本节针对海南环岛高铁饱和花岗岩全风化层进行了多种原位试验(平板载荷试验、标贯试验、静力触探试验、旁压试验),以获得地基承载力基本值、变形模量、压缩模量、地基反力系数等关键性岩土参数,进而对地基基本特征及沉降变形规律进行研究。现场原位试验不仅可弥补室内试验结果由于取土过程对原状土的扰动所引起的失真,而且成本低廉、周期短,能够客观准确地反映地基土层的连续剖面变化和各土层的原位特性。
1.平板载荷试验
原位测试工点分别为:DK67+650、DK108+927、DK108+955。平板载荷试验结果表明,花岗岩全风化层地基基本承载力分别为 150 kPa、125 kPa、150 kPa,压缩模量为12.8 MPa、10.1 MPa、8.1 MPa。
2.旁压试验
地基压缩模量随着深度的增加逐渐增大,地基压缩模量最大可达到237.4 MPa,最小为18.2 MPa。旁压试验得到地基压缩模量的变化范围较大,进一步说明海南环岛高铁的花岗岩全风化层均一性差,力学特性差异大,物理状态以黏性土和砂土为主,分别呈硬塑和中密状态,结构分布属于典型的“两头大,中间小”,平均压缩模量约为83.3 MPa。
3.静力触探试验
根据静力触探试验结果,压缩模量分别为 7.2 MPa、13.4 MPa、10.8 MPa,地基承载力分别为165.73 kPa、221.27 kPa、211.2 kPa。(www.xing528.com)
4.标贯试验
标贯试验结果表明,采用日本地区花岗岩风化土的经验公式分析其全风化花岗岩变形参数相关性较好,并据此拟合出海南环岛高铁花岗岩全风化层土的压缩模量经验公式为:
式中:Es为地基土压缩模量;N为标准贯入试验捶击数,当N大于 50 击时取 50击。
花岗岩全风化层地基浅层(0~8 m)标贯压缩模量在 10 MPa左右,深度增加压缩模量增加较快,达到20 MPa。
5.花岗岩全风化层原位试验小结
在实际工程应用中,不同的原位测试方法适用条件和范围有很大差异。平板载荷试验通过分析P-S曲线确定地基承载力和变形模量,采用强度和变形双重安全度控制,但是仅适用于地表以下2倍载荷板直径或宽度的范围。标准贯入试验操作简单、地层适应性广、成本低廉,对不易钻探取样的砂土和砂质粉土尤为适用,试验获得的数据虽存在着一定的离散性,但不同孔位所得的试验值相关性较好。静力触探试验虽然受到反力装置的限制,通常用于工程设计施工所重点关注的表层土体勘测研究,但是对现场地基土扰动小,测量精度高,能够最大限度减小试验过程中地基变形所引起的土层结构性变化和吸力波动,满足花岗岩全风化层特性测试要求。旁压试验的优势主要表现在深层地基土中,通过量测孔壁土体发生的径向变形,确定压力和径向变形的关系,获得旁压模量、变形模量和地基承载力等参数。但其最大的缺点是预先钻孔、孔壁土层中的天然应力被卸除,加之钻孔孔径与旁压器外径难以有效配合,土层的扰动在所难免,使测试效果不甚理想。建议采用标贯试验确定海南环岛高铁花岗岩全风化层岩土参数。
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