十字板剪切试验在软土地区地基处理检测中的应用

2019-08-05王影

山西建筑 2019年12期

王影

(海南有色工程勘察设计院，海南海口 570100)

1 概述

在海南沿海一带广泛分布淤泥、淤泥质土等软弱土层，饱和软土通常具有天然含水量高，高压缩性、天然孔隙比大、剪切指标低、高灵敏度、物理力学性质差等特点，同时饱和软土具有一定的结构性，一旦扰动，抗剪强度会发生大幅度的骤减，常规要获得软土的强度指标，通常需要采取钻探取样工程，而取样、封存、运输样品过程中均会对土样有一定程度的扰动，土样的应力环境也发生变化，导致土工试验的剪切指标偏低，而十字板剪切试验为软土层获得强度指标最行之有效的原位测试手段，与室内土工试验对比，减少扰动及工作环节，其测定的指标的准确性较好。

2 工程概况

三亚市海棠湾水系工程AK1+470～AK1+590段及AK1+661～AK2+044段场地的软基预处理采用塑料排水板+堆载预压法方案[1]。预压荷载为56.70 kPa～81.00 kPa，塑料排水板深度为6.50 m～25.00 m，目前根据沉降观测数据与沉降量计算值分析，本区软土固结度已达到90%。

3 地层岩性

根据岩土工程勘察报告，结合检测结果，场地土自上而下依次为:

①素填土：灰黄色，松散，稍湿～湿，主要填料为中粗砂，堆载预压堆积体。

②粗砂：灰黑色、灰色，饱和，松散状，主要成分为石英、长石等，透水性强，淤泥含量为10%左右。

③淤泥质粉质粘土：灰黑色、深灰色，流塑～软塑，干强度低，韧性低，切面有光泽，无摇振反应，局部含少量粉细砂和贝壳碎屑。

④粗砂：灰白色，饱和，松散～稍密，颗粒成分为石英质，局部含粘土，分选性差，颗粒级配一般，胶结性一般[2]。

4 十字板剪切试验结果及对比分析

1)本次十字板剪切试验检验淤泥质粉质粘土中进行，共进行8个钻孔，其目的是评价堆载预压后的淤泥质粉质粘土不排水抗剪峰值强度[3]，见表1。

表1 十字板剪切试验成果分层统计表

2)地基处理前后指标对比，见表2。

表2 堆载预压处理前后地基土指标对比

3)根据《广东省海堤工程设计导则(试行)》附录Q的要求，直剪试验：

ct=cq+U(ccq-cq)。

tgφt=tgφq+U(tgφcq-tgφq)。

其中，ct,φt分别为时间t时的粘聚力，kPa和内摩擦角，(°)；U为地基土平均固结度，取U=0.9(本项目经过沉降观测的推算，地基土固结度已达到设计的要求)；cq,φq分别为直剪快剪试验粘聚力，kPa和内摩擦角，(°)；ccq,φcq分别为直剪固结快剪试验粘聚力，kPa和内摩擦角，(°)。

根据本次的土工试验成果，cq=12.7 kPa,φq=2.9°；ccq=19.1 kPa,φcq=8.8°，则：ct=18.46 kPa,φt=8.2°。

4)根据JTS 147—1—2010港口工程地基规范附录J用十字板剪强度回归抗剪强度指标计算方法，具体公式如下：

cu=az+b。

cj=b。

其中，μz,μcu分别为z，cu的平均值；a为回归方程的斜率；b为回归方程的截距；φj为任一土层j的内摩擦角的回归值，(°)；K0j为土层j的侧压力系数，本次取值0.70；D为十字板的直径，m，本次试验的十字板的直径规格为0.05 m；H为十字板的高度，m，本次试验的十字板的直径规格为0.10 m；Ut为土的平均固结度；γ′为土的有效重度,kN/m3，水位线以上取天然重度，以下取浮重度；cj为任一土层j的粘聚力的回归值,(°)。

根据十字板剪切试验成果，结合上述公式进行推导，其中a=0.383 864，b=22.87，φj=5.04°，回归方程为cu=0.383 864Z+22.87，回归的剪切指标为cj=22.87 kPa，φj=5.04°。

对比以上的结果分析，采用十字板剪切试验回归抗剪强度指标与固结快剪切指标接近，大于直剪快剪指标，符合实际情况。