静力触探试验在地下车库基坑工程勘察中的应用

　　摘要：静力触探作为一种最为常用的原位测试方法，在基坑工程岩土勘察中可以提供众多计算参数。依托地下车库基坑工程岩土勘察项目，在分析场区工程地质与水文地质条件的基础上，采用双桥静力触探设备对场区的岩土体进行现场测试，研究采用静力触探测试数据计算基坑工程设计中最为常用的力学参数，即砂土的内摩擦角、黏性土的不排水抗剪强度以及各层土的静止侧压力系数。研究表明，静力触探试验获取的内摩擦角与室内三轴不排水不固结试验确定的内摩擦角十分接近;黏性土的不排水抗剪强度与土体的静止侧压力系数与锥尖阻力具有良好的线性相关关系。

　　关键词：双桥静力触探;地下车库;岩土工程勘察;锥尖阻力;侧摩阻力

　　0引言

　　静力触探试验是通过贯入设备将具有测试功能的锥形探头贯入土中，通过锥形探头锥尖和套筒侧壁受压后，内部电子传感器将压力信号转为电信号，并传输至电脑经过信号放大和信号转换，形成和显示为数值信号，获得静力触探试验所需的锥尖阻力和侧壁摩阻力，并用这两个测试数据计算摩阻比，进而推求土的物理力学性质，提供土层划分、确定地基承载力、确定基坑工程计算所需的静止侧压力系数、估算围护结构的水平承载力等[1-3]。静力触探试验作为一种竖向测试的原位测试试验，同时能够提供众多原位测试参数，因此，在我国的岩土工程勘察中得到了广泛的应用，并被我国的国家规范、铁路行业规范、公路行业规范等收录[4-5]。

　　本文依托地下车库基坑工程岩土勘察项目，在分析场区工程地质与水文地质条件的基础上，采用双桥静力触探设备对场区的岩土体进行现场测试，研究采用静力触探测试数据计算基坑工程设计中最为常用的力学参数，即砂土的内摩擦角、黏性土的不排水抗剪强度以及各层土的静止侧压力系数，研究成果可为基坑工程的设计提供经验参数和试验类比。

　　1工程概况

　　拟建地下车库为商业住宅小区配套车库，主要有10栋45层民用住宅、7栋商业楼以及5栋公用房组成，设置2层地下车库，车库总面积为9500m2。根据钻探揭示表明，场区的地层主要为：①层素填土、②-1层淤泥质土、②-2层黏土(Qal)、③-1层粉质黏土(Qel)、③-3层粉质黏土(Qal)、③-5层粗砂。

　　2双桥静力触探试验

　　现场试验共布置静力触探试验孔62个，平均测试深度为45m，试验采用双桥静力触探设备进行测试，探头尺寸为：探头直径35.70mm，探头截面面积为10cm2，摩擦套筒表面积为200cm2，摩擦套筒长度为7cm，探头锥角为60°[6]。试验时，首先采用GPS将试样孔精确定位，并将贯入设备放置于放孔位置，随后采用水平尺和铅锤尺调整基座的标高和平稳程度，贯入反力采用螺旋杆支座，混凝土路面条件下采用安装膨胀螺栓的形式提供反力，采用液压贯入设备控制贯入速度为1～2cm/s，数据采集设备按1cm间隔持续采集锥尖阻力值和侧摩阻力值，并用两者的比值计算摩阻比[7]。另外，为了更好地对比试验成果，在场区内也进行了高质量的原状样取土进行室内三轴试验，以及预钻式旁压试验和十字板剪切试验。

　　3试验成果分析

　　3.1砂土的内摩擦角

　　砂土内摩擦角的确定方法主要有室内试验方法和原位测试方法，其中室内试验方法中最为主要的手段为直接剪切试验和三轴试验，但是由于砂土是颗粒状固体，黏聚力较小，在取样的时候极易受到扰动，在获取高质量的原状样时，需要大量的时间、人工和经费，因此，一般的工程勘察而言，由于工程费用的限制，获得的原状样质量难于保障，测试的砂土内摩擦角值可信度较差。因此建立原位测试方法与室内试验之间的相关关系成为砂土这类难于取样的岩土而言具有十分重要的作用。在砂土的内摩擦角的确定方面，国内的经验公式主要建立在单桥静力触探的比贯入阻力上，对于双桥静力触探锥尖阻力或侧壁摩阻力与内摩擦角的相互关系研究较少。

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　　4结论

　　依托地下车库基坑工程岩土勘察项目，在分析场区工程地质与水文地质条件的基础上，采用双桥静力触探设备对场区的岩土体进行现场测试，研究采用静力触探测试数据计算基坑工程设计中最为常用的力学参数，即砂土的内摩擦角、黏性土的不排水抗剪强度以及各层土的静止侧压力系数。得出以下结论：(1)静力触探试验获取的内摩擦角与室内三轴不排水不固结试验确定的内摩擦角十分接近，误差在±3°;(2)黏性土的不排水抗剪强度与土体的静止侧压力系数与锥尖阻力具有良好的线性相关关系。

　　参考文献：

　　[1]康晓娟,李波.国外静力触探技术发展现状及未来趋势[J].岩土工程界,2007,11(5):63-65.

　　[2]任士房,曾洪贤.深层孔压静力触探技术的应用研究[J].工程勘察,2018,46(4):7-11.

　　[3]陆凤慈,曲延大,廖明辉.海上静力触探(CPT)测试技术的发展现状和应用[J].海洋技术,2004,23(4):32-36.

　　[4]耿功巧.孔压静力触探贯入机理及其桩基工程应用研究[D].南京:东南大学,2016.

　　[5]童立元,蔡国军,刘松玉,等.多功能孔压静力触探(CPTU)测试技术在软土工程性质评价中的应用[J].工程地质学报,2008,16(增):334-339.

　　[6]康晓娟,李波.国外静力触探技术发展现状及未来趋势[J].岩土工程界,2007,11(5):63-65.

　　[7]樊向阳,魏根群,马晓晴.上海地区单桥静力触探与双桥静力触探之间的关系[J].工程勘察,2007(9):10-12.

　　作者：程超群