張鎖柱，張小強(qiáng)

（1.華北有色工程勘察院有限公司，河北石家莊050021；2.河北省礦山地下水安全技術(shù)創(chuàng)新中心，河北石家莊050021）

1 分析可能發(fā)生的問題

根據(jù)GB50021-2010的要求，要對飽和粉土和飽和砂土進(jìn)行液化分析必須采用使用標(biāo)準(zhǔn)貫入的試驗(yàn)方法。但是實(shí)際生產(chǎn)往往達(dá)不到這樣的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)貫入的試驗(yàn)的特點(diǎn)是不可連續(xù)性，和標(biāo)準(zhǔn)貫入器的結(jié)構(gòu)相矛盾，這樣的矛盾導(dǎo)致了標(biāo)準(zhǔn)貫入器在生產(chǎn)試驗(yàn)中發(fā)揮不了預(yù)想中的實(shí)際效果[1]。

（1）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)每次的最佳深度是在300mm的底層，在地層垂向變化十分明顯的時(shí)候會(huì)降低數(shù)據(jù)的可靠性。

（2）標(biāo)準(zhǔn)貫入器的刃口會(huì)被砂土中的砂石破壞，形成無法修復(fù)的局面，從而導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)貫入器不能夠正常工作情況發(fā)生。

（3）標(biāo)準(zhǔn)貫入器會(huì)受到砂土中砂石帶來的損壞，所以只能在粉土和部分砂土中的范圍內(nèi)使用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。

（4）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)存在斷斷續(xù)續(xù)的情況，不是十分的連貫。使用的范圍也只局限在礫石地層中，結(jié)構(gòu)性的弊端十分明顯。我們就分析研究找尋它的替代品，是否可以取代它的作用來開展液化分析。開始總結(jié)概括出確定重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)的條件和依據(jù)，是要根據(jù)勘察的地質(zhì)的原位特性和適用性決定的?？纯唇Y(jié)果怎么樣，具不具有可行性[2]。

2 工程地質(zhì)勘察采用的幾種原位試驗(yàn)的特點(diǎn)與適用性

2.1 靜力觸探試驗(yàn)

在錐形探頭壓入底層的時(shí)候，讓靜電壓力保持探頭的勻速下降，這樣可以持續(xù)的貫入，這種試驗(yàn)范圍比較廣，包含一般粘性土、軟土、粉土、部分砂土、細(xì)顆粒的素填土。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

把高度設(shè)置為76cm的地方。使用重錘的重量為63.5kg，重錘擊打標(biāo)準(zhǔn)貫入器，預(yù)計(jì)進(jìn)入的深度為300mm，標(biāo)準(zhǔn)貫入的數(shù)目其實(shí)與錘擊的數(shù)目一致。標(biāo)準(zhǔn)貫入器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的特性導(dǎo)致其過程不能夠連續(xù)的進(jìn)行。

礫石會(huì)對標(biāo)準(zhǔn)貫入器帶來無法修復(fù)的損傷，損傷后標(biāo)準(zhǔn)貫入器就不能按照預(yù)期的想法進(jìn)行工作。使用的范圍只能有粉土、一般粘性土、部分砂土、殘積土、全風(fēng)化與強(qiáng)風(fēng)化巖。

2.3 重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)

把高度設(shè)置為76cm的地方。使用重錘的重量為63.5kg，重錘擊打重型動(dòng)力觸探頭，預(yù)計(jì)進(jìn)入的深度為100mm，標(biāo)準(zhǔn)貫入的數(shù)目其實(shí)與錘擊的數(shù)目一致。重型動(dòng)力觸探頭的結(jié)構(gòu)特性保證了其可以連續(xù)、不間斷的作業(yè)，因其具有連續(xù)作業(yè)的特性，讓實(shí)驗(yàn)中所有的數(shù)據(jù)是相關(guān)聯(lián)的。所以在對同一個(gè)巖性地層進(jìn)行觸探時(shí)，就可以準(zhǔn)確無誤的劃分地層[3]。重型動(dòng)力觸探頭是不受砂土中礫石的損傷的，使用的范圍有砂土和部分碎石土，圖1是重型觸探儀。

圖1 重型觸探儀

2.4 超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)

把高度設(shè)置為多少時(shí)，使用重錘的重量為63.5kg，重錘擊打重型動(dòng)力觸探頭，預(yù)計(jì)進(jìn)入的深度為100mm，標(biāo)準(zhǔn)貫入的數(shù)目其實(shí)與錘擊的數(shù)目一致。重型動(dòng)力觸探頭的結(jié)構(gòu)特性保證了其可以連續(xù)、不間斷的作業(yè)，因其具有連續(xù)作業(yè)的特性，讓實(shí)驗(yàn)中所有的數(shù)據(jù)是相關(guān)聯(lián)的。所以在對同一個(gè)巖性地層進(jìn)行觸探時(shí)，就可以準(zhǔn)確無誤的劃分地層[4]。重型動(dòng)力觸探頭是不受砂土中礫石的損傷的，使用的范圍有砂土和碎石土。

3 定性分析重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)

在符合國家規(guī)定的要求里，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入式試驗(yàn)最多的類型是飽和粉土、砂土。可是國家的規(guī)定并沒有嚴(yán)格的界限，就導(dǎo)致液化分析的方式多樣的。最終確定重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)進(jìn)行液化分析，原因如下：

（1）重型動(dòng)力觸探不受砂土中礫石的影響和破壞，在含有礫石的砂土中可以連續(xù)完整的數(shù)據(jù)。

（2）重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)是可以不停歇、連續(xù)的工作。

（3）由于重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)完整性，可以進(jìn)行液化分析和地層劃分[5]。

（4）在砂土中重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)目與地基土承載力、樁端測摩阻力、樁端阻力值、變形模量參數(shù)是連續(xù)的、穩(wěn)定的。所以工程要勘察地質(zhì)時(shí)，在砂土中使用進(jìn)行重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行液化分析[6]。

通過以上分析的4點(diǎn)，能夠證明在砂土中使用重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，數(shù)據(jù)具有連續(xù)性的同時(shí)可以進(jìn)行液化分析。

4 定量分析重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)

計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊的公式：

砂土液化的標(biāo)志是標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)小于臨界值。通過以上公式，按照不利組合考慮選No=19、β=1.05、ds=20、dw=0、ρc≤3，Ncr=51.9。重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)?zāi)軌蛞夯治龅臉?biāo)志是N≤50。根據(jù)重型動(dòng)力觸探擊數(shù)能夠計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)的量。所以重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)在砂土中進(jìn)行液化分析是能夠?qū)崿F(xiàn)的。以下談?wù)撛搯栴}的定量分析：

標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式為：

公式里的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)目沒有換算桿的長度，重型動(dòng)力觸探擊數(shù)目換算了桿的長度。

重型力接觸撞擊數(shù)N63.5和常規(guī)貫入系數(shù)N為相關(guān)參數(shù)。從公式（1）就可以得出，常規(guī)貫入系數(shù)N為10，并且逐步增加為15~50時(shí)，最終計(jì)算，得到N63.5中的，最為安全值，為常規(guī)貫入系數(shù)15時(shí)，此時(shí)，數(shù)值偏低，其余時(shí)，數(shù)值偏高，當(dāng)N63.5在4~12范圍時(shí)，偏差的百分比依次降低。

從安全的角度出發(fā)對式（1）進(jìn)行修改，修改后可以使用的公式如下：

N的數(shù)據(jù)從10開始，逐漸增加，每次增加最小間隔是5，這時(shí)得出的重型動(dòng)力觸探擊數(shù)的誤差值在可允許的范圍內(nèi)。

經(jīng)過分析總結(jié)我們能夠得出，在遼寧省的范圍中的砂土，使用重型動(dòng)力觸探儀進(jìn)行試驗(yàn)，得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是能夠支撐液化分析。重型動(dòng)力觸探擊數(shù)N63.5與標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N是關(guān)系的，大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以為其提供支撐。由此得出重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)是在廣泛的類型土質(zhì)中進(jìn)行液化分析的[7]。

5 工程實(shí)踐

在項(xiàng)目工程地質(zhì)勘察項(xiàng)目中，總共打孔的數(shù)目是120，其中進(jìn)行液化分析的孔的數(shù)目是4個(gè)。保證分析數(shù)據(jù)更具有參考性、普遍性，液化分析孔和重型動(dòng)力觸探孔相鄰，但也要保證有一定的距離，孔與孔之間最遠(yuǎn)的距離不能夠超過25m。把液化分析孔的砂土標(biāo)貫值與臨近孔的重型動(dòng)力觸探值的數(shù)據(jù)填入表1，進(jìn)行對比分析。

表1 分析重型觸探值與標(biāo)準(zhǔn)貫入值的不同

表中的數(shù)值反映出二者的數(shù)值大小基本幾乎相同。說明之前的預(yù)測更加貼近真實(shí)的情況。

6 結(jié)語

對重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)相關(guān)聯(lián)系進(jìn)行研究。考慮砂土液化判斷和其他設(shè)計(jì)的參數(shù)，用來降低試驗(yàn)次數(shù)，考慮判層和獲取更加多更加詳細(xì)的液化判別參數(shù)，非常適合于含砂石的砂土層，防止標(biāo)準(zhǔn)貫入器在含砂石的砂土層中不能夠按理論預(yù)想進(jìn)行理想的試驗(yàn)。在砂土中使用進(jìn)行重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行液化分析，并且真實(shí)地反映地層的狀況。