板剪切实验；软土地基；应用

十字板剪切試验是将十字板头插入到软黏土中，以一定的速率旋转，在土层中形成圆柱形破坏面测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度。近年来，该技术在国内软土地区得到了广泛应用。主要用其测定饱和软粘土的不排水抗剪强度。本文以某工程为例，具体介绍了十字板剪切试验的原理、步骤，以及具体应用。下面进行详细论述。

一、工程概况

该工程的地理位置在浙江省某地，属于平面地貌。地势平坦、开阔。高程为（4.2-5.4）m。水资源丰富，交通不便。此地软土地基为淤泥、黏土，以深灰、灰黑为主。含有微量有机物，有臭味。其中，淤泥薄层的厚度为20-30mm，粉砂夹层的厚度为2-3mm。在土质中，有贝壳、海类生物的残骸。部分薄夹层为粉砂透镜体，饱和，流塑状态，厚度为9.2-21.35m。

二、试验原理、步骤

1、实验原理

十字板试验仪是进行十字板剪切试验的主要仪器设备。试验主要使用两种设备，分别是机械式、电测式。其中，电测式的原理为：通过传感器，将抗剪破坏的力矩转变为电信号，然后再用仪器进行测试。该剪切仪在应用的过程中，为了提高测试的准确率，要求严格采用测试技术。同时，在强度测试完成后，连续转动十字板6圈，这样可以对周围土体进行充分的扰动。

2、使用方法

第一，在试验前，采用钻机扫孔，孔的深度为0.3-0.5m。第二，将探杆与电测十字板头深入孔底，然后压入测试深度。一般而言，探杆的直径为28。第三，用讯号线卡紧探杆。其计算公式为：

（1）式中，代表原状土抗剪强度。K代表十字板头探头换算系数。为原状土剪损时仪表的最大读数。

三、试验数据成果与工程应用

1、试验数据成果

试验选择十字板探头，规格为50mm×100mm。取K值为0.1021 Kpa。进行十字板剪切试验（17次/5孔）。下面是试验成果、统计结果。如表2、表3所示：

2、试验成果工程应用

2.1 评价软土地基承载力

借鉴华北电力设计院、中国建筑而科学研究院积累的经验，采用以下公式计算地基土的承载力。即：

（1）

（1）式中，代表地基承载力标准值，r是土的重度，h表示基础埋深。

2.2 确定基地土强度变化

由于快速堆载因素的影响，提高了土中空隙水的压力。在这种情况下，就会导致软弱地基强度下降。但是，随着排水时间的延长，强度又会恢复到原来的状态。同时，随着地基土的固结不断增长。研究表明，利用十字板剪切实验，可以有效的测出软土地基强度的变化。在此基础上，加强对施工中荷载率的控制。

2.3 检验地基处理效果 采用电测式十字板剪切实验，处理地基强度的变化，然后进行预压处理。该实验方法的主要目的在于对施工速率、加固效果进行检验，并达到合理控制的目的。当土剪损的范围在3-10mm之间时，单项工程十字板剪试孔应该在2个以上。另外，在竖直方向上，保持间距为1.0-1.5m。在软弱薄夹层上设置试验点时，其试验点一般在3到5个。

2.4确定地基土强度的变化 在快速堆载条件下， 由于土中孔隙水压力升高， 软弱地基的强度会降低， 但是经过一定时间的排水， 强度又会恢复， 并且将随土的固结而逐渐增长。若采用十字板剪切仪测定地基强度的这种变化情况， 可以很方便地为控制施工加荷速率提供依据。

结束语

本文以某工程为例，在设计地基土强度时，采用了塑料板排水-堆载预压-动力固结处理的办法。研究表明，该方案具有实际可行性。使用以上办法，消除了基地的预压沉降力，加固了硬壳层的固结水平。与静力触探实验相比，电测式十字实验在地基处理中，强度更高，效果更加。总而言之，电测十字板剪切试验具有操作简单、准确度高、适用性强的优势，可以广泛应用到饱和软粘性土的测试当中，拥有较大的市场发展潜力。

参考文献

[1]张检红.电测式十字板剪切试验在软土地基中的应用[J].水利科技与经济，2015，（08）.

[2]李洪增.电测式十字板剪切试验的研究与应用[J].岩石力学与工程学报，2015，（11）.