基于DMT的砂土地基加固研究

甄振 万燕龙 宫浩亮

摘要：为研究扁铲侧胀试验在软土加固中的应用效果，分析DMT在软弱地基中产生的应力场和变形场，以及对地基承载力和沉降的影响。通过现场试验，验证DMT加固处理的实际效果，并与其他加固方法进行对比分析。研究结果表明：黏质粉土和粉砂土层对水平应力较为敏感，强夯后黏质粉土和粉砂地基土的MDMT/PS和MDMT/ES1-2增幅达到1.6～1.7倍和1.4～2.3倍，表明这些土层更适合用扁铲侧胀试验来检测加固效果。扁铲试验的KD（侧胀水平应力指数）有所降低，可能是由于加固后土体的结构发生了改变，导致扁铲试验的敏感性降低。因此扁铲试验不能单独用来评价软基加固效果，还需要结合其他试验方法进行综合分析。

关键词：扁铲侧胀试验；地基加固；地基承载力；沉降

0   引言

扁铲侧胀试验是一种用于测定土体力学参数和状态指标的现场测试方法，已被广泛应用于土体分类、地基承载力评估、地基沉降预测等方面[1]。扁铲侧胀试验可以用来测量地基土的压缩性和膨胀性，从而预测地基的沉降量和变形情况[2]。王国锋[3]通过扁铲侧胀试验，测量不同土壤和荷载条件下的侧向膨胀系数和侧向压缩系数，从而确定不同因素对地基沉降的影响程度[4]。刘晓明[5]通过扁铲侧胀试验，测量加固前后土壤的侧向膨胀系数和侧向压缩系数，从而评估加固措施的效果和稳定性。本文旨在探讨利用DMT进行地基加固处理的可行性和效果，研究DMT在软弱地基中产生的应力场和变形场，以及对地基承载力和沉降的影响。

1   工程概况

本文根据某省南部多用途大桥的地质勘察报告，对该工程的场地地质条件进行了综合评价。该工程位于黄河冲积平原上，地层主要由全新世泛滥平原冲积漫滩组成，具有较高的含水量和较低的承载力。地层结构、物理力学性质和应力历史等参数见表1。

本文采用桩基础作为主桥桥墩的支承结构，同时考虑到河床的演变和砂土的原位结构性，对砂层进行加固处理，以提高其抗液化能力和抗侵蚀能力。本文采用强夯法对地基土进行加固。本工程在D区和E区进行了强夯试验。D区以粉质黏土、粉土和粉砂层为主，吹填砂层较少。在原地面整平后，铺50cm山皮石，再进行强夯。

2   强夯效果检验

2.1   实验条件

本文利用扁铲侧胀试验结合静力触探试验和土工试验的结果来检验强夯的处理效果。为了保护膜片并顺利采集夯后数据，试验孔都选在夯间，并在试验前挖去表层近0.7m的硬壳层和碎石。

2.2   整体数据分析

表2中展示了在土体强夯前后的贯入阻力PS、扁铲侧限模量MDMT以及压缩模量ES1-2结果。从表2可知，扁铲侧胀试验的数据强夯后MDMT和PS均有明显增加，表明强夯提高了地基土的密实度和承载力。黏质粉土和粉砂层的MDMT增幅明显大于PS增幅，表明强夯对这些土层有较好的改良效果。强夯后固结和ES1-2均有不同程度的减小，表明强夯增加了土体水平应力。

黏质粉土和粉砂层的固结减幅明显大于ES1-2减幅，表明这些土层对水平应力较为敏感。强夯后MDMT/PS和MDMT/ES1-2均有不同程度的增加，表明侧限模量对水平应力增加和刚度增大的敏感性较高。黏质粉土和粉砂层中MDMT/PS和MDMT/ES1-2的增幅达到1.6～1.7倍和1.4～2.3倍，表明这些土层更适合用扁铲侧胀试验来检测强夯效果。

2.3   强夯对不同深度不同土层影响

PS随深度变化的曲线如图1。MDMT随深度变化的曲线如图2所示。MDMT、PS随深度变化的曲线，反映了强夯对不同深度不同土层的影响，可以作为评价强夯效果的参考依据。

2.4   扁铲测头对土层的干扰

在扁铲试验中，P2（P2常指的是膜片回复至初始位移时的终止土压力）由超孔隙水压力和排气时土体回弹侧压力组成（在砂土中只有前者）。据此判断，P2应高于孔压触探u。若显示2p＜u，说明扁铲测头造成的超孔压，远低于孔压触探造成的超孔压。因此与静力触探相比，扁铲测头对土层的干扰更小。

3   扁铲试验结果

粉喷桩法是一种利用水泥浆喷射到软土中形成桩体，通过桩土复合作用来增强软土的方法。为了评价这两种方法对软基的改良效果，本文选择了一个典型的试验区域进行扁铲试验。

3.1   试验条件

该试验区域位于一个淤泥层较厚的地段，经过强夯預压后，淤泥层发生了明显的沉降。在卸载堆载后，从路基表面以下钻孔到淤泥层顶面以下1～2m处，然后进行扁铲试验。由于袋装砂井布置较密，部分试验探头在穿透淤泥层过程中遇到了夯锤而无法继续下降，因此只能记录到该深度的扁铲试验数据。通过对比加固前后的扁铲试验数据，可以分析强夯法对软基力学性质的影响。

3.2   强夯法加固区扁铲试验结果

强夯法加固区扁铲试验结果如图3所示。由图3可知，软基经过加固后，?p有了显著提高，表明加固效果显著。软基的扁铲试验曲线明显上升，表现出较高的阻力和刚度，说明软基经过加固处理后，其剪切强度和密实度都有了很大的提高。分析认为，这是由于加固材料填充了软基中的孔隙，并与土体形成了有效的结合和约束作用，增强了软基的整体性能。

仔细观察可以发现，?p在淤泥层上部提高了2～3倍，在中部提高了大约1倍，下部的提高较小。在加固后，软基的扁铲试验曲线并不是均匀上升的，而是随着深度增加而逐渐趋于平缓。这说明在不同深度处，加固效果有所差异。在淤泥层上部（0～2m），加固效果最为明显，?p提高了2～3倍；在淤泥层中部（2～4m），加固效果次之，?p提高了大约1倍；在淤泥层下部（4～6m），加固效果最小，?p只有轻微的提高。

分析认为，这是由于在不同深度处，土体受到的自重压力和外荷载不同，导致土体的变形和排水情况不同。在淤泥层上部，土体受到的压力较小，变形较大，排水较容易；在淤泥层下部，土体受到的压力较大，变形较小，排水较困难。随深度增加，加固效果而逐渐减小，这一结果与静力触探试验以及十字板试验结论相似。

扁铲试验的其他指标也有类似的变化，但KD却有所下降，下降幅度也随深度递减，ID略有上升，但变化幅度不明显。这可能是由于加固后土体的结构发生了变化，使得扁铲试验的敏感性下降。因此，扁铲试验不能作为评价软基加固效果的唯一方法，还需要与其他试验方法相结合进行综合分析。

5   结束语

本文探讨了利用DMT进行地基加固处理的可行性和效果，研究DMT在软弱地基中产生的应力场和变形场，以及对地基承载力和沉降的影响。同时，通过现场试验，验证DMT加固处理的实际效果，并与其他加固方法进行对比分析。研究结果表明：

黏质粉土和粉砂土层对水平应力较为敏感，强夯后的黏质粉土和粉砂地基土的MDMT/PS和MDMT/ES1-2增幅达到1.6～1.7倍和1.4～2.3倍，表明这些土层更适合用扁铲侧胀试验来检测加固效果。

扁铲试验的KD有所降低，可能是由于加固后土体的结构发生了改变，导致扁铲试验的敏感性降低。因此，扁铲试验不能单独用来评价软基加固效果，还需要结合其他试验方法进行综合分析。

參考文献

[1] 张晓芸，张小安，王开云，等. 桥上钢弹簧浮置板的结构振动声辐射特性研究[J].铁道学报，2022，44（4）：89-95.

[2] 范先知.城市轨道钢弹簧浮置板隔振器设置方案研究[J].铁道建筑技术，2022（10）：6-10.

[3] 丁德云，王文斌，马蒙，等. 不同车速下钢弹簧浮置板轨道减振降噪性能试验研究[J].北京交通大学学报，2022，46（6）：144-151.

[4] 程曜彦，方宏凯，李新国.地铁钢弹簧浮置板阻尼参数试验及其对行车的影响研究[J].铁道标准设计，2022，66（4）：36-41+48.

[5] 周志军，刘玉涛，李伟，等.地铁钢弹簧浮置板轨道振动特性和减振效果研究[J].铁道标准设计，2022，66（5）：57-63.