综合利用测试成果确定地基土承载力的探讨_地基承载力特征值

　　摘 要：岩土工程勘察工作中，原位测试土、岩层的强度和取原状土样室内试验是非常重要且实用的勘察手段，原位测试最常用的方法是标准贯入试验，但试验结果与室内土样试验数值吻合度较差，利用两者数值综合确定地基土承载力时，往往存在较大的差异。本文对两种试验的实用性、影响因素等进行分析，找出差异原因，并利用其试验成果综合确定地基土承载力的问题进行探讨。
　　关键词：工程勘察 标准贯入试验 室内土工试验 综合确定地基承载力
　　标准贯入试验国际上通称SPT，主要优点是：1）操作方便、适用范围广；2）不受地下水位的影响；3）可采取到土样样本并进行观察描述其性状，亦可进行含水量、塑限、液限或颗分试验，为综合划分地层提供依据；4）可进行地层分析对比，确定土层特性和物理力学性质。缺点是：1）人为因素对试验的影响较大；2）SPT离散性较大，可靠性不十分确定；3）对软土、卵石土的测试成果的适用性不强。
　　取土试样是岩土室内试验研究必不可少的工序，其优点是：1）揭示土层的特性进行土类的定名和土层划分；2）工程设计中可提供土的物性指标、物理力学参数进行计算设计，确定基础持力层和设计基础类型；3）可直接测定岩土参数；4）能进行控制与多种、多向观测，有可能满足研究的要求。缺点是：1）取样时容易造成土的扰动，试验结果不准确；3）土样切削及运输等过程可能会造成土样扰动；4）室内试验的应力条件是较理想和单一化的，而实际地层中应力条件相当复杂，因此试验具有其局限性。
　　在实际工作中，应尽可能结合二种试验成果和地区经验等综合对地基土进行评价。
　　1 SPT实用性和影响因素
　　SPT是动力触探的一种，它利用锤击动能（锤重63.5±0.5kg、落距76±2cm）通过直径42cm钻杆传递到灌入器打入试验地层。根据打入土中的贯入阻抗，判别土层的变化和土的工程性质，贯入阻抗用贯入器贯入土中30cm的锤击数N表示。N值与土层的紧密程度和力学性质等有关。
　　1.1 SPT的实用性
　　SPT的实用性一般对粘性土、砂土、残积土、及软岩层应用效果较好，可对土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力、砂土的液化和桩的可能性等作出评价。由于SPT离散性较大，可靠性不十分确定，因此，在应用时，必须十分小心，不能依据单孔的N值对土的工程性质进行评价。单一工程同一层位最少要有六个以上N值数据进行分析研究，并需结合室内土工试验及其他试验资料进行综合分析评价。
　　SPT对于杂填土（含杂物、碎石>15%）、淤泥、碎石土、卵石土等实用性显得较差。试验结果难以利用，往往含石块多的地方，管靴被石块堵塞，造成N值高的假象，对于淤泥或软粘土，常常是一锤打几十厘米，N值少于一击，试验意义不大，成果使用价值不大。
　　1.2 SPT的影响因素
　　SPT虽然广泛应用于岩土工程勘察之中，但试验影响因素较多，试验结果在一定范围内有局限性，简单归纳有如下几点：
　　（1）钻探工艺：钻探工艺大多采用回转钻进，但钻速靠人为控制。如果钻速快，井壁呈S型，垂直度不符合要求时，钻杆倾斜与孔壁产生摩擦，会减少传入贯入器的打击能量，出现N值偏大的倾向。
　　（2）试验设备：1）SPT各部件丝扣之间连接要紧密，不能有松动，否则锤击能量将受影响，N值会偏高。2）贯入器使用时间长，靴刃口部出现残缺或变形，人为增大N值；3）地层因素：松散或柔软土层，易造成沉渣过多或井壁坍塌、缩径等，造成摩擦力和贯入阻力加大，使击数增高。土的特性、成份、结构不同，对SPT的N值影响甚大，同一区域内，同一土层，同一深度N值变化时常较大，尤其岩浆岩、变质岩残积土，一般土层裂隙较发育，裂隙充填物质不同，风化程度不均匀，土层结构纵横向变化较大，N值变化也较大。
　　2土样试验的适用性和影响因素
　　2.1土样试验的适用性
　　土样试验的关键是采取土样，不同土层采取不同的取样工具和方法，是岩土工程勘察中经常性的工作，一般对塑性的粘性土、残积土取样适用性较好，土层扰动较小，而对坚硬土状的粘性土扰动较大，试验结果准确性稍差。对淤泥、松散砂土适用性较差，取样成功率较低。不同类型的土层取样方法、取样工具：参见《岩土工程勘察规范》GB50021-2001表9.4.2选择。
　　2.2土工试验的影响因素
　　(1)钻探设备：按规范要求，需要用N120的重锤打击取样。减少土样的扰动，但目前大多数勘察单位都采用N635的锤取样，增加了土的扰动性，试验结果准确性较差。
　　(2)取样器：对不同土层应采用相适应的取样器进行取样，参见《岩土工程勘察规范》GB50021-2001表9.4.2。取样器使用的时间过长，靴刃口会出现残缺或变形，人为地增加土样的扰动。
　　（3）取样方法：土样从取样器中取出来时，必须严格按规范规定轻拿轻放，尽量保持土的原状性不受扰动，并立即封蜡保存，如果操作方法不当，土的原状性受到一定程度的破坏，则试验结果只能供参考。
　　（4）运输：土样在运输过程中，尽量避免振动，最好做成一个土样箱，箱底设置软垫层，减少土样在运输过程中的扰动。
　　（5）试验时间：土样妥善保存时间不能超过3周，否则试验结果会有一定的变化。
　　（6）试验操作：必须严格按规范操作，尽可能减少土的扰动，同一工程土样最好由同一人试验完成，减少人为因素的影响。
　　3 SPT与室内土工试验综合确定地基承载力
　　《岩土工程勘察规范》GB50021-2001删除了以前规范有关N值、土工试验参数等相对应的承载力章节，主要是考虑到影响承载力的因素较多，不便在全国范围内建立统一的标准，着重与地方经验确定。因此，工作中的经验积累显得尤其重要。
　　广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003有关粘性土、砂土，承载力特征值的经验值■（kPa）可参见其中的表4.4.3-5、4.4.3-1和4.4.3-3，笔者认为，表4.4.3—3把一般粘性土和残积土作为同一类型土层列成一表来使用，与实际有一定的差别，事实上，两种土层的性质存在较大差异，上表数值对一般粘性土较实用。茂名地区红砂岩残积土、花岗岩残积土发育，根据我队20多年勘察积累经验，茂名盆地红砂岩残积土和茂名地区花岗岩残积土勘察积累的承载力特征值■（kPa）见表1、2