轻型动力触探与工程勘察确定...——以某新建垃圾转运站为例_赵磊.pdf

023022摘要：文章以某新建垃圾转运站为例，将基坑开挖后在基坑内进行的轻型动力触探（N10）确定的土体承载力值与工程勘察时以标准贯入实验、土工实验、工程经验等方法确定的承载力值进行比较分析，发现两者数值之间存在差异。从试验方法、试验设备、场地环境等多个方面对该差异进行分析，究其原因，以此综合确定地基土的承载力值，为该工程的后续开展提供一定的依据。该分析结果可作为相关工程项目的参照，指导工程建设。关键词：轻型动力触探；岩土工程勘察；地基承载力；差异分析中图分类号：P624 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）02-22-4赵 磊（山西省地质勘查局二一二地质队有限公司，山西 长治 046000）轻型动力触探与工程勘察确定土体承载力的差异分析以某新建垃圾转运站为例轻型动力触探（N10）是岩土工程勘察常用的原位测试手段，其原理是利用重锤将试验装置击入土体内，测定贯入一定深度的锤击数，利用该锤击数确定土体承载力的一种原位试验方法。该方法主要被用来确定土体，特别是较软的粉土、砂土、粘性土的承载力。目前，该方法广泛应用于工程勘察，特别是基坑开挖后确定基底地基土的承载力。通过多个工程的试验结果可知，该方法确定的承载力与岩土工程勘察报告中确定的承载力之间存在一定的差异。1 工程概况拟建建筑位于山西省某市北部，为一单层高度为5.5 m的垃圾转运站，其长为21.6 m，宽为9.1 m，该建筑为砖混结构，采用的基础型式为独立基础，基础埋深为1.5 m。2 场地工程地质条件2.1 地形地貌场地地貌类型为浊漳河级阶地地貌，现建设场地内及周边整体高差较小，较为平坦，场地上部为第四系土体所覆盖。场地最大相对高差为0.5 m。2.2 工程地质条件本建设场地已进行了岩土工程勘察，将勘察结果揭露的地层情况由新到老分述如下：1）表层为新近堆积的填土，颜色为黄褐色、灰褐色，夹杂砖块、石块、砖屑、灰渣，以粉土、粘性土充填，该层土呈松散稍密状，土层不均匀，厚度不一。现场揭露厚度约为2.02.6 m。2）中部为第四系上更新统的粉土，颜色为黄褐色、黄红色，呈中密密实状，土体较为均匀，含较多孔隙、虫洞，白色菌丝，局部地区夹有粒径约0.30.8 cm的白色钙质结核碎块。现场揭露厚度约5.05.7 m。作者简介：赵磊（1988），男，工程师，本科，毕业于成都理工大学，主要从事岩土工程勘察、岩土工程等相关的研究工作。3）底部为第四系中更新统的粉质黏土，颜色为黄红色、红褐色，局部为黄褐色，颜色混杂。大部分为硬塑状，少数局部地区为可塑、坚硬状，土体断面可见黑色铁锰质结核残片以及白色、灰白色钙质结核，现场揭露该层最大厚度为12.4 m。2.3 水文地质条件勘察揭露场地下部存在稳定地下水，含水层为粉土、粉质黏土，地下水类型为潜水，场地地下水水位埋深较浅，埋深约2.42.5 m，地下水主要接受大气降水补给，受大气降水影响，水位变动幅度较大，局部地区出现水位上升，上升高度约1.0 m。2.4 特殊性岩土本场地特殊性岩土主要为湿陷性土层。拟建建筑基础开挖深度为1.5 m，基底位于第层粉土上，该土体呈松散稍密状，含有较多的孔隙，密实度较低。在上部荷载、雨水及自重的影响下易发生湿陷沉降。地基土最大湿陷深度为现地面下1.4 m。基础开挖后，基底位于非湿陷性土层上，因此本场地地基土无湿陷性。3 岩土工程勘察确定地基土承载力拟建建筑基础埋深为1.5 m，基础位于第层粉土上，该层土为基础持力层，是对本工程有主要影响的地基土，该层土的承载力对本工程的建设有重要影响。在工程勘察时，采用野外钻探取样、现场原位测试、室内土工试验的方式确定地基土体的物理力学参数，通过相关的物理力学参数以及原位测试结果，结合已有的地区经验综合确定地基土的承载力。现对主要的勘察方法叙述如下。3.1 标准贯入试验标准贯入试验与轻型动力触探试验的试验方法基本一致，其原理是利用重锤锤击土体，通过记录锤击数确定土体承载力。该方法与轻型动力触探试验不同之处在于重锤的重量。该试验的重锤质量为263.5 kg，重锤落距为76 cm。本次勘察现场对第层粉土进行了标准贯入试验50点次，标贯试验实测平均击数为7.71击，按照相关规范要求对标准贯入试验原始结果进行修正，经杆长修正后平均击数为7.27击。3.2 室内土工试验室内土工试验将现场钻探取得的土样送至实验室，并在实验室内对所取土样进行化验，通过化验2确定土体的相关物理力学参数。本次对钻探取得的土样进行室内试验，主要确定土样的含水量、天然重度、孔隙比等相关的物理力学参数。本次勘察第层粉土取样35件，由试验结果可知，该层土体天然含水量为20.8%28.0%，3天然重度为19.521.4 kN/m，天然孔隙比0.5241-20.716，液性指数0.130.15，压缩系数a为-10.230.36 MPa，压缩模量Es 为19.124.4 MPa。1-23.3 地基土承载力的综合确定利用标准贯入试验修正后的击数及室内实验确定的土样的含水量、孔隙比等相关物理力学参数，参照建筑地基基础勘察设计规范（DBJ04/2T258-2016）附录K.02表、K.03表，查表内插确定土体的承载力值。由标贯击数查表确定土体承载力值为160 kPa。由土工试验结果查表确定土体的承载力值为153 kPa。考虑标准贯入试验、土工试验确定的地基土承载力偏高，按照地区经验对两者确定的承载力值进行折减，最终确定土体的承载力值为140 kPa。4 轻型动力触探（N10）试验确定地基土承载力4.1 测试方法轻型动力触探（N10）试验方法与标准贯入试验方法基本相同。其不同之处在于轻型动力触探的重锤质量为10 kg，重锤质量较小，锤击力小。轻型动1力触探（N10）试验记录每贯入30 cm的锤击数。该试验方法较为简单，易于实施。4.2 测试点布置在基坑开挖后的建设场地内，沿建筑物的边线，在拟设置的独立基础部位处各布置1个测试点，由此在基坑内共布置10个测试点。每个测试点华北自然资源地质勘探2023.2赵 磊：轻型动力触探与工程勘察确定土体承载力的差异分析总第113期022023年023022摘要：文章以某新建垃圾转运站为例，将基坑开挖后在基坑内进行的轻型动力触探（N10）确定的土体承载力值与工程勘察时以标准贯入实验、土工实验、工程经验等方法确定的承载力值进行比较分析，发现两者数值之间存在差异。从试验方法、试验设备、场地环境等多个方面对该差异进行分析，究其原因，以此综合确定地基土的承载力值，为该工程的后续开展提供一定的依据。该分析结果可作为相关工程项目的参照，指导工程建设。关键词：轻型动力触探；岩土工程勘察；地基承载力；差异分析中图分类号：P624 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）02-22-4赵 磊（山西省地质勘查局二一二地质队有限公司，山西 长治 046000）轻型动力触探与工程勘察确定土体承载力的差异分析以某新建垃圾转运站为例轻型动力触探（N10）是岩土工程勘察常用的原位测试手段，其原理是利用重锤将试验装置击入土体内，测定贯入一定深度的锤击数，利用该锤击数确定土体承载力的一种原位试验方法。该方法主要被用来确定土体，特别是较软的粉土、砂土、粘性土的承载力。目前，该方法广泛应用于工程勘察，特别是基坑开挖后确定基底地基土的承载力。通过多个工程的试验结果可知，该方法确定的承载力与岩土工程勘察报告中确定的承载力之间存在一定的差异。1 工程概况拟建建筑位于山西省某市北部，为一单层高度为5.5 m的垃圾转运站，其长为21.6 m，宽为9.1 m，该建筑为砖混结构，采用的基础型式为独立基础，基础埋深为1.5 m。2 场地工程地质条件2.1 地形地貌场地地貌类型为浊漳河级阶地地貌，现建设场地内及周边整体高差较小，较为平坦，场地上部为第四系土体所覆盖。场地最大相对高差为0.5 m。2.2 工程地质条件本建设场地已进行了岩土工程勘察，将勘察结果揭露的地层情况由新到老分述如下：1）表层为新近堆积的填土，颜色为黄褐色、灰褐色，夹杂砖块、石块、砖屑、灰渣，以粉土、粘性土充填，该层土呈松散稍密状，土层不均匀，厚度不一。现场揭露厚度约为2.02.6 m。2）中部为第四系上更新统的粉土，颜色为黄褐色、黄红色，呈中密密实状，土体较为均匀，含较多孔隙、虫洞，白色菌丝，局部地区夹有粒径约0.30.8 cm的白色钙质结核碎块。现场揭露厚度约5.05.7 m。作者简介：赵磊（1988），男，工程师，本科，毕业于成都理工大学，主要从事岩土工程勘察、岩土工程等相关的研究工作。3）底部为第四系中更新统的粉质黏土，颜色为黄红色、红褐色，局部为黄褐色，颜色混杂。大部分为硬塑状，少数局部地区为可塑、坚硬状，土体断面可见黑色铁锰质结核残片以及白色、灰白色钙质结核，现场揭露该层最大厚度为12.4 m。2.3 水文地质条件勘察揭露场地下部存在稳定地下水，含水层为粉土、粉质黏土，地下水类型为潜水，场地地下水水位埋深较浅，埋深约2.42.5 m，地下水主要接受大气降水补给，受大气降水影响，水位变动幅度较大，局部地区出现水位上升，上升高度约1.0 m。2.4 特殊性岩土本场地特殊性岩土主要为湿陷性土层。拟建建筑基础开挖深度为1.5 m，基底位于第层粉土上，该土体呈松散稍密状，含有较多的孔隙，密实度较低。在上部荷载、雨水及自重的影响下易发生湿陷沉降。地基土最大湿陷深度为现地面下1.4 m。基础开挖后，基底位于非湿陷性土层上，因此本场地地基土无湿陷性。3 岩土工程勘察确定地基土承载力拟建建筑基础埋深为1.5 m，基础位于第层粉土上，该层土为基础持力层，是对本工程有主要影响的地基土，该层土的承载力对本工程的建设有重要影响。在工程勘察时，采用野外钻探取样、现场原位测试、室内土工试验的方式确定地基土体的物理力学参数，通过相关的物理力学参数以及原位测试结果，结合已有的地区经验综合确定地基土的承载力。现对主要的勘察方法叙述如下。3.1 标准贯入试验标准贯入试验与轻型动力触探试验的试验方法基本一致，其原理是利用重锤锤击土体，通过记录锤击数确定土体承载力。该方法与轻型动力触探试验不同之处在于重锤的重量。该试验的重锤质量为263.5 kg，重锤落距为76 cm。本次勘察现场对第层粉土进行了标准贯入试验50点次，标贯试验实测平均击数为7.71击，按照相关规范要求对标准贯入试验原始结果进行修正，经杆长修正后平均击数为7.27击。3.2 室内土工试验室内土工试验将现场钻探取得的土样送至实验室，并在实验室内对所取土样进行化验，通过化验2确定土体的相关物理力学参数。本次对钻探取得的土样进行室内试验，主要确定土样的含水量、天然重度、孔隙比等相关的物理力学参数。本次勘察第层粉土取样35件，由试验结果可知，该层土体天然含水量为20.8%28.0%，3天然重度为19.521.4 kN/m，天然孔隙比0.5241-20.716，液性指数0.130.15，压缩系数a为-10.230.36 MPa，压缩模量Es 为19.124.4 MPa。1-23.3 地基土承载力的综合确定利用标准贯入试验修正后的击数及室内实验确定的土样的含水量、孔隙比等相关物理力学参数，参照建筑地基基础勘察设计规范（DBJ04/2T258-2016）附录K.02表、K.03表，查表内插确定土体的承载力值。由标贯击数查表确定土体承载力值为160 kPa。由土工试验结果查表确定土体的承载力值为153 kPa。考虑标准贯入试验、土工试验确定的地基土承载力偏高，按照地区经验对两者确定的承载力值进行折减，最终确定土体的承载力值为140 kPa。4 轻型动力触探（N10）试验确定地基土承载力4.1 测试方法轻型动力触探（N10）试验方法与标准贯入试验方法基本相同。其不同之处在于轻型动力触探的重锤质量为10 kg，重锤质量较小，锤击力小。轻型动1力触探（N10）试验记录每贯入30 cm的锤击数。该试验方法较为简单，易于实施。4.2 测试点布置在基坑开挖后的建设场地内，沿建筑物的边线，在拟设置的独立基础部位处各布置1个测试点，由此在基坑内共