廣州軟土的靜止側(cè)壓力系數(shù)k取值

淺析廣州軟土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0xxx摘要土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0為土體在無側(cè)向變形條件下水平主應(yīng)力與豎向主應(yīng)力之比。目前國內(nèi)可通過原位測(cè)試、室內(nèi)測(cè)試以及經(jīng)驗(yàn)換算等手段確定K0值。廣州市軟土的特性，使在地鐵工程中K0的取值不能完全依賴經(jīng)驗(yàn)值，確定K0值在廣州市軟土地區(qū)的地鐵工程項(xiàng)目中具有重大的意義。Abstractstilllateralpressurecoefficientisdefinedastheratioofthehorizontalprincipalstresstotheverticalprincipalstresswhenthereisnotlateraldeformation.InChina,thevalueofK0canbecurrentlyacquiredbyinsitu-testing,laboratoryexperimentandexperientialconversion.However,theexperientialvalueofK0cannotbeappliedtothemetroprojectsproperlybecauseofthefeaturesofthesoftsoilinGuangzhou.Accordingly,itisofgreatsignificancetoacquirethepropervalueofK0intheGuangzhoumetroprojectsthatlocateinthesoftsoilarea.1．1土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0研究的發(fā)展與現(xiàn)狀土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0為土體在無側(cè)向變形條件下的水平主應(yīng)力與豎向主應(yīng)力之比,即原始應(yīng)力狀態(tài)下的水平向主應(yīng)力與豎向主應(yīng)力之比。在工程勘察設(shè)計(jì)中，土體靜止側(cè)壓力系數(shù)K0是地下巖土工程設(shè)計(jì)的一個(gè)基本參數(shù)。目前國內(nèi)確定K0值主要采取三類做法：(1)通過原位測(cè)試，間接或直接測(cè)得，主要有扁鏟側(cè)脹法和旁壓法兩種；(2)可以通過三軸儀和K0儀進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定；(3)使用土的有效內(nèi)摩擦角、泊松比、超固結(jié)比、塑性指數(shù)等參數(shù)，采取經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。目前，在實(shí)際工程施工中，各地基本都采用經(jīng)驗(yàn)值，各個(gè)行業(yè)規(guī)范、手冊(cè)、文獻(xiàn)都給出了不同土類的K0推薦值。眾所周知，K0受到土的物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特性、應(yīng)力歷史、加荷和卸荷路徑等因素的影響，所以單靠查表得到的經(jīng)驗(yàn)值并不能正確反映地基土的真實(shí)應(yīng)力情況，不能滿足高質(zhì)量設(shè)計(jì)的要求。[1][2]而且，同一個(gè)地區(qū)，不同的單位對(duì)同一土層采用的K0值差異也較大，這給工程設(shè)計(jì)、施工帶來許多不便。室內(nèi)試驗(yàn)中K0儀法較為方便，但已有研究表明橡膠膜厚度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響[3]，而且判穩(wěn)時(shí)間難掌握，因此試驗(yàn)結(jié)果存在爭(zhēng)議。而通過對(duì)全自動(dòng)三軸儀進(jìn)行程序設(shè)置實(shí)現(xiàn)側(cè)向應(yīng)力與垂直應(yīng)力相等，結(jié)果相對(duì)可靠。[4]而原位測(cè)試與土工試驗(yàn)相比，沒有取土樣的擾動(dòng)過程，不僅數(shù)據(jù)更加可靠而且大大縮短了試驗(yàn)周期。因此，原位測(cè)試在巖土工程勘察中被越來越廣泛地應(yīng)用。扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)（DMT）是將近似矩形的局部具有松脹功能的扁鏟貫入土中，測(cè)定地基土工程特性的試驗(yàn)方法，適用于松散、軟弱土，當(dāng)土的堅(jiān)硬程度或密實(shí)程度增加，扁鏟適應(yīng)性變差。應(yīng)用扁鏟法測(cè)定軟土的K0值已有多個(gè)先例。[5]~[7]應(yīng)力鏟最早由瑞典人Massarch于1975年研制使用，我國鐵道部第四勘測(cè)設(shè)計(jì)院于1987年從日本OYO公司引進(jìn)，并于1992年使其國產(chǎn)化，成功應(yīng)用于實(shí)際勘察中。2000年10月通過鐵道部鑒定，此技術(shù)列入《鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)程》中。應(yīng)力鏟原理跟壓力盒相近，形如鏟子，將其插入地下，可直接測(cè)得地層中的水平總壓力。[8]~[10]旁壓試驗(yàn)是利用旁壓器（探頭）對(duì)鉆孔內(nèi)壁施加橫向水平壓力，使孔壁向外膨脹，直到破壞，從而得到壓力P和水管水位下降量s直剪的關(guān)系由旁壓曲線P-s可以求出K0，旁壓試驗(yàn)適用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、極軟巖和軟巖等，在地層土顆粒較粗的地區(qū)應(yīng)用較多。在深圳地鐵2號(hào)線的勘察過程中應(yīng)用旁壓法確定K0值并總結(jié)出該地區(qū)不同土層的K0值的變化規(guī)律。[11]1.2廣州市軟土狀況及其K0取值根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范GB50021-2001(2009版)》定義：天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的細(xì)粒土應(yīng)判定為軟土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。廣州軟土是由大量淤泥、淤泥質(zhì)土等第四系海相沉積物堆積而成的。廣州軟土具有三角洲軟土特性，由距今6ka以來沉積的第四系組成。同期沉積的軟土層的沉積層理、組成成分相近，但沉積厚度、埋深以及有機(jī)質(zhì)含量均存在較大差異。[12]軟土的分布厚度從西北向東南逐漸加大，[13]至番禺南沙厚度加大至30m左右。[12]循研究表明貼，廣州軟消土具有以淋下特點(diǎn)漸：合1則）含水率掩大，孔隙耐比大狗；竹2眼）滲透性扒弱礙；舌3倘）壓縮性殘高好；母4壯）抗剪強(qiáng)陳度低，承笨載力低帽；達(dá)5貍）有機(jī)質(zhì)潔含量高如；土6明）觸變性止強(qiáng)，結(jié)構(gòu)偽性強(qiáng)。惱[12]瞎~[14動(dòng)]運(yùn)目前，工俘程中普遍阻對(duì)雀K察0巴取經(jīng)驗(yàn)值共，《城市廚軌道交通隔巖土工程回勘察規(guī)范證》和《工廟程地質(zhì)手拌冊(cè)》中推饑薦庫的獎(jiǎng)K藍(lán)0魔值均邁為飄0.7流2巨，而實(shí)際霞操作中取踩值常掙為培0.6~花0.況7點(diǎn)。曾有學(xué)紡者對(duì)軟土憲進(jìn)行了大甚量室內(nèi)三主軸試驗(yàn)，飽結(jié)果顯示顏廣州軟駐土匠K垃0防為每0.64朽3~0.鎮(zhèn)73液2殖。乎[15]最1.3滔K系0優(yōu)取值在地猴鐵工程上渴的重大晃意義與應(yīng)耀用前景分染析位隨著廣州印市政建設(shè)蕩的快速發(fā)鏡展，地下乳空間開發(fā)阿已越來越尾受到重視駐，多條地沙鐵線路的誠規(guī)劃、勘沖察與建設(shè)亭正在進(jìn)行所。植而在地鐵賭項(xiàng)目里，煙確胃定楊K脫0脹值具有重綱大的意義辜：征1鴉）劫在隧道設(shè)較計(jì)中，由憑于屈K揪0梨能夠反映麗出地基中巨水平應(yīng)力陶的變化，跨由此可直億接推算出雹作用在擋承土結(jié)構(gòu)物咳上的壓力每分布以及書工程安全攻性淘；哈2貴）盾構(gòu)隧畢道的管片顏設(shè)計(jì)成功盆與否直接下關(guān)系到隧芹道的質(zhì)量媽和壽命，防而管片的莖厚度主要反取決于荷嚼載條件。賽因此可靠狂的膝K蛾0欄值有助于資更合理地圖設(shè)計(jì)管片亭，避免材交料的浪費(fèi)堤和增加項(xiàng)新目成本規(guī)；咳3傻）由惠于牙K瑞0通對(duì)地層損撈失影響較援大，因貪此吹K文0碼對(duì)地表沉歐降比較敏掠感，隨豆著粒K賽0橫的增加，哈地面最大西沉降將減轟少，兩者乓呈非線性琴關(guān)系。關(guān)由于廣州傲軟土具有悄觸變性是怎軟土具有雪顯著的結(jié)柔構(gòu)性的表堵現(xiàn)，一旦他受到擾動(dòng)認(rèn)，其絮狀畝結(jié)構(gòu)遭到延破壞，土全的強(qiáng)度明載顯下降，水甚至變成匹流動(dòng)狀態(tài)驗(yàn)，靜置后懂強(qiáng)度又增鳴長(zhǎng)懂，所以削其躁K株0擔(dān)必然不是待一個(gè)固定欺不變的值背。由此可朱見，使用三規(guī)范推薦拋的經(jīng)驗(yàn)值覆似乎并不死能夠準(zhǔn)確梨地反映隧玉道周圍軟園土的應(yīng)力度情況。而忘室內(nèi)試驗(yàn)義雖然現(xiàn)行聽技術(shù)已經(jīng)技相當(dāng)成熟術(shù)，但是由鞏于采樣等構(gòu)對(duì)土樣造姑成了擾動(dòng)儲(chǔ)，試驗(yàn)過塌程中不可傳避免的誤復(fù)差等等，花試驗(yàn)測(cè)得巧的斯K巾0無值也不能林作為唯一羨的參考依幫據(jù)。因此虛，地鐵項(xiàng)冬目中必須弱要進(jìn)行原粒位測(cè)試，誓結(jié)合室內(nèi)脂試驗(yàn)結(jié)果賭，方能得艱到相對(duì)可炭靠匆的門K拘0未值。趁可靠頓的押K亞0端值可為相幕近條件下姥的設(shè)計(jì)施數(shù)工項(xiàng)目（娛如地下隧嘩道以及其崗他設(shè)計(jì)中柜的地鐵線這路等）提緣供參考。立而且，長(zhǎng)酒期監(jiān)臥測(cè)謝K俘0非值，對(duì)地舍鐵運(yùn)營階不段的石地表沉降打情況亦有嬌一定指示尸意義，更籌有利于地俯鐵隧道的塔監(jiān)測(cè)維護(hù)許。屢主要參考灶文獻(xiàn)扶姜安編龍枯,區(qū)郭云慘英找,葬高大毯釗惠.突靜止土壓篇力系數(shù)研德究執(zhí).瞞巖土工程昨技輪術(shù)瞇,200鋪3,6:刻354-侵359.幸楊金僑鐘宿.播天津市淺濟(jì)層土的靜拴止側(cè)壓力嚷系很數(shù)樂K但0虹規(guī)律探淘討姐.目河北工業(yè)五大學(xué)學(xué)正報(bào)督,200哀3,32堂(5):耕110-拆114.搶楊斌梢娟歇,革趙玉冶花渴.沒膠膜對(duì)軟桶粘土側(cè)壓滴力系聞數(shù)龍K榨0邪測(cè)試結(jié)果宏的影貨響假.號(hào)地下工程漸與隧永道厭,200瘡5,1:沒16-1找8.鳳李易濤凳.者確定軟土績(jī)靜止側(cè)壓念力系并數(shù)飲K記0辭值的試驗(yàn)映方法探堂討申.貢地下工程博與隧落道附,201勒2,1:間45-4炭7.性楊安超擋,珍汪扶穩(wěn)延,醋傅志張斌垮,詢孟慶登山日:節(jié)扁鏟側(cè)脹跡試驗(yàn)在濱茶海沉積軟舞土中的應(yīng)削用奴.郵水文地質(zhì)淡工程地孔質(zhì)澡,201夫0,37棗(2):枕79-8胡2.涼徐錘超臥,洋陳忠?guī)Z清馳,礎(chǔ)邢皓細(xì)楓退,杜李潛偉潛:天扁鏟側(cè)脹停試驗(yàn)在地?fù)砘幚硇дn果評(píng)價(jià)中察的應(yīng)蟲用綠.部水文地質(zhì)哀工程地劍質(zhì)稻,200布9,36慎(l):急100-案103.慣朱帆嫌濟(jì)躲,妨於李暗軍端.話扁鏟側(cè)脹獅試驗(yàn)確定氣軟土靜止碼側(cè)壓力系極數(shù)夜.栽市政技焰術(shù)源,200濱8,26呆(2):腿157-沫162.驚梁遼偉賴,歸李全麻斌垂.嶺原位應(yīng)力相鏟研制與舒應(yīng)用方隆法醬.級(jí)工程勘呈察許,199鮮5,5:晉11-1矛5.源杜文笛山倆.過原位應(yīng)力偏鏟應(yīng)用研膊究艦.雁鐵道工程拉學(xué)密報(bào)游,199仇6,2:助405-瘡412.鏡彭俊雹偉漫.淡扁鏟側(cè)脹石試驗(yàn)與應(yīng)上力鏟試驗(yàn)副關(guān)系研土究盛.冒土工基辦礎(chǔ)替,201逗2,1:脆51-5作5.低余綠剛咬.驢旁壓試驗(yàn)蠶在深圳地貞鐵巖土工禿程勘察中羅的應(yīng)模用酬.拳四川建廚材擴(kuò),201臘0(1)姨:252細(xì)-254妖.懷梁令息枝煩,釀童華脹煒巾.維廣州軟土水工程特性扁對(duì)比研哀究丹.脊山西建鑄筑奉,200早7,33率(