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1、沈阳地区扁铲侧胀试验技术的研究论文.freeleterTest,简称DMT)是由意大利学者Marchetti发明的一种新型的原位测试技术1-3,该技术具有简单、经济、重复性好、扰动小、能获得多个土性参数、可得到近似连续剖面等优点,在国外岩土工程勘察设计中已获得广泛应用,被收为美国ASTM试验规程和欧洲标准4.我国对扁铲侧胀试验的研究起步较晚,近年来,铁道勘察系统和上海地区首先开展该技术应用研究5-7,.freelm,宽94~96mm,厚14~16mm,铲前缘刃角为12°~16°.见图1.1.2试验原理扁铲侧胀试验是采用静力(或锤击动
2、力)把扁铲形探头贯入到土中某一预定深度,然后通过加压系统使扁铲探头侧面的膜片侧向扩张,土体发生侧向位移变形,测定土的不同侧胀位移时的侧向压力,即:①膜片向土中膨胀之前的接触压力p0;②膜片膨胀至1.1mm时的压力p1;③膜片回到0.05mm时的终止压力p2.由p、p、p可计算扁铲侧胀试验指标:式中:u0为试验深度处的静止孔隙水压力,kPa.2试验场地情况沈阳地铁一号线工程沿线地层较简单,表层第四系地层广泛发育,厚度较大;下覆第三系地层,工程地质条件较好,扁铲侧胀试验在上部的黏性土、粉土、粉砂、细砂中进行.笔者主要对收集到的粉质黏土、
3、黏土数据进行分析.3侧胀土性指数ID规律研究方法:先依据IP指数按《岩土工程勘察规范》GB50021-2001进行黏性土分类,然后运用数理统计方法对各类土的ID值进行统计分析.笔者共收集到沈阳地铁扁铲侧胀试验的侧胀土性指数ID数据613份,进行统计分析.3.1步骤(1)将土层ID值进行统计归纳,首先按上下各约15%剔除异常值,然后应用Excel的加载宏中的数据分析,得到ID值符合一般的正态分布,见图2~3.(2)再将一般的正态分布转化为标准正态分布,并计算出粉质黏土和黏土的数学期望μ值和方差σ,(粉质黏土μ=0.37632,σ=0.
4、015152;黏土μ=0.3552,σ=0.09757),经计算得出粉质黏土和黏土侧胀土性指数ID值在置信区间分别为95%、90%、85%、80%、70%时的取值范围,得到侧胀土性指数ID取值区间,见表1.3.2统计结果分析(1)适宜的统计分析置信区间:由表1和图2~3综合分析得到采用80%的置信区间比较合理.(2)由图2~3可清晰看到,粉质黏土ID平均值在0.38左右,黏土ID平均值在0.35左右,基本在Marchettti提出的土层分类范围内.由此可见侧胀土性指数ID可以作为划分土性的指标之一.(3)综合分析得到沈阳地区的侧胀土
5、性指数ID分布规律见表2.(4)黏土和粉质黏土的ID值取值范围不同,且具有相互兼容性.表现在:根据Marchetti(1980)表1划分标准,黏土范围为(0.1~0.35),粉质黏土范围为(0.35~0.60).实际求得的黏土80%的概率范围值为(0.21~0.48),粉质黏土80%的概率范围值为(0.22~0.54).黏土的区间值0.48属于粉质黏土划分范围内,而粉质黏土的区间值0.22属于黏土划分范围内.二者相互兼容,是由侧胀土性指数I值出现离散性造成的.(5)ID值出现离散性的原因:①土体的非均匀性和空间变化是导致了扁铲试验结
6、果的离散性原因之一;②ID值与静止孔隙水压力有关,而静止孔隙水压力与土的性质有很大关系,对于砂类土和处于流塑状态的黏性土:可按公式u0=hγ对侧胀模量ED进行修正,求得土的竖向压缩模量MDMT,即类似于土的压缩模量ES.MDMT=Rm·ED.(3)式中:Rm是与水平应力指数KD有关的函数,一般随KD的增加而增加,它取决于ID和KD,变化范围大多数在1~310.4.2验证公式适用性结合沈阳地铁一号线工程的扁铲侧胀试验数据,验证式(3)在沈阳地区的适用性.取各土层的竖向压缩模量MDMT平均值与土工试验压缩模量ES平均值进行对比分析,见表
7、3.从表3中可知:由扁铲侧胀试验得到的土的竖向压缩模量MDMT比室内土工试验得到压缩模量ES稍大,平均偏大14.2%.这是因为室内土工试验是通过从地层一定深度中采集土样,因土样的应力释放、回弹及人为扰动,导致了所获得的值偏小.由于扁铲侧胀试验更能真实的反映土体的受力状态,笔者认为:沈阳地区可以应用通过扁铲侧胀试验的侧胀模量ED求解土的竖向压缩模量MDMT计算地基土的沉降.5利用ID和ED估算土的重度和划分土类Marchettti和Crapps提出利用ID、ED可以估算出土的重度,也可以用于划分土类5.黏性土区块(ID≤0.6)、粉土
8、区块(0.6ID≤1.8)和砂土区块(ID1.8),见图4.结合沈阳地铁扁铲侧胀试验数据,应用侧胀土性指数ID和侧胀模量ED值在图4中估算土的重度,并与土工试验得到的重度值相比较,见表4.从表4中可知:沈阳地区利用扁铲侧胀试验得到的重
