基于静力触探试验计算地基土压缩模量的研究

李 斌

(北京市勘察设计研究院有限公司，北京 100038)

基于静力触探试验计算地基土压缩模量的研究

李 斌

(北京市勘察设计研究院有限公司，北京 100038)

通过北京周边岩土工程勘察实例，利用静力触探成果计算了地基土压缩模量的经验系数，得出该工程场区的经验系数基本在建议值的范围之内，且经验系数较大，与北京周边土质较硬相吻合。

地基土，静力触探试验，压缩模量，经验系数

0 引言

静力触探于1917年问世，已有一百年的历史。一百年来，静力触探技术在测试设备的研制、生产、测试方法改进、测试成果的解释方面取得了很大的进步。目前，静力触探技术被许多国家列入国家规程或规范，并且对该项原位测试原理进行了较深入的研究，从理论上解释实际工程中原位测试时的现象[1]。下面通过一个北京周边地区工程实例讨论通过静力触探试验计算地基土压缩模量的经验系数问题。

1 工程概况

本工程拟建场区位于北京市东部，太行山、燕山山地与渤海湾之间的河北平原北部，潮白河东岸。地形平坦开阔，地势由西北向东南微倾斜，地面坡降0.3‰～0.5‰，地貌属潮白河冲积平原二级堆积阶地。自然地面标高为19.3 m～20.6 m左右。

本工程中采用静力触探测试的地层岩性特征一览表见表1。

2 试验原理及步骤

2.1 试验原理

静力触探较动力触探而言，几乎没有冲击荷载。因此该原位测试方法是用准静力的方法将装有传感器的探头匀速贯入土中。对于不同强度地层在贯入过程中传感器所受到的阻力不同，传感器将不同大小的阻力转换为电信号并记录下来。

表1 地层岩性特征一览表

静力触探的主要设备有：探头(也即阻力传感器)、压力装置、量测记录仪表。静力触探试验设备示意图参见图1。

2.2 试验步骤

测试方法和步骤主要有以下几点:

1)先把静力触探探头压入土层里约15 cm～20 cm，然后向上拔出约5 cm，须等待记录仪无明显温度漂移后，记录初始读数或仪器调零后再次重复以上步骤。

2)静力触探试验过程须匀速贯入，贯入速度为(20±5)mm/s且每隔0.1 m记录一次读数。

3)静力触探试验过程中，若测得读数变化较大，或每2 m间隔应上拔探杆约5 cm，测定探头空载的读数，测试结束时同样测记数据。

4)静力触探试验过程中，应每隔2 m～4 m校核一次贯入深度和记录深度之间的误差，若存在误差则记录并调整。

5)静力触探试验发生异常，则应记录并妥善处理。

6)静力触探试验结束或遇下列情况时，可停止试验：a.触探机负荷超出额定负荷20%；b.探头贯入阻力超出额定荷载20%；c.探杆所承受应力超过容许应力；d.反力装置有上升趋势。

7)静力触探试验结束，应记录空载读数，与试验前空载读数对比，不符合要求时重新试验。静力触探试验现场见图2。

3 试验数据成果统计

本工程在69个钻孔中进行了静力触探试验，共采集静力触探试验数据8 280个，成果统计见表2。

表2 静力触探试验成果统计表

4 试验成果应用研究

利用静力触探试验成果计算地基土的压缩模量的方法突出优点是快速、简便、有效。

4.1 压缩模量ES计算方法

1)粘性土的压缩模量ES一般用下面公式计算：

ES=ξ·qc。

其中，ES为地基土的压缩模量；ξ为经验系数；qc为多桥静探锥头阻力。

Mitchell和Gardner汇总了Sanglerat各类土的ξ值，见表3。

表3 粘性土经验系数范围统计表

2)砂土的压缩模量ES一般用下面公式计算：

ES=ξ·qc。

其中，ES为地基土的压缩模量；ξ为经验系数；qc为多桥静探锥头阻力。

其中，经验系数ξ值一般为1.4～4.0，常见的经验值参见表4。

表4 砂土经验系数范围统计表

4.2 与本工程中压缩模量经验系数ξ对比

根据本工程勘察成果按上述公式换算分析得到本工程的经验系数ξ值见表5。

表5 本工程经验系数ξ计算表

上述本工程中计算得出的经验值与建议的经验系数对比情况见图3。

由计算得出的结果可以看出：除②2层的粉砂、细砂经验系数超过建议值上限外，本工程其余岩性计算得到的经验系数均在建议值范围之内。②2层粉砂、细砂压缩模量由经验公式计算得出，可能是造成数值异常情况的原因之一。

5 结语

本文通过工程实例的实测数据按经验公式计算，得到本工程场区双桥静力触探计算土体压缩模量的经验系数ξ，并对比了计算值与建议值的差异。通过对比可以看出本工程场区的经验系数基本在建议值的范围之内，较有规律，同时也看出本工程的经验系数较大，这与北京周边土质较硬相吻合。

虽然已有研究总结了静力触探计算压缩模量的经验系数范围，但由于地区之间差异大、经验性比较强，且北京地区岩土工程勘察很少采用此原位测试方法，因此该区域静力触探成果经验系数还有待大量工程实例来验证与总结。

[1] 祝龙根,刘利民,耿乃兴.地基基础测试新技术[M].北京：机械工业出版社,2002：71-77.

[2] DBJ 11—501—2009,北京地区建筑地基基础勘察设计规范[S].

[3] GB 50021—2001,岩土工程勘察规范[S].

[4] 徐文根,陈 健,魏 珊.静力触探技术成果在工程中的应用[J].科技与生活,2011(12):169-170.

[5] 高新强,窦建平,张会斌.静力触探试验曲线中异常数据的处理方法[J].石家庄铁道学院学报,2002(8):8-11.

Research on foundation soil compression modulus calculation based on cone penetration test

Li Bin

(BeijingSurveyandDesignResearchInstituteLimitedCompany,Beijing100038,China)

Through the geotechnical engineering survey example around Beijing, this paper calculated the empirical coefficient of foundation soil compression modulus using the cone penetration test results, gained the empirical coefficient proposed value of the engineering sites primarily within the scope, and the empirical coefficient was larger, matched with the harder soil around Beijing.

foundation soil, cone penetration test, compression modulus, empirical coefficient

1009-6825(2017)05-0113-03

2016-12-08

李 斌(1984- )，男，工程师

TU432

A