超重型动力触探成果在卵石土地基勘察中的应用

芮雪莲，裴向军

（成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059）

超重型动力触探成果在卵石土地基勘察中的应用

芮雪莲*，裴向军

（成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059）

超重型动力触探实验是卵石土地基勘察的有效手段。常用的动力触探最终成果是记录每灌入10cm的锤击数，通过对这些数据的正确处理可以获得反映地基土的物理力学性质参数。通过工程实例说明超重型动力触探在山区卵石土是一种行之有效的勘察手段。

动力触探；卵石土；锤击数；力学参数

1 概述

动力触探是工程地质原位测试的主要方法之一。它是利用一定的锤击能量，将一定的探头打入土，按贯入的难易程度来评价土的力学性质，并对土进行粗略的力学分层的一种原位测试方法[1]。根据锤击能量与探头形状，将触探试验分为轻型、重型、超重型及标准贯入4种。

圆锥动力触探试验方面，前人已经有了很多研究成果，如：董玉兴和陈追田在砂垫层质量检测中探讨了轻型触探试验（N10）和重型动力触探试验（N63.5）的关系[2],郑宝平利用重型动力触探与标准贯入试验做对比，论述了重例对重型动力触探试验和平板载荷试验做了对比分析[4]。

基于以上思想，本文结合工程实例研究了超重型动力触探在卵石土地基的适用性，通过现场试验，根据超重型动力触探试验锤击数 N120得出承载力建议值，取得了预期效果。适用性，通过现场试验，根据超重型动力触探试验锤击数N120得出承载力建议值，取得了预期效果

2 工程实例

2.1 工程概况

某工程位于四川省阿坝州理县杂谷脑镇，杂谷脑河左岸，占地面积约250m2拟建建筑物为5层周转房。地上五层，建筑面积1083.6m2。建筑场地位于杂谷脑河二级阶地上，依据本次钻探揭露情况，勘察深度范围内地基土按时代和成因分为2个工程地质层，见表1。

表1 场地土层分布

2.2 试验过程

建筑场地为主要为第四系泥石流堆积层（Q4sef），传统的钻机不宜在此地层上取样，故采用超重型圆锥动力触探。区内共布置15个勘探点，其中超重型动力触探试验点有3个，累计仅在第②大层土中，耕植土层不进行试验。超重型动力触探采用自动脱钩装置，以确保穿心锤自由下落。试验中保持杆偏斜度不超过2%，试验时从地面下约1m左右开始连续贯入，速率为15～30击/min。试验时记录每贯入10cm的锤击数，试验总进尺17.0m即采集超重型动力触探数据170组。通过对这些数据的正确处理分析，来进行岩土的力学分层以及确定地基承载力，为场地地基评价提供依据。

3 超重型动力触探方法及成果

3.1 动力触探

常见的动力触探试验有轻型动力触探、重型动力触探、超重型动力触探以及标准贯入。其中轻型重量触探适用于深度小于4m的一般粘性土、粉质粘土、粘性素填土、含少量砾石的土。重型动力触探适宜于砂土、一般性土和粘碎石土(不宜中密、密石卵石层，适宜的卵石、碎石层，最大粒径不超过100mm)。超重型动力触探适宜用于碎石土。标准贯入则是一种特殊的动力触探试验，适用于砂土、粉土、一般粘性土[5]。勘察区为第四系泥石流堆积层，且为了找到合适的持力层需打到密实的卵石土层，故本次勘察采用超重型动力触探是最合适的。

3.2 超重型动力触探成果

3.2.1 影响超重型动力触探锤击数的因素

影响超重型动力触探试验因素比较多，主要包括2个方面：①地基土类型。试验证明，卵石土的粒级组成对动力触探锤击数的影响很大[6]，当卵石土颗粒较小时，动力触探锤击数离散型较小，当卵石土骨架颗粒较大时，动力触探锤击数离散型变大。尤其是探头碰上较大的卵石或漂石时，动力触探锤击数会大幅度上升，当穿越此石时，动力触探锤击数会有所下降。因此在进行数据处理分析时，要剔除这些异常值，不进行统计，它代表的只是较大颗粒的强度。②试验方法。导致试验数据出现偏差的人为因素包括重锤高度和锤击方法、钻孔方法、护壁清孔的情况等。人为误差只要规范操作都可以将误差减之最小。

3.2.2 试验成果与分析

本次试验共采集3个钻孔的试验数据并剔除异常值得135组数据（超过平均值与正负3倍标准差范围的值，在试验过程中探头碰到大的漂石或卵石导致锤击数大幅增加）。由于各钻孔所揭露的亚层深度接近（工程地质剖面图，动力触探曲线如图1所示），故采用3个钻孔揭露土层的每层平均深度与各亚层击数平均数进行分析，见表2[钻孔揭露的第一大层为耕植土，承载力较低，且深度较浅（0.8～1.0m），故本文从第二大层即卵石土层开始分析]。如图2所示，随着深度的增加，各亚层的锤击数呈增加趋势，且第二亚层较第一亚层增加幅度较大，第三亚层较第二亚层增加较小。说明，第二亚层地基土性能较第一亚层有明显提高。第三亚层与第二亚层的锤击数相差并不大，可推断二者的力学性质也相差不大。

表2 N120超重型动力触探试验成果统计表

图1 理县某建筑场地工程地质剖面图

图2 第二大层各亚层平均击数

根据《工程地质手册》第四版、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）和《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）得出N120与密实度的关系，见表3。由表2、表3、图1、图2可得出本试验场地地基土的密实度：第②-1层土为稍密卵石土，②-2层为中密卵石土，②-3层为密实卵石土层。如表4所示。

表3 与碎石类土密实度与N120综合修正平均值的关系

表4 场地土层分布

3.2.3 确定地基土承载力

根据公式[7]可将超重型动力触探的实测击数转换为动力触探的击数，并对其进行杆长修正。根据《工业和民用建筑工程地质勘查规范》碎石类土与N63.5的地基承载力fk的关系见表5。

根据转换后的修正平均击数与表5及当地建筑经验可得出本场地卵石层各亚层的重要力学指标即地基承载力特征值和变形模量，见表6。

4 认识和看法

在本工程实例中，通过分析超重型动力触探的数据，采用3倍标准值法统计剔除异常值（在锤击的过程中可能碰到漂石导致锤击数大幅增加），通过全层统计来确定场地内土层的变化，判断土层的密实度，且根据当地的建筑经验与试验数据为设计提供所需的地基土参数。

表5 碎石类土N63.5与fk之间的关系

表6 卵石层各亚层土地基承载力与变形模量

超重型动力虽然有设备简单且坚固耐用、操作容易、适应性广、快速经济、能连续测试土层等优点。但是在试验的过程中不能取样并对土层进行鉴别描述。且在试验过程中人为误差较大，试验过程中难以始终保持杆的垂直，所以在后期数据处理中杆长的修正必不可少，同时在试验过程中规范的试验操作也尤为重要。

[1]TB10018-2003铁路工程地质原位测试规程[S].

[2]董玉兴，陈追平.动力触探试验在砂垫层质量检测中的应用[J].中国勘察与岩土工程，2003（3）.

[3]郑宝平.重型N（63.5）动力触探试验的应用[J].甘肃水利水电技术，2007,43（1）.

[4]陈志海.浅谈重型动力触探在素填卵石夹砂地基中的应用[J].西部探矿工程，2008（6）.

[5]苏道刚.工程地质勘察试验教程[M].成都：西南交通大学出版社，2008:44-55.

[6]林永健.超重型动力触探曲线的解释法[J].工程勘察，1994（2）：15-17.

[7]张友良.工程地质手册[M].4版.北京：中国知识出版社，2006.

TU472.3

B

1004-5716(2015)11-0018-03

2014-11-20

2014-11-30

芮雪莲（1990-），女（汉族），甘肃白银人，成都理工大学地质工程专业在读研究生，研究方向：地质灾害防治与环境保护。