| 标题 | 十字板剪切试验在宁波地区的应用 |
| 范文 | 杨永杰 【摘 要】文章结合宁波市的土层特点，在十字板原位剪切试验的适用性、试验原理及试验方法提出了自己的见解，提出了十字板剪切实验的成果取得及其应用。 【关键词】十字板剪切试验；成果；应用 【Abstract】Combining the characteristics of the soil in Ningbo City， applicability， test principle and test methods in situ vane shear test in the proposed own opinion， made vane shear test and its application of the results obtained. 【Key words】Vane shear test；Results；Application 宁波位于浙江省东部的东海之滨，受自然地质条件的影响，软弱土分布广泛，且厚度较大，天然含水量高。在工程地质勘察中对软土的原位测试工作显得比较重要，近年来，无论是兴建各类建（构）筑物，还是修筑海堤、高速公路均采用了十字板剪切试验，十字板剪切试验是在现场原位进行，保持了土的天然应力状态，减少了土的扰动，试验操作简便，结果判释简单直观，成果较为精确。 1. 试验的适用条件和原理 （1）十字板原位剪切试验适用于测定渗透系数很小的饱和软粘土的不排水抗剪强度和残余抗剪强度，并计算其测试点的灵敏度，测得的值为饱和软土在天然应力状态下固结的不排水抗剪强度，对于具有粉砂、粉土夹层或透镜体的软土其值往往偏高，而且其成果的离散性大，对于含有砂层、砾石、贝壳、树根及其他为分解的有机质土层是不宜适用的。 （2）目前普遍采用的电测式十字板剪力仪试验，其原理是将一定规格的十字板头插入至预定试验深度，并对板头施加扭力矩，以一定的速率逐渐将土体剪损，测得土体抵抗抗剪损所需的最大扭力矩。最后通过一定的计算得出土体得不排水抗剪强度值（相当于内摩擦角为0）。 2. 试验方法 十字板原位剪切试验可根据不同的试验要求执行相应的试验规程，在试验时必须注意以下几点： 2.1 传感器的率定。 由于试验所需的扭力传感器为电阻应变片式的桥路组合，因此一般每3个月应率定一次，对于大中型、重大工程或对传感器有疑问时均应事先对传感器进行率定，率定合格后方可使用。其率定的综合误差（线性误差、重复性误差、回滞误差等）应小于±1%，并建立其档案，以供查用。 2.2 现场试验。 （1）剪力仪安装必须竖直地面，严格控制板头的贯入深度、试验间距及十字板的剪切速率。 （2）对均质土竖向间距可选为1m，对非均质或夹薄层粉细砂的软粘性土，宜先作静力触探，结合土层变化，选择软粘土再进行十字板试验。十字板插入至试验深度后，至少应静止2～3min方可开始试验；扭转剪切速率宜采用1～2°/10s，试验在3～10min内出现峰值强度，若出现峰值强度在10min之后则试验数据会随试验时间的增加而最大，其实其试验条件也已发生了改变，那时就不再是不排水抗剪强度了；在测得峰值强度后尚应继续测记1min。 （3）在峰值强度测试完后，顺扭转方向连续转动6 圈后，测定重塑土的不排水抗剪强度，在重塑土的试验时其值往往是个稳定值。 2.3 减少土体扰动。 十字板头进入土层必然会引起土的扰动，因此选用的板头应符合要求，十字板板头形状宜为矩形，径高比1：2，板厚宜为2～3mm；并且插入后应间歇一段时间，让土体有一定的恢复，但间歇时间过长会产生土体自重压力下沿板头排水。一般宜保持2～5min的间歇。 3. 试验成果的取得 十字板剪切试验可获得软土的不排水抗剪强度值即现场十字板强度，由于现场十字板剪切试验会受各种因素的影响，其值偏大。在宁波地区的软土层含有机质，且呈层状，层间夹粉细砂薄层。部分地段还会有贝壳的富集，因此对十字板强度应配合附近的钻孔资料进行具体的分析，尤其是当十字板强度比较离散时，尚应分析其合理性。另外在宁波地区的软土其塑性指数较高，一般在16～19左右，个别的会大于30，为让试验结果更好地反应实际的地质情况，准确地评价地基土的强度，还应根据试验所需的剪切破坏时间和试验的软土特性进行修正（公式略）。 4. 试验成果的应用 宁波地区采用十字板强度主要用于判断饱和软土的灵敏度、边坡的稳定性验算、测定地基土的强度变化及估算地基土的应力历史，下面根据既有的工程实例总结如下： （1）判断饱和软土的灵敏度。 只要进行了原状土与重塑土的十字板强度试验，就可判断其软土的结构性-灵敏度。一般地处于宁波地区周边海岸线一带的软土其灵敏度介于4～6之间，个别的可达10～15，属于高灵敏土，其他地区的软土其灵敏度一般为2～8中至高灵敏土。 （2）边坡稳定性的验算。 在软土地基上兴建水利工程及填挖方斜坡工程的稳定性分析与验算时，尤其是目前的高层建筑兴起、标准海塘的修建、滑坡地区测定滑动带位置及其残余强度的测定均普遍采用十字板剪切试验。 （3）测定地基土的加固效果。 在软基上所进行的堆载预压等方法加固后，可采用加固前后的十字板强度值进行对比来评价其加固效果。与宁波相连的高速公路以及杭州湾跨海大桥引桥段、北仑港务局等工程均进行了加固前后的大量十字板剪切试验对比。 （4）测定地基土的应力历史。 十字板剪切试验是在现场原位进行的，试验时地基土的应力仍保持天然状态，因此十字板强度反映了上覆土的有效应力作用，一般地十字板的强度在同一层中随深度的增加而增大，十字板强度Cu随深度H增加一般呈线性变化，其一般式为： Cu=AH+B 场地土的应力历史只要看B值的数值就可判定。宁波地区的B值一般为大于或等于0，为正常或超固结土，仅在近海岸地带出现B小于0，为欠固结土。 （5）十字板强度与其他指标的比较。 在宁波地区，由于软土的分布范围广，含水量大，采用十字板法进行原位剪切试验较为适宜，所以应用较为普遍。为与其他一些试验值之间进行对 比，根据本人多年积累的资料，将十字板剪切试验强度与静力触探指标qc、无侧限抗压强度qu的关系为： Cu=3.01+0.06qc （相关系数γ=0.96） Cu=qu/2 （相关系数γ=0.98） 式中：Cu——现场十字板强度（KPa） qc——锥尖阻力（KPa） qu——无侧限抗压强度（KPa） 参考文献 [1] 《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001. [文章编号]1619-2737（2015）03-18-333 |
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