36 水文地质工程地质2003年第1期
砂土比贯入阻力P s 与相对密度D r 的关系
陈维家, 姚锋杰
(1 珠海市城市开发监理有限公司, 珠海 519000; 2 山西水利水电勘测设计研究院, 太原 030024)
摘要:根据模型试验资料, 提出由静力触探比贯入阻力P s 划分砂土密实度的界限值, 为利用静力触探判定砂土密实度提供依据。
关键词:静力触探; 砂土; 相对密度; 模型试验
中图分类号:TU441+ 5 文献标识码:A 文章编号:1000-3665(2003) 01-0036-03
1
2
大量的室内外试验表明:砂土静力触探比贯入阻力P s 与其相对密度有良好的相关关系
[1, 2]
分砂类土密实程度的界限值, 为利用静力触探判定砂土密实度提供依据。
许多国家已将比贯入阻力P s 评定砂土的密实度纳入规范, 在我国, 也有许多单位取得了一些现场经
验, 现将由P s 评定砂土密实度的界限值的前人经验列于表1中。
(MPa)
密实>20 0>15 0>12 0>10 0>7 012 0~20 012 0~20 0>11 0>11 014 0~22 0 8 0 12 0
>20 0>20 0 >22 0 极密
, 由比贯入
阻力P s 可以直接评定砂土地基的密实度。目前, 国内外由比贯入阻力P s 划分砂土密实程度等级均建立在现场经验基础上, 且密实程度的界限值不统一, 本文在分析模型试验资料的基础上, 提出由比贯入阻力P s 划
表1 国内外评定砂土密实度的界限值[2,3]Table 1 The limit value of sandy soil density
单 位挪威
样品2 5中砂
苏
联
细砂稍湿粉砂饱和粉砂
美国日本保加利亚辽宁煤矿设计院北京市勘察院中南电力设计院
粗、中砂粉、细砂
极松2 5~5 0
疏松
稍密5 0~10 0
2 5~4 54 5~7 0
中密10 0~20 05 0~15 04 0~12 03 0~10 02 0~7 04 0~12 04 0~12 04 5~11 04 5~11 07 0~14 03 0~8 06 0~12 0
表1中所列资料有一定的参考价值, 但由于各国甚至各地区对密实度的定义不同, 且一个地区(或其它
国家) 的经验难以反映我国各地的情况, 因此, 在利用静力触探划分砂土密实度时不能照搬他人的经验。
九江大桥北岸引桥现场资料61组, 通过对这些数据进行多种线型的回归分析, 得到相关系数最大的回归关系式如表2中。
由以上回归分析可知:在各种情况下, 相对密度D r 与比贯入阻力P s 的相关系数 均很小(
我们收集了青新铁路塔里木盆地现场资料55组、
收稿日期:2002-07-10; 修订日期:2002-09-04
作者简介:陈维家(1964-) , 男, 工程师, 工学硕士, 主要从事工
2003年第1期水文地质工程地质表2 现场资料回归关系式
Table 2 The regressive formula of in -situ data
砂类细砂
回归关系式
D r =0 665+3 47 10-3P s D r =0 581+0 176l g P s D r =0 633+0 0973lg P s D r =0 521+1 617 10-2P s D r =0 504+6 15 10-2l g P s
D r =0 378+0 181l g P s D r =0 357+0 144l g P s D r =0 489+0 206l g P s D r =0 509+0 177l g P s
回归参数
37
N =19, =0 226, S =0 105N =32, =0 411, S =0 132N =51, =0 225, S =0 128N =42, =0 340, S =0 128N =19, =0 079, S =0 115N =61, =0 282, S =0 131N =65, =0 22, S =0 125N =51, =0 362, S =0 149N =116, =0 298, S =0 135
青新铁路
塔里木盆地
粉砂细砂、粉砂细砂
九江长江大
桥北岸引桥
粉砂细砂、粉砂中砂、细砂
将两地资料
综合分析
注:表中P s 的单位为MPa
粉砂中砂、细砂、粉砂
2 模型试验的制备及模型参数的控制
为了探讨砂土静力触探比贯入阻力P s 与相对密度D r 的关系, 在中型模型槽中用4种试验砂进行了静力触探试验。中型模型槽内径为1 3m, 深5m, 每次试验根据试验砂的物理参数分层制作模拟地基, 以含水
量和分层土重控制填土量, 分层厚度为10cm, 直至5m 深模拟地基完成, 采用锥底截面积为A =15c m 的单桥探头, 在模型槽中心进行静力触探贯入试验。为了检验模型槽的尺寸效应, 对典型土质进行了大模型对比试验, 大模型槽尺寸为3m 3m 5m(深) 。试验结
2
果表明:中型模型与大模型的实验结果基本一致, 1 3m 直径中型模型槽中静力触探试验的尺寸效果不明显。由于大模型试验周期长(约42d) , 中型模型试验周期短(约7d) , 因此, 砂土静力触探比贯入阻力P s 与相对密度D r 关系的试验均在中型模型槽中完成。
3 试验资料分析
4种试验砂的物理性质如表3所示, 各试验砂比贯入阻力P s 与相对密度D r 关系曲线如图1所示, 通过试验测得的比贯入阻力P s 与相对密度D r 的关系列于表4中。
表3 试验砂的物理性质参数
Table 3 The physical character parameter of testing sand
颗粒成分(%)
>1
1234
9 50 1118 00 12
1~0 516 010 7748 66 55
0 5~0 2527 7726 1417 3027 87
25~0 139 5666 295 465 24
0 750 19
2 6451 910
d 50
C u
e max 0 85121 01330 9481 1015
e min 0 49890 58020 53260 5821
F 0 70620 74630 78000 8923
G 2 652 652 652 63
土类中砂细砂粗砂细砂
表4 各实验砂P s 与D r 的关系
Table 4 The reationship between P s and D r of testing sand
D r 0 20 30 330 50 60 650 660 670 75
0 85(2 0) 7 8 13 6(14 0) 18 0
P s (MPa)
1
2(2 0) 2 8(3 7) 8 511 2 (13 2)
3(1 0) 1 3(1 8) 5 4 11 0 (12 3) 19 5
(2 0) 4 3 8 0 (9 0) 14 04
图1 试验砂P s 与D r 的关系
Fig. 1 The relationship between P s and D r of testing sand
(图中1、2、3、4与表3、表4中编号一致)
:
38 水文地质工程地质2003年第1期
由表4可知:取密实与中密的分界值为14MPa 、中密与稍松的分界值为4MPa 、稍松与极松的分界值为2MPa, 它们都是试验的高值, 这样能够保证一定的安全度。
不计各砂之间P s 与D r 关系的区别, 总体统计各砂的实测P s 与D r 的关系, 作回归分析得:D r =0 2467+0 3703lg P s (N =14, =0 928, S =0 064, P s 以MPa 计) 。
该线型是通过多种曲线比较求得的, 其相关系数最高, 说明P s 与D r 的关系用对数回归分析较合理。
根据模型试验结果, 并综合上述分析成果, 提出划分砂土密实度的界限值, 如表5所示。
表5 划分砂土密实度的界限值
Table 5 The limit value of classifying sandy soil density
分级密 实中 密松散
稍松极松
D r D r 0 67>D r >0 330 33 D r 0 2D r
P s (MPa) s 14>P s >44 P s 2P s
相近。说明: D r 与P s 之间有良好的相关关系, 现场资料回归分析增加限制条件可理解为:排除了测量相对密度D r 不准确的样本; 模型试验结果能够反映现场实际; 本文提出的界限值是合理的。
表6 增加限制条件的现场资料回归关系式Table 6 The in -situ regressive formula after giving
lim ited conditon
限制条件P s 14,
D r 0 674
0 33
回归关系
D r =0 350+0 349lg P s D r =0 393+0 390lg P s
回归参数N =15, =0 987,
S =0 065N =42, =0 982, S =0 075
注:表中P s 的单位为MPa
5 结论
通过不同砂土室内模型试验及现场实测资料的统计分析得出如下结论:
(1)静力触探比贯入阻力P s 与砂土相对密度D r
之间具有良好的相关关系, 采用静力触探比贯入阻力P s 可以直接划分砂土的密度。
(2)建议采用本文提出的 划分砂土密实度界限值 作为判定砂土的密实度的依据。参考文献:
[1] Biare, J. Essais et Suggesfions pourle calculde la force por -tanre des pieux en millien pulve rulent[J].Geotechnique, 1972, 22(2) .
[2] 桑格列拉. 地基土触探法[M]. 北京:中国建筑工业出
版社, 1975.
[3] 王钟琦, 等. 岩土工程测试技术[M ].北京:中国建筑
工业出版社, 1986.
5 现场资料检验
以表5所列D r 的范围和P s 的范围同时作为限制条件, 对青新线塔里木盆地和九江大桥北岸引桥共116组现场资料分组进行回归分析, 两种限制条件的回归分析结果如表6所示, 在其它限制条件下, 样本很
少, 没有进行统计。
在表6所列的两种限制条件下, D r 与P s 的相关系数很高( >0 98) , 回归关系式为对数线型, 与模型试验回归线型一致, 且回归结果与模型试验回归结果
Relationship between sandy soil specific penetration
resistance P s and relative density D r
C HE N We -i jia , YAO Feng -jie
1
2
(1 Zhuhai City Develo pment Supervision Co . Ltd , Zhuhai 519000, China ;
2 Shanxi Investigation and design Institute Ministry o f Water Resources Taiyuan 030024, China ) Abstract :The limit values of classifying sandy soil density by specific penetration resistance P s are put for ward in this paper. These provide a reference for using static cone penetration test to judge sandy soil density. Key words :sta tic cone penetration test; sandy soil; relative density; model test
编辑:李善峰
36 水文地质工程地质2003年第1期
砂土比贯入阻力P s 与相对密度D r 的关系
陈维家, 姚锋杰
(1 珠海市城市开发监理有限公司, 珠海 519000; 2 山西水利水电勘测设计研究院, 太原 030024)
摘要:根据模型试验资料, 提出由静力触探比贯入阻力P s 划分砂土密实度的界限值, 为利用静力触探判定砂土密实度提供依据。
关键词:静力触探; 砂土; 相对密度; 模型试验
中图分类号:TU441+ 5 文献标识码:A 文章编号:1000-3665(2003) 01-0036-03
1
2
大量的室内外试验表明:砂土静力触探比贯入阻力P s 与其相对密度有良好的相关关系
[1, 2]
分砂类土密实程度的界限值, 为利用静力触探判定砂土密实度提供依据。
许多国家已将比贯入阻力P s 评定砂土的密实度纳入规范, 在我国, 也有许多单位取得了一些现场经
验, 现将由P s 评定砂土密实度的界限值的前人经验列于表1中。
(MPa)
密实>20 0>15 0>12 0>10 0>7 012 0~20 012 0~20 0>11 0>11 014 0~22 0 8 0 12 0
>20 0>20 0 >22 0 极密
, 由比贯入
阻力P s 可以直接评定砂土地基的密实度。目前, 国内外由比贯入阻力P s 划分砂土密实程度等级均建立在现场经验基础上, 且密实程度的界限值不统一, 本文在分析模型试验资料的基础上, 提出由比贯入阻力P s 划
表1 国内外评定砂土密实度的界限值[2,3]Table 1 The limit value of sandy soil density
单 位挪威
样品2 5中砂
苏
联
细砂稍湿粉砂饱和粉砂
美国日本保加利亚辽宁煤矿设计院北京市勘察院中南电力设计院
粗、中砂粉、细砂
极松2 5~5 0
疏松
稍密5 0~10 0
2 5~4 54 5~7 0
中密10 0~20 05 0~15 04 0~12 03 0~10 02 0~7 04 0~12 04 0~12 04 5~11 04 5~11 07 0~14 03 0~8 06 0~12 0
表1中所列资料有一定的参考价值, 但由于各国甚至各地区对密实度的定义不同, 且一个地区(或其它
国家) 的经验难以反映我国各地的情况, 因此, 在利用静力触探划分砂土密实度时不能照搬他人的经验。
九江大桥北岸引桥现场资料61组, 通过对这些数据进行多种线型的回归分析, 得到相关系数最大的回归关系式如表2中。
由以上回归分析可知:在各种情况下, 相对密度D r 与比贯入阻力P s 的相关系数 均很小(
我们收集了青新铁路塔里木盆地现场资料55组、
收稿日期:2002-07-10; 修订日期:2002-09-04
作者简介:陈维家(1964-) , 男, 工程师, 工学硕士, 主要从事工
2003年第1期水文地质工程地质表2 现场资料回归关系式
Table 2 The regressive formula of in -situ data
砂类细砂
回归关系式
D r =0 665+3 47 10-3P s D r =0 581+0 176l g P s D r =0 633+0 0973lg P s D r =0 521+1 617 10-2P s D r =0 504+6 15 10-2l g P s
D r =0 378+0 181l g P s D r =0 357+0 144l g P s D r =0 489+0 206l g P s D r =0 509+0 177l g P s
回归参数
37
N =19, =0 226, S =0 105N =32, =0 411, S =0 132N =51, =0 225, S =0 128N =42, =0 340, S =0 128N =19, =0 079, S =0 115N =61, =0 282, S =0 131N =65, =0 22, S =0 125N =51, =0 362, S =0 149N =116, =0 298, S =0 135
青新铁路
塔里木盆地
粉砂细砂、粉砂细砂
九江长江大
桥北岸引桥
粉砂细砂、粉砂中砂、细砂
将两地资料
综合分析
注:表中P s 的单位为MPa
粉砂中砂、细砂、粉砂
2 模型试验的制备及模型参数的控制
为了探讨砂土静力触探比贯入阻力P s 与相对密度D r 的关系, 在中型模型槽中用4种试验砂进行了静力触探试验。中型模型槽内径为1 3m, 深5m, 每次试验根据试验砂的物理参数分层制作模拟地基, 以含水
量和分层土重控制填土量, 分层厚度为10cm, 直至5m 深模拟地基完成, 采用锥底截面积为A =15c m 的单桥探头, 在模型槽中心进行静力触探贯入试验。为了检验模型槽的尺寸效应, 对典型土质进行了大模型对比试验, 大模型槽尺寸为3m 3m 5m(深) 。试验结
2
果表明:中型模型与大模型的实验结果基本一致, 1 3m 直径中型模型槽中静力触探试验的尺寸效果不明显。由于大模型试验周期长(约42d) , 中型模型试验周期短(约7d) , 因此, 砂土静力触探比贯入阻力P s 与相对密度D r 关系的试验均在中型模型槽中完成。
3 试验资料分析
4种试验砂的物理性质如表3所示, 各试验砂比贯入阻力P s 与相对密度D r 关系曲线如图1所示, 通过试验测得的比贯入阻力P s 与相对密度D r 的关系列于表4中。
表3 试验砂的物理性质参数
Table 3 The physical character parameter of testing sand
颗粒成分(%)
>1
1234
9 50 1118 00 12
1~0 516 010 7748 66 55
0 5~0 2527 7726 1417 3027 87
25~0 139 5666 295 465 24
0 750 19
2 6451 910
d 50
C u
e max 0 85121 01330 9481 1015
e min 0 49890 58020 53260 5821
F 0 70620 74630 78000 8923
G 2 652 652 652 63
土类中砂细砂粗砂细砂
表4 各实验砂P s 与D r 的关系
Table 4 The reationship between P s and D r of testing sand
D r 0 20 30 330 50 60 650 660 670 75
0 85(2 0) 7 8 13 6(14 0) 18 0
P s (MPa)
1
2(2 0) 2 8(3 7) 8 511 2 (13 2)
3(1 0) 1 3(1 8) 5 4 11 0 (12 3) 19 5
(2 0) 4 3 8 0 (9 0) 14 04
图1 试验砂P s 与D r 的关系
Fig. 1 The relationship between P s and D r of testing sand
(图中1、2、3、4与表3、表4中编号一致)
:
38 水文地质工程地质2003年第1期
由表4可知:取密实与中密的分界值为14MPa 、中密与稍松的分界值为4MPa 、稍松与极松的分界值为2MPa, 它们都是试验的高值, 这样能够保证一定的安全度。
不计各砂之间P s 与D r 关系的区别, 总体统计各砂的实测P s 与D r 的关系, 作回归分析得:D r =0 2467+0 3703lg P s (N =14, =0 928, S =0 064, P s 以MPa 计) 。
该线型是通过多种曲线比较求得的, 其相关系数最高, 说明P s 与D r 的关系用对数回归分析较合理。
根据模型试验结果, 并综合上述分析成果, 提出划分砂土密实度的界限值, 如表5所示。
表5 划分砂土密实度的界限值
Table 5 The limit value of classifying sandy soil density
分级密 实中 密松散
稍松极松
D r D r 0 67>D r >0 330 33 D r 0 2D r
P s (MPa) s 14>P s >44 P s 2P s
相近。说明: D r 与P s 之间有良好的相关关系, 现场资料回归分析增加限制条件可理解为:排除了测量相对密度D r 不准确的样本; 模型试验结果能够反映现场实际; 本文提出的界限值是合理的。
表6 增加限制条件的现场资料回归关系式Table 6 The in -situ regressive formula after giving
lim ited conditon
限制条件P s 14,
D r 0 674
0 33
回归关系
D r =0 350+0 349lg P s D r =0 393+0 390lg P s
回归参数N =15, =0 987,
S =0 065N =42, =0 982, S =0 075
注:表中P s 的单位为MPa
5 结论
通过不同砂土室内模型试验及现场实测资料的统计分析得出如下结论:
(1)静力触探比贯入阻力P s 与砂土相对密度D r
之间具有良好的相关关系, 采用静力触探比贯入阻力P s 可以直接划分砂土的密度。
(2)建议采用本文提出的 划分砂土密实度界限值 作为判定砂土的密实度的依据。参考文献:
[1] Biare, J. Essais et Suggesfions pourle calculde la force por -tanre des pieux en millien pulve rulent[J].Geotechnique, 1972, 22(2) .
[2] 桑格列拉. 地基土触探法[M]. 北京:中国建筑工业出
版社, 1975.
[3] 王钟琦, 等. 岩土工程测试技术[M ].北京:中国建筑
工业出版社, 1986.
5 现场资料检验
以表5所列D r 的范围和P s 的范围同时作为限制条件, 对青新线塔里木盆地和九江大桥北岸引桥共116组现场资料分组进行回归分析, 两种限制条件的回归分析结果如表6所示, 在其它限制条件下, 样本很
少, 没有进行统计。
在表6所列的两种限制条件下, D r 与P s 的相关系数很高( >0 98) , 回归关系式为对数线型, 与模型试验回归线型一致, 且回归结果与模型试验回归结果
Relationship between sandy soil specific penetration
resistance P s and relative density D r
C HE N We -i jia , YAO Feng -jie
1
2
(1 Zhuhai City Develo pment Supervision Co . Ltd , Zhuhai 519000, China ;
2 Shanxi Investigation and design Institute Ministry o f Water Resources Taiyuan 030024, China ) Abstract :The limit values of classifying sandy soil density by specific penetration resistance P s are put for ward in this paper. These provide a reference for using static cone penetration test to judge sandy soil density. Key words :sta tic cone penetration test; sandy soil; relative density; model test
编辑:李善峰