CN102735558A

CN102735558A - 一种软土微扰动测试方法

Info

Publication number: CN102735558A
Application number: CN2012102345125A
Authority: CN
Inventors: 顾国荣; 杨石飞; 梁振宁
Original assignee: Shanghai Geotechnical Investigations and Design Institute Co Ltd
Current assignee: Shanghai Geotechnical Investigations and Design Institute Co Ltd
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明属于岩土测试领域，具体涉及一种软土微扰动测试方法。其具体方案如下：首先将待测试区域场地整平，随后在待测区域水平架设一土体扰动装置，所述的土体扰动装置上设置有重锤砝码，根据土体所需扰动能量选取相应质量的重锤砝码，并将其置于相应高度之后使其下落对测试区域土体造成扰动，其后取走所述土体扰动装置并在测试区域土体上铺设黄砂，最后按照K₃₀试验对测试区域土体进行试验，以得出测试区域土体的K₃₀系数。本发明的优点是本测试方法可在现场对土体施加不同程度的扰动，使测出的土体参数更加符合实际数据，有效避免了实验室取土测试的失真性以及施工后测试的局限性；土体扰动装置结构简单，操作方法简便快捷。

Description

一种软土微扰动测试方法

技术领域

本发明属于岩土测试领域，具体涉及一种软土微扰动测试方法。

背景技术

土体是自然沉积的产物，是包含固体颗粒、水和空气的三相体，土体微观上具有复杂的结构形式，不同颗粒成分、不同结构形式对土体结构强度影响很大，而且其中由于组分、结构形式调整对强度影响也是非常显著的。土体的这种特点反映在宏观表现为由于工程活动造成土体性质变化，所需采取的工程措施差异很大。所以土体扰动程度以及相应的强度及变形规律是工程上非常关心的问题。

造成土体扰动的因素很多，目前根据扰动的形式不同大致分为取样扰动和施工扰动。测定扰动土参数的方法一般分为室内试验和原位试验。室内试验的土样在取土过程中受到各种扰动，如应力释放、机械扰动等，因此不可能取到真正意义上的原状土，而且实际上又无法评价取样时的扰动程度。因此，室内试验一般针对重塑土进行试验，以研究不同孔隙比、含水量下土样的性质和参数来反应扰动的影响。

原位试验则是在现场进行的一种测试手段，包括常规的载荷板试验、静力触探、标准贯入试验等等，这些常规的方法可以对施工扰动后的土体进行评价，但不能考虑不同扰动程度下土体参数的变化。

综上所述，在现有的方法中，室内试验的重塑样实际上完全破坏了土体的结构性，并非微扰动范畴；而原位测试方法，仅被动地评价完全扰动后土体强度和变形指标。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种软土微扰动测试方法，该测试方法通过将一定质量的重锤砝码在相应的高度下落形成单次扰动能量，对待测区域的土体形成一定程度的微扰动，其后进行K₃₀试验，得出K₃₀系数；进行多次不同扰动能量的测试，以得出不同微扰动程度下的土体参数变化。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种软土微扰动测试方法，其特征在于所述测试方法至少包括如下步骤：首先将待测试区域场地整平，随后在待测区域水平架设一土体扰动装置，所述的土体扰动装置上设置一重锤砝码，根据土体所需扰动能量选取相应质量的重锤砝码，并将其置于相应高度之后使其下落对测试区域土体造成扰动，其后取走所述土体扰动装置并在测试区域土体上铺设黄砂，最后按照K₃₀试验对测试区域土体进行试验，以得出测试区域土体的K₃₀系数。

所述土体扰动装置由钢制底盘、穿心锤轴、重锤砝码以及卡口构成，所述的穿心锤轴垂直设置于所述钢制底盘上并贯穿所述重锤砝码以及卡口，使所述卡口活动连接在穿心锤轴上，所述卡口设置在重锤砝码的上端以控制重锤砝码的下落高度；其中所述钢制底盘上设置有圆形水准泡，所述卡口上设置有螺栓以使卡口可在穿心锤轴上的任意高度固定。

所述钢制底盘的直径大于K₃₀试验中载荷板的直径。

所述重锤砝码根据所需质量由模块化的圆饼砝码上下绑扎而成。

所述土体扰动装置对土体进行轻微扰动时，所述重锤砝码以相同的下落频率和下落高度下落5～10次，其中所述重锤砝码质量为4-6kg。

所述土体扰动装置对土体进行中度扰动或严重扰动时，所述重锤砝码以相同的下落频率和下落高度下落至少10次，其中所述重锤砝码的质量及其锤击表面积随土体硬度的增加而增加。

本发明的优点是，本测试方法可在现场对土体施加不同程度的扰动，使测出的土体参数更加符合实际数据，有效避免了实验室取土测试的失真性以及施工后测试的局限性；土体扰动装置结构简单，操作方法简便快捷。

附图说明

图1为本发明的测试流程图；

图2为本发明中土体扰动装置主视图；

图3为本发明中土体扰动装置俯视图；

图4为本发明中重锤砝码俯视图；

图5为本发明中重锤砝码侧视图；

图6为本发明中卡口平面剖面图；

图7为本发明中卡口里面剖面图；

图8为本发明中的扰动能量表；

图9为本发明K₃₀试验中的慢速法p-s曲线；

图10为本发明K₃₀试验中的快速法p-s曲线；

图11为本发明的K₃₀系数与扰动能量关系；

图12为本发明的K₃₀系数试验结果；

图13为本发明中针对不同土体以及不同程度扰动的扰动能量表。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-13，图中标记1-8分别为：卡口1、重锤砝码2、穿心锤轴3、钢制底盘4、圆形水准泡5、钢丝绳6、圆盘砝码7、螺栓8。

实施例：如图1、2、3所示，本发明属于岩土测试领域，具体涉及一种软土微扰动测试方法。在测试之前首先需要对待测区域的土体进行人为扰动，进行人为扰动的装置具体为一土体扰动装置。所述的土体扰动装置由卡口1、重锤砝码2、穿心锤轴3以及钢制底盘4组成，穿心锤轴3垂直焊接于钢制底盘4的圆心处，同时穿心锤轴3贯穿重锤砝码2和卡口1，卡口1固定在重锤砝码2的上端以控制重锤砝码2的下落高度；其中钢制底盘4上设置有圆形水准泡5，用以对土体扰动装置进行水平调节。

如图4、5所示，重锤砝码2是由若干圆饼砝码7用7道钢丝绳6绑扎牢实，圆饼砝码7的质量为5Kg或10Kg并以此作为基础模块，根据扰动能量的大小选择圆饼砝码7的数量将其绑扎成重锤砝码2。其中每个圆饼砝码7上都开设有一开口槽，以方便重锤砝码2直接横向插入穿心锤轴3上。

如图6、7所述，卡口1具体为一空心圆柱体，在圆柱体的外侧面上对应开设有两个螺孔，从螺孔中拧入的螺栓8顶住以使卡口1固定在穿心锤轴3上，同时卡口1在穿心锤轴3上的高度可任意自行调整。

如图1、2、3所示，本实施例运用在上海某建筑物，该建筑物地下室采用逆作法，在开挖后对第③层淤泥质粉质粘土进行测试，以下为本发明的具体测试方法：

①场地整平：首先将待测试区域场地土体整平；

②架设土体扰动装置：随后在待测试区域水平架设土体扰动装置，通过设置在钢制底盘4上的圆形水准泡5将土体扰动装置调平；其中钢制底盘4的直径应大于最后进行的K₃₀试验中载荷板的直径；

③重锤扰动：根据图8中的扰动能量要求，选取重锤砝码2的质量为5Kg，将卡口1调节至76cm的高度，然后将重锤砝码2顶住卡口1下落，其后再将重锤砝码2上移至卡口1处之后继续下落，如此往复共下落10次，下落的频率为2S/次，以此对测试区域土体造成微扰动；

④铺设黄沙：对测试区域造成微扰动之后，移走土体扰动装置，并在该区域铺设黄砂；

⑤进行：最后进行2组K₃₀试验，分别为慢速法和快速法试验，测算出K₃₀的值；

⑥待5Kg的重锤砝码2对土体造成的微扰动之后进行的K₃₀试验完成，按照图8中扰动能量表所规定的，依次进行10 Kg的重锤砝码2下落对土体造成微扰动后进行K₃₀试验，测算出K₃₀的值；其后再进行30Kg的重锤砝码2下落对土体造成微扰动，进行K₃₀试验，测算出K₃₀的值，最终列处图表以进行分析总结。

由图9、10中试验的p-s曲线可知，未扰动土体的变形特性与一般p-s曲线变形形态相同。扰动后土体的变形曲线在加载初期变形大于未扰动土体，且扰动能量越大，变形越大。但其变形速率逐渐减小，当荷载增大到某一值后曲线陡降，变形速率急剧增大。扰动后土体具有残余强度，同时土体被部分压密，因此加载初期变形较大，一旦荷载接近残余强度，土被逐渐压密，变形速率减小，加载超过残余强度后土体的变形和变形速率增大直至破坏，快速法表现得尤其明显。

如图11、12所示，未扰动情况下，快速法的K₃₀为慢速法的3.58倍，这是由于快速法加载后持荷时间短，部分等级荷载下地基土未达到稳定，沉降较小所致。随着扰动能量的增加，二者的比值逐渐减小，即快速法和慢速法的差异逐渐减小，在扰动能量为30kg的状态下，二者的值已经比较接近。曲线前段随着扰动能量的增加K₃₀系数急剧减小，曲线后段平缓发展。从以上两组试验中可知，K₃₀存在一个临界值，该临界值前K₃₀随着扰动能量的增加骤减，该临界值后受扰动能量的影响不明显。

如图13所示，根据试验结果，针对不同强度的土体，扰动能量的选择可参考该表。

本发明以标准化的单次扰动能量，采用不同的扰动次数，达到施加不同能量目的，再进行K₃₀试验，评价不同微扰动程度下土体参数的变化，建立土体参数与扰动程度的关系。

本发明技术手段主要为：

①该方法提出了利用标准化的单位扰动能量，创造不同微扰动程度的手段，可测定不同扰动程度下的土体参数，通过现场反复试验获得比较合理的扰动能量与强度指标之间的对应关系，使测试结果能够反应土体强度的衰减情况。

②该方法结合K₃₀试验作为测试手段，方便快捷，在原位土体上试验，利于评价土体参数的真实性。

Claims

1.一种软土微扰动测试方法，其特征在于所述测试方法至少包括如下步骤：首先将待测试区域场地整平，随后在待测区域水平架设一土体扰动装置，所述的土体扰动装置上设置一重锤砝码，根据土体所需扰动能量选取相应质量的重锤砝码，并将其置于相应高度之后使其下落对测试区域土体造成扰动，其后取走所述土体扰动装置并在测试区域土体上铺设黄砂，最后按照K₃₀试验对测试区域土体进行试验，以得出测试区域土体的K₃₀系数。

2.根据权利要求1所述的一种软土微扰动测试方法，其特征在于所述土体扰动装置由钢制底盘、穿心锤轴、重锤砝码以及卡口构成，所述的穿心锤轴垂直设置于所述钢制底盘上并贯穿所述重锤砝码以及卡口，使所述卡口活动连接在穿心锤轴上，所述卡口设置在重锤砝码的上端以控制重锤砝码的下落高度；其中所述钢制底盘上设置有圆形水准泡，所述卡口上设置有螺栓以使卡口可在穿心锤轴上的任意高度固定。

3.根据权利要求2所述的一种软土微扰动测试方法，其特征在于所述钢制底盘的直径大于K₃₀试验中载荷板的直径。

4.根据权利要求2所述的一种软土微扰动测试方法，其特征在于所述重锤砝码根据所需质量由模块化的圆饼砝码上下绑扎而成。

5.根据权利要求1所述的一种软土微扰动测试方法，其特征在于所述土体扰动装置对土体进行轻微扰动时，所述重锤砝码以相同的下落频率和下落高度下落5～10次，其中所述重锤砝码质量为4-6kg。

6.根据权利要求1所述的一种软土微扰动测试方法，其特征在于所述土体扰动装置对土体进行中度扰动或严重扰动时，所述重锤砝码以相同的下落频率和下落高度下落至少10次，其中所述重锤砝码的质量及其锤击表面积随土体硬度的增加而增加。