近海吹填场地地基承载力的旁压试验研究

王志强 潘月雷

随着旁压试验越来越多的应用于实际工程，对旁压试验的研究也不断加深。胡建华对法国梅纳旁压仪的结构和工作原理进行了简单介绍，并对在武汉某高层建筑场地的旁压试验进行了分析，得出其准确性和适用性;徐东升[1]结合室内试验、扁铲实验和

旁压试验的结果对黄河三角洲粉土的原位力学性能进行了研究;余刚[3]在深圳地铁岩土工程勘察中应用旁压试验测试了花岗岩残积土、强风化岩层的地基承载力参数和变形参数;刘琼应用旁压试验结果推算出载荷试验p—s曲线，并在两个工程实例中检验了其方法的可行性;苏兆锋[4]对唐山京唐港滨海相地区23个钻孔中的180个旁压试验点的数据进行了对比总结。

笔者在日照某吹填场地上应用法国梅纳旁压仪(GB)对强夯后吹填场地10个钻孔、30个旁压试验点进行了测试。得出场地的地基承载力及弹性模量，本文简单介绍了旁压仪的工作原理和数据整理，并对试验过程中所遇问题的解决进行了分析。

1 工程概况

鉴于吹填所形成的场地地质条件极为复杂，地层分布杂乱无序，场地条件复杂或有特殊要求的工程，对场地进行了施工勘察，为进一步查明该场地吹填土沉积规律，细化分层。勘测时为枯水期，初见水位一般见于粉土层中部，静止水位在1.0 m～1.50 m左右。据该区地下水动态变化规律，预计该静止水位的年变化幅度在1.50 m～2.00 m左右，水位较高。场地在勘测深度范围内所揭露地层分布情况及与工程设计相关土层的物理力学性质指标见表1。

表1 土层物理力学性质指标表

2 旁压试验原理

2.1 试验仪器

本次旁压试验所用仪器为法国梅那GB型预钻式旁压仪。

2.2 试验原理

旁压试验(pressuremeter test)是利用旁压仪的扩张，对周围土体施加均匀压力，测量压力和径向变形的关系，得到地基土在水平方向上的应力—应变关系的一种原位测试方法。根据试验的读数，得到应力—应变或体积—压力之间的关系曲线(见图1)，据此用来确定土的临塑压力Pf和极限压力Pl，以评定地基土的承载力，确定土的旁压模量Em，估算土的压缩模量Es和剪切模量Gm等。

表2 粉质粘土的旁压试验记录

图1 典型旁压曲线

由旁压曲线可以判断有关变形的强度特性的参数。OA，AB段界限压力相当于初始水平应力Po;AB，BC段界限压力相当于临塑屈服压力Pf;BC段末尾渐近线的压力为极限压力Pl。

由于橡皮膜的约束力和管线在压力的体积膨胀会影响试验数据，所以进行以下修正:压力修正和体积修正。

1)压力修正。由于有管路中的静水压力，所以施加于探头的实际压力高于控制装置读出的压力值。另一方面，由于膜的约束力的关系，施加于土的压力低于探头的压力，要进行压力的修正。压力修正过程如下:首先让探头自由膨胀数次，然后按7级～12级压力施压，每一级压力分别持续1 min，记录每一级别对应的体积增量，当体积达到700 cm3时终止。根据试验结果绘出P—V曲线，进行修正的时候在曲线上通过体积查出压力损失。

2)体积修正。环路中的水的压缩和管路及配件的膨胀都说明必须对体积计的读数作修正。修正如下:将探头放入直径与试验钻孔直径相当的钢管，然后以250 kPa的增量对探头施加压力，记录各级压力下的体积变化量。绘出P—V曲线，取直线段的斜率为仪器变形修正系数α。

3 试验成果及分析

本次试验由于是在一月份的北方城市进行的，天气寒冷，水路循环中的液体水易因受冻凝固而影响试验的进行。针对这个问题，经过试验人员集思广益，应用酒精代替水作为循环液体进行旁压试验，通过查阅资料发现酒精在压力下体积减缩量小，完全有代替水的可操作性。由于酒精的体积减缩量在体积修正的时候已经考虑到，对试验结果基本没有影响。

表2为本次旁压试验的一组数据，图2为本次试验中不同原状土形成的水泥土的旁压曲线。

图2 不同土层的旁压曲线

由图2中曲线可以得到如表3所示数据。

表3 不同土层强夯后的旁压试验结果

对比表1和表3可以发现强夯前后地基承载力特征值有了明显的提高，旁压模量也有显著的增加，可见强夯对于近海吹填场地的地基处理效果是明显的。

4 结语

1)本文提供了解决在寒冷环境中旁压仪管线内液体受冻堵塞问题的方法，用高浓度酒精代替水是完全可行的，为以后在严寒条件下的工程施工提供了解决方案。2)通过强夯前后旁压试验分析，表明强夯对吹填地基的地基承载力有明显的提高，为近海吹填场地的地基处理提供了参考实例。

[1]徐东升，汪 稔.黄河三角洲粉土原位力学性能试验研究[J].岩石力学与工程学报，2010，29(2):409-416.

[2]马怀发，孔俐丽.基于旁压试验反分析土体本构参数的有限元方法[J].水利水电技术，2005，36(6):58-60，62.

[3]余 刚.旁压试验在深圳地铁岩土工程勘察中的应用[J].四川建材，2010，36(1):252-254.

[4]苏兆锋，张 辉.旁压试验在滨海相地区港口勘察中的应用研究[J].工程勘察，2010(S1):50-55.

[5]吴 文，徐松林.旁压仪在岩土工程深部原位测试技术的应用[J].岩石力学与工程学报，1999，18(1):45-48.