1、深圳西部填海区软土勘察及十字板剪切试验摘要 ：由于软土的存在，使得深圳西部填海区工程施工设计、建筑安全以及工程经济带来很大的影响，所以做好软土区的软土工程勘察工作，对深圳西部填海区工程设计以及经济将带来很大的效益。另外十字板剪切试验是一种用十字板测定软粘性土抗剪强度的原位试验。本文剖析软土的特性及勘察、取样方法，对于十字板剪切试验在软土勘察中的应用及十字板剪切试验结果与软土特性的关联性做了具体的分析。 关键词：软土勘察方法；十字板剪切试验；应用分析 中图分类号：TU198 文献标识码： A 前言：深圳西部填海区修建中，时常会遇到物理力学性质差且分布面积较大的第四系软土类区域。针对这些区域进行软
2、土工程的勘察，并提高勘察效率和质量。十字板剪切试验，也就是在钻孔内直接测定软粘性土抗剪强度的试验，再通过量力设备测出最大扭转力矩进而能够得出结论的办法，利用十字板剪切试验在软土勘察中的应用等问题，已成为目前摆在岩土工程勘察技术人员面前的一个迫在眉睫的难题，所以解决这一难题是工程上必须克服的问题。 深圳西部填海区软土的特性、勘察及取样方法 1.1 软土的基本特征 通常情况下软土是指在自然状态下其孔隙比大于或者等于 1，并且水分含量大于液限值的细粒土，比如: 淤泥、泥炭、泥炭质土等。深圳西部填海区软土的特性主要体现在以下几个方面:其一是，触变性能，这种性能是指在软土受到外部一些干扰的时候就会出现结
3、构性的破坏，进而导致其强度出现大幅度的降低软土所在地基会受到振动负荷，进而会出现侧向的滑动或者大幅的沉降以及基础下挤出的情况。其二是，流变性能，软土在承载一定的压力后就会因为压力而发生变形，其本身的空隙会逐渐的变小，因此软土本来含有的水分就会自然排除，另外还会在载荷的作用下出现一种剪切变形情况，这种情况就是软土地基的流变性特征。其三是，压缩性强的特性，软土由于其空隙比较大，所以其压缩空间较大，也就是压缩系数很大，因此建筑如果以软土作为地基，就会出现较大幅度的沉降现象。其四是，强度差，根据工地的实际检测，软土在自然状态下的抗剪强度往往非常低，这就使得软土地基的承载能力非常差，进而使得软土边坡的稳
4、定性较差，容易因为剪切力而出现破坏失稳。其五是，透水性差，虽然软土的含水量较高，但是其表现出来的透水性很差，对于地基的排水固件产生不利因素，另外软土地基上的建筑物沉降的时间延续期限长，有时甚至可以达到数年以上，从而影响整个地基的强度。 1.2 深圳西部填海区软土地基勘察的基本要点及方法 软土勘察的勘探点布置必需根据实际情况来进行设计，深圳西部填海区的工程性质、场地形状、勘察分段、成因类型、复杂情况评价等都需要考虑在内。当土层出现复杂变化的时候应对此位置进行加密；在勘察过程中，钻探取样的时候需要结合原位置测试的结果，如取样应利用薄壁取土装置，若是原位测试应采用静力触探或者十字板剪切试验来完成。深
5、圳西部填海区软土地基的勘察必须采用综合的勘察手段，也就是钻探和十字板剪切试验相结合，进而获取软土的物理、力学、水理和化学性质。 2.十字板剪切试验在深圳西部填海区软土勘察中的应用 目前，十字板剪切试验已经广泛地用于测定饱和软粘性土抗剪强度以及软土勘察，更是求算地基承载力、围堤稳定、软粘土的灵敏度以及固结历史等地基力学参数不可缺少的一种原位测试手段。首先，十字板剪切试验的原理,结合深圳西部填海区软土工程勘察中对于微型十字板、机械式十字板和电测式十字板的综合应用实践,进一步提出了三种十字板剪试验的适用条件以及优缺点和该地区十字板剪切试验的指标综合应用相应关系式。 十字板剪切试验是一种原位测试土抗剪
6、强度的实用方法。深圳西部填海区的抗剪强度测试要求取得原状土样。然而由于试样在采取、运送、保存以及制备等方面不可避免地会受到扰动，因此含水量也很难保持，尤其是对于高灵敏度的软粘土，深圳西部填海区试验结果的精度就受到影响。十字板剪切试验不需取原状土样，试验时的排水条件与受力状态时土所处的天然状态比较接近，对于很难取样的土，比如软粘土，也可以进行测试。测试的原理以及过程如下： 深圳西部填海区进行试验时，首先将套管打到预定的深度，并将套管内的土加以清除。然后将十字板装在钻杆的下端后，再通过套管压入土中，其压入的深度大约为 750mm。之后由地面上的扭力设备对钻杆施加扭矩，使埋在土中的十字板发生扭转，直
7、至土剪切发生破坏，破坏面即为十字板旋转所形成的圆柱面。 3十字板剪切试验结果与软土特性的关联性 下面以位于深圳西部填海区的宝安区沙井西环路（沙福路外环路）改造工程勘察数据为例,进行分析评价软土相关指标。 3.1 强度指标 为了查明沙井西环路（沙福路外环路）改造工程勘察重点，确定对设计质量影响较大的软土强度指标,我们采用十字板剪切试验方法以及原位测试相结合的综合手段进行。十字板剪切试验在钻孔中采取原状样进行直剪以及三轴试验,并在现场进行了十字板剪切试验。 不同单元土体十字板剪切试验所测得的数值，其统计值的变异系数普遍大于 0.3,即离散性较大,主要原因是由于土体的不均匀造成,混砂团或者夹薄层砂等
8、等造成的。本次工程勘察直剪试验统计样本较多,若在剔除异常值后,基本就能反映土体的抗剪强度；三轴试验所取的土样是有限的,统计样本非常少,数据也不能很好的反映土体的抗剪强度。 3.2 压缩变形指标 针对沙井西环路（沙福路外环路）改造工程涉及到的变形进行验算,采取了大量的原状土样进行压缩试验,也取得了各单元体的压缩系数、压缩模量、固结系数以及渗透系数。 其中压缩系数与压缩模量匹配性非常好,而且与土体的工程特性也相当吻合,能够准确的反映出土体的压缩性,因此在设计进行沉降变形计算时可直接选用。其中前两组的渗透系数统计样本较多,变异系数均小于0.3,能够较准确的反映出土体的渗透特性。而且这两组的固结系数变
9、异系数在 0.30.5 之间,也基本可反映出固结特性,设计时可以作为参照使用。 3.3 深圳西部填海区其他特征关键指标 其中的有机质能够作为一个重要的指标，有机质对土的工程性质的影响程度，主要取决于有机质的含量以及分解的程度和土被水浸的程度或是说饱和度,有机质土层的厚度和分布均匀性以及分布的方式等。一般来说有机质含量越高、其能够分解的程度也愈高,这一性质对于土的性质影响就愈大；另外当含有机质的土体较干燥时,有机质能够起到较强的粒间粘结作用；如果土的含水量增大,那么有机质将使土粒结合水膜剧烈增厚,能够削弱土的粒间粘结力,那么土的强度也将显著得降低，同时有机质的土层厚度会越大、分布也会越不均匀,也
10、就是分布越集中,对土工程性质及结构工程的影响越严重。 另外一个重要的指标就是灵敏度，土的灵敏度愈高,其结构性也就愈强,受扰动后土的强度降低就会愈多。因此，在工程施工中应注意保护土体,切尽量减少对土体结构的破坏等。 4.结语：通过以上分析,结合深圳西部填海区的地质条件，主要地质问题为上部软土地基的沉降和稳定问题，这些对工程施工设计、建筑安全以及工程经济带来很大的影响，因此极易产生过大变形以及地基失稳。针对这些特征问题,需要进一步采取措施来实现改造。 参考文献： 1 马志新,杨晶,刘柳. 岩土工程勘察中存在的问题及对策J. 能源与节能, 2011,(11) . 2 高新乐,刘祖伟,李婧. 特殊性土场地岩土工程勘察浅析J. 西部探矿工程, 2012,(03) . 3 李新生,李成军. 探讨标准贯入试验在岩土工程勘察应用中的问题J. 黑龙江科技信息, 2008,(11) .
