上海地区单桥静力触探与双桥静力触探之间的关系

上海地区单桥静力触探与双桥静力触探之间的关系 樊伺阳 ，魏根群 ，马晓睛 (1．上海岩3-32程勘察 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院有限公司，上海 200002；2．同济大学地下建筑与工程系，上海 200092) 摘要：静力触探作为一种轻便、快速、高效的原位测试技术，在岩土工程勘察、监测、检测等方面 得到了广泛应用。国内静力触探主要为单桥静力触探，近年来双桥静力触探开始推广使用，但单桥 静力触探与双桥静力触探之间关系的研究相对较少。本文简单介绍了单桥静力触探和双桥静力触探 的优缺点，说明了建立两者之间关系的必要性。通过 两项工程的对比试验研究 。收集 了大量试验数 据，运用统计分析方法，给出了单桥静力触探与双桥静力触探之间的经验 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ，并对其适用性进行 了探讨。 关键词：单桥静力触探；双桥静力触探；比贯入阻力；端阻力；侧摩阻力 中图分类号：TU413 文献标识码：B Abstract：As a portable—fast—high in situ testing technology。cone penetration test has been widely used in inves— tigation，monitoring or detection of civil engineering project．Cone penetration test is mainly single bridge probe in our country。and double bridge is being used rapidly recently．However，the study of the relationship between single bridge probe and double bridge probe is not SO much．The advantage and disadvantage of single bridge probe and double bridge probe is briefly introduced in the paper．Th e necessity of the relationship between the two probes is explained．Based on two in situ test projects，a great deal of test data is obtained．By making use of statistic method，the empirical formulae between the two probes are given，and the applicability of the form ulae alSO studied． Key words：single bridge probe；double bridge probe；specific penetration resistance；end bearing；side fric— tional resistanCe 0 前言 1 单桥静力触探和双桥静力触探 静力触探作为一种轻便、快速、高效的原位测 试技术，在岩土工程勘察、监测、检测等方面得到 了广泛应用。上海市 《岩土工程勘察规范》 (DGJ08 — 37—2002)中明确规定：“原位测试孔的数量宜占 勘探孔总数的 1／3～1／2”，而原位测试孔主要为静力 触探孔。 我国早在 1964年就研制并试用了电测式单桥静 力触探，并很快得到推广和普及n 。在长期的理论 研究和工程实践过程中，人们将单桥静力触探比贯 人阻力 P 与众多的土性参数建立了相关的经验公 式。但随着双桥和孔压静力触探的推广，单桥静力 触探功能单一、分辨率不高及与国际不接轨等缺点 就表现得 比较明显。为了开展国际工程合作与交 流，并使我国丰富的单桥静力触探资料和经验关系 能够推广使用，建立单桥静力触探与双桥、孔压静 力触探的关系就显得很有必要，也很迫切。 由于孔压静力触探资料有限，本文主要研究单 桥静力触探和双桥静力触探的关系。 10工程勘 察 Geotechnical Investigation＆ Surveying 单桥静力触探为我国独有，它只能得到一个参 数，即比贯人阻力 P ；双桥静力触探可得到两个测 试参数，即锥尖阻力 q 和侧壁摩阻力 ，还可以得 到一个计 算参 数，即摩阻 比 F (F =fflq × 100％ )。 目前静力触探技术的工程应用主要有两种：一 是用其测试成果划分土层和土类；二是求取土的各 种工程性质指标 。 。 划分土层和土类方面，单桥静力触探由于只能 测 P。值，也就只能根据曲线形态和 P 值的大小进 行土的分层分类。而往往同是一类土，由于其形成 时代、成因、受荷历时不同，其 P 值可以差别很 大。同时，不同土层可有相同的P 值。这样，在只 收稿 日期 ：2007．03．06；修订 日期 ：2007．05．10 作者简介：樊向阳 (1973一)，男 (汉族)，甘肃静宁人 ，博 士生，高级工程师． 2OO7年第9期 维普资讯 http://www.cqvip.com 有一个参数的情况下，其划分土层土类的分辨率毫 无疑问是比较低的。到目前为止，还没有一种只按 P 值来划分土类的分类图。在实际工作中，往往只 能凭借和钻孔取样对比获得的经验来划分土层。而 双桥探头可测出 q。和．厂B，又可计算出摩阻比 F ， 由于曲线有两条 (q。 h，．厂目一h)，可进行对比分 析，分辨率 自然就高得多。目前已有多种按 q 、．厂s 和 F 判别土类的分类图，利用这些分类图可以较 方便地划分土层和分辨土类。 求取土的工程性质指标方面，国内基于单桥静 力触探P 值的经验公式比较多，但也时常受适用范 围的限制。以桩侧极限摩阻力为例，上海市工程建 设规范 《岩土工程勘察规范》 (DGJO8—37—2002) 和 《地基基础设计规范》 (DGJ08—11—1999)对地 表 6m以下土层规 定 ：对 粘性 土，当 P ≤lO00kPa 时 ， =P ／20 (kPa)，当 P >1000kPa时 = 0 025p +25≤100kPa；对粉性 土及砂土 ， =P 6／50 ≤lOOkPa。显然，虽然粉质粘土和粘质粉土在工程 性质上差别不是很大，侧摩阻力实际相差不大，但 由于公式的不连续性，其侧摩阻力计算值会差别很 大。双桥静力触探在这方面的问题不是很明显，但 是在计算某些土性指标时，国内经验公式较少。 就我国静力触探技术的应用现状而言，由于受 应用历史和经验 的影响、勘察市场现有状况 的制约 及探头制造技术方面的原因，我国工程勘察界应用 静力触探的现状可以概括为 ：单桥静力触探占统 治地位；双桥静力触探应用已经开始推广使用，但 发展缓慢；孔压静力触探只有少数单位在应用。 2 单桥静力触探与双桥静力触探的关系 2．1 已有经验公式 迄今为止，有关单桥静力触探和双桥静力触探 关系的研究相对较少，笔者查阅了大量的文献，只 找到 了表 1所示的几个经验公式 。 部分已有单桥静力触探和双桥静力触探经验公式 表 1 提出单位 经验公式 适用土类 铁道科学院 q ：0．91p。 各种土类 上海城建局设计院 P ：1．227q 一0．613 粘性土 P ：1．093q +3．649 砂性土 华东电力设计院 q ：0．815p +0．05 粘性土、砂性土 陕西勘察院 P。：1．2994q +1．1043 黄土 华中勘测大队 P ：1．225q +0．005 粘性土 中南电力设计院 P ：1．283q 一0．496 软土、一般粘性土 对比研究后可以发现，上述几个经验公式在规 2OO7年第 9期 律上比较接近，但都只是单桥静探比贯人阻力 P 值 和双桥静探锥尖阻力 q 的函数，没有考虑双桥静 探侧壁摩阻力． 的影响。姑且不论这些公式的精度 如何，单就公式的组成而言，显然还有值得改进的 地方 。 2．2 两种静力触探试验研究 结合工程，本次对比试验共在两块场地进行， 分别是上海浦东国际机场和位于上海市四川北路、 武进路 口的某工程场地，每块场地各选用两组试验 数据。使用的探头规格、型号如表 2所示，数据采 集自动 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ，记录仪器型号均为Jc—x3，采样间距 为 lOcm，触探仪贯人速率约为 1．2m／min。 对比的单、双桥探头之间的距离为探头直径的 1O倍，即50cm左右。试验土层基本包括了上海地 区浅层土的所有土性 ：粘土、淤泥质粉质粘土 、淤 泥质粘土 、粉质粘土 、粘质粉土 、砂质粉 土及粉细 砂等 。 试验用探头 表 2 探头 锥头 锥头截 有效侧壁 摩擦简侧 直径 面积 长度 面积 锥角 型号 (。) (mm) A (cm2) (mm) Af(em2) 单桥 I．2 43．7 l5 70 96 60 双桥 Ⅱ．2 43．7 l5 218．5 300 60 为了与上海地方规范及其它研究成果接轨，本 次试验资料整理时将土性分为一般粘性土 (包括粘 土、粉质粘土)、淤泥质土 (包括淤泥质粉质粘土、 淤泥质粘土)和粉性土、砂性土 (包括粘质粉土、 砂质粉土及粉细砂)。 考虑到静力触探灵敏性较高，尤其在夹薄层粉 砂的粉质粘土中，即使对比试验孔距离很近，由于 土性偏差及试验误差，同一深度处的数据也会相差很 大。为了消除这些影响，取同一地层内单、双桥静力 触探孔相对应深度处相邻5个测试数据的算术平均值 作为一对比点，对静探曲线进行平滑处理。平滑后的 数据，对出现下列情况之一者予以舍弃： (1)有明显不合理的异常点，如 q 大于 P 者； (2)土质不均匀而出现的 q 、P 值过小或过大 者。 ． 经筛选，共获得 395组对比数据。通过线性拟 合，得出已知双桥静力触探锥尖阻力 q 和侧壁摩阻 力 求单桥静力触探比贯人阻力 P。值的经验公式， 如表3所示；同时，也得出通过单桥静力触探比贯人 阻力 P 值求双桥静力触探锥尖阻力 q。和侧壁摩阻力 的经验公式，如表 4所示。P 、q 、 单位均 工程勘察 C,eotechnicalInvestigation矗 Surveying ll 维普资讯 http://www.cqvip.com 用双桥静探 q。和 推求单桥静探 P。值的经验公式 表3 回归方程式 1 回归方程式 2 土类 子样数 带截距 相关系数 不带截距 相关系数 淤泥质土 62 P。=1．07q +3．IOA一0．03 O．93 P。=1．05q。+1．69A O．9l 粘性土 95 P。=1．04q。+0．09f．+0．10 O．95 P =1．27q 一6．15f, O．92 粉性土、砂性土 238 P。=1．36q 一13．68，日+0．74 0．96 p =1．41q 一13．1 7，日 O．93 用单桥静探 p。值推求双桥静探 q 和 的经验公式 表4 回归方程式 1 回归方程式2 土类 子样数 带截距 相关系数 不带截距 相关系数 q =o．8O57p。+o．0866 O．93 q =0．9235p。 O．92 淤泥质土 62 =O．0208p 一O．0012 O．92 ，日=0．0196p 0．9l q。=0．8757p。一0．0145 O．96 q =0．8631p。 O．96 粘性土 95 =0．0229p 一0．OO64 O．9l =0．0173p O．88 q =0．7880p。一0．2128 0．97 q =0．7734p。 0．97 粉性土 、 砂性土 238 ，日=O．0091p。+O．0003 O．88 ，日=0．O091p。 O．88 为 MPa。 从表3、表4可以看出，各公式相关性均很好。 因此，可以利用上述两表中的经验公式进行相互之 间关系的转换。 3 单桥静力触探与双桥静力触探关系的进一步分 析 上海地区工程应用 中，单桥静力触探与双桥静 力触探之间的换算关系，一般采用形式简单且适用 范围广泛 的铁道 科学 院提 出 的公 式，即 q = 0．91P 。通过与表4中的相关公式对比后可以看出， 该公式更接近于淤泥质土，而在粉性土、砂性土 中，用 P。值估算的 q 可能会偏大 (有时甚至会偏 大 20％以上)。笔者建议： (1)在已知双桥 q。和-厂s求单桥 P。值时，宜采 用表 3中的相关公式； (2)在已知单桥 P。值求双桥 q。时，宜采用表 4中的相关公式；为了形式简单且便于记忆，也可 采用 q = (0．77～0．92)P ，且要求土性较好时取 小值，土性较差时取大值； (3)用单桥 P 值求双桥 的意义不大，表 4 中的相关公式仅供参考。 4 结论及建议 (1)单桥静力触探成本低、应用广、经验公式 12工程勘 察 Geotechnical lnves~gation＆ Surveying 多，双桥静力触探可测出更多参数，国外通用且国 内也开始推广使用。由于各自的优势，完全有必要 建立两者之间的关系。 (2)本文在相关试验对比研究的基础上，建立 了不同土性中两种之间的经验关系，并对其适用性 进行了探讨。 (3)由于试验资料有限且主要适合于上海地 区，所得经验公式的推广使用还需进一步验证和补 充。 参 考 文 献 [1] 王钟琦 ．我国的静力触探及动静触探的发展前景 [J]．岩土 工程学报，2000，22(5)：517—522． [2] 孟高头，曹恺 ，陈亮 ．关于静力触探的国际化问题 [J]．岩 土工程学报 。2001，23(3)：383—384． [3] 孟高头，张德高，刘事莲，张迎春．推广孔压静力触探技术 的意义 [J]．岩土工程学报，2000，22(3)：314—318． [4] 刘松玉，吴燕开．论我国静力触探技术 (CPT)现状与发展 [J]．盐城工学院学报 (自然科学版)，2003，(16)：1 8． [5] 陈继成，龚启昌．静力触探单 、双用探头实测 P。、q。值的相 关分析 [J]．工程勘察，1985，(2)：4_4—45． [6] 李玉昌等．关中地区单、双用探头的对比试验 [J]．工程勘 察，1980，(5)：29 3O． 2007年 第 9期 维普资讯 http://www.cqvip.com