沈阳地区扁铲侧胀试验参数分析――关于确定地基承载力的研究

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摘要：本文就在沈阳地区利用扁铲侧胀试验确定地基承载力问题展开研究。通过对试验机理的分析和国内外研究成果的总结，提出计算计算式的具体形式，再利用近些年来所统计的本地区多个典型场地的资料，对计算参数进行地域性修正。经过工程实例的验证，说明得到的计算式在本地区有良好的适用性且计算精度较高。

关键词：扁铲侧胀试验；地基承载力；材料指数；扁铲模量

本次研究搜集了近些年来沈阳地区18个实际工程的相关资料，共统计了102个扁铲侧胀试验孔612组数据，从中甄选出合适数据加以分析研究。数据统计的原则是以土层为单位，综合统计扁铲侧胀试验在深度上所经过的各个土层实测数据和相应的地质勘察报告的有关数据，使之一一对应形成数据组。需注意的是的勘察报告中的地基承载力并不是一个单纯的结果，而是一个综合考虑室内土工试验，静力触探试验和地区经验的建议值。经过对原始数据的处理、对比和分析后得出沈阳地区利用材料指数ID和扁铲模量ED计算地基承载力的计算式。

1. 扁铲侧胀试验方法

扁铲侧胀试验是采用静力（或者锤击动力）的方法，将一侧带有膜片的扁铲探头贯入至试验场地的指定深度。然后通过加压装置加压，使探头上的膜片发生侧向鼓胀，土体发生侧向变形，量测系统可以测定膜片在不同扩张程度时的所施加的压力，通过这些不同的气压值来反映土体的原始结构类型和工程性质等。

工程中为了便于使用，常需将扁铲侧胀试验现场所测得的原始气压值进行还原或者转换，换算为中间参数，常用的主要有：材料指数ID，水平应力指数KD和扁铲模量ED。

ID=(P1-P0)/(P0-u0) （1）

KD=(P0-u0)/ （2）

ED=34.7(P1-P0)（2）

其中，u0 ― 孔隙水压力； ― 有效上覆土压力。

这三个中间参数既是扁铲侧胀试验的成果之一同时也是计算其他结论性参数的重要依据。本文主要将利用材料指数ID和扁铲模量ED来进行分析研究。

岩土工程条件

本文是以整个沈阳地区作为研究对象，本地区为浑河冲积阶地。自上至下主要分为如下几大土层：

①杂填土：由砖块、碎石、砼块、炉灰渣、粘性土、砂土及房屋旧基础等建筑垃圾和生活垃圾组成，松散。

②粉质粘土：黄褐色，稍有光泽，摇振反应无，干强度中等，韧性中等，含氧化铁结核、云母、砂粒。可塑。

③中砂：黄褐色，石英～长石质，棱角形，颗粒级配差，均粒结构，含少量粘性土，局部含少量砾砂。湿，松散。

④粗砂：黄褐色，石英～长石质，棱角形，颗粒级配一般，均粒结构，含少量粘性土，局部含少量砾砂。湿，稍密。

⑤圆砾：黄褐色，由结晶岩组成，亚圆形，颗粒坚硬，颗粒级配好，一般粒径2-20mm，最大粒径60mm，充填约35%混粒砂及粘性土，局部夹粘性土、粗砂及砾砂薄层。稍湿，稍密～中密。

本次研究主要以②-⑤层土体为主要对象。

2.地基承载力常用方法分析

地基承载力是岩土工程设计中非常重要的一个土性参数，是确定基础形式和进行基础设计的主要依据。常用的地基承载力确定方法有室内土工试验法、载荷试验法、静力触探试验法、标准贯入试验法、十字板剪切试验法和、旁压试验法和扁铲侧胀试验等。一般岩土工程勘察设计中，将运用上述一种方法或几种方法来综合确定地基承载力。

这些测试方法各有优缺点：室内土工试验参数计算地基承载力有明确的理论依据，但取土会引起土样扰动并改变其应力历史，即使通过努力把取样扰动降低到最小的限度，但是试样从地层深部取出时因应力释放而引起的扰动是永远无法避免的，其结果与实际有一定的差异；载荷试验是模拟建筑物基础受荷条件而进行的现场模拟试验，是较为可靠的测定地基承载力的原位测试方法，但受载荷板宽度的局限，其测试的土体深度有限（通常为五倍的荷载板宽度），且历时长，费用高；标准贯入试验是通过测得的标准贯入击数来确定地基承载力，是现在使用较多的方法之一，但影响标准贯入试验成果的因素很复杂，例如容易受到受钻进成孔方法、贯入时钻杆及导向杆的垂直程度等影响；采用十字板剪切试验来估计地基承载力的应用也比较多，但该方法对粉性土或夹有薄层粉土、粉细砂等土层测得的数值往往偏高或失真，致使其适用的土性范围较窄；旁压试验是一种横向的载荷试验，由于设备轻便、操作简易、测试迅速，可在不同深度进行试验等优点，近年来发展迅速，但需注意的是，孔壁扰动、土体压缩性、剪胀性、横向扩展均匀性及钻孔成孔工艺等因素都会对其测试结果都有一定的影响；扁铲侧胀试验作为一种新兴的原位测试技术以其特有的结构，对土体扰动较小，其试验数据连续、稳定等特点，在确定地基承载力方面有一定的优势越来越多地受到岩土工程界的关注。

结语

1. 利用扁铲侧胀试验可以获得大量的岩土工程参数，可以很好的评价工程土体的物理力学性质。扁铲侧胀试验具有操作简单，可重复性好，人为影响小以及经济适用等优点，这将使它在岩土工程界内得到更加广泛的应用。

2. 通过对扁铲侧胀试验和地质勘察报告的建议值之间相关性的研究，得出由扁铲侧胀试验试验参数确定地基承载力的计算式。经过实际工程的验证可以看出其中某些计算式的保证效果很好，有很高的精度，具有一定的实用价值。

参考文献：

[1] 陈国民. 扁铲侧胀试验及其在岩土工程中应用. 岩土工程师.2001，13：20~25

[2] 王锺琦，等. 岩土工程测试技术[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1986

[3]仲锁庆. 扁铲侧胀试验方法与地基承载力的计算. 城市勘测. 2005，2：48~51