苏州地区用扁铲侧胀试验求地基土水平向基床系数初探

摘要：水平向基床系数是反映土特性的一个重要指标，扁铲侧胀试验是在不破坏土的原始应力条件下获得土的水平向基床系数参数的一种有效方法。本文在分析国内研究现状的基础上，针对苏州地区的实际地质情况提出（选择）了计算水平向基床系数的经验公式。

关键词：扁铲侧胀试验 水平向基床系数

中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：

1、前言

目前工程上常用的测定土的水平向基床系数的方法有室内的三轴试验法、原位荷载板试验等。但室内试验时会破坏了原状土的结构和原始应力，原位荷载板试验会受到荷载板尺寸的影响（K值随着基础宽度B的增加而有所减小）。通过扁铲侧胀试验推求地基水平向基床系数，具有对土体扰动小、试验点连续、经济、快速和试验误差小等优点。

2、技术要求

（1）扁铲的规格尺寸（见图1），

（2）进行扁铲侧胀试验时，探头达到预定深度后停止，匀速加压，测读膜片中心外扩0.05mm的压力值A，膜片中心外扩1.10mm时的压力值B，通过分析、计算得到计算水平向基床系数所需的参数P0、P1。

计算公式如下：

P0=1.05*（A-Zm+Da）-0.05* (B-Zm-Db) （1）

P1=B-Zm-Db （2）

式中:

P0—膜片向土中膨胀之前作用在膜片上的接触压力（KPa）

P1—膜片膨胀1.10mm时的膨胀压力（KPa）

Zm—未调零时的压力表初读数

Da—率定时膜片膨胀至0.05mm的气压实测值（Da＝5～25Kpa）

Db—率定时膜片膨胀至1.10mm的气压实测值（Db＝10～110Kpa）

3、水平向基床系数KH的推求

基床系数是地基土在外力作用下产生单位变位时所需的应力，一般表达式为：

Kh=（P1-P0） /S (3)

式中S——地基变位。

（1）《铁路工程地质原位测试规程》公式

若假定土体在小应变条件下为弹性体且侧胀仪膜片对土体的膨胀压力可视为平面应力（单向压缩），即可对Kh进行推求（见《铁路工程地质原位测试规程》P209），得出如下计算公式：

Kh=0.2*1817（1-A）（P1-P0）（4）

式中1817——量钢为m-1的系数

A——孔隙压力参数，无室内实验数据时，可参见下表：

饱和土的A值 表1

（2）上海地区经验公式

上海地区似弹性阶段土的水平向基床反力系数计算式为：

KH=ΔP/ΔS（5）

当考虑ΔS为平均变形量时，其值为2/3中心位移量。

当把扁铲试验的应力和变形用双曲线拟合时，土的水平向初始切线基床系数为：

KH0=955ΔP （6）

以上二式应力状态与实际工程中的KH处于弹-塑性阶段或塑性阶段的应力状态不同，实用时需根据不同应力条件、土性、工况及变形量乘以不同的修正系数，在基坑中修正系数参考值取0.1～0.4。

（3）不同公式计算结果

根据公式（4）、（5）分别对苏州地区工业园区行政中心、苏州轨道交通一号线、苏州科技文化艺术博览中心3个工程的15个扁铲侧胀测试孔资料，经计算水平向基床系数Kh参见表2、表3：

用《铁路工程地质原位测试规程》公式计算结果 表2

注：A值取用：粘土0.50，粉质粘土0.25，粉土0.2，砂类土0

用上海地区经验公式计算结果 表3

注： 其中修正系数参考值取0.1

《地基基础设计规范》水平向基床系数经验值表4

上述结果与《地基基础设计规范》DGJ08-11-1999的水平向基床系数经验值（P167页），通过（3）式计算出的Kh值普遍较大；用上海地区经验公式（4）计算的结果则接近经验值。

（4）苏州地区经验公式

综合上面的数据的比较结果发现，用上海经验公式对苏州地区水平向基床系数进行计算结果接近经验值。所以以上海地区的经验公式来计算扁铲的水平向基床系数在苏州地区是比较适合的。

5、结语

扁铲侧胀试验是一种快速、简便、经济的原位测试方法。它是在现场原始应力状态下对土进行的试验，故所得的试验数据比较真实客观的反映出土的相关物理、力学性质。但由于扁铲侧胀试验在我国尚属起步阶段，各地积累的资料不多，再加上扁铲侧胀试验具有很强的地区经验性，所以在实际应用时，我们要结合工程实际情况，并与其它试验结果进行对比分析后确定。

参考文献：

1、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001 2009）

2、《地基工程原位测试技术》中国铁道出版社（1996年.北京）

3、上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2002、J10206-2002）

4、上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）

作者简介：陈雪元（1979），男，江苏吴江人，2002年毕业于中国地质大学（武汉）土木工程系，工学学士。