電測式十字板剪切試驗在軟土地基中的應(yīng)用探索

章祖遺

【摘要】本文以電測試十字板剪切試驗在軟土地基中的應(yīng)用探索為題展開論述。首先，介紹了工程概況。然后，闡述了試驗的原理與步驟。在此基礎(chǔ)上，對試驗數(shù)據(jù)成果、工程應(yīng)用進(jìn)行探討。通過驗證可以看出，電測式十字板剪切試驗在軟土地基中應(yīng)用后，取得了顯著的成效。該方法操作簡單，測試準(zhǔn)確率高，值得推廣。

【關(guān)鍵詞】電測式十字板剪切實驗；軟土地基；應(yīng)用

十字板剪切試驗是將十字板頭插入到軟黏土中，以一定的速率旋轉(zhuǎn)，在土層中形成圓柱形破壞面測出土的抵抗力矩，然后換算成土的抗剪強度。近年來，該技術(shù)在國內(nèi)軟土地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。主要用其測定飽和軟粘土的不排水抗剪強度。本文以某工程為例，具體介紹了十字板剪切試驗的原理、步驟，以及具體應(yīng)用。下面進(jìn)行詳細(xì)論述。

一、工程概況

該工程的地理位置在浙江省某地，屬于平面地貌。地勢平坦、開闊。高程為（4.2-5.4）m。水資源豐富，交通不便。此地軟土地基為淤泥、黏土，以深灰、灰黑為主。含有微量有機物，有臭味。其中，淤泥薄層的厚度為20-30mm，粉砂夾層的厚度為2-3mm。在土質(zhì)中，有貝殼、海類生物的殘骸。部分薄夾層為粉砂透鏡體，飽和，流塑狀態(tài)，厚度為9.2-21.35m。

二、試驗原理、步驟

1、實驗原理

十字板試驗儀是進(jìn)行十字板剪切試驗的主要儀器設(shè)備。試驗主要使用兩種設(shè)備，分別是機械式、電測式。其中，電測式的原理為：通過傳感器，將抗剪破壞的力矩轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后再用儀器進(jìn)行測試。該剪切儀在應(yīng)用的過程中，為了提高測試的準(zhǔn)確率，要求嚴(yán)格采用測試技術(shù)。同時，在強度測試完成后，連續(xù)轉(zhuǎn)動十字板6圈，這樣可以對周圍土體進(jìn)行充分的擾動。

2、使用方法

第一，在試驗前，采用鉆機掃孔，孔的深度為0.3-0.5m。第二，將探桿與電測十字板頭深入孔底，然后壓入測試深度。一般而言，探桿的直徑為28。第三，用訊號線卡緊探桿。其計算公式為：

（1）式中，代表原狀土抗剪強度。K代表十字板頭探頭換算系數(shù)。為原狀土剪損時儀表的最大讀數(shù)。

三、試驗數(shù)據(jù)成果與工程應(yīng)用

1、試驗數(shù)據(jù)成果

試驗選擇十字板探頭，規(guī)格為50mm×100mm。取K值為0.1021 Kpa。進(jìn)行十字板剪切試驗（17次/5孔）。下面是試驗成果、統(tǒng)計結(jié)果。如表2、表3所示：

2、試驗成果工程應(yīng)用

2.1 評價軟土地基承載力

借鑒華北電力設(shè)計院、中國建筑而科學(xué)研究院積累的經(jīng)驗，采用以下公式計算地基土的承載力。即：

（1）

（1）式中，代表地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，r是土的重度，h表示基礎(chǔ)埋深。

2.2 確定基地土強度變化

由于快速堆載因素的影響，提高了土中空隙水的壓力。在這種情況下，就會導(dǎo)致軟弱地基強度下降。但是，隨著排水時間的延長，強度又會恢復(fù)到原來的狀態(tài)。同時，隨著地基土的固結(jié)不斷增長。研究表明，利用十字板剪切實驗，可以有效的測出軟土地基強度的變化。在此基礎(chǔ)上，加強對施工中荷載率的控制。

2.3 檢驗地基處理效果 采用電測式十字板剪切實驗，處理地基強度的變化，然后進(jìn)行預(yù)壓處理。該實驗方法的主要目的在于對施工速率、加固效果進(jìn)行檢驗，并達(dá)到合理控制的目的。當(dāng)土剪損的范圍在3-10mm之間時，單項工程十字板剪試孔應(yīng)該在2個以上。另外，在豎直方向上，保持間距為1.0-1.5m。在軟弱薄夾層上設(shè)置試驗點時，其試驗點一般在3到5個。

2.4確定地基土強度的變化 在快速堆載條件下， 由于土中孔隙水壓力升高， 軟弱地基的強度會降低， 但是經(jīng)過一定時間的排水， 強度又會恢復(fù)， 并且將隨土的固結(jié)而逐漸增長。若采用十字板剪切儀測定地基強度的這種變化情況， 可以很方便地為控制施工加荷速率提供依據(jù)。

結(jié)束語

本文以某工程為例，在設(shè)計地基土強度時，采用了塑料板排水-堆載預(yù)壓-動力固結(jié)處理的辦法。研究表明，該方案具有實際可行性。使用以上辦法，消除了基地的預(yù)壓沉降力，加固了硬殼層的固結(jié)水平。與靜力觸探實驗相比，電測式十字實驗在地基處理中，強度更高，效果更加?？偠灾姕y十字板剪切試驗具有操作簡單、準(zhǔn)確度高、適用性強的優(yōu)勢，可以廣泛應(yīng)用到飽和軟粘性土的測試當(dāng)中，擁有較大的市場發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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