土工试验成果在岩土工程勘察中的应用

刘 军

(太原市兴华岩土工程勘察质量检测有限公司，山西太原 030013)

0 引言

岩土工程勘测是根据建筑工程的实际要求，通过专业的勘察技术手段等对建筑施工区域的地质、水文、环境和岩土工程的特征进行勘测和评价，并按照国家相关规定编制工程勘察报告的活动。勘察对象不仅针对建筑工程区域内地质、水文、环境等自然条件的勘察，即对施工区域的地质、地基条件及其岩土的工程性质进行揭露，还要对拟建工程的设计方案、施工技术等提出结论和建议，为保证工程建设质量，提高经济效益提供可靠的基础性依据。土工试验则是岩土工程勘察中重要的一个环节，在岩土工程理论研究和实践中起到重要的作用。各种土力学的理论的创立和发展都是基于土工试验的成果，其测定的土性参数为岩土工程的科学设计提供根本的基础性的数据，并为经济和合理的施工提供基础依据。

目前，岩土工程勘察报告土工试验依然是提供参数的主要依据之一，根据现行GB 50021-2001岩土工程勘察规范(2009年版)和相关技术要求，岩土工程勘察报告中地基承载力的提供依据几个相关方面进行综合提供，其中有现行常用的室内土工试验值、野外原位测试值、静力触探值等。本次主要就室内土工试验成果数据在岩土工程勘察中的实际应用做个简单分析阐述。

1 土工试验成果表的组成

土工试验成果总表的组成:工程名称、提交日期、钻孔编号、颗粒组成、界限系数、土的物理性质、界限含水率、固结试验(压缩系数、压缩模量、回弹指数、固结系数、固结孔隙比)、黄土压缩试验、三轴剪切试验、岩石试验、渗透试验、击实试验、工程分类等相关内容。

2 各组成部分在成果表中所起的作用

工程名称、提交日期:配合岩土工程勘察报告提供建设单位准确的工程信息。

钻孔编号:和岩土工程勘察报告中勘探点一览表、平面布置图相对应，提供施工图审查以及设计对应查找相关原始数据。

颗粒组成、界限系数:提供本场地所揭露地层砂类土的级配情况，及土的粒度组成分布，根据数据显示土中所含的各个粒组的相对含量，来反映土的性质，给粗粒土进行分类定名，以及对水位以下饱和粉土液化判定提供原始数据。

土的物理性质:主要为土的三相指标，以及根据其换算给出的相关数据。土中三相组成的比例指标反映了土的物理状态，这是土的最基本指标。

界限含水率:细粒土由于含水率不同，分别处于流动、可塑、半固体、固体状态，界限含水率测定细粒土的液限、塑限、缩限，根据相关规范给细粒土进行定名分类。

固结试验:在侧限与轴向排水条件下测定试样的压力和孔隙比或压力与变形以及变形和时间的关系来计算土的各相指标，为岩土工程勘察报告中计算沉降、变形提供相关原始数据，提供各土层的承载力。

黄土压缩试验:采用室内压缩试验进行黄土湿陷系数、自重湿陷系数和湿陷起始压力的测定，为湿陷性黄土的评价提供原始数据。

三轴剪切试验:测定细粒土的抗剪强度，提供c，φ值，为基坑开挖及支护提供设计参数。

岩石试验:对岩样进行试验，提供岩石的抗压强度，为地基处理提供依据。

渗透试验:测定土的渗透系数，为基坑降水提供依据。

击实试验:测定土的密度与含水率的关系采用击实方法，进一步得出土的最大干密度与最优含水率，从而为地基处理及地基检测工作提供依据。

3 各组成部分的数据应用

3.1 工程实例基本情况

本次我选择一个工程原始数据进行实例说明。

某建筑由两栋18层高层住宅楼、一栋4层商业用房和一栋地下人防车库组成，结构类型为:18层为剪力墙结构、其余为框架结构。

拟建场地现地形基本平坦，从地貌上看，拟建场地地貌单元属洪积倾斜平原。地貌类型单一。

据野外鉴定及室内试验物理力学性质特征知，本场地勘察深度内地基土由第四纪全新世近期的填土()和第四系全新统冲洪积成因地层)的粉土和晚更新世冲洪积成因()的粉质粘土及二叠系(P)灰岩构成。根据野外钻探及室内数据本场地所揭露地层自上而下共分为5层:

①杂填土:杂色，含砖石块、建筑垃圾、碎石块、腐殖物等，成分复杂，均匀性差，结构较松散。分布厚度1.4 m～2.5 m。

②黄土状粉土:黄褐色，以粉土为主，局部夹有粉质粘土透镜体，含云母、煤屑、铁氧化物等，稍湿～湿，中高压缩性，稍密～中密状，分布厚度4.6 m ～5.1 m。

③层粉土:褐黄色、褐色，以粉土为主，局部夹有粉质粘土、中砂透镜体，含云母、煤屑、铁氧化物、砂粒等，稍湿～湿，中等压缩性，稍密～密实状，分布厚度2.6 m～3.1 m。

④粉质粘土:褐色、褐红色，以粉质粘土为主，夹粉土透镜体，含云母、煤屑、铁氧化物、铁锰结核、姜石、砂粒等，可塑，中等压缩性，分布厚度1.6 m ～2.1 m。

⑤灰岩:褐灰色，中风化，单轴抗压强度基本属60 MPa＜frk≤90 MPa，属坚硬岩，个别单轴抗压强度小，母岩成分为石灰岩，质地相对较硬，刀刻划有痕，干钻岩芯较完整，取芯可呈柱状，柱高一般为5 cm～15 cm左右，未穿透该层。

通过以上对各土层数据的分析，可提供各土层的承载力，并对地基处理方案提供依据。

3.2 关于岩土工程实例分析

1)场地稳定性及抗震稳定性评价因其场地内地层分布稳定，没不良工程地质现象，属较稳定场地，场地土的类型是中软场地土，场地类别为Ⅱ类。

2)地基土评价。②黄土状粉土:含水率W=13%～21%，稍湿～湿，土层压缩系数 a1－2=0.2 MPa－1～ 0.5 MPa－1，属中等偏高压缩性土，根据黄土压缩试验其场地具湿陷性，湿陷等级为Ⅰ(轻微)级。该层具有一定的承载能力，但其具湿陷性，未经处理不能作为持力层。③层粉土:含水率W=15%～23%，稍湿～湿，土层压缩系数:a1－2=0.2 MPa－1～0.4 MPa－1，属于中等压缩性土。④粉质粘土:液性指数 IL=0.3 ～0.5，稍湿 ～ 湿，土层压缩系数 a1－2=0.2 MPa－1～0.4 MPa－1，属中等压缩性土，该层具有一定的承载能力。⑤灰岩:属坚硬岩，承载力较高，可以作为高层建筑的桩端持力层。

3.3 基础类型选择

1)天然地基:本工程第②层黄土状粉土，属于中等偏高压缩性土，虽然具有一定的承载能力，但其具湿陷性，未经处理不可作为天然地基应用。

2)筏片基础:根据地下人防车库和商业用房参数要求，建议采用筏片基础。

3)桩基础:对于18层高层住宅楼，考虑采用桩基础。其桩基持力层建议第⑤层砂岩。预应力管桩桩型。

4 结语

本工程为高层建筑，根据承载力要求及所揭露地层情况看，标贯值在湿陷性黄土中不宜采用，只能作为参考，由于地基处理要求入岩一定深度，因而静探的相关资料无法取得，所以土工试验成果数据在该工程中显得尤为重要。

土工试验资料的完整、全面、准确为本工程报告中主要参数的提交提供了主要依据。工程实践证明本次土工试验资料的提供是客观和准确的。

[1]GB 50021-2001，岩土工程勘察规范(2009版)[S］.

[2]《工程地质手册》编写委员会.工程地质手册[M］.第4版.北京:中国建筑工业出版社，2007.