厦门花岗岩风化层的地震扁铲侧胀(SDMT)试验研究

花岗岩风化土属于一种区域性特殊土,易扰动,其力学指标的确定多采用原位测试手段。通过对厦门地铁轨道交通1号线3个站点的典型花岗岩风化层开展地震扁铲侧胀试验,系统评价该类土的原位力学特性。结果表明,厦门花岗岩残积土土质分类为粉土-砂性土,具有似超固结特性,计算OCR值普遍大于1,排水特性属于部分排水类型;花岗岩残积土的力学性质指标对风化程度特别敏感,随埋深增加,风化程度逐渐减弱,土质分类由粉土向砂性土转化,土体水平应力减小,强度与刚度增加,剪切波速值逐渐增大,似超固结特性逐渐减弱,排水特性逐渐从非排水型向排水型过渡;利用剪切波速和土类指数ID可以较好地对花岗岩风化土进行土质分类。地震扁铲侧胀试验(SDMT)作为一种新型改进原位测试手段,试验结果能较好反映花岗岩风化层物理力学性能,具有一定的可靠性与较广泛的适用性。论文研究结果对厦门地区花岗岩风化土地基的优化设计具有直接的指导与借鉴意义。

地震扁铲侧胀试验与静力触探试验在岩土勘察中的综合应用

地震扁铲侧胀试验是在扁铲侧胀探头上设置了测试土体剪切波的模块,可以获取土体的动剪切模量和剪切波速等动力分析参数,大大扩展了原位测试方法获取土体的物理力学参数的能力。静力触探试验作为一种重要的原位测试方法,在岩土工程勘察中得到广泛应用,综合比较和分析两者的测试参数在工程中显得尤为重要。利用地震扁铲侧胀试验得到土体的压缩模量、不排水抗剪强度、内摩擦角和剪切波速度,在相同的位置,采用静力触探试验获取了锥尖阻力、侧摩阻力和摩阻比,同时也得到了孔隙水压力的分布。在此基础上结合钻探揭示,绘制了场地土层剖面,确定下伏土层剖面,对地震扁铲侧胀试验和静力触探试验结果进行综合分析,最后对这两种方法的优缺点进行了讨论。

不同含水率膨胀土动剪切模量特征与原位G-γ衰减曲线确定方法

考虑到膨胀土与水作用的特殊性以及实际工程中膨胀土含水率处于不断变化的状态,开展了不同含水率下膨胀土的室内共振柱试验(RCT),同时结合原位地震波扁铲侧胀试验(SDMT),提出了改进的原位G-γ衰减曲线推求方法。结果表明:含水率对膨胀土剪切模量影响显著,剪切模量G随着含水率的增加而减小;将原状饱和膨胀土脱湿至不同含水率引起的体积变化对最大动剪切模量G_(max)的影响归为含水率的影响,提出了适用于不同含水率膨胀土的G_(max)预测模型,对佳木斯膨胀土的预测具有良好的效果。含水率相同时,最大动剪切模量G_(max)和参考剪应变γ_(r)具有良好线性关系,借助这一规律提出了推求膨胀土原位G-γ衰减曲线改进方法,在初始阶段改进曲线与未改进曲线较接近,与原位地震波速试验结果一致;通过对比发现,改进曲线衰减速率更小,在膨胀土刚度分析中具有更好的适宜性,改进方法可为合理选取室内参考曲线与准确预测原位动剪切模量衰减规律提供帮助。

确定残积土原位G-γ衰减曲线的建议方法与适宜性分析

基于结构性土易受扰动的特点,在典型花岗岩残积土地层上开展自钻旁压试验(SBPT)和地震扁铲试验(SDMT),以此提出获取原位剪切模量-剪应变(G-γ)衰减曲线的建议方法。为了分析建议方法的适宜性,开展共振柱试验(RCT)获得常规的室内G-γ衰减曲线,同时结合RCT与SDMT数据推求近似原位G-γ曲线。结果表明,利用SBPT与SDMT可以直接获得完整的土体原位G-γ衰减曲线,采用Stokeo模型能很好地描述该曲线;基于对比分析,发现在相同应力条件下室内试验的剪切模量低于原位试验值,证明取样、运输和制样等扰动因素对花岗岩残积土造成不可恢复的结构损伤;用RCT结合SDMT结果拟合得到的近似原位G-γ曲线的初始阶段与建议方法一致,但曲线衰减速率明显偏高。综合比较3种方法,认为建议方法在残积土以及其他结构性土体的刚度分析中具有更好的适宜性,可为相关工程参数的选取提供参考。

厦门粉细砂的原位力学特性研究

针对粉细砂很难取得高质量的原状样,室内试验指标失真的问题,对厦门典型粉细砂地层开展包括标准贯入试验,静力触探、地震扁铲侧胀试验及落孔动力测试的联合原位试验,系统调查该场地的水平应力、强度特性、超固结性、刚度特性及密实度等原位力学特性,并进行土层确定与土质分类。结果表明,厦门粉细砂地层具有超固结性,静止土压力系数为0.52~0.70;随着深度的增加,土体的强度与刚度逐渐增大,但密实度增加不明显;与常规扁铲侧胀试验比较,地震扁铲侧胀试验能够获得测试土体的最大剪切模量和刚度衰减曲线,测试应变范围更大,测试结果精度更高。研究可为厦门地区特殊的粉细砂地层的基础建设提供的理论支持。