静力触探在路基砂土液化判别中的应用探讨

静力触探在路基砂土液化判别中的应用探讨

刘潘峰

刘潘峰

天津海滨工程勘察设计有限公司天津300000

摘要：我们可能会用到静力触探技术，对路基上的砂土进行液化处理，目前此项技术的应用并不是很广泛，在技术的应用上，我们存在着很大的缺陷，在本文中，我们将对其中的问题进行探讨以及技术进行研究。我们将对砂土液化如何判别进行分析和判断，并进行多次的实验，在进行实验时我们会进行多方面的考虑，最后得出一定的结论，找到最适合的方案。

关键词：静力触探、路基、砂土液化、应用探讨

一、简析静力触探

1.1静力触探在勘测中原理

我国地大物博，各个地区所处的地质环境各不相同，而在最近这些年地质灾害频发，因此我们成立了相关的抗震设计的法律法规，静力触探的工作过程是用静力将探头压到土层中去。在贯入过程中，由于埋藏在地层中的各种土的物理力学性质不同，因此探头遇到的阻力也不同，有的土软，阻力就小，有的土硬，阻力就大。土的软硬正是土的力学性质的一种体表现。所以贯入阻力是从一个侧面反应了土的强度。根据这样一种内部联系，我们利用探头中的阻力传感器，将贯入阻力通过电子量测记录仪表把它显示和记录下来，并利于贯入阻力和土的强度之间存在的一定关系，确定土的力学指标，划分土层，进行地基土评价和提供设计所有需参数。当静力触探的探头在静压力作用下，均速向土层中贯入时，探头附近一定范围内的土体受到压缩和剪切破坏，同时对探头产生贯入阻力。一般的说，同一种土层中贯入阻力大，土层的力学性质好，承载力高。反之，贯入阻力小，土层软弱，承载力低。目前《建筑抗震设计规范》及《公路工程地质勘查规范》中均采用标准贯入试验判别方法判别地面下15m深度范围内的砂土液化。为此作者查阅资料，《铁路工程地质原位测试规程》中介绍了静力触探进行砂土液化判别的测试方法，提出了在地震动峰值加速度为0.1g的地区，计算深度取值为地面下15m内；地震动峰值加速度为0.2g或0.4g的地区，计算深度取值为地面下20m以内，在此范围内运用静力触探进行砂土液化判别较为理想。目前，静力触探进行砂土液化判别多是以地震现场实测资料为基础进行模型建立的经验公式，并给出了在不同地震烈度条件下，场地饱和粉土、砂土液化判断所对应的双桥静力触探液化临界锥尖阻力qccr的计算方法。

二、砂土液化分析

2.1砂土液化初判

砂土发生振动液化的基本条件在于饱和砂土的结构疏松和渗透性相对较低，以及振动的强度大和持续时间长。是否发生喷水冒砂还与盖层的渗透性、强度，砂层的厚度，以及砂层和潜水的埋藏深度有关。因此，对砂土液化可能性的判别一般分两步进行。首先根据砂层时代和当地地震烈度进行初判。一般认为，对砂层和地震烈度低于Ⅶ度的地区，不考虑砂土液化问题。然后，对已初步判别为可能发生液化的砂层再作进一步判定。用以进一步判定砂土液化可能性的方法主要有3种：①场地地震剪应力τa与该饱和砂土层的液化抗剪强度τ（引起液化的最小剪应力）对比法。当τa>τ时，砂土可能液化（其中ττ根据地震最大加速度求得，τ通过土动三轴试验求得）。②标准贯入试验法。原位标准贯入试验的击数可较好地反映砂土层的密度，再结合砂土层和地下水位的埋藏深度作某些必要的修正后，查表即可判定砂土液化的可能性。③综合指标法。通常用以综合判定液化可能性的指标有相对密度、平均粒径d50（即在粒度分析累计曲线上含量为50%相应的粒径），孔隙比、不均匀系数等。

2.2砂土液化的进一步判别

我们所采取的一系列模式都是可以根据抗震的规范得出条件，从抗震规范的规定中可以得出，我们再进行液化判别时，应该采用的是标准贯入试验判别模式，标准贯入试验是动力触探的一种，是在现场测定砂或粘性土的地基承载力的一种方法。这一方法已被列入中国国家《工业与民用建筑地基基础设计规范》中。它利用一定的锤击功能（锤重63.5kg，落距76cm），将一定规格的对开管式的贯入器（对开管外径51mm，内径35mm，长度大于457mm，下端接长度为76mm、刃角18°～20°，刃口端部厚1.6mm的管靴，上端接钻杆）打入钻孔孔底的土中，根据打入土中的贯入阻抗，判别土层的变化和土的工程性质。我们从经济成本中进行考虑，标准贯入试验模式当中，他的施工成本非常的高，并且工期长，不利于我们进行长期的地质勘测，下水作业时可能会受到多种因素的影响，所以应用此方法进行测验时，难度一般都比较大，并且对于现场的施工人员，专业知识素养都比较高。

三、试验分布以及设备简介

3.1试验点的分布

一般当我们在进行某项实验的时候，都会选取一定的地质阶段进行测验，而可以运用静力触探这种方法进行地质勘测的地区一定要经历过一定的地震灾害，我国四川地区，唐山地区都有经历地震问题，而试验地区最主要的就是对于砂土液化的问题，他们的砂土主要分为四种形式，中砂、细砂、粉砂以及粗砂，颗粒的大小是各不相同，分布也非常的不均匀，根据我们的测验结果，可以得出液化砂层的颗粒。

3.2试验设备介绍

静力触探仪一般由三部分构成，即：①触探头，也即阻力传感器；②量测记录仪表；③贯入系统：包括触探主机与反力装置，共同负责将探头压人土中。目前广泛应用的静力触探车集上述三部分为一整体，具有贯入深度大（贯入力一般大于100kN）、效率高和劳动强度低的优点。但它仅适用于交通便利、地形较平坦及可开进汽车的勘测场地使用。贯入力等于或小于50kN者，一般为轻型静力触探仪，使用时，一般都将上述三部分分开装运到现场，进行测试时再将三部分有机地联接起来。在交通不便、勘测深度不大或土层较软的地区，轻型静力触探应用很户。它具有便于搬运、测试成本较低及灵活方便之优点。静力触探仪的贯入力般为20～100kN，最大贯入力为200kN，因为细长的探杆受力极限不能太大，太大易弯曲或折断。贯入力为20～30kN者，一般为手摇链式电测十字板-触探两用仪。贯入力大于50kN者，一般为液压式主机。在参考资料中对触探仪有较为详尽的介绍。厚度一般维持在0.251毫米之间，并且我们会安排一定的探测仪。

四、结束语

我要科学技术发展已经越来越为迅速了，各行各业都在不断的发展与进步，在本文中，我们所研究的静力触探技术将运用到砂土液化中去，解决了目前技术面临的困难，提出了一定的方法措施，尽量减少地质勘测的麻烦，可以节约人力物力资源的浪费。我们运用静力触探进行多次的实验，并对路基的砂土液化进行一定的判断得出数据。得出一定的结论，当我们在进行地质勘测时，如果地面的钻孔数量相对来说比较少，则可以运用静力触探的方法进行判别。

参考文献：

[1]孙东风，张宏明，刘攀.剪切波速与静力触探在砂土液化判别中的应用[J].港工技术，2018，55（S1）：135-139.

[2]王耀，王辉.静力触探在路基砂土液化判别中的应用探讨[J].山西建筑，2016，42（36）：98-99.