第27卷第12期 岩 土 力 学 V ol.27 No.12 2006年12月 Rock and Soil Mechanics Dec. 2006
收稿日期：2005-02-03
作者简介：湛川，男，助理工程师，主要从事工程地质。E-mail: zhanchuan@https://www.doczj.com/doc/2213331656.html,
文章编号：1000－7598－(2006) 12―2273―04
黄骅港湾地区真空预压处理后地基静力触探研究
湛 川1，高文龙1，周旭荣2，孙晓明3，赵剑涛4
(1. 北京国电华北电力工程有限公司，北京 100011；2. 中国地质大学（北京）工程技术学院，北京 100083； 3. 中国地质大学（北京）水环学院，北京 100083；4. 河北唐山中冶地岩土公司，河北 唐山 063004）
摘 要：软土地区地基真空预压处理后静力触探经验公式在国内未见报道。经过多年在黄骅港湾地区真空预压处理后地基的静力触探实践，通过11个场地静力触探锥尖阻力q c 与地基土真空预压处理后物理力学指标平均值的相关分析研究，得出了一套地基真空预压处理后静力触探经验公式，对沿海软土区划分地层，计算地基承载力、压缩模量、不排水抗剪强度、桩极限侧阻力，预压处理层性质的评价等具有重要参考意义。
关 键 词：静力触探；锥尖阻力；地基承载力；压缩模量；不排水抗剪强度；极限侧阻力 中图分类号：TU 413.5 文献标识码：A
Static cone penetration test study of soft soils after vacuum
preloading in Huanghua port area
ZHAN Chuan 1
, GAO Wen-long 1
, ZHOU Xu-rong 2, SUN Xiao-ming 3, ZHAO Jian-tao 4
(1. North China Electric Power Engineering Co. Ltd., State Power Corporation, Beijing 100011, China; 2. School of Engineering and Technology, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 3. School of Water Resources and Environment, China University of Geosciences, Beijing 100083, China;
4. No.522 Firm of China Metallurgy Geotechnical Company, Tangshan 063000, China)
Abstract: The static cone penetration test formula for vacuum preloading foundation in soft soil area has never reported in China. Through years of practice in Huanghua Lough, a set of static cone penetration test formula has been obtained for vacuum preloading foundation in soft soil area by researching on the correlativity among cone point resistance, physico-mechanical indexes in 11 projects. The set of formula has important reference sense to calculate the foundation bearing capacity, modulus of compressibility, undrained shear strength, ultimate side resistance of pile, and to assess the character of vacuum preloading foundation in soft soil area. Key words: static cone penetration test; cone point resistance; foundation bearing capacity; modulus of compressibility; undrained shear strength; ultimate side resistance of pile
1 引 言
黄骅港湾地区原为海域，经围海造陆形成现场地，地面下70 m 以上地层为第四系滨海相、海陆交互相、陆相、湖沼相沉积层，自上而下分为6大层。经真空预压处理后的场地各大层主要物理力学指标平均值统计见表1。
国内外尚无统一的利用静力触探资料计算地基土的物理力学指标的公式，静力触探成果的定量化很大程度上依赖于经验，尤其是地区性经验的积累是应用静力触探的前提[1, 2]。软土地区地基真空预压
处理后静力触探经验公式在国内外也未见报道。经
验公式常常应用于下列情况：(1) 因钻探和取土的质量原因造成土层剖面漏层，为获得该层的物理力学参数可以利用经验公式，这较之个人经验显得合理与可靠；(2) 勘探手段完全用静力触探时，为获得地基土的物理力学参数，可以利用经验公式估算；(3) 静力触探参数为原位测试获得，对地基土的原始应力状态影响很小，消除了钻探取样过程中的人为扰动。因此，通过地区经验公式获得的地基土物理力学指标显得更合理[3, 4]。利用静力触探资料估算软土地区地基真空预压处理后土的某些物理力学指标，建立相关公式，是一项很有意义的工作。
岩土力学 2006年
表1 各土层主要物理力学指标范围值统计表
Table 1 Range of main physico-mechanical indeces of strata
层号 1 2 3 4 5 6 岩性淤泥质土软黏土粉土粉质黏土粉细砂黏土
厚度/m 4.0～6.8 4.0～6.5 1.5～2.5 3.2～7.6 5.0～6.5 6.5～8.0天然含水量W/%38.8～46.626.7～47.619.0～35.930.5～41.722.8～31.324.3～28.1天然重度γ/g·cm-3 1.79～21.5 1.87～2.06 1.87～2.03 1.90～2.06 1.90～2.08 1.97～2.04孔隙比e0.871～1.3400.800～1.2950.520～1.0000.880～1.1040.610～0.9000.683～0.764
塑性指数I p15.1～25.216.5～28.67.1～9.812.3～26.617.3～20.0
液性指数I L0.77～1.280.73～1.090.46～0.700.49～0.950.25～0.65
黏聚力c/kPa3～3410～458～1912～360～527～55
内摩擦角φ/(°) 6.3～18.08.7～16.715.0～39.5 6.6～18.216.0～39.210.0～21.7压缩模量E s /MPa 1.54～3.29 2.59～5.237.0～9.2 2.2～6.010.5～18.0 6.0～11.5
不排水抗剪强度C u /kPa13.00～29.0027.20～47.1013.97 2.5436.57
桩极限侧阻力q sik /kPa15～3438～4764～9539～5073～10055～60
标准贯入击数（击）0.5～5.5 1.0～7.09.0～14.0 2.0～6.520.0～40.08.0～10.0剪切波速V s /m·s-190～135110～145180～210120～145250～290160～180
锥尖阻力q c /MPa0.19～0.850.43～1.07 2.92～4.460.70～0.9410.0～17.0 1.7～2.1
承载力特征值f ak /kPa80～10595～110110～150130～140230～300130～150
2 采用的研究和试验方法
（1）搜集黄骅港湾地区11个工程的103个工点的地基真空预压处理后静力触探资料。
（2）各场地分别通过合理的分层和统计计算，剔除异常值，得出各场地各层静力触探锥尖阻力、侧摩阻力、地基承载力特征值、压缩模量、桩极限侧阻力平均值。
（3）将上述各场地的有关物理力学指标平均值与各场地各层静力触探锥尖阻力绘制散点图，进行回归分析[5]，分析数据间相关关系的分布情况，建立经验公式，回归形式力求全面，具有普遍性和实用性。
3 研究成果
通过对黄骅地区103个工点勘察资料的搜集、整理，得出如下研究成果：
3.1 各土层承载力特征值f ak
通过11个项目地质勘察资料提供的f ak与q c的平均值相关分析，得出了第1层淤泥质土和第2层软黏土的承载力特征值f ak与锥尖阻力q c的关系：第1层淤泥质土见图1，图中R为相关系数。
第2层软黏土见图2。
图1 第1层淤泥质土q c-f ak散点图
Fig.1 Correlativity of q c- f0 in layer 1
图2 第2层软黏土q c-f ak散点图
Fig.2 Correlativity of q c- f0 in layer 2
用同样的方法可以得出：
第3层粉土的q c- f ak相关关系式为
f ak = 28.428 q c + 29.641，R =0.996 4。
第4层粉质黏土的q c- f ak相关关系式为
f ak= 30.078 q c + 60.37，R =0.389 1。
第5层粉细砂的q c- f ak相关关系式为
f ak = 29.590 q c + 20.025，R =0.999 8。
第6层黏土的q c- f ak相关关系式为
f ak = 65.740Ln q c + 96.16，R =0.962 3。
3.2 各土层压缩模量E s
通过11个项目地质勘察资料提供的E s与q c的平均值相关分析，得出了第1层淤泥质土和第2层软黏土的压缩模量E s与锥尖阻力q c的关系：第1层淤泥质土的q c-E s相关关系式见图3。
第2层软黏土的q c-E s相关关系式见图4。
用同样的方法可以得出：
第3层粉土的q c-E s相关关系式为
E s = 3.999 4q c + 0.001 6，R =1.000 0。
第4层粉质黏土的q c-E s相关关系式为
E s = 4.425q c-0.480 5，R =0.708 2。
第5层粉细砂的q c-E s相关关系式为
E s= 3.001 6q c -0.021 8，R =1.000。
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第12期湛川等：黄骅港湾地区真空预压处理后地基静力触探研究
第6层黏土的q c-E s相关关系式为
E s= 2.989 4q c + 0.023 4，R =0.999 9。
图3 第1层淤泥质土q c-E s散点图
Fig.3 Correlativity of q c-E s in layer 1
图4 第2层软黏土q c-E s散点图
Fig.4 Correlativity of q c-E s in layer 2
3.3 各土层不排水抗剪强度c u
通过11个项目现场原位测试所得的c u与q c的平均值相关分析，得出了第1层淤泥质土和第2层软黏土的不排水抗剪强度c u与锥尖阻力q c的关系：第1层淤泥质土的q c-c u相关关系式见图5。
第2层软黏土的q c-c u相关关系式见图6。
图5 第1层淤泥质土q c-C u散点图
Fig.5 Correlativity of q c-C u in layer 1
图6 第2层软黏土q c-C u散点图
Fig.6 Correlativity of q c-C u in layer 2
第3层粉土的c u为13.97 kPa；第4层粉质黏土的c u为2.54 kPa；第5层粉细砂的c u为36.57 kPa。
3.4 各土层单桩极限侧阻力标准值q sik
通过11个项目地质勘察资料提供的q sik与q c 的平均值相关分析，得出了第1层淤泥质土和第2层软黏土的单桩极限侧阻力标准值q sik与锥尖阻力q c的关系：
第1层淤泥质土的q c-q sik相关关系式见图7。
第2层软黏土的q c-q sik相关关系式见图8。
图7 第1层淤泥质土q c-q sik散点图
Fig.7 Correlativity of q c-q sik in layer 1
图8 第2层软黏土q c-q sik散点图
Fig.8 Correlativity of q c-q sik in layer 2
用同样的方法可以得出：
第3层粉土的q c- q sik相关关系式为
q sik= 49.336 q c0.1875，R =0.423 4。
第4层粉质黏土的q c-q sik相关关系式为
q sik = 35.506 q c+8.192 5，R =0.869 4。
第5层粉细砂的q c-q sik相关关系式为
q sik= 1.4086q c+63.896，R =0.534 4。
第6层黏土的q c-q sik相关关系式为
q sik= -6.182 22
c
q+40.924
c
q?0.328 5，R = 0.996 0。
3.5 标贯击数N63。5
通过11个项目现场原位测试所得的N63。5与q c 的平均值相关分析，得出了单桩极限侧阻力标准值N63。5与锥尖阻力q c的关系：
当q c<1.2时，q c- N63。5相关关系式见图9。
当q c≥1.2时，q c- N63。5相关关系式见图10。
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岩土力学 2006年
图9 q c- N63。5散点图(q c<1.2) Fig.9 Correlativity of q c- N 63。5(q c
<1.2)
图10 q c- N63。5散点图(q c≥1.2) Fig.10 Correlativity of q c- N 63。5 (q c≥1.2)
图11 q c-V s散点图
Fig.11 Correlativity of q c-V s 3.6 剪切波速V s
通过11个项目各地层现场原位测试所得的V s 与q c的平均值相关分析，得出了剪切波速V s与锥尖阻力q c的关系见图11。
4 结语
通过研究，得出了如上所述的黄骅港湾地区各土层真空预压处理后物理力学指标与锥尖阻力q c 的一系列关系式，对沿海软土区勘察设计具有重要参考意义。这些公式经在河北国华黄骅发电厂工程勘察中实际应用，吻合效果良好。在今后的工作中，随着资料的不断丰富，经验公式将更加完善、实用。
参考文献
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中国土木工程学会第十届中国土力学及岩土工程学术会议定于2007年在重庆召开
由中国土木工程学会土力学及岩土工程分会主办，中国人民解放军后勤工程学院承办的中国土木工程学会第十届中国土力学及岩土工程学术会议定于2007年11月1日至4日在重庆召开。会议期间将举行中国土木工程学会土力学及岩土工程分会成立50周年庆典、《岩土工程学报》编委会工作会议等活动。“第三届中日岩土工程学术研讨会”将同时举行。岩土工程界的老前辈和中外著名专家学者将出席会议，这是岩土工程界的又一次学术盛会。
当前是我国工程建设飞速发展的黄金时期，各种大型工程的建设规模之宏伟、投资金额之巨大、建设势头之迅猛是史无前例的。南水北调、西电东送、西气东输、青藏铁路、城市地铁、高速公路、高速铁路、高土石坝、填海造陆、超高建筑等重大工程，提出了许多新的土力学及岩土工程问题，第十届学术会议将以“地质灾害与岩土工程创新”为主题，对我国近年来在土力学与岩土工程领域的最新研究进展进行广泛的学术交流。
会议内容：会议以科学发展观为指导，主要研讨土力学及岩土工程的基本理论、实践探索、新技术和新方法等，具体议题包括：岩土的基本性质和测试技术、基础工程、地基处理、地下工程及深基坑、土工建筑物与边坡、土动力学及地震工程、特殊土与非饱和土、环境岩土工程、岩土工程中的新技术与新材料、岩土工程中的信息化技术、重大工程实录、地质灾害与防治、重庆重大与特殊岩土工程问题等。
征文：热忱欢迎在岩土工程各个领域的研究、设计、施工人员踊跃投稿。应征论文必须是没有发表过的有关岩土工程的理论、计算、重大工程实录及岩土工程中其他有意义的内容。
展览：热忱欢迎从事岩土工程领域的新材料、新技术、新设备的开发、生产和运用的相关公司及单位踊跃报名参加技术展览。
重要日期：2006年9月15日前发布第一号征文通知；2007年3月31日前提交论文全文；2007年5月31日前通知是否录用；2007年6月30日前提交修改后论文。
关于中日岩土工程学术会议的具体事宜将另行通知。
秘书处地址：重庆市渝州路79号，解放军后勤工程学院建筑系地下工程教研室 (400041)
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