互层土室内试验成果统计与取值方法的改进

熊穗

（南京市测绘勘察研究院有限公司 江苏南京 210019）

互层土室内试验成果统计与取值方法的改进

熊穗

（南京市测绘勘察研究院有限公司 江苏南京 210019）

目前，国家规范对互层土室内试验指标的统计与取值方法尚无特殊规定。本文对互层土室内试验成果按常规方式统计与取值所产生的问题进行了分析，并提供了相应的改进方法。

互层土；厚度比；成果指标；取值方法

1 引言

南京长江两岸河漫滩相冲积层中广泛分布有流塑淤泥质粉质粘土（或软～流塑粉质粘土）与稍密粉土、粉砂构成的互层土，粘性土与粉土、粉砂层单层厚度不超过0.5m，厚度比在1/3～3/1之间，具层状构造，土质不均匀。互层土的物理力学性质和粘性土及粉土、粉砂的性质，以及粘性土与粉土、粉砂的厚度比有关，并具有水平向渗透性明显好于垂直向的特征。目前，国家规范对互层土室内试验成果统计和取值方法尚无特殊规定。本文对互层土室内试验成果按常规方式统计与取值所产生的问题进行了分析，并提供了相应的改进方法。

2 互层土室内试验指标按常规方式统计与取值存在的问题

互层土中粘性土和粉土、粉砂的物理力学性质差异大。采用常规方法对互层土室内试验指标进行统计时，常常由于试验成果数据离散性大，各项试验指标中粘性土与粉土、粉砂的试验数量之比变化不一，难以做到和互层土的厚度比保持一致，使得各项试验成果的统计平均值和抗剪强度标准值随机变动性大，各项指标之间的匹配性差，部分指标统计结果不能客观反映互层土的物理力学性质。以渗透试验指标为例，由于互层土中单层粘性土或砂性土的垂直向渗透系数和各自水平向渗透系数无明显差别，使得按常规统计方法得出的垂直向渗透系数平均值和水平向渗透系数平均值差别不大，和互层土水平向渗透性明显好于垂直向的特征不相符，需要专业技术人员根据工程经验和原位试验成果另行提供建议值。

3 互层土室内试验指标统计与取值方法的改进原则

现行国家规范规定工程设计所需的岩土参数如含水量、重度、孔隙比、渗透系数、压缩系数、压缩模量采用平均值，抗剪强度指标采用标准值。现以淤泥质粉质粘土和粉砂互层为例，简要介绍互层土室内试验成果统计与取值的改进方法。

（1）将淤泥质粉质粘土和粉砂作为两层土，分别统计计算淤泥质粉质粘土和粉砂层各项物理力学试验指标的最大值、最小值、平均值、标准差、变异系数，以及抗剪强度标准值；

（2）依据互层土中淤泥质粉质粘土和粉砂层的物理力学指标平均值、抗剪强度指标标准值和两者厚度之比，采用加权法计算互层土的等代含水量、等代重度、等代孔隙比、等代渗透系数、等代压缩系数、等代压缩模量平均值，以及等代抗剪强度标准值，并以计算所得的等代物理力学指标平均值作为互层土的物理力学指标统计平均值；以等代抗剪强度标准值作为互层土抗剪强度指标统计标准值。

4 互层土物理力学指标等代值计算表达式

4.1 互层土等代含水量平均值

式中：W——互层土等代含水量平均值（%）；

Wmi——互层土中淤泥质粉质粘土含水量平均值和粉砂含水量平均值（%）；

hi——厚度比h1/h2表达式中淤泥质粉质粘土与粉砂各自的厚度值（m）。例如淤泥质粉质粘土与粉砂厚度比为1/2，则淤泥质粉质粘土层厚h1取1m，粉砂层厚h2取2m；

ρmi——互层土中淤泥质粉质粘土湿密度平均值和粉砂湿密度平均值（g/cm3）。

4.2 互层土等代重度平均值

式中：γ——互层土等代重度平均值（kN/m3）。

4.3 互层土等代孔隙比平均值

式中：e——某一压力作用下互层土压缩稳定后的等代孔隙比平均值；

emi——某一压力作用下互层土压缩稳定后淤泥质粉质粘土孔隙比平均值和粉砂孔隙比平均值。

4.4 互层土等代渗透系数平均值

式中：kv——互层土等代垂直渗透系数平均值（cm/s）；

kh——互层土等代水平渗透系数平均值（cm/s）；

kmvi——互层土中淤泥质粉质粘土垂直渗透系数平均值和粉砂垂直渗透系数平均值（cm/s）；

kmhi——互层土中淤泥质粉质粘土水平渗透系数平均值和粉砂水平渗透系数平均值（cm/s）。

注：工程实践经验表明，抽水试验渗透系数约为室内试验渗透系数的10倍，提供渗透系数建议值时，宜将互层土的等代渗透系数平均值乘以10。

4.5 互层土等代压缩系数平均值和等代压缩模量平均值

式中：a1-2——0.1～0.2MPa压力段等代压缩系数平均值（MPa-1）；

Es1-2——0.1～0.2MPa压力段等代压缩模量平均值（MPa）；

e1——压力为0.1MPa时互层土压缩稳定后的等代孔隙比平均值；

e2——压力为0.2MPa时互层土压缩稳定后的等代孔隙比平均值；

p1、p2——与e1、e2相对应的压力（MPa）；

注：地基变形计算时采用的压缩模量应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算。

4.6 互层土等代抗剪强度标准值

式中：ck——互层土等代粘聚力标准值（kPa）；

φk——互层土等代内摩擦角标准值（°）；

cki——互层土中淤泥质粉质粘土粘聚力标准值和粉砂粘聚力标准值（kPa）；

φki——互层土中淤泥质粉质粘土内摩擦角标准值和粉砂内摩擦角标准值（°）；

注：采用等代抗剪强度标准值计算互层土地基承载力特征值时，应注意结合现场原位测试与地区工程实践经验综合确定。当互层土可能产生顺层剪切时，尚应提供构成互层土的粘性土和粉土、粉砂之中抗剪强度标准值的最小值。

5 结论

（1）互层土的工程性质和构成互层土的粘性土及粉土、粉砂的工程性质，以及粘性土与粉土、粉砂的厚度比有关，并具有水平向渗透性明显好于垂直向的特征。

（2）采用常规方法对互层土的室内试验指标进行统计，其各项试验成果的统计平均值和抗剪强度标准值随机变动性大，各项指标之间的匹配性差，部分指标统计结果不能客观反映互层土的物理力学性质。

（3）建议采用加权法计算互层土的等代含水量、等代重度、等代孔隙比、等代渗透系数、等代压缩系数、等代压缩模量平均值，以及等代抗剪强度标准值，并以计算所得的等代物理力学指标平均值作为互层土的物理力学指标统计平均值；以等代抗剪强度标准值作为互层土抗剪强度指标统计标准值。互层土岩土参数建议值应综合室内试验、原位测试成果，以及地区工程实践经验提供。

[1]《岩土工程勘察规范》（GB50021-20001，2009年版）.

[2]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）.

[3]顾晓鲁，钱鸿缙，刘慧珊，汪时敏.地基与基础（第三版）.中国建筑工业出版社，2003.

TU41

A

1004-7344（2016）32-0297-02

2016-10-25

熊穗（1963-），男，高级工程师，从事岩土工程勘察技术管理工作。