土压力检验与检测论文

以下内容均为引用，成果不归本人，希望对您的提问有所帮助软土地基处理方法概述 杜艳花（中交一公局第五工程有限公司京密项目部） 摘要：本文介绍了软土及软土地基的定义及特点，探讨了软土地基在公路工程中造成的危害，并介绍了几种软土地基的处理措施，对软土地基的施工具有一定的指导意义。关键词：软土地基 喷粉桩法 土工格栅 换土垫层法 改革开放以来，我国的公路运输事业经历了一次前所未有的发展机遇，取得了辉煌的成就。随着国民经济的发展，公路对经济的发展产生了越来越大的影响，也越来越受到国家的重视。虽然东南沿海地区的高速公路建设水平居国内前列，但是软土路基公路病害也时有发生。尤其桥头跳车现象严重，影响高速公路使用功能。由于桥头与路堤沉降差异太大，造成行车事故，不得不反复根治，不仅耗费资金，还造成严重的社会影响。为了保证道路的安全运行，对软土路基进行处理就显得尤为重要。1 软土及软土地基 软土软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。 软土地基我国公路行业规范对软土地基未作定义。日本高等级公路设计规范将其定义为：主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高，其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。日本规范还对软土地基做了分类，提出了类型概略判断标准。在给出软土地基定义时指出:软土地基不能简单地只按地基条件确定，因填方形状及施工状况而异，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理。2 软土地基在公路工程中造成的危害 （1） 勘察设计不详细或不准确，导致对应该做软基处理的地段未做处理设计。（2） 已知是软土地基，但是未做好软土地基处理，造成路堤失稳或危及线外建筑物。（3） 虽然做了软土地基处理，但是措施不力，施工不当造成路堤失稳。（4） 堆料不当，未按规定分层填筑，填土过快，碾压不当，造成路堤失稳。（5） 扰动“硬壳层”或填筑不当，使“硬壳层”遭受破坏，导致路堤失稳。3软土地基的处理方法地基处理的方法很多，高速公路软基处理与其它如房建等地基处理相比，有其自身的特点。一般处理路基的地质稳定问题从以下几个方面进行考虑：（1）改善剪切特性路基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性取决于路基土的抗剪强度。因为了防止剪切破坏以及减轻土压力，需要采取一定措施以增加路基土的抗剪度。（2）改善压缩特性需采取措施提高地基土的压缩模量，以减少地基土的沉降。（3）改善透水特性由于是在地下水的运动中所出现的问题，因此，需要采取措施使地基土变成不透水或减轻其水压力。（4）改善动力特性地震时饱和松散粉细砂(包括一部分粉土)将会产生液化，因此，需要采取某种措施避免地基土液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震性能。（5）改善特殊土的不良地基的特性主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等特殊土的不良地基特性。地基处理的方法可以从不同角度来分类，一般是根据地基处理的原理来进行分类，大致可以分为以下几种方法。换土垫层法当软弱土地基的承载力或变形满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础地面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密度为止，这种地基处理方法称为换土垫层法，简称为换填法。它适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基。换填法的加固机理是：将软弱土层利用人工、.机械或其他方法清除，分层置换强度较高的砂、碎石、素土、灰土以及其他性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实(或振实)至要求的密实度。对软土厚度小于3米的情况，一般可采用全部挖除换填的方法。对厚度大于3米的情况，通常只采取部分挖除换填的方法。全部挖除换填从根本上改善了地基，不留后患，效果最佳，是最为彻底的措施。当高速公路路线通过的软弱土层位于地表、厚度较薄(小于3米)且呈局部分布的软土或泥沼地段，常宜采用全部挖除换填法处理地基。此种方法又可以分为：机械换土法、爆破挤淤法、抛石挤淤法、砂垫层法。强夯法强夯法是20世纪60年代末、70年代初首先在法国发展起来的，国外称之为动力固结法，以区别于静力固结法。它一般是用50吨左右的强夯机，将大吨位(100～400KN)的夯锤起吊到6～40米的高度自由落下，对地基土施加强大的冲击能，在地基土中形成冲击波和动应力，使地基土压密和振密，以加固地基土，达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性目的。强夯法主要适用于加固砂土和碎石土、低饱和度粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。因其加固效果显著，设备简单，施工方便、快捷，经济易行和节省材料，有利于环境保护等特点，很快传到世界各地约束法在路堤两侧坡脚附近打入木桩、钢筋混凝土桩或者设置片石齿墙等，可限制基底软土的挤动，从而保证基底的稳定。地基在实行侧向约束后，路堤的填筑速度可不加控制，且较反压护道节省土方，少占耕地，但需耗费一定数量的三材，成本较高。此法适用于软土层较薄、底部有较硬土层且施工期紧迫的情况，下卧层面具有横向坡度时尤其适合。土工织物加固法通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等，使这种人工复合的土体，可承受抗拉、抗压、抗剪或抗弯作用，以提高地基承载力，减少沉降和增加地基的稳定。它适用于各种软弱地基。加固法的基本原理是通过土体与筋体间的摩擦作用，使土体中的拉应力传递到筋体上，筋体承受拉力，而筋间土承受压应力及剪应力，使加筋土中的筋体和土体能较好发挥各自的作用。常见的土工织物有土工格栅、土工带及土工格室，其中土工格室除了能够像土工带和土工格栅一样，能延缓或者切断地基破坏的滑动面，从而使地基承载能力提高。而且，土工格室能对处于格室内的土粒给予三维约束，，使土粒与格室成为一个刚度远大于地基的整体，它能较好分布施加在它上面的荷载，使地基受力较为均匀，从而提高地基承载力。粉喷桩法粉喷桩法，是用特制的设备和机具，将加固剂粉体材料(水泥或石灰)通过压缩空气的传送，与地基土强行拌和，使之产生充分的物理、化学反应后，形成一定强度的桩体(简称粉喷桩)。这是一种改善土质，提高地基强度的软土地基加固方法，可以广泛地适用于淤泥质土，杂填土，软粘土等地基加固。粉喷桩处理软基属于深层搅拌法中的一种，它是利用压缩空气向软弱土层中输送石灰、水泥等粉状加固料，使其与原位软弱土混合、压密，通过加固料与软弱土之间的离子交换作用、凝聚作用、化学结合作用等一系列物理化学作用，使软弱土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的柱状加固土，它与原位软弱土层组成复合地基，提高软土地基承载力，减少地基沉降量。高压喷射注浆法我国简称为高喷法或旋喷法，这种方法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻到设计深度的土层，将浆液或水从喷嘴中高压喷射出来，形成喷射流冲击破坏土层。当能量大、速度快呈脉动状的射流，其动压大于土层结构强度时，土颗粒便从土层中剥落下来，一部分细颗粒随浆液或水冒出，其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小，有规律的重新排列，浆液凝固后，便在土层中形成一个固结体，可提高地基承载力，减少沉降，还可起到支挡与防渗的作用。它适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。轻质路基粉煤灰处理法粉煤灰是一种质轻、多孔隙、颗粒均匀、具有一定水稳性的无粘性材料。由于粉煤灰中含有一定量的CaO，SiO2，MgO等成份，它们在粉煤灰水化过程中体积产生膨胀，可利用这一膨胀率来增加软基加固效果。其路用性能满足公路中的技术要求。Ø 粉煤灰重量轻，最大干容重耐左右，比一般土的最大干容重轻40%左右，在软土路基上填筑粉煤灰时，可有效地减轻路堤重量，减少路基沉降及工后沉降量，从而影响路基处理方案，降低地基处理费用。Ø 粉煤灰强度高、磨擦系数大，在路面设计时，由于粉煤灰提高了软土的回弹模量值，相应减薄路面设计厚度。Ø 击实试验表明，粉煤灰和软土混合物具有更好的干密度，含水量和最大干密度的关系曲线较平缓，更利于在野外的施工水泥土搅拌法 是通过搅拌机械将水泥或(石灰)等材料与地基的软土搅拌成桩柱体，这种桩柱体成为水泥粘土桩、石灰粘土桩或某胶结物粘土桩，它具有一定的强度和水稳性。搅拌桩柱体与四周软土组成复合地基，可以提高地基承载力、提高地基强度、增大地基变形模量。因此，经搅拌法加固的软弱地基能提高地基承载力，减少地基沉降，阻止水体流动，增强地基的稳定性，还能阻止地下水的渗透。水泥土搅拌法分为深层搅拌法(湿法)和粉体喷搅法。 处理正常固结的淤泥、淤泥质土和含水量较高的粘性土、粉土等软土地基，用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时宜通过试验确定其适用性。在软土地基上修筑公路和桥梁并不都会发生问题、只要设计和施工措施得当，就可以保证路堤、桥梁的稳定和使用效果。软土地基上路堤的设计与施工方案，应结合当地工程地质条件、材料供应、投资环境、工期要求和环境保护等因素，按照因地制宜、就地取材、分期修建、综合处治的原则进行充分论证，使设计和施工方案达到技术上先进、经济上合理。软土地基的处理方法很多，总之，软土地基处理的目的是增加地基稳定性，减少施工后的不均匀沉陷，所以施工的技术人员必须意识到软土地基的危害性，坚决以数据说话，认真测定基底的承载力，并根据不同的地质情况，不同的投资和工期要求，采用切实可行的处理方案，同时一定要采集桥涵施工后的工后沉降数据，积累经验，为今后的施工打下坚实的基础。参考文献[1]林宗元.岩土工程治理手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1993. [2]叶书麟.地基处理与托换技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1992.[3]朱梅生.软土地基[M].北京:中国铁道出版社，1989.[4]刘玉卓.公路工程软基处理[M].北京:人民交通出版社，2002[5]徐至钧.水泥土搅拌法处理地基[M].北京:机械工业出版社，2004[6]汪双杰.高速公路不良地基处理理论与方法[M].北京:人民交通出版社，2004[7]SidnegM,JohnsonandJ’[M].1968[8]曾国熙.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1993[9]孙更生.软土地基与地下工程[M].北京:中国建筑工业出版社，1984[10]叶观宝.地基加固新技术(第二版)「M].北京:机械工业出版社，2002[11]钱家欢.殷宗泽.土工原理与计算[M].北京:中国水利水电出版社，1996[12]叶观宝.高速公路软基处理的优化设计[D].同济大学博士论文，2003[13]刘宝兴.路基工程新技术实用全书[M].北京:海潮出版社，2001[14]刘兴德，牛福生，倪文.粉煤灰的资源化利用现状与研究进展[J].建材技术与应用，2005.[15]王建华.粉喷桩加固高速公路的机理和有效桩长的分析[D].河海大学硕士论文，2007.[16] 张洪强，房建果.土工格室在软土地基处理中的应用[J].山东交通科技,2003.

土工试验常见问题探讨论文

摘 要：根据工作经验与国家现行规范及行业标准相结合，针对土工试验中存在的问题，从试样制备、土物理性质试验及力学性质试验三个方面进行了剖析，提出了解决问题的办法。

关键词：土工试验；试样制备；土的物理性质试验；土的力学性质试验

土工试验是岩土工程勘察的重要组成部分，是野外勘察工作的延续。野外勘探与室内土工试验有机地结合，将准确完成土样的定性、定量分析与评价，为建设单位提交符合现场实际情况的勘察成果。由于岩土体的不均匀性，取样、运输、保管过程中的扰动，试验仪器及操作方法的差异等使得岩土试验结果出现部分失真，在一定程度上影响勘察成果的真实性与准确性。本文就岩土样试验中经常出现的部分问题进行剖析，以便勘察单位在过程质量控制中采取相应措施，为设计部门提交真实、准确的勘察成果。

1、试样的制备

岩土工程勘察市场竞争激烈，勘察费用较低，勘察单位的设备技术更新改造投入较少，勘察手段的单一，导致采取的原状岩土样质量较差，土体结构受到严重扰动和破坏(尤其是采用岩芯管岩芯切样)；部分样品采集后没有在现场用蜡封堵，水分蒸发；冬天没有防冻措施，使样品受冻；运输过程中没有减震措施，特别是灵敏度较高的粉土和软塑土。由以上原因造成的土体结构破坏和含水量变化，严重影响到岩土体的原状，该类样品根本不能作为力学试验样使用。

采样不合格的岩土样，在试样制备时应注意。开启土样筒后，先检查土样结构，确定土样是否已受扰动或取土质量是否符合规定，对不符合规范要求的试样必须舍弃。

对合格土样用环刀切取时，首先应做好以下几点：

①应在环刀内壁涂一薄层凡士林，目的是为减少环刀与土样间的摩擦，避免土样压密扰动。

②将环刀垂直下压，环刀垂直下压是避免环刀偏向受压时环刀一侧出现相对压密而另一侧出现样品与环刀间的小缝隙，造成土的容重失真及压缩时压缩模量偏小。

③环刀下压过程中，边压边削，可避免土样受到环刀外侧壁与土样间的过大摩擦而使土样受到一定程度的压密。

④压入环刀后对土样的上下端面削平，对于软土要用钢丝锯修复平整，若用切土刀整平则刀面极易带起软土形成二次扰动，对其它土可采用切土刀削平。这四种措施都可有效避免土样在室内试验时受到扰动。

在制样过程中要对土样的颜色、名称、包含物、矿物成分、软硬程度、塑性状态、结构构造等进行描述，不仅是判定土类别的依据，也有利于后期数据整理时进行对比和综合分析处理，得出符合工程实际的数据。

2、土的物理性质试验

含水率试验

土层的不均匀、取样扰动或进水、取土器和筒壁的挤压、原状样密封不严、土样在运输和存放期间保护不当而失水等均会引起含水率的变化。除此之外在试验室若操作不当对土样含水率的测试结果也会造成偏差：

①取样点的位置不同，尤其是对粉质含量高的粉质粘土、粉土、砂土，样的上、中、下不同部位含水量会有较大的差别，为克服这种影响可分上中下不同部位同时取等量样品，加以混合后再取为含水量试验样品。

②铝盒烘干时应开口，以利水的充分蒸发。铝盒质量应定期标定：铝盒在长期使用过程中由于氧化、磨损其质量也有一定变化，定期标定能有效降低试验误差。

③烘干时间及温度对含水量测试数据影响较大，从而影响到地基土承载力基本值。以粉土为例，含水量每提高5%，承载力基本值降低约5%～10%。因而应严格掌握烘干时间和温度。

红粘土、膨胀土等粘粒含量很高的土类，有较大的比表面积，吸附水能力强，需在105℃～110℃温度下烘干8h，粉土、粉砂土不得小于6h，但对含有机质的土(尤其是有机质含量大于5%的土)，应在65℃～70℃烘至恒重，温度过高会造成有机质的损失，使含水量偏大。决不能为赶工期而省时省工，更不能不分土类别、不分温度、不分时间地进行烘干。

土粒比重试验

从理论上讲要得到一个准确的土粒比重值较为困难，因为国标中采用的试验方法存在下列因素的影响：

①结合水的影响。土粒带负电荷，与其周围的水相互作用，形成结合水，结合水吸附在粘粒表面，使测出的土粒体积大于实际体积，导致测试结果偏小。

②土粒间胶结物固化的影响。制备试样在烘干过程中，不可溶的胶质矿物如SiO2、Al2O3、粘土矿物等易固化形成团粒，形成的团粒较难靠水的作用分散，加热煮沸对团粒不能达到完全分散的作用，使计算出的'土粒相对密度偏小。

土粒比重是土的基本物理指标之一，是一个相对稳定的值，它决定于土的矿物成分，一般无机物矿物颗粒的比重为～，有机质为～，泥炭为～，土粒的比重变化幅度很小，同一地区同一类型的土相对密度基本接近，通常可按地区经验数据选用。由于土粒比重试验相对复杂且费时，但也不能在一个地区根本就没有进行过土粒比重试验，而盲目套用其它地区的经验，这是不科学的。

界限含水量试验

液、塑限联合测定法的界限含水量土样制备方式对比较均匀的土可采用天然含水状态的土样；对不均匀的土样，采用风干土样。当试样中含有粒径大于的土粒和杂物时，应过的筛。进行界限含水率试验时应将试验样品加入不同水量充分调和均匀，填入试样杯中，按规范测定三个不同含水率的点。

在实际试验时操作人员能够对含砾石、岩屑、杂物的土样过筛后进行试验，但当土中含原生的铁、锰质结核时而往往忽视过筛，直接将土中的铁、锰质结核压碎混入土中，这种方法造成土的液、塑限含水量偏小。

土样加水后应充分拌和，拌合后试验样品的含水量必须均匀，否则锥体下落试验点处的含水量难以代表实际样品的含水量。

试样调好后填入盛土杯也是一个关键环节，填入的样品要均匀，不能有空洞，杯口土面应平整。低含水量的试验样易在盛土杯中产生土体密实度差异现象，高含水量试验样易出现盛土杯土体空洞现象，操作时应注意。杯口土面平整时，不能用调土刀过分抹平，尤其对易失水的粉土更容易造成杯表面含水量降低，产生试验误差。在具体试验过程中可在一杯土的不同位置测试两次，以此来检验试样是否均匀。对于搓条法进行塑限试验，虽然规范允许，试验时人为影响因素较大，试验误差过大。这种方法虽然简便，但应慎重选用。

土体的定名

土体定名应规范，在土体定名时经常出现粉土定名的误区。规范规定：粉土是粒径大于的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数不大于10的土。在实际运用中，由于颗分试验较繁杂，仍采用按塑性指数不大于10来划定粉土的做法。土工试验时，粉砂有时也具有一定的塑性指数，若仅按塑性指数划分粉土可能会造成误判。另外，按《建筑地基基础设计规范》(GB50021-2001)规定粉土承载力特征值深宽修正时、按《建筑抗震设计规范》(GB5007-2002)进行液化判别时，均需根据粉土粘粒含量数值来进行计算和判别，虽然对地震烈度小于等于6度的地区，对非持力层粉土一般建筑不需进行液化判别和承载力特征值深宽修正，但也不能仅以塑性指数作为判定粉土的条件。

3、土力学性质试验

固结试验

土的固结试验是测定土体在压力作用下的压缩特性，以此计算建筑物的沉降量，是地基设计的重要参数之一。在试验时常有以下因素影响其准确度。

①由于频繁折卸仪器、透水石磨损、滤纸规格的变化等因素，均会影响测试结果，因而仪器应定期校正。

②上透水石的含水量差异会对土体固结产生一定程度的变化，这种变化对一般的土样影响比较隐蔽，不易发现，但对具膨胀性的土样会有很大的影响，当透水石的含水量较土样含水量大时会引起土样吸水膨胀，出现前后级荷载百分表读数差别很小的现象，有时甚至出现后级读数较前级读数小的异常情况。在透水石含水量较土样含水量小时，会加速土样的失水呈收缩趋势，造成压缩量过大。因而下透水石的含水量未接近土的天然含水量。

③安装试样仪器归零必须严格到位，环刀上、下土面必须紧密与上、下透水石处的滤纸接触。由于环刀使用时外力破坏会出现外径变化情况，使得环刀不能有效放入规定限位，造成透水石不能与环刀上、下土面有效接触，使初级压缩偏大，产生实验误差。

④百分表归零时应使百分表量测的活动轴杆有足够的量程，以避免压缩变形量较大时，仪器量程小于土样压缩变形而造成压缩试验的失真。

⑤试验稳定标准在《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)中规定：施加每级压力后，每小时变形达时，测定试验高度变化作为稳定标准。

原来的1h快速法由于缺少理论依据而不再使用，但实际工作中，由于固结仪器数量的限制、试验工期的紧迫仍会沿用，这种违背规范的现象，应禁止。

抗剪强度试验

直剪试验受力条件复杂(如发生剪切位移时法向加荷由最初轴心受压变为偏心受压，剪切破坏面人为限制)，排水条件不易控制，按《土工试验方法标准》GB/T50123-1999第18条规定快剪试验一般适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土，粉质粘土渗透系数一般大于10-5cm/s，粉土K值更大，用直剪试验已非常勉强，在室内试验对较软的粉土及粉质粘土直剪时，发现四级荷载下很少存在峰值强度，绝大部分需剪切至位移6mm处，剪切强度指标回归性差(尤其最后一级荷载强度偏低，再现性差)，剪切强度指标仅能作为参考。另外较软弱的土即使渗透系数满足要求，当后二级荷载加上时会发生土样挤入透水石与剪切盒之间缝隙的情况而无法剪切。虽然直剪试验方便简单，但其对粉土、粉质粘土及较软弱土强度指标可信度较差，三轴试验可取得较好的效果，在一个勘查项目的土工试验中可进行一定数量的三轴剪切试验进行对比。

另外在进行固结快剪及快剪试验时，应严格控制剪切速度，对粘性土速度控制在为宜，严禁提高剪切速度，造成剪切强度偏低，误导设计。

4、体会

土工试验是对野外采取的土样进行试验，土样在采取、保管、运输的各个环节稍有不慎都会对“原状土样”试验数据的真实性产生重大影响，因此：一是务必要求野外勘察机台选用符合国家规范要求的标准取样器静压取样，严禁采用轻锤多击法取样或岩芯管回转岩芯切样；二是在取样过程中精心操作，特别是要防止压取长度超过取样器长度，造成土样挤压；三是对取出的土样立即密封妥善保管，做到防晒、防冻；四是对取出的土样及时送到试验室，在运送时装箱置于减震垫上，防止互相碰撞；五是在试验过程中应尽可能地减少对土样的再次扰动，采取有效措施保证试验结果的可靠性，并对试验过程中易出现问题的环节引起高度重视，在试验结果分析整理时应结合具体土样特点进行对比，充分考虑试验过程中可能引起试验结果误差的影响，提交真实、合理的工程试验数据，更好地为工程建设服务。