孔压静力触探试验在成都地区软土地质中的应用

杨院1

成都市交通规划勘察设计研究院有限公司 四川 成都 610094

摘要：依托成都市某快速化改造工程岩土勘察项目，采用孔压静力触探（CPTU）设备对场区的土层进行测试，研究软土的不排水抗剪强度以及固结系数。研究成果表明：软土竖向固结系数与水平固结系数之间既有良好的线性关系；软土的不排水抗剪强度与孔压静力触探锥尖阻力之间具有明显的线性关系。

关键词 孔压静力触探；软土；岩土工程勘察；锥尖阻力；侧摩阻力

0 引言

孔压静力触探试验是通过贯入设备获得孔压静力触探试验所需的锥尖阻力、侧壁摩阻力、超孔隙水压力，并用锥尖助力和侧壁摩阻力计算摩阻比，进而推求土的物理力学性质，进一步地，对土层划分^[1]、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^[2]、估算围护结构的水平承载力等^[3]。

本文依托成都市某快速化改造工程岩土勘察项目，采用孔压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，研究成果可为软土工程力学性质的确定以及工程设计提供较为准确的参数提供参考。

1 工程概况

成都市某快速化改造工程路线全长约6.1km，其中公路隧道起点桩号K0+285，终点桩号K2+700，隧道全长2415m。该隧道采用单箱双室结构，明挖顺作法施工。隧道由北向南为K0，+285～K0+565敞口段、K0+565～K2+445暗埋段，K2+445～K2+700敞口段。隧道上部覆土0.527～4.790m，顶板厚0.90～1.60m，隧道高5.454～7.002m，隧道路面0.55m，底板厚0.70～1.70m。隧道K0+285～K0+565敞口段路面标高4.455～-2.561m，K0+565～K2+445暗埋段路面标高-2.561～-7.870～-2.981m，K2+445～K2+700敞口段路面标高-2.981～4.249m。

2 场区工程地质与水文地质条件

工程沿线场地地貌类型属四川盆地冲积平原。场区上覆盖层自上而下为①_-1层杂填土、①_-3层淤泥、②_-2层淤泥质粉质黏土、②_-3层黏土、②_-4层粉质黏土、⑦_-1层粉土。

各土层的物理力学指标如下：

表1 各土层的物理力学指标

3 孔压静力触探试验

现场试验采用孔压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°^[7]。试验时，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、侧摩阻力值和超孔隙水压力，并用锥尖阻力值与侧摩阻力值的比值计算摩阻比。

4 试验成果分析

4.1 软土的固结系数

场区软土主要为①_-3层淤泥和②_-2层淤泥质粉质黏土，这两层图的典型孔压静力触探消散试验曲线图如图1所示。由图1可知，当孔隙水压力消散至一半时的消散时间t₅₀，可根据固结理论计算出竖向固结系数，同时，对场区①_-3层淤泥和②_-2层淤泥质粉质黏土进行取样进行室内固结试验，求取水平向固结系数。对两者进行拟合，结果如图2所示。

（a）淤泥层的消散试验曲线 （b）淤泥质粉质黏土的消散试验曲线

图1 场区软土的典型消散曲线

（a）淤泥层孔压消散曲线 （b）淤泥质粉质黏土孔压消散曲线

图2 场区软土的典型消散曲线

4.2 软土的不排水抗剪强度

软土的不排水抗剪强度是基坑稳定性的重要评价指标。对场区的土层进行了静力触探试验与十字板剪切试验，对不排水抗剪强度拟合分析，得到相关关系如图3所示。从图中可以看出，锥尖阻力与黏性土不排水抗剪强度之间具有良好的线性关系，且拟合系数为0.8995。

图3 软土锥尖阻力与不排水抗剪强度相关关系

5 结论

依托成都市某快速化改造工程岩土勘察项目，研究采用孔压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。得出以下结论：

（1）孔压静力触探消散试验可以准确地预测软土的竖向固结系数，竖向固结系数与水平固结系数之间既有良好的线性关系；

（2）软土的不排水抗剪强度与孔压静力触探锥尖阻力之间具有明显的线性关系。

参考文献：

[1]马淑芝,汤艳春,孟高头等.孔压静力触探测试机理方法及工程应用[M].武汉:中国地质大学出版社,2007,(2):21-24.

[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.

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