宁安客专试验工点中低压缩性黏土压缩模量与标贯击数关系分析

董同新

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063)

0 引言

宁安客专沿线广泛分布长江高阶地区冲积成因中低压缩性黏土，厚度几米至几十米，含水量16．5% ～39．6%，孔隙比 0．5 ～0．98，液性指数 0．05 ～0．46，凝聚力40 ～148 kPa，内摩擦角 14．6°～34．6°，压缩系数0．06 ～0．39 MPa－1。由于具有较好的物理力学性质，工程中一般不存在稳定问题，但其工后沉降是否能满足沉降控制严格的无砟轨道客运专线要求［1］，则需要进行沉降计算分析。

压缩模量是进行地基沉降计算分析必不可少的试验参数。中低压缩性黏土大多处于硬塑状态，且含有铁锰质结核，常规勘探取样难以取到一、二级质量土样，而静力触探在中低压缩性黏土中一般勘探深度有限，特别是当地层中夹有砾石层时，砾石层以下黏土层静力触探无法勘测，而标贯试验不存在这个问题。因此找出压缩模量Es与标贯试验击数N之间的关系就十分有意义。目前国内外已经总结出较多关于压缩模量与标贯试验击数之间的经验关系［2，3］，如表1所示。

1 试验工点地质概况

为了研究宁安客专中低压缩性黏土地基压缩模量Es与标贯击数之间的关系，选取了有代表性的试验点——安庆试验点(DK249+800)开展试验。

本试验点位于长江高阶地区，地形略有起伏。上部为Qal3的黏土，褐黄色，硬塑，含铁锰质结核，厚约12 m，底部略偏软;下伏基岩为P2d灰岩。

表1 国内外相关单位提出的E s(E o)与标贯击数N相关关系Table 1 Empirical relation of E s and SPT blow count

现场采用机动钻孔、取样、孔内标贯试验，静力触探综合勘探方法对黏土层进行详细勘探，对所取得试样进行常规物理力学性质等室内试验。现场完成机动钻孔12孔，取样100组，标贯试验80次，静力触探10孔;室内试验，常规物性全做，剪切试验40组，压缩试验50组。

通过对试验成果的统计分析，获得Qal3黏土主要物理力学指标:含水量17．1% ～39．6%，孔隙比0．5 ～0．9，液性指数0．05～0．46，凝聚力 48～148 kPa，内摩擦角23°～ 32．7°，压缩系数0．06 ～ 0．28 MPa－1，压缩模量6．25 ～15．36 MPa;属中低压缩性黏土。

2 室内试验取得的E s指标与标贯击数N关系分析

室内试验是采用常规钻孔勘探取样而进行的。由于中低压缩性黏土较硬，常规勘探取样一般难以取得一、二级质量土样，且取得的试样在保存和运送至实验室途中容易受到扰动，易造成试样力学指标室内试验值偏低等实际问题。

标贯试验是利用一定的锤击能量(锤重(63．5±0．5)kg，落距(76±2)cm)，采用自动脱钩的落锤法，将一定规格的贯入器打入土中，根据打入土中的贯入阻力大小，判别土层的变化情况和土的工程性质［4］。其优点是，勘探深度范围较大，即使有砾石层等坚硬层隔层，也可以通过钻孔钻过去后再试验，且经济、简便。

安庆试验点(DK249+800)从地面以下1 m处开始采取试样，每米均取样。将室内化验成果分层(每层1 m)统计，得到本工点不同深度Z处由室内化验确定的压缩模量Es值和标贯试验击数N值，如表2所示。

表2 不同深度处室内试验压缩模量E s与标贯击数N统计表Table 2 Compression modulus E s and SPT blow count

对室内试验的压缩模量Es与现场标贯试验击数N进行对比分析，将不同深度Z处压缩模量Es与标贯击数N进行曲线拟合和趋势分析，拟合曲线如图1所示，得到Es-N拟合公式为:

直线式:Es=0．632 9N+0．741 8 11 ＜N ＜21(R2=0．837 7) (1)

二次多项式:Es=0．025 7N2－0．169 7N+6．838 1 11＜N ＜21(R2=0．849 3) (2)

图1 安庆试验点室内试验E s与标贯击数N拟合曲线图Fig.1 Fitting curves of laboratory test E s and SPT blow count

从图1拟合曲线、拟合公式(1)—(2)及相关系数可知，本工点中低压缩性黏土的室内试验压缩模量Es与标贯击数N线性相关性明显，相关系数0．9以上。

3 结论

通过对宁安客专的长江高阶地区冲积成因中低压缩性黏土地基的代表性工点——安庆试验点(DK249+800)进行的现场勘探取样、室内试验和孔内标贯试验击数相关分析表明:宁安客专中低压缩性黏土地基的压缩模量Es与标贯试验击数N具有较好的相关性，相关系数达到0．9以上。

中低压缩性黏土大多处于硬塑状态，且含有铁锰质结核，常规勘探取样难以取到一、二级质量土样，虽然通过双层管式回转压入取土器可以提高取样质量［5］，但成本较高，应用范围窄，现场较少使用。标贯试验设备简单，操作方便，是勘探中常用的方法。宁安客专无砟轨道路基对沉降变形控制要求高，沿线长江高阶地区冲积成因中低压缩性黏土地基区段勘探时，勘探过程中宜多结合进行标贯试验，通过建立各区段压缩模量Es与标贯击数N的经验公式，对室内试验压缩模量Es结果进行适当修正，可以较准确地确定土层的压缩模量;同时可以减少勘探取样及室内试验工作量，缩短勘探工期和降低勘探成本。

［1］ 中华人民共和国铁道部．TB10621—2009高速铁路设计规范(试行)［S］．北京:中国铁道出版社，2010．

［2］ 岩土工程手册编写委员会．岩土工程手册［S］．北京:中国建筑工业出版社，1994．

［3］ 李小和．武广客运专线红黏土地基压缩模量确定方法研究［J］．铁道工程学报，2008(12):37－44．

［4］ 中华人民共和国铁道部．TB10018—2003铁路工程地质原位测试规程［S］．北京:中国铁道出版社，2003．

［5］ 铁道部第一勘测设计院．铁路工程地质手册［S］．北京:中国铁道出版社，2005．