南沙软土扁铲侧胀试验研究

2021-01-08陈诗艾连长江林志元陈志勇

工程技术研究 2020年22期

陈诗艾，赵元，连长江，林志元，林健，陈志勇，曾杰

（1.广东省重工建筑设计院有限公司，广东广州 510670；2.广州地铁集团有限公司，广东广州 510220）

1 广州南沙地区浅层软土的岩土工程特征

广州南沙为珠江三角洲冲积平原前沿地带，在长期的河流冲积和海潮进退的作用下，南沙地区沉积了深厚的海陆交互相软土[1-2]。根据广州地铁四号线南延段勘察揭露，南沙地区软土主要形成于中～晚全新世，属于灯笼沙组（Q43）和万顷沙组（Q42-2）[1，3]，为淤泥和淤泥质土，呈深灰色、灰黑色，流塑状。

广州地铁四号线南延段工程在南沙鹿颈涌附近取48组软土的原状土进行土工试验，结果显示试验点处软土含水率为41.9%～75.9%，平均65.2%；湿密度为1.53～1.68g/cm3，平均1.58g/cm3；孔隙比为1.306～2.081，平均1.807；压缩系数为1.03～2.25，平均1.47，属于高压缩性土；压缩模量为1.40～2.70,平均2.00。力学指标标准值如下：天然快剪c=6.2，φ=3.1；固结快剪c=10.3，φ=11.5；灵敏度1.2～3.0，平均2.1，属于中等灵敏度；有机质含量为0.8%～4.7%，平均2.7%；静止侧压力系数K0为0.453～0.941，平均0.633。

2 扁铲侧胀试验结果

依托四号线南延段工程，在鹿颈涌附近选取2个试验孔（1#、2#）进行了扁铲侧胀试验，一共进行了10个点的测试。1#试验孔孔口高程为5.78m，水位深度为1.8m，填土层厚度为2.3m；2#试验孔孔口高程为7.19m，水位深度为2.0m，填土层厚度为6.0m。试验成果如表1、表2所示。

表1 扁铲侧胀试验成果表（1#）

3 通过扁铲侧胀试验结果换算软土物理力学指标

3.1 不排水抗剪强度cu

根据扁铲试验指标，利用以下不排水抗剪强度cu经验公式，可以计算出相关力学参数。

表2 扁铲侧胀试验成果表（2#）

式中：Nc为经验系数，取5～9。

上述经验公式为国内外学者研究成果[1-9]，对应关系如表3所示。

表3 不排水抗剪强度换算公式来源一览表

由于经验公式地区针对性较强，因此利用公式计算的数值差异较大，如表4所示。目前，广州地区没有针对性的地方经验公式。结合实际工程经验，文章认为扁铲试验采用公式（3）（系数取0.17），计算结果比较接近实际。

3.2 压缩模量Es

公式（7）出自《工程地质手册》[10]。利用公式（7）计算的压缩模量ES如表5所示。

表5换算结果与土工试验得到的压缩模量差异不大，说明换算结果接近实际。

3.3 静止侧压力系数K0

表4 扁铲侧胀试验计算不排水抗剪强度汇总表

表5 扁铲侧胀试验计算压缩模量Es汇总表

上述经验公式为国内外学者研究成果。其中，公式（8）为Lunne T等[11]提出，适用于新黏性土；公式（9）为Lacasse S等[6]提出，适用于KD＜4的土层，m为系数，对于高塑性黏土m=0.44；公式（10）来源于《铁路工程地质原位测试规程》，适用于KD为1.5～4.0的一般饱和黏性土；公式（11）为唐世栋等[8]提出，对上海地区ID＜2.6的土体具有较好的适用性。

利用上述公式计算的静止侧压力系数如表6所示。