蘭渝鐵路南充段嘉陵江兩岸路基靜力觸探分析

1、 郭菊彬, 女, 講師, 碩士。蘭渝鐵路南充段嘉陵江兩岸路基靜力觸探分析郭菊彬張昆(西南交通大學(xué)峨嵋校區(qū)四川峨嵋614202 (中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司四川成都610031摘要通過(guò)對(duì)蘭渝鐵路南充段嘉陵江兩岸路基的靜力觸探測(cè)試成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 得到了軟土、粘性土和砂類土的靜力觸探參數(shù)值, 可快速確定和劃分土類。提出利用端阻0判別松軟土的方法, 本承載力0和壓縮模量E s 與端阻q c 之間關(guān)系式的建立關(guān)鍵詞靜力觸探基本承載力端阻松軟土1概述, , 程方案比選中, , 在鐵路勘察中運(yùn)用廣泛, 它可以劃分多種土層、確定天然地基承載力、估算單樁承載力等。文獻(xiàn)1還利用雙橋靜力觸探對(duì)地基土的液化判別

2、作了探討。本文對(duì)新建的蘭(蘭州 渝(重慶 鐵路南充段嘉陵江特大橋兩端各約2km 的路基進(jìn)行靜力觸探數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì), 提出了現(xiàn)行規(guī)范中沒(méi)有涉及的松軟土的判別方法, 得到了各類土的工程指標(biāo), 建立了相關(guān)指標(biāo)的關(guān)系式, 為路基設(shè)計(jì)及路橋比較方案提供參考。2工程地質(zhì)條件兩段路基為DK760+930DK762+475145、DK764+207170DK767+557及南充小龍門嘉陵江特大橋DK762+475145DK764+207170, 屬嘉陵江河谷階地地貌, 兩端為殘丘, 地勢(shì)較為平坦。路基范圍覆蓋層主要為第四系中上更新統(tǒng)沖洪積層軟土、粉質(zhì)粘土、粘土及砂性土。上覆土層約820m, 其中松軟土層呈條帶狀和透

3、鏡體狀分布, 厚約48m, 局部達(dá)1214m; 埋深212m, 粘性強(qiáng), 含粉細(xì)砂, 局部地段夾硬塑狀的粉質(zhì)粘土, 形成“硬殼”。由于該段路基松軟土層厚度和埋深不一, 詳細(xì)查明各類土層的工程性質(zhì)參數(shù), 對(duì)選擇何種路基加固方法, 或部分地段采用橋梁方式通過(guò)的方案比選顯得尤為重要。而蘭渝鐵路分別在廣元、蒼溪和南充三地跨越嘉陵江, 南充段的勘察可為其它兩處相同地質(zhì)條件的路基工程提供借鑒。3靜力觸探測(cè)試分析311土類劃分根據(jù)靜力觸探在貫入過(guò)程中所獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)繪制貫入曲線, 依據(jù)貫入曲線的線型特征, 結(jié)合相鄰地區(qū)的鉆孔資料和經(jīng)驗(yàn)劃分土類2。探頭在成層土中貫入, 即使各土層是絕對(duì)均質(zhì)的, 也會(huì)因上下土層

4、間的密度、狀態(tài)及土質(zhì)不同, 使得靜力觸探參數(shù)特別是端c 在土層界面上下一定深度內(nèi)有變大或變小的現(xiàn)象。雙橋靜力觸探試驗(yàn)可以同時(shí)測(cè)出端阻q c 和側(cè)阻力f s , 能較好反應(yīng)原位土體的力學(xué)性質(zhì)。工程實(shí)踐和模擬試驗(yàn)表明, 貫入阻力是土體強(qiáng)度及變形性質(zhì)的綜合反應(yīng), 而端阻又是諸多參數(shù)中最為常見(jiàn)的一種。經(jīng)驗(yàn)表明, 不同土層可能有相同的端阻, 由于不同成因、密實(shí)度和時(shí)代, 其孔壓值和側(cè)阻則大不相同。因此, 在土層劃分上, 以端阻為主, 結(jié)合側(cè)阻、摩阻比參數(shù)予以劃分, 且以同一分層內(nèi)的觸探參數(shù)值基本相近為原則3。圖1為南充嘉陵江特大橋兩岸路基雙橋靜力觸探測(cè)試端阻與摩阻比劃分土類的散點(diǎn)圖, 其中統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)為:

5、軟弱土層72組; 粘性土175組; 砂性土58 組。從圖1看出, 各類土層有相應(yīng)的散點(diǎn)范圍, 不同土層會(huì)出現(xiàn)相同的端阻, 可側(cè)壁阻力和摩阻比卻大不同, 這與土中粘粒含量的多少有密切關(guān)系。文獻(xiàn)3根據(jù)線性關(guān)系來(lái)劃分不同土層, 并給出了方程式, 雖然準(zhǔn)確率達(dá)86%, 但其劃分標(biāo)準(zhǔn)是偏向摩阻比較小的土層, 有一定的安全系數(shù)。表1給出了各類土的靜力觸探參數(shù)范圍, 可直接應(yīng)用于相同地質(zhì)條件地區(qū)的巖土工程勘察。表1嘉陵江兩岸路基雙橋靜力觸探參數(shù)劃分土類表土層名稱端阻q c /MPa側(cè)摩阻力f s /kPa摩阻比R f /%軟土<0171050114818松軟土0171111070214810粘土111

6、31660230316618粉質(zhì)粘土11351040220212510粉土21681240210018218砂土511111820100013111731郭菊彬等:蘭渝鐵路南充段嘉陵江兩岸路基靜力觸探分析 312基本力學(xué)參數(shù)的關(guān)系對(duì)于含有軟弱層的較長(zhǎng)路基, 軟弱層的空間分布, 如厚度和埋藏深度是專業(yè)設(shè)計(jì)人員較為關(guān)心外,其基本的力學(xué)參數(shù)對(duì)路基處理、穩(wěn)定性檢算、工程投資及方案比選也有重要意義。圖2、圖3給出了各類土基本承載力0和壓縮模量E s 與端阻q c 的關(guān)系。從圖2, 圖3看出:粘性土和砂性土的基本承載力與端阻之間呈現(xiàn)良好的指數(shù)相關(guān)性, 軟弱土層則呈現(xiàn)良好的線性相關(guān)性; 除粉土壓縮模量與端阻

7、之間指數(shù)相關(guān)性較好外, 其余土層均為線性相關(guān)。粘性土和砂性土的基本承載力不低于150kPa, 軟土的基本承載力在4080kPa 之間, 在無(wú)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)可循時(shí), 可根據(jù)q c 估算地基承載力, 一般是偏于安全的。文獻(xiàn)4還利用靜力觸探參數(shù)與軟弱土層的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)相關(guān)性進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究, 在軟土工程實(shí)踐中避免了不必要的重復(fù)測(cè)試工作。313松軟土判別軟土和粘性土之間, 有一種在鐵路勘察中經(jīng)常遇到的松軟土, 現(xiàn)行規(guī)范并沒(méi)有對(duì)這類土進(jìn)行劃分。根據(jù)測(cè)試結(jié)果, 從表1和圖2看出, 松軟土的端阻q c 在7001100kPa 之間, 基本承載力在100150kPa 之間, 均比軟土高出約70%80%, 特

8、別是在基本承載力上, 其最小值比軟土最大值高出約20%, 而且沒(méi)有逐漸過(guò)渡區(qū)域?，F(xiàn)行規(guī)范中沒(méi)有提及這個(gè)特殊的土層, 在判別時(shí)會(huì)存在把本屬于松軟土的層位劃分到粘土、粉質(zhì)粘土中去。究其原因, 端阻值q c 在7001100kPa 之間, 利用圖2中公式來(lái)估算松軟土、粘性土的基本承載力, 其誤差在5%以內(nèi), 而且隨著q c 的增加, 誤差減小, 在q c 值接近1100kPa 時(shí), 承載力基本上一致?？梢哉J(rèn)為, 松軟土是粘性土中偏軟的一部分, 因此, 現(xiàn)行規(guī)范中沒(méi)有單獨(dú)劃分出松軟土, 但在力學(xué)指標(biāo)上應(yīng)與軟土分別提出, 這樣更符合工程實(shí)際。4結(jié)論(1 在含有軟弱土層的鐵路路基勘察中, 應(yīng)以靜力觸探為主

9、, 輔助一定量的鉆探, 做到原位測(cè)試與野外判釋相結(jié)合。(2 在無(wú)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)可循時(shí), 利用靜力觸探參數(shù)端阻值可較好地用來(lái)推算軟土、松軟土、粘性土及砂性土的力學(xué)指標(biāo), 一般是偏于安全的。(3 松軟土實(shí)際上是粘土和粉質(zhì)粘土中偏軟的一部分, 單獨(dú)劃分開(kāi)來(lái)的實(shí)際意義不大, 可以通過(guò)端阻值q c 在7001100kPa 、基本承載力0在100150kPa 判別。參考文獻(xiàn):1張繼紅, 顧國(guó)榮. 雙橋靜力觸探法判別上海薄夾層黏土地基液化研究J .巖土力學(xué), 2005, 26(10 :16521656.2簡(jiǎn)文彬等. 福建沿海地區(qū)土層的靜力觸探參數(shù)J .巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2004, 23(增1 :4414-4417.3中華人民共和國(guó)行業(yè)