砂土比贯入阻力P_s与相对密度D_r的关系

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

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

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


相关文章

  • 工程地质(第三章)
  • 3 工程地质 3.1勘察工作概况 本次地质勘察主要依据<堤防工程地质勘察规程>(SL188-2005) 进行.根据本工程的实际情况,依据<规范>要求,结合本区类似工程地质勘察经验评价存在的主要工程地质问题和设计所需的 ...查看


  • 动力触探1
  • 动力触探 一. 动力触探的适用范围: 动力触探是利用一定的落落锤能量,将一定尺寸.一定形状的探头打入土中,根据打入的难易程度判定土层性质的一种原位测试方法,其应用范围: 1. 划分不同性质的土层:当土层的力学性质有显著差异,而在触 探指标上 ...查看


  • "水坠沉砂法"在沙地地基处理中的应用,赵洪魁
  • "水坠沉砂法"在沙地地基处理中的应用 中铁十四局建筑安装工程分公司 赵洪魁 摘 要 通过"水坠沉砂地基处理方法"在安哥拉纳米贝RED 项目工程中的应用,介绍了水坠沉砂法处理地基的机理.特点.施工工艺和 ...查看


  • 第二章 土的物理性质.水理性质和力学性质
  • 第二章 土的物理性质.水理性质和力学性质 第一节 土的物理性质 土是土粒(固体相),水(液体相)和空气(气体相)三者所组成的:土的物理性质就是研究三相的质量与体积间的相互比例关系以及固.液两相相互作用表现出来的性质. 土的物理性质指标,可分 ...查看


  • 第4章 土体原位测试
  • 第四章 土体原位测试 4.1 概 述 4.1.1土体原位测试的优缺点 优点: (1) 可在拟建工程场地进行测试,毋需取样,避免了因钻探取样所带来的一系列困难和问题,如原状样扰动问题等.(2) 原位测试所涉及的土尺寸较室内试验样品要大得多,因 ...查看


  • 土力学填空题
  • 1. 土中固体颗粒是 岩石风化后 的碎屑物质,简称 土粒,土粒集合体构成土的骨架. 2.按照起因地基中应力可分为 自重应力 和 附加应力 , 附加应力 是产生地基变形的主要原因. 3. 松砂土受剪其体积 减缩 ,在高的周围压力作用下,无论砂 ...查看


  • 轻型.重型动力触探试验方式
  • 3.2.6.4动力触探试验 圆锥动力触探适用于强风化.全风化的硬质岩石,各种软质岩石及各类土.根据锤击能量可按表3-33分为轻型.重型和超重型三种. 表3-33 圆锥动力触探类型 类 型 轻型 重型 超重型 锤的质量(kg) 10±0.2 ...查看


  • 液化地基的几种处理方法及比较
  • 地基处理 结课论文 题目:液化地基的处理方法及特点 指导教师:赵少飞 班级:土木B07-2 姓名:李晗 学号: [1**********]5 液化地基的处理方法及特点 摘要:本篇文章就是简单介绍一下关于液化地基的形成原因,对液化地基的几种处 ...查看


  • 单桩承载力定义
  • 单桩承载力定义: 单桩在荷载作用下,地基土和桩本身的强度和稳定性均能得到保证,变形也在容许范围内,以保证结构物的正常使用所能承受的最大荷载. 一般情况下,桩受到轴向力.横轴向力及弯矩作用,因此须分别研究和确定单桩的轴向承载力和横轴向承载力. ...查看


热门内容