孔压静力触探与扁铲侧胀试验在上海软黏土中的应用研究

陆顺

doi:10.3969/j.issn.1007-2993.2022.06.013

孔压静力触探与扁铲侧胀试验在上海软黏土中的应用研究

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2022.06.013

陆顺

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海　200092

详细信息

作者简介:
陆　顺，男，1983年生，汉族，江苏镇江人，硕士，主要从事地质工程研究。E–mail: heduanfen1428088@163.com

中图分类号: TU 413
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出版历程
- 收稿日期: 2021-08-30
- 刊出日期: 2022-12-08

Application of Piezocone Penetration Test and Flat Dilatometer Test in Shanghai Soft Clay

Lu Shun

Shanghai Municipal Engineering Design Institute (Group) Co., Ltd., Shanghai 200092, China

摘要

摘要: 依托上海轨道交通市域线机场联络线岩土工程勘察项目，开展了孔压静力触探试验与扁铲侧胀试验，并获取了高质量取样压缩试验结果，研究了不同试验、不同图表分类方法对土层分类效果的影响，分析了扁铲侧胀试验与超固结比、锥尖阻力与压缩模量的关系。研究表明：孔压静力触探图表法对上海软黏土的分类效果较好，而对于过渡型土体（粉土）和“混合土”则分类不理想，扁铲侧胀试验分类方法则能达到良好的分类效果；上海地区软黏土在埋深18.0 m以内具有明显的超固结性，超固结比随着深度的增加而减小，变化差异较大，埋深大于18.0 m的土则为正常固结土；不同类型的软黏土，锥尖阻力与压缩模量之间存在着明显的线性相关关系，并可用统一公式表达。
- 孔压静力触探 /
- 扁铲侧胀 /
- 上海软黏土 /
- 土类划分 /
- 超固结比 /
- 压缩模量
Abstract: Based on the geotechnical engineering survey project of Shanghai Rail Transit Airport connecting line, the piezocone penetration test and flat dilatometer test were carried out, and the high-quality sampling compression test results were obtained. The effects of different tests and different chart classification methods on the classification effect were studied, and the relationship between flat dilatometer test and over consolidation ratio, cone tip resistance and compression modulus were analyzed. The results show that the chart method of pore pressure static cone penetration test has a good classification effect on Shanghai soft clay, but it is not ideal for transition soil (silt) and "mixed soil", and the classification method of flat dilatometer test can achieve a good classification effect. The soft clay is overconsolidation soil while the burial depth is less than 18.0 m in Shanghai area. Its overconsolidation ratio decreases with the depth increase, and the soft clay is normally consolidated soil while the burial depth is greater than 18.0 m. For different types of soft clay, there is an obvious linear correlation between cone tip resistance and compression modulus, which can be expressed by a unified formula.
- piezocone penetration test /
- flat dilatometer test /
- Shanghai soft clay /
- soil classification /
- OCR /
- compression modulus

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图 1 上海轨道交通市域线机场联络线工程线路图

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图 2 场区典型孔压静力触探试验测试成果曲线

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图 3 场区典型扁铲侧胀试验测试成果曲线

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图 4 用双桥探头触探参数图表法判别土类

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图 5 Robertson归一化图表法土质分类

（①灵敏细粒土；②有机土、泥炭；③黏土—粉质黏土；④粉质土黏土混合、粉质黏土；⑤砂混合、粉质砂土—砂质粉土；⑥砂土—粉质砂土；⑦砾质砂土—砂土；⑧极硬砂—黏质砂土；⑨极硬细砂）

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图 6 场区扁铲侧胀试验划分土层结果

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图 7 软黏土超固结比随深度的变化曲线

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图 8 软黏土锥尖阻力与压缩模量关系

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表 1 场区各地层物理力学参数

岩土名称	层厚 /m	天然含水率 w/%	密度 ρ/（g·cm⁻³）	天然孔隙比 e₀	饱和度 s_r/%	液限 w_L/%	塑限 w_p/%	三轴UU试验		直接剪切C_q
岩土名称	层厚 /m	天然含水率 w/%	密度 ρ/（g·cm⁻³）	天然孔隙比 e₀	饱和度 s_r/%	液限 w_L/%	塑限 w_p/%	黏聚力 c/kPa	内摩擦角 φ/（°）	黏聚力 c/kPa	内摩擦角 φ/（°）
①₁填土	2.59	31.7	1.90	0.889	97	34.3	20.8
③₁淤泥质粉质黏土	4.08	43.6	1.74	1.218	98	36.7	21.6	23.0	0.7	10.0	10.4
④₁淤泥质黏土	7.51	41.7	1.74	1.183	94	38.2	21.7	27.9	1.4	10.1	11.8
④₂粉砂夹粉质黏土	4.77	28.0	1.89	0.768	95	33.6	20.8			3.1	29.8
⑤₁黏土	7.20	37.2	1.77	1.084	94	37.5	21.6	28.9	1.0	14.2	14.0
⑤₃₁粉质黏土	6.67	27.5	1.86	0.791	93	33.3	20.0	40.7	1.2	15.3	16.1
⑤₄₂砂质粉土	4.40	20.1	2.01	0.576	94					3.8	31.0
⑦_1T粉质黏土夹粉砂	4.00	24.7	1.96	0.707	95	35.2	19.5			44.2	14.3
⑦_2T粉质黏土夹粉土	2.23	28.4	1.92	0.787	98	32.3	19.2	94.0	1.7	26.0	20.9
⑦₂粉砂	33.18	22.2	1.98	0.632	95					3.6	31.2

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表 2 场区各土层孔压静力触探试验成果统计

岩土名称	锥尖阻力 q_c/MPa	侧摩阻力 f_s/kPa	摩阻比 R_f/%	超孔隙水应力 u₂/MPa
①₁填土	1.064	42	3.95	0.025
③₁淤泥质粉质黏土	0.556	14	2.51	0.200
④₁淤泥质黏土	0.620	13	2.10	0.220
④₂粉砂夹粉质黏土	2.231	78	3.50	0.190
⑤₁黏土	0.889	18	2.02	0.337
⑤₃₁粉质黏土	1.957	51	2.60	0.350
⑤₄₂砂质粉土	3.494	68	1.95	0.359
⑦_1T粉质黏土夹粉砂	3.22	117	3.63	0.460
⑦_2T粉质黏土夹粉土	4.402	95	2.14	0.572
⑦₂粉砂	19.783	252	1.27	0.520

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表 3 场区各地层物理力学参数

岩土名称	(p₀-p₁) /kPa	土性指数I_D	水平应力指数K_D	侧胀模量 E_D/MPa	侧胀孔压指数U_D
①₁填土	88.60	0.52	6.15	3.07	0.04
③₁淤泥质粉质黏土	37.00	0.22	2.14	1.28	0.11
④₁淤泥质黏土	71.90	0.26	2.06	2.47	0.31
④₂粉砂夹粉质黏土	86.70	0.15	4.66	3.01	0.37
⑤₁黏土	86.90	0.23	1.93	3.01	0.28
⑤₃₁粉质黏土	129.00	0.26	1.86	4.47	0.13
⑤₄₂砂质粉土	109.50	0.24	1.53	3.80	0.01
⑦_1T粉质黏土夹粉砂	569.2	0.25	2.33	15.80	0.15
⑦_2T粉质黏土夹粉土	476.3	0.22	2.07	13.39	0.17
⑦₂粉砂	803.70	1.52	1.42	27.89

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表 4 依据土性指数划分土体类别

土类	土性指数I_d
泥炭及灵敏性黏土	＜0.10
黏土（含软黏土）	0.10～0.35
粉质黏土	0.35～0.60
黏质粉土	0.60～0.90
粉土	0.90～1.20
砂质粉土	1.20～1.80
粉质砂土	1.80～3.30
砂土	＞3.30

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