某地区粘性土承载力特征值不同方法的综合分析

朱建伟

摘 要：普通粘性土组成部分以及性质比较复杂，项目建设之时经常遇到粘土的强度发生改变以及变形的问题，因此，掌控一般粘性的实际土承载力数值，是岩土项目勘察工作的重中之重中。基于此，以某工程项目为实例，对其地层结构特征进行分析，并通过不同试验的方法计算一般粘性土实际承载力特征值，以期能够给与之有关的项目带来借鉴。

关键词：承载力特征值 一般粘性土 标准贯入

一般粘性土是中压缩性土中的组成部分，强度变化幅度比较大，具体范围参考标准以Es0.1～0.2<10MPa为准。岩土项目勘察需要借助一般粘性土的实际承载力特征数值，该指标为设计的不可缺少的数据，确定该数值的方法较多，具体如下：通过土工试验得出的孔隙比（e）以及液性（IL）等等，将数值带入标准贯入试验、静力触探试验及载荷试验等等多种方法。使用最多的方法是标准贯入和静力触探试验。为掌握明确的粘性土实际承载力特征数值，本文结合某地的实际发展状况，进一步分析土工试验所用到的方法，分别为孔隙比（e）和液性指数（IL）以及标准贯入试验与静力触探比贯入阻力Ps。

1.工程概况

某工程项目是16#楼居民楼，层高为28，楼层的主要结构为框支剪力墙，单柱的荷重可达到18000～25000kN，地下室分成两层，基坑开挖深度在10m左右。工程主要的地貌特征是剥蚀堆积垄岗。工程实际施工状况如图1所示。

2.地层结构特征

于工程勘探深度之间，工程的地层岩性由以下五部分组成，第一部分是人工堆积层杂填土，第二部分是第四系上更新统冲洪积老粘性土，第三部分是第四系红粘土，第四部分为二迭系灰岩，最后为泥岩。不同土层的主要特征为：

（1）人工堆积层。该土层为杂填土，其颜色以黄褐色以及褐灰色为多，主要构成部分是建筑垃圾以及粘性土等，土层厚度在0.5～2.2m之间。

（2）第四系上更新统老粘性土层。该土层为粉质粘土，其颜色以黄褐色以及灰褐色为多，粘土状态从可塑～硬塑，主要构成部分是许多含铁锰氧化物和小部分的高岭土，分布范围比较小，容易被大气和地表降水所干扰。土层顶埋深在1.0～2.2m之内，层厚处于1.8～3.0m之间。

（3）第四系红粘土。该土层为红粘土，颜色以黄褐色以及棕红色为多，较为坚硬，主要组成部分是含铁锰氧化物和许多高岭土团块，土层的底部往往有许多灰岩碎块。土层顶的埋深处于12.0～20.0m范围之内，层厚为7.7～14.5m。3分布范围比较小，主要埋藏于灰岩顶板深处的凹形槽。

3.地基承载力特征值的确定

3.1按物理指标确定地基承载力特征值

粘土地基承载力特征值fak在确定之时，要以含水比αw以及液塑比Ir两者获得的平均值为基础。见表1。

3.2按标准贯入锤击数确定地基承载力特征值

從该工程建设状况来看，使用标准贯入锤击数进一步计算地基承载力特征值的方法是非常可行的，但是该地并没有明确两者的相关性，以工程类比特征来看，处于同一标准条件下的贯入锤击数，红粘土地基承载力特征数值要小于一般以及老粘的取值，但是比极软岩高，另外，地基承载力的实际特征值在确定之时，要以标准贯入锤击数N为基础，并以两者之间的平均值为准。

4.利用一般粘性土孔隙比（e）与液性指数（IL）确定一般粘性土地基承载力特征值

在利用该方法明确工程地基土承载力的实际特征数值的过程中，要以项目的孔隙比和液性指数为基础。此方式首先需做到科学合理的对数据进行分层处理，分层的科学程度与物理力学的指标表有密切联系，要根据变异系数进一步明确分层状况，通常而言，孔隙比的实际变异系数要≤0.15，另外最大以及最小的液性指数要处于同一范围之中，如若不处于此范围，液性指数的实际变异系数将会≤0.30。在研究与之相类似的实际项目中我们能够发现，此方法是比较切合实际的，能够准确计算出深部粘性土的实际承载力特征数值，然而却无法掌握表层粘性土的特征值。主要原因是表层粘性土容易受到季节的干扰，在同一土层中，枯水期的图层液性指数比较小，丰水期则大，难以获得准确数据。

5.利用标准贯入试验确定一般粘性土的承载力特征值

在使用该方法明确标贯击数之时，需进一步对数据进行统计修正，多次修改以后才可获得标准数值，随后在将数值放入上表之中，由此确定一般粘性土的承载力特征值。由于使用此方法需校正数值，步骤较繁琐，所以学术界对此一直存在争论。数据修正原理是：锤击过程中会发生能量传递现象，此现象与经典力学能量俱有密切联系；然而当相关工作者于标贯头之处设置量贯入能量机械设备之时，却发现通过机械测量的能量和锤击能量想比，损失的贯入能量微乎其微。因此，新规范并没有明确对顶该方式是否需进一步进行杆长修正工作。使用此方法优势较多，不仅能够以最快的速度确定承载力数值，还不破坏的土层的自身结构和状态，获得的数据真实可行。但是在计算承载力特征数值的过程中要注意以下几点：首先，推荐的承载力特征值要比通过标贯击数标准值查表获得的数值小；其次，每一个实测值要比推荐值的10%小，反之，需对其单独分层。

6.根据静力触探比贯入阻力Ps值确定一般粘性土的地基承载力特征值

在使用静力触探方式进一步计算一般粘性土的承载力特征数值的过程中，要注意以下几点：（1）将试验进行之时出现的异常值清理干净，随后通过内插法进一步明确承载力特征数值。（2）很多项目在使用该方式确定承载力数值之时，以单桥静力触探试验居多，很少有双桥探头的试验，双桥探头试验要通过锥头阻力进一步确定承载力特征值。调查研究发现，通过静力触探试验计算特征值具有众多优势，比如，无需破坏土层天然结构即可计算特征值，但是这样获得的结果并不准确，仅仅作为参考数值即可，要想获得准确的数据还需要辅以钻探的方式。静力触探试验应用范围有限，仅仅适合很多难取样的软粘土，并且只能够得到层位和承载力的特征值数值，要想明确一般粘性土承载力特征值还需要参考其他试验方法，通常情况下，一般选择抗剪强度中的内聚力（c）以及内摩擦角（φ），以此为基础计算承载力特征值。然而抗剪强度指标存在不确定性，主要原因是试验进行之时需要选择特定的剪切面，还需要严格掌控试验的剪切速度以及面积变化情况等等，种种因素都会对剪切试验造成干扰。

实践表明，计算常规土层的承载力特征值较为简单，主要原因是与该图层密切相关的资料比较多，并且有众多经验供施工团队参考，在计算之时，施工团队可充分借鉴先前的宝贵经验。另外，通过施工现场和室内物理力学数据明确地基土的方式是比较可行的，然而要注意的是，特殊土的粘土却不能利用以上数据确定承载力特征值，尽管有关标准中有计算红粘土地基承载力特征值的理论资料，但是项目进行过程中，承载力特征值由于受到多种因素的干扰，导致数值存在不确定性，所以仅仅依靠数据并不能确定特殊土粘土的特征值。

7.结束语

由此可见，在计算一般粘性土承载力特征值之时，不可仅仅局限于一种数据，而言通过多种渠道采用多种方法将试验所得数据进行比较，以项目工程实际情况为基础，明确各个土层的特征以及分布情况，从整体上明确承载力特征数值，还要充分应季节以及温度等等变化可能对粘性土物理力学指标造成的干扰，在反复多次试验的基础上计算出准确的承载力特征值。

参考文献：

[1]曲春华.岩土工程勘察中地基土承载力特征值的确定[J].中国标准化，2017（06）：220+230.

[2]杜晓飞.工程勘察中地基土承载力确定研究[J].西部探矿工程，2013（05）：1-4+7.