滇中引水工程软土地基试验研究

赵科

摘要：滇中引水工程是云南省委、省政府的重大决策部署，工程总投资估算680亿元，工程可实现年调水量34.2亿立方米，输水总干渠全长661千米。为了确保工程施工质量，需要对整个输水路径软土地基进行必要原位试验，故我院此次采用十字板剪切、静力触探、剪切波速等现场试验方法，对工程大理II段以及玉溪段进行试验，并得出相关结论。

关键词：引水工程；软土地基；原位试验

大理Ⅱ段整个工程线路穿越了洱海东岸、祥云等冲积、湖积盆地或沟谷，以较软的粘质、粉质土为主，厚度较大，地下水位较高，含水丰富。基础存在承载力低、变形差异大、基坑涌水等问题，地震裂度区可能还存在砂土液化的问题。玉溪段由于通海坝区段为深厚湖积层松软地基，粘性砂土层较厚，地下水位较高，属于高压缩性饱和土，存在低承载力、压缩沉陷变形过大、不均匀沉陷、饱和砂土地震液化等地基稳定性问题。因此有必要对其进行现场试验，从而为地质提供软土地基的物理力学参数，确保工程施工质量。

1.剪切波试验

1.1试验目的及其原理分析

基于剪切波试验可以有效对拟建建筑场地土的类型及建筑场地类别进行划分，以确定建筑抗震有利、不利和危险地段。故此次依据场地条件及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）等相关条例规定，对玉溪段现场场地进行单孔波速法共完成XQZK88#、XQZK89#、XQZK90#、XQZK92#四个孔剪切波速测试工作，累计测试深度80m，测点160个。如下图所示为主要使用设备以及使用现场联接图：

采用木锤或适宜的铁锤分别水平敲击水平放置孔口的木板两端，地表产生的剪切波经地层传播，由孔内三分量检波器的水平向检波器接收SH波信号，然后读取正、反两方向的实测波形，找出波形交叉点，读取初至波传播时间，进而计算出各测点（层）剪切波速值及其它相关参数。土层的等效剪切波速定量分析关系为

1.2结果分析

此次剪切试验对场地土类型与建筑场地类别的划分均依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）中的有关规定进行，以XQZK88钻孔为例进行分析，测试结果如下表所示：

由上表可知，该钻孔实际等效剪切波速为124.9m/s，覆盖层厚度高于81米，场地类别属于IV类。

2.静力触探试验

2.1试验原理分析

该试验主要采用濮阳市佳时公司制造的JTY-3A型静力触探仪，检测设备及现场联接见图2。

试验时静力将探头以一定的速率压入土中，利用探头内的力传感器，通过电子量测器将探头受到的贯入阻力记录下来。将探头压入土中时，由于土层的阻力，使探头受到一定的压力，土层的强度越高，探头所受到的压力越大。通过探头内的阻力传感器，将土层的阻力转换为电信号，然后由仪表测量出来。因此，静力触探就是通过探头传感器实现一系列的转换：土的强度→土的阻力→传感器的应变→电阻的变化→电压的输出，最后由电子仪器放大和记录下来，达到测定土强度和其他指标的目的。

2.2结果分析

此次试验对于地基土承载力参考《工程地质手册》中粘性土静力触探承载力经验式、砂土静力触探承载力经验式、以及粉土静力触探承载力经验公式确定。通过试验得出探孔不同深度土的比贯入阻力ps、锥头阻力qc、侧壁摩阻力fs、及摩阻比Rf，其中比贯入阻力ps通过qc-ps经验关系（qc=0.89ps-0.31）计算。大理II段分别在CWZK150、CWZK153及CWZK156勘探钻孔附件进行了试验，以CWZK150钻探孔为例进行分析。如下表所示为触探试验结果

3.十字剪切试验

3.1试验原理分析

十字板剪切试验是用插入土中的标准十字板探头，以一定速率扭转，测量土破坏时的抵抗力矩，测定土的不排水剪的抗剪强度和残余抗剪强度。可用于测定饱和软粘土的不排水抗剪强度和灵敏度。

十字板剪切試验设备一般分为机械式和电测式，本次试验采用电测式，即电阻应变式十字板剪切仪。电阻应变式十字板剪切试验是利用静力触探仪的贯入装置将十字板头压入到不同的试验深度，借助齿轮扭力装置旋转十字板头，用电子仪器测量土的抵抗力矩，从而计算出土的抗剪强度。

3.2试验结果分析

玉溪段的软土地基十字板剪切试验分别在XQZK88、XQZK89和XQZK90勘探钻孔附件进行，根据勘探钻孔资料，选择满足十字板剪切试验条件的深度位置进行试验，得出探孔各试验段土的十字板剪切强度Cu、Cu和灵敏度St，以XQZK88为例，试验深度为3.9～18.0m，共六段，原状土抗剪强度为34.80～52.64 kPa，重塑土抗剪强度为8.88～16.23 kPa，灵敏度为2.5～3.9，均属中灵敏度土。详细数据如下表所示

如下图为该点的抗剪强度随深度变化曲线

4.结束语

综上所述，基于十字板剪切、静力触探、剪切波速可以客观的获得大理II段以及玉溪段的岩土品质，从而有助于更为客观的工程设计，确保工程施工质量。

参考文献

[1]韩雪丹. 滇中引水工程软土地基输水暗涵结构选型与设计[J]. 山西建筑， 2014， 40（36）：227-229.

[2]张丽敏， 赵会艳， 路丽芳， et al. 滇中引水工程红层软岩工程地质特性及力学性质分析[J]. 水电能源科学， 2016（8）：75-78.