34
文章编号:1672
7479(2014) 03
0034
04
铁 道 勘 察2014年第3期
原位测试在地铁勘察岩土参数求取中的应用
易 鑫 潘瑞林 孙宝忠
(中铁工程设计咨询集团有限公司, 北京 100055)
Application of Obtaining Geotechnical Parameters
through In⁃situ test in Metro Investigation
YI Xin PAN Rui⁃lin SUN Bao⁃zhong
摘 要 以太原地铁2号线为例, 运用标准贯入㊁ 静力触探㊁ 旁压㊁ 扁铲侧胀㊁ 十字板剪切等多种原位测试方法, 求取岩土体的静止侧压力系数㊁ 基床系数㊁ 地基土承载力㊁ 变形模量等岩土力学参数, 结合室内试验成果及规范和经验值, 综合确定岩土参数建议值㊂
关键词 原位测试 地铁 工程勘察 岩土参数中图分类号:TU413 文献标识码:B
1 主要岩土力学参数的原位测试求取方法1. 1 静止侧压力系数
(1)扁铲侧胀试验
土的水平应力指数K D 与K 0的关系式求取, 依据‘ 铁12. 4. 7计算
路工程地质原位测试规程“ (TB10041-2003) [1]公式
54
K 0=0. 30K 0. D
始压力, R 0为初始压力时旁压器对应的径向位移㊂ 但
上式所算的基床系数主要是旁压试验弹性阶段的值, 实际工程当中多为弹-塑性阶段或塑性阶段, 计算值与规范和实际值偏差较大㊂ 实际应用时应结合土类㊁ 工况环境㊁ 应力条件乘以相应的修正系数[6], 黏性土
(2)扁铲侧胀试验
静止侧压力系数K 0, 可通过扁铲侧胀试验成果中
0. 20~0. 30㊂
修正系数为0. 25~0. 34, 饱和砂土层修正系数为
(2)室内试验及经验公式
(适用于K D 为1. 5~4. 0的一般饱和黏性土) 静止侧压力系数K 0也可采用室内试验㊁ 经验公式
2003) 公式12. 4. 9计算
可采用‘ 铁路工程地质原位测试规程“ (TB10041
饱和黏性土㊁ 饱和砂土及粉土的水平基床系数K h
法求取㊂ 室内试验测定方法有侧压力仪法与三轴仪法㊂ 经验公式法采用:砂性土K 0=1-sin φ′ ; 黏性土K 0=0. 95-sin φ′ , 式中, φ′ 为有效内摩擦角㊂
(1)旁压试验
1. 10mm 与膨胀前的压力增量, A 为孔隙压力系数, 可参考表1选取㊂
表1 饱和土的A 值
土砂类
类土A
粉土
OCR =1
粉质黏土
4≥OCR>1 0~0. 15
OCR =1
黏土4≥OCR>1
K h =0. 2k h ; k h =1817(1-A )(p 1-p 0)
式中, k h 为侧胀仪抗力系数, p 1-p 0为土体膨胀
1. 2 基床系数
式[5]K h =(P f -P 0) /(R f -R 0) 确定㊂ 其中P f 为临塑压力, R f 为临塑压力时旁压器对应的径向位移, P 0为初
收稿日期:20140220
第一作者简介:易 鑫(1982 ),男,2009年毕业于中国地质大学(北京) 地下建筑工程专业, 硕士, 工程师㊂
预钻式旁压计算水平基床系数K h 通常采用公
0. 10~0. 200. 15~0. 250. 25~0. 500~0. 25
(3)标准贯入试验
基床系数可采用‘ 城市轨道交通岩土工程勘察规
范“(GB50307 2012) [2]给出的基床系数与标准贯入试验锤击数的经验关系计算, 即K =(1.5~3. . 0) N ㊂ 通过标贯击数求取垂直㊁ 水平基床系数可按以下公
原位测试在地铁勘察岩土参数求取中的应用:易 鑫 潘瑞林 孙宝忠
35
式[7]计算:垂直基床系数K K =4V =2N ; 水平基床系数h (4)N ㊂
基床系数可采用通过室内固结试验中压缩模量计
室内试验及规范经验值
1. 算[8]85E 求取㊂ 对于砂土㊁ 粉土, 计算公式为K V ≈
可根据岩土类别S 1-2㊁ 对于黏性土㊁ 状态, ㊁ 计算公式为密实度, 参考K V ‘ ≈3. 城市轨道交通30E S 1-2㊂ 也岩土工程勘察规范“ (GB50307 2012) 附录H 中经验1. 值选取3 ㊂
(1)地基承载力
根据旁压试验特征值计算一般土的地基土承载
旁压试验
力, 可采用临塑荷载法公式计算:f 式中f ak =p f -p 0, p ak 为地基土承载力特征值; p f 为临塑压力; 0为初始压力㊂
对于旁压试验曲线过临塑压力后急速变陡的土,
计算地基土承载力可采用极限荷载法:f ak =
p L F -p 0
式中f S
, p ak 为地基土承载力特征值; p 0为初始压力; F S 为安全系数, 一般取L 为极限压力;
2~3, 也可根据地区经验确定
[4]
(2)国内外关于标准贯入试验锤击数确定地基承载力标准贯入试验
㊂
的经验关系式较多, 可参考‘ 工程地质手册“ (第四版)
[4]
相关内容选取㊂
Terzaghi 黏性土回归式㊁ 粉土通过标贯击数确定地基承载力选用
f k =12N , 砂类土承载力参考表2选取㊂
表2 砂土承载力特征值f ak
kPa 土类
中㊁ 粗砂18010
25015
28020
31025
34030N
38035
42040
46045
50050
粉㊁ 细砂140
180
200
230
250
270
290
310
340
(3)静力触探确定地基基本承载力静力触探试验
σ 别㊁ 比贯入阻力P 0, 可根据土层类
程“ (TB10041 2003 S , 参考) 中‘ 表铁路工程地质原位测试规10. 5. 16-1中相应公式
求取㊂
黏性土(Q000kPa
砂土及粉4土) σ 0σ =5. 8S -46 0=0. 89P 0. S
63
+14. P S ≤6 4 000P kPa S ≤ 24(4)地基基本承载力可根据岩土类别规范经验值㊁ 状态, 参考‘ 铁
路工程地质勘察规范“ (TB10012 2007) [3]附录D 中
1. 经验值选取4 (1)变形模量
㊂
旁压试验确定土的变形模量旁压试验
E 模量G m 与变形模量E 00的经验关系求取, 可通过旁压剪切㊂
(TB10041 2003)黏性土可参考公式E 求取中表‘ 铁, 式中7. 路4. 工K 8-1程地为变形模量转换系数确定质原㊂ 位砂类土可根据测试规程“
, 可
按表30取值=KG ㊂
m 表3 变形模量转换系数K
砂类土分类
粉砂细砂中砂粗砂K 值
4. 0~5. 0
5. 0~7. 0
7. 0~9. 0
9. 0~11. 0
(2)静力触探试验确定土的变形模量静力触探试验
E 0参考‘ 铁路
10. 工程5. 18-2地质原中相应公式求取位测试规程“ (Q ㊂ (TB10041 2003 ) 中表
0. 085软土及MPa≤ 饱p 和黏性土4) E 0=6. 03p 1. s 45
s ≤2. 5MPa +0. 8 20MPa
细砂㊁ 粉砂㊁ 粉土 E 0=3. 57p 0. s
684 1MPa≤ p s ≤ (3)国内外关于标准贯入试验锤击数确定土的变形参标准贯入试验
数的经验关系式较多, 可参考‘ 工程地质手册“ (第四版) 相关内容选取㊂ 标贯击数确定土的变形模量E 0选用(4)Webbe 土的变理论公式计算
关系式[9]E 0=2. 0+0.6N 求取㊂
形模量E 系式[10]20可采用理论关E 0æ=
çè1-必须指出1-μ μ 2ö÷ø
E S 求取, 式中μ 为泊松比, E S 为压缩模量㊂ , 上式只是E 0与E S 的理论关系, 是基于线弹
1. 性假定得到的5 , 而土体并不是完全的弹性体㊂
(1)无侧限抗压强度
通过标准贯入锤击数标准贯入试验
N 确定无侧限抗压强度q 可采用Terzaghi 和Peck 建立了N 与q u ,
见表4㊂
u 的经验关系进行, 表4 N 与稠度状态和无侧限抗压强度的关系
稠度状态
N
极软
2软
~448~q u /kPa
~8~100100硬
1515~200200很硬
~30~400坚硬>30
25~>400
(2)室内采用应变控制式无侧限压缩仪试验求取无侧
室内试验及经验查表
限抗压强度, 同时也可参考‘ 工程地质手册“ (第四版)
36
铁 道 勘 察2014年第3期
1. 表6 3-1-33土灵敏度
选取㊂
(1)通过十字板剪切试验求取饱和软黏性土的灵敏度
十字板剪切试验
2003) S t , 可采用公式‘ 6. 铁路工程地质原位测试规程4. 3计算
“ (TB10041 S 式中⎺ s t =⎺ s u /⎺ s ′ u
u 为土层的十字板剪切强度平均值; ⎺ s ′ 重塑土强度平均值㊂
u 为土层的
(2)室内可根据原状土的无侧限抗压强度与重塑土的室内试验及经验查表
无侧限抗压强度之比取得
S t =q q u ′ (该公式只适用于φ ≈ 0的饱和软黏土)
底破坏其结构的重塑土的无侧限抗压强度 式中u
q ′ u
为具有与原状土相同密度和含水量, 并彻(kPa)㊂34选取同时也可参考㊂
‘ 工程地质手册“( 第四版) 表3-1-
2 工程应用2. 1 太原轨道交通工程地质条件
2号线一期工程人民南路 化章街
站段共2站1区间,1条出入线, 全长2. 815km㊂ 车站与出入线采用明挖法施工, 区间采用盾构法施工, 结构底板最大埋深为23. 029m㊂ 该段地貌单元为太原盆地汾河漫滩(1)第四系全新统冲, 地形开阔平坦, 主要地层如下㊂
粉质黏土(2-2):黄褐色㊁ 洪积地层, 软塑-(Q可塑4al+pl; ) 黏质粉土(2-3-1):灰褐色, 稍密, 潮湿 饱和; 粉细砂(2-4-1):灰褐色, 稍密, 饱和; 粉细砂(2-4-2):褐黄色, 中密, 饱和; 中砂(2-5):褐黄色, 中密, 饱和㊂ 粉质黏土(2)第四系上更新统冲(3-3):黄褐色㊁ 洪积层, 可塑; (Q3al+pl)
黏质粉土(3-4-1):灰黄色, 中密, 饱和; 粉细砂(3-5):褐黄色, 密实, 饱和㊂
地下水类型为第四系松散层孔隙潜水, 地下水埋2. 深较高2 应用成果
, 勘察期间地下水埋深约0. 4~4. 7m㊂
在该段线路的岩土工程勘察中, 运用了多种原位
测试手段, 包括标准贯入试验㊁ 静力触探试验㊁ 旁压试验㊁ 扁铲侧胀试验㊁ 十字板剪切试验㊂ 完成工作量:静力触探完成707. 6m /37孔, 旁压试验完成119点/
12完成孔, 2614扁铲侧胀试验完成次/168孔, 十515字板点剪/13切试孔, 验标准贯入试验10完成38点/
床系数孔㊂ ㊁ 多种原位测试手段在求取静止侧压力系数地基承载力㊁ 变形模量等参数上进行了广泛的㊁ 基应用㊂ 同时, 结合室内试验成果以及规范经验, 综合给出了各土层物理力学参数的建议值㊂
各地层静止侧压力系数综合选取见表5㊂
表5 土的静止侧压力系数K 0
K 层名及层号状态
室内扁铲0
经验查表建议试验试验公式法值K 02-3-12-2粉质黏土
软塑-可塑0. 562-4-1黏质粉土0. 49
0. 0. 4649
0. 0. 5553
0. 0. 4353
0. 532-4-2粉细砂粉细砂
中密稍密稍密
0. 中密0. 40
41
0. 0. 0. 43
3841
46
0. 4038
0. 0. 0. 404350
3-4-13-32-5粉质黏土中砂3-5粉细砂黏质粉土可塑
0. 0. 47
38
① 室内试验值为各层平均值密实中密0. 0. 4752
0. 0. 0. 52
47
; 0. 40
0. 0. 0. 0. 404338
0. 0. 43
38
按公式② 扁铲试验采用12. 4. 7计算得‘ ; 铁路工程地质原位测试规程“ (TB10041 2003) 土);
③ 经验公式法采用K 0=0. 95-sin φ ′( 黏性土)㊁ K 0=1-sin φ ′( 砂性
④ 查表法依据‘ 工程地质手册“( 第四版) 表3-1-25㊂
各地层垂直㊁ 水平基床系数综合选取见表6㊁ 表7㊂
表6 垂直基床系数统计表K V
MPa /m 土层名称及代号压缩模标贯经验规范经综合建量计算公式法验值议值2-3-12-2粉质黏土
14. 95
11. 2-4-1黏质粉土20. 0254
98
1210~~1825
1210
2-4-2粉细砂粉细砂17. 3322. 18. 249113. 37. 2012~~40
30
20123-32-5粉质黏土中砂27. 26. 587039. 423-4-13-5粉细砂黏质粉土
25. 36. 1420~~4045
2226. 665635. 63. 6642
74
252025~~7065
2520 ① 压缩模量计算计算公式为:对于砂土K ㊁ 粉土, 计算公式为K 25v 于黏性土, ≈1. 85× E S 1-2
㊁ 对
② ③ 标贯经验公式法采用v ≈3. 规范经验值按K 30× E N S
v =2;
1-2
;
2012) 附录H㊂
‘ 城市轨道交通岩土工程勘察规范“ (GB50307
表7 水平基床系数统计表K h
MPa /m 土层名称及代号旁压试验扁铲试验标贯经验规范经综合建公式法验值议值2-3-12-2粉质黏土
11. 10. 232. 2-4-1黏质粉土16. 8123. 122-4-2粉细砂10. 326. 110~30122-5中砂粉细砂20. 9047
42. 010~~201033. 69
102. 39. 4174. 090. 83
2020~~304545
152022
原位测试在地铁勘察岩土参数求取中的应用:易 鑫 潘瑞林 孙宝忠
37
续表7
土层名称及代号旁压试验扁铲试验3-4-1黏质粉土3-5粉细砂3-3粉质黏土
19. 741. 522. 6
标贯经验公式法72. 8127. 571. 3
规范经验值20~4525~6020~70
综合建议值202522
① 扁铲试验采用‘ 铁路工程地质原位测试规程“ (TB10041 2003) 按公式12. 4. 9计算得;
② 标贯经验公式法采用K h =4N ; 2012) 附录H㊂
③ 规范经验值按‘ 城市轨道交通岩土工程勘察规范“ (GB50307
各地层地基承载力综合选取见表8㊂
2-4-2粉细砂
2-5中砂
3-3粉质黏土240
3-4-1黏质粉土[1**********]0
3-5粉细砂
kPa
表8 地基土承载力特征值f ak
确定方法
‘TB10012 2007“ 查表D. 0. 1-5‘TB10012 2007“ 查表D. 0. 1-4‘TB10012 2007“ 查表D. 0. 1-3
标贯法旁压试验法
静力触探试验法
特征值f ak /kPa 建议值
2-2粉
质黏土240
2-3-1黏质粉土[1**********]1
2-4-1粉细砂
691168092
[**************]
[**************]
[1**********]0
219270120
250
250340
注:‘TB10012 2007“为‘ 铁路工程地质勘察规范“; 标准贯入试验㊁ 旁压试验㊁ 静力触探试验确定的承载力分别见表6. 3. 2㊁6. 3. 4及6. 3. 1㊂
150
各地层变形模量综合选取见表9㊂
表9 变形模量E 0
地层2-3-1黏质粉土2-4-2粉细砂3-3粉质黏土3-5粉细砂2-5中砂2-4-1粉细砂2-2粉质黏土
旁压试验5. 6567. 2
静力触探试验
6. 353. 47
标贯试验采用‘ 工程地质手册“ E 0=2. 0+0.6N
5. 9068. 2945. 462
2ν 2
) E 理论公式E 0=(1-ν s
5. 847. 596. 527. 253. 864. 937. 162. 11
MPa 建议值2. 117. 596. 527. 253. 867. 163. 84. 2
17. 611. 211. 638. 4
8. 4
14. 38
8. 82
13. 22612. 698
15. 54212. 92621. 122
3-4-1黏质粉土
主要地层的无侧限抗压强度综合选取见表10㊂
表10 无侧限抗压强度q u
层名及层号2-3-1黏质粉土3-4-1黏质粉土3-3粉质黏土2-2粉质黏土
确定方法
室内试验经验查表法标准贯入试验[1**********]2
[1**********]
[1**********]
kPa 建议值
/kPa 1101005070
系数㊁ 基床系数㊁ 地基承载力㊁ 变形模量㊁ 无侧限抗压强度㊁ 灵敏度的求取方法进行了总结, 可为同类工程中以上各参数建议值的选取提供参考㊂
参
考
文
献
[1] GB50307 2012 城市轨道交通岩土工程勘察规范[S]
[2] TB10018 2003 J261 2003 铁路工程地质原位测试规程[S][3] TB10012 2007 J124 2007 铁路工程地质勘察规范[S]
业出版社,2007
[4] 常士骠, 张苏民. 工程地质手册(第四版) [M].北京:中国建筑工[5] 潘瑞林, 等. 地铁勘察中综合方法确定基床系数[J].铁道勘察, [6] 刘志强, 刘兴云, 等. 旁压试验在地铁勘察中的应用[J].广州建
筑,2006(5)
[7] 林宗元, 等. 岩土工程治理手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版
社,1993
[8] 仲锁庆. 关于用室内固结试验方法确定地基土基床系数的探讨[9] 易庙子. 原位测试求取岩土参数应用总结[J].城市勘测,2013[10]高大钊, 等. 土质学与土力学[M].北京:人民交通出版社,2001
(2)
[J].岩土工程界,2004,7(12)2013,39(3)
注:①经验查表法依据‘ 工程地质手册“( 第四版) 表3-1-33;
② 标准贯入试验确定法按‘ 工程地质手册“( 第四版) 表3-3-7㊂
饱和软黏土及软粉土的灵敏度选取见表11㊂
表11 灵敏度S t
地层2-3-1黏质粉土2-2粉质黏土
灵敏度原状土抗剪重塑土抗剪
强度C U /kPa 强度C U /kPa 计算值建议值评价17. 4816. 75
6. 946. 97
2. 472. 53
2. 60中等灵敏
2. 50中等灵敏
3 结束语
结合太原地铁2号线勘察应用实例对静止侧压力
原位测试在地铁勘察岩土参数求取中的应用
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
易鑫， 潘瑞林， 孙宝忠， YI Xin， PAN Rui-lin， SUN Bao-zhong中铁工程设计咨询集团有限公司,北京,100055铁道勘察
Railway Investigation and Surveying2014(3)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_tlhc201403011.aspx
34
文章编号:1672
7479(2014) 03
0034
04
铁 道 勘 察2014年第3期
原位测试在地铁勘察岩土参数求取中的应用
易 鑫 潘瑞林 孙宝忠
(中铁工程设计咨询集团有限公司, 北京 100055)
Application of Obtaining Geotechnical Parameters
through In⁃situ test in Metro Investigation
YI Xin PAN Rui⁃lin SUN Bao⁃zhong
摘 要 以太原地铁2号线为例, 运用标准贯入㊁ 静力触探㊁ 旁压㊁ 扁铲侧胀㊁ 十字板剪切等多种原位测试方法, 求取岩土体的静止侧压力系数㊁ 基床系数㊁ 地基土承载力㊁ 变形模量等岩土力学参数, 结合室内试验成果及规范和经验值, 综合确定岩土参数建议值㊂
关键词 原位测试 地铁 工程勘察 岩土参数中图分类号:TU413 文献标识码:B
1 主要岩土力学参数的原位测试求取方法1. 1 静止侧压力系数
(1)扁铲侧胀试验
土的水平应力指数K D 与K 0的关系式求取, 依据‘ 铁12. 4. 7计算
路工程地质原位测试规程“ (TB10041-2003) [1]公式
54
K 0=0. 30K 0. D
始压力, R 0为初始压力时旁压器对应的径向位移㊂ 但
上式所算的基床系数主要是旁压试验弹性阶段的值, 实际工程当中多为弹-塑性阶段或塑性阶段, 计算值与规范和实际值偏差较大㊂ 实际应用时应结合土类㊁ 工况环境㊁ 应力条件乘以相应的修正系数[6], 黏性土
(2)扁铲侧胀试验
静止侧压力系数K 0, 可通过扁铲侧胀试验成果中
0. 20~0. 30㊂
修正系数为0. 25~0. 34, 饱和砂土层修正系数为
(2)室内试验及经验公式
(适用于K D 为1. 5~4. 0的一般饱和黏性土) 静止侧压力系数K 0也可采用室内试验㊁ 经验公式
2003) 公式12. 4. 9计算
可采用‘ 铁路工程地质原位测试规程“ (TB10041
饱和黏性土㊁ 饱和砂土及粉土的水平基床系数K h
法求取㊂ 室内试验测定方法有侧压力仪法与三轴仪法㊂ 经验公式法采用:砂性土K 0=1-sin φ′ ; 黏性土K 0=0. 95-sin φ′ , 式中, φ′ 为有效内摩擦角㊂
(1)旁压试验
1. 10mm 与膨胀前的压力增量, A 为孔隙压力系数, 可参考表1选取㊂
表1 饱和土的A 值
土砂类
类土A
粉土
OCR =1
粉质黏土
4≥OCR>1 0~0. 15
OCR =1
黏土4≥OCR>1
K h =0. 2k h ; k h =1817(1-A )(p 1-p 0)
式中, k h 为侧胀仪抗力系数, p 1-p 0为土体膨胀
1. 2 基床系数
式[5]K h =(P f -P 0) /(R f -R 0) 确定㊂ 其中P f 为临塑压力, R f 为临塑压力时旁压器对应的径向位移, P 0为初
收稿日期:20140220
第一作者简介:易 鑫(1982 ),男,2009年毕业于中国地质大学(北京) 地下建筑工程专业, 硕士, 工程师㊂
预钻式旁压计算水平基床系数K h 通常采用公
0. 10~0. 200. 15~0. 250. 25~0. 500~0. 25
(3)标准贯入试验
基床系数可采用‘ 城市轨道交通岩土工程勘察规
范“(GB50307 2012) [2]给出的基床系数与标准贯入试验锤击数的经验关系计算, 即K =(1.5~3. . 0) N ㊂ 通过标贯击数求取垂直㊁ 水平基床系数可按以下公
原位测试在地铁勘察岩土参数求取中的应用:易 鑫 潘瑞林 孙宝忠
35
式[7]计算:垂直基床系数K K =4V =2N ; 水平基床系数h (4)N ㊂
基床系数可采用通过室内固结试验中压缩模量计
室内试验及规范经验值
1. 算[8]85E 求取㊂ 对于砂土㊁ 粉土, 计算公式为K V ≈
可根据岩土类别S 1-2㊁ 对于黏性土㊁ 状态, ㊁ 计算公式为密实度, 参考K V ‘ ≈3. 城市轨道交通30E S 1-2㊂ 也岩土工程勘察规范“ (GB50307 2012) 附录H 中经验1. 值选取3 ㊂
(1)地基承载力
根据旁压试验特征值计算一般土的地基土承载
旁压试验
力, 可采用临塑荷载法公式计算:f 式中f ak =p f -p 0, p ak 为地基土承载力特征值; p f 为临塑压力; 0为初始压力㊂
对于旁压试验曲线过临塑压力后急速变陡的土,
计算地基土承载力可采用极限荷载法:f ak =
p L F -p 0
式中f S
, p ak 为地基土承载力特征值; p 0为初始压力; F S 为安全系数, 一般取L 为极限压力;
2~3, 也可根据地区经验确定
[4]
(2)国内外关于标准贯入试验锤击数确定地基承载力标准贯入试验
㊂
的经验关系式较多, 可参考‘ 工程地质手册“ (第四版)
[4]
相关内容选取㊂
Terzaghi 黏性土回归式㊁ 粉土通过标贯击数确定地基承载力选用
f k =12N , 砂类土承载力参考表2选取㊂
表2 砂土承载力特征值f ak
kPa 土类
中㊁ 粗砂18010
25015
28020
31025
34030N
38035
42040
46045
50050
粉㊁ 细砂140
180
200
230
250
270
290
310
340
(3)静力触探确定地基基本承载力静力触探试验
σ 别㊁ 比贯入阻力P 0, 可根据土层类
程“ (TB10041 2003 S , 参考) 中‘ 表铁路工程地质原位测试规10. 5. 16-1中相应公式
求取㊂
黏性土(Q000kPa
砂土及粉4土) σ 0σ =5. 8S -46 0=0. 89P 0. S
63
+14. P S ≤6 4 000P kPa S ≤ 24(4)地基基本承载力可根据岩土类别规范经验值㊁ 状态, 参考‘ 铁
路工程地质勘察规范“ (TB10012 2007) [3]附录D 中
1. 经验值选取4 (1)变形模量
㊂
旁压试验确定土的变形模量旁压试验
E 模量G m 与变形模量E 00的经验关系求取, 可通过旁压剪切㊂
(TB10041 2003)黏性土可参考公式E 求取中表‘ 铁, 式中7. 路4. 工K 8-1程地为变形模量转换系数确定质原㊂ 位砂类土可根据测试规程“
, 可
按表30取值=KG ㊂
m 表3 变形模量转换系数K
砂类土分类
粉砂细砂中砂粗砂K 值
4. 0~5. 0
5. 0~7. 0
7. 0~9. 0
9. 0~11. 0
(2)静力触探试验确定土的变形模量静力触探试验
E 0参考‘ 铁路
10. 工程5. 18-2地质原中相应公式求取位测试规程“ (Q ㊂ (TB10041 2003 ) 中表
0. 085软土及MPa≤ 饱p 和黏性土4) E 0=6. 03p 1. s 45
s ≤2. 5MPa +0. 8 20MPa
细砂㊁ 粉砂㊁ 粉土 E 0=3. 57p 0. s
684 1MPa≤ p s ≤ (3)国内外关于标准贯入试验锤击数确定土的变形参标准贯入试验
数的经验关系式较多, 可参考‘ 工程地质手册“ (第四版) 相关内容选取㊂ 标贯击数确定土的变形模量E 0选用(4)Webbe 土的变理论公式计算
关系式[9]E 0=2. 0+0.6N 求取㊂
形模量E 系式[10]20可采用理论关E 0æ=
çè1-必须指出1-μ μ 2ö÷ø
E S 求取, 式中μ 为泊松比, E S 为压缩模量㊂ , 上式只是E 0与E S 的理论关系, 是基于线弹
1. 性假定得到的5 , 而土体并不是完全的弹性体㊂
(1)无侧限抗压强度
通过标准贯入锤击数标准贯入试验
N 确定无侧限抗压强度q 可采用Terzaghi 和Peck 建立了N 与q u ,
见表4㊂
u 的经验关系进行, 表4 N 与稠度状态和无侧限抗压强度的关系
稠度状态
N
极软
2软
~448~q u /kPa
~8~100100硬
1515~200200很硬
~30~400坚硬>30
25~>400
(2)室内采用应变控制式无侧限压缩仪试验求取无侧
室内试验及经验查表
限抗压强度, 同时也可参考‘ 工程地质手册“ (第四版)
36
铁 道 勘 察2014年第3期
1. 表6 3-1-33土灵敏度
选取㊂
(1)通过十字板剪切试验求取饱和软黏性土的灵敏度
十字板剪切试验
2003) S t , 可采用公式‘ 6. 铁路工程地质原位测试规程4. 3计算
“ (TB10041 S 式中⎺ s t =⎺ s u /⎺ s ′ u
u 为土层的十字板剪切强度平均值; ⎺ s ′ 重塑土强度平均值㊂
u 为土层的
(2)室内可根据原状土的无侧限抗压强度与重塑土的室内试验及经验查表
无侧限抗压强度之比取得
S t =q q u ′ (该公式只适用于φ ≈ 0的饱和软黏土)
底破坏其结构的重塑土的无侧限抗压强度 式中u
q ′ u
为具有与原状土相同密度和含水量, 并彻(kPa)㊂34选取同时也可参考㊂
‘ 工程地质手册“( 第四版) 表3-1-
2 工程应用2. 1 太原轨道交通工程地质条件
2号线一期工程人民南路 化章街
站段共2站1区间,1条出入线, 全长2. 815km㊂ 车站与出入线采用明挖法施工, 区间采用盾构法施工, 结构底板最大埋深为23. 029m㊂ 该段地貌单元为太原盆地汾河漫滩(1)第四系全新统冲, 地形开阔平坦, 主要地层如下㊂
粉质黏土(2-2):黄褐色㊁ 洪积地层, 软塑-(Q可塑4al+pl; ) 黏质粉土(2-3-1):灰褐色, 稍密, 潮湿 饱和; 粉细砂(2-4-1):灰褐色, 稍密, 饱和; 粉细砂(2-4-2):褐黄色, 中密, 饱和; 中砂(2-5):褐黄色, 中密, 饱和㊂ 粉质黏土(2)第四系上更新统冲(3-3):黄褐色㊁ 洪积层, 可塑; (Q3al+pl)
黏质粉土(3-4-1):灰黄色, 中密, 饱和; 粉细砂(3-5):褐黄色, 密实, 饱和㊂
地下水类型为第四系松散层孔隙潜水, 地下水埋2. 深较高2 应用成果
, 勘察期间地下水埋深约0. 4~4. 7m㊂
在该段线路的岩土工程勘察中, 运用了多种原位
测试手段, 包括标准贯入试验㊁ 静力触探试验㊁ 旁压试验㊁ 扁铲侧胀试验㊁ 十字板剪切试验㊂ 完成工作量:静力触探完成707. 6m /37孔, 旁压试验完成119点/
12完成孔, 2614扁铲侧胀试验完成次/168孔, 十515字板点剪/13切试孔, 验标准贯入试验10完成38点/
床系数孔㊂ ㊁ 多种原位测试手段在求取静止侧压力系数地基承载力㊁ 变形模量等参数上进行了广泛的㊁ 基应用㊂ 同时, 结合室内试验成果以及规范经验, 综合给出了各土层物理力学参数的建议值㊂
各地层静止侧压力系数综合选取见表5㊂
表5 土的静止侧压力系数K 0
K 层名及层号状态
室内扁铲0
经验查表建议试验试验公式法值K 02-3-12-2粉质黏土
软塑-可塑0. 562-4-1黏质粉土0. 49
0. 0. 4649
0. 0. 5553
0. 0. 4353
0. 532-4-2粉细砂粉细砂
中密稍密稍密
0. 中密0. 40
41
0. 0. 0. 43
3841
46
0. 4038
0. 0. 0. 404350
3-4-13-32-5粉质黏土中砂3-5粉细砂黏质粉土可塑
0. 0. 47
38
① 室内试验值为各层平均值密实中密0. 0. 4752
0. 0. 0. 52
47
; 0. 40
0. 0. 0. 0. 404338
0. 0. 43
38
按公式② 扁铲试验采用12. 4. 7计算得‘ ; 铁路工程地质原位测试规程“ (TB10041 2003) 土);
③ 经验公式法采用K 0=0. 95-sin φ ′( 黏性土)㊁ K 0=1-sin φ ′( 砂性
④ 查表法依据‘ 工程地质手册“( 第四版) 表3-1-25㊂
各地层垂直㊁ 水平基床系数综合选取见表6㊁ 表7㊂
表6 垂直基床系数统计表K V
MPa /m 土层名称及代号压缩模标贯经验规范经综合建量计算公式法验值议值2-3-12-2粉质黏土
14. 95
11. 2-4-1黏质粉土20. 0254
98
1210~~1825
1210
2-4-2粉细砂粉细砂17. 3322. 18. 249113. 37. 2012~~40
30
20123-32-5粉质黏土中砂27. 26. 587039. 423-4-13-5粉细砂黏质粉土
25. 36. 1420~~4045
2226. 665635. 63. 6642
74
252025~~7065
2520 ① 压缩模量计算计算公式为:对于砂土K ㊁ 粉土, 计算公式为K 25v 于黏性土, ≈1. 85× E S 1-2
㊁ 对
② ③ 标贯经验公式法采用v ≈3. 规范经验值按K 30× E N S
v =2;
1-2
;
2012) 附录H㊂
‘ 城市轨道交通岩土工程勘察规范“ (GB50307
表7 水平基床系数统计表K h
MPa /m 土层名称及代号旁压试验扁铲试验标贯经验规范经综合建公式法验值议值2-3-12-2粉质黏土
11. 10. 232. 2-4-1黏质粉土16. 8123. 122-4-2粉细砂10. 326. 110~30122-5中砂粉细砂20. 9047
42. 010~~201033. 69
102. 39. 4174. 090. 83
2020~~304545
152022
原位测试在地铁勘察岩土参数求取中的应用:易 鑫 潘瑞林 孙宝忠
37
续表7
土层名称及代号旁压试验扁铲试验3-4-1黏质粉土3-5粉细砂3-3粉质黏土
19. 741. 522. 6
标贯经验公式法72. 8127. 571. 3
规范经验值20~4525~6020~70
综合建议值202522
① 扁铲试验采用‘ 铁路工程地质原位测试规程“ (TB10041 2003) 按公式12. 4. 9计算得;
② 标贯经验公式法采用K h =4N ; 2012) 附录H㊂
③ 规范经验值按‘ 城市轨道交通岩土工程勘察规范“ (GB50307
各地层地基承载力综合选取见表8㊂
2-4-2粉细砂
2-5中砂
3-3粉质黏土240
3-4-1黏质粉土[1**********]0
3-5粉细砂
kPa
表8 地基土承载力特征值f ak
确定方法
‘TB10012 2007“ 查表D. 0. 1-5‘TB10012 2007“ 查表D. 0. 1-4‘TB10012 2007“ 查表D. 0. 1-3
标贯法旁压试验法
静力触探试验法
特征值f ak /kPa 建议值
2-2粉
质黏土240
2-3-1黏质粉土[1**********]1
2-4-1粉细砂
691168092
[**************]
[**************]
[1**********]0
219270120
250
250340
注:‘TB10012 2007“为‘ 铁路工程地质勘察规范“; 标准贯入试验㊁ 旁压试验㊁ 静力触探试验确定的承载力分别见表6. 3. 2㊁6. 3. 4及6. 3. 1㊂
150
各地层变形模量综合选取见表9㊂
表9 变形模量E 0
地层2-3-1黏质粉土2-4-2粉细砂3-3粉质黏土3-5粉细砂2-5中砂2-4-1粉细砂2-2粉质黏土
旁压试验5. 6567. 2
静力触探试验
6. 353. 47
标贯试验采用‘ 工程地质手册“ E 0=2. 0+0.6N
5. 9068. 2945. 462
2ν 2
) E 理论公式E 0=(1-ν s
5. 847. 596. 527. 253. 864. 937. 162. 11
MPa 建议值2. 117. 596. 527. 253. 867. 163. 84. 2
17. 611. 211. 638. 4
8. 4
14. 38
8. 82
13. 22612. 698
15. 54212. 92621. 122
3-4-1黏质粉土
主要地层的无侧限抗压强度综合选取见表10㊂
表10 无侧限抗压强度q u
层名及层号2-3-1黏质粉土3-4-1黏质粉土3-3粉质黏土2-2粉质黏土
确定方法
室内试验经验查表法标准贯入试验[1**********]2
[1**********]
[1**********]
kPa 建议值
/kPa 1101005070
系数㊁ 基床系数㊁ 地基承载力㊁ 变形模量㊁ 无侧限抗压强度㊁ 灵敏度的求取方法进行了总结, 可为同类工程中以上各参数建议值的选取提供参考㊂
参
考
文
献
[1] GB50307 2012 城市轨道交通岩土工程勘察规范[S]
[2] TB10018 2003 J261 2003 铁路工程地质原位测试规程[S][3] TB10012 2007 J124 2007 铁路工程地质勘察规范[S]
业出版社,2007
[4] 常士骠, 张苏民. 工程地质手册(第四版) [M].北京:中国建筑工[5] 潘瑞林, 等. 地铁勘察中综合方法确定基床系数[J].铁道勘察, [6] 刘志强, 刘兴云, 等. 旁压试验在地铁勘察中的应用[J].广州建
筑,2006(5)
[7] 林宗元, 等. 岩土工程治理手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版
社,1993
[8] 仲锁庆. 关于用室内固结试验方法确定地基土基床系数的探讨[9] 易庙子. 原位测试求取岩土参数应用总结[J].城市勘测,2013[10]高大钊, 等. 土质学与土力学[M].北京:人民交通出版社,2001
(2)
[J].岩土工程界,2004,7(12)2013,39(3)
注:①经验查表法依据‘ 工程地质手册“( 第四版) 表3-1-33;
② 标准贯入试验确定法按‘ 工程地质手册“( 第四版) 表3-3-7㊂
饱和软黏土及软粉土的灵敏度选取见表11㊂
表11 灵敏度S t
地层2-3-1黏质粉土2-2粉质黏土
灵敏度原状土抗剪重塑土抗剪
强度C U /kPa 强度C U /kPa 计算值建议值评价17. 4816. 75
6. 946. 97
2. 472. 53
2. 60中等灵敏
2. 50中等灵敏
3 结束语
结合太原地铁2号线勘察应用实例对静止侧压力
原位测试在地铁勘察岩土参数求取中的应用
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
易鑫， 潘瑞林， 孙宝忠， YI Xin， PAN Rui-lin， SUN Bao-zhong中铁工程设计咨询集团有限公司,北京,100055铁道勘察
Railway Investigation and Surveying2014(3)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_tlhc201403011.aspx