56 广州大学学报 ( 自然科学版 ) 第 16 卷层的孔隙型潜水, 埋藏深, 可不考虑其影响. 1.3 琼北玄武岩残积土的岩土工程特性琼北玄武岩残积土属区域性的特殊土, 是由玄武岩经过长期缓慢的风化分解与红土化作用形成的, 其岩土工程特性主要有 [9-10] : (1) 具有高含水率低密度高

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用他塔喇
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1 第 16 卷第 3 期 2017 年 6 月广州大学学报 ( 自然科学版 ) JournalofGuangzhouUniversity(NaturalScienceEdition) Vol.16 No.3 Jun 文章编号 : (2017) 强夯法加固玄武岩残积土有效加固深度探讨谢书领, 杨永康, 李小园 ( 海南有色工程勘察设计院, 海南海口 ) 摘要 : 琼北地区广泛分布着玄武岩残积土, 结合海口美兰国际机场二期扩建飞行区地基处理试验段工程实例, 总结琼北玄武岩残积土的岩土工程特性, 选取原位测试指标作为强夯法有效加固深度的判别标准. 通过地基处理前后的静力触探试验标准贯入试验重型动力触探试验对比分析, 探讨强夯法加固玄武岩残积土的有效加固深度, 该项工作可供琼北地区同类地基处理工程借鉴. 关键词 : 强夯法 ; 玄武岩残积土 ; 有效加固深度 ; 静力触探试验 ; 重型动力触探试验中图分类号 :TU43 文献标志码 :A 近年来随着海南经济的快速发展, 各项基础设施建设规模越来越大, 工程类型越来越多, 对地基要求也越来越严格. 其中, 琼北地区广泛分布有第四系的玄武岩残积土, 该土层具有高含水率低密度高孔隙比高液限等物理特性, 以及强度较高的力学特性. 对于在玄武岩残积土地基上建设地基要求较高的建 ( 构 ) 筑物道基工程时, 从处理效果施工进度投资等角度出发, 采用强夯法加固的优势明显. 但是该法在琼北地区缺少试验资料, 有效加固深度及加固效果的研究尚属空白. 强夯法的有效加固深度既是反映地基处理的重要参数, 又是选择地基处理方案的重要依据. 目前, 强夯法的有效加固深度主要是按建筑地基处理技术规范 (JGJ ) 第条进行预估 [1], 或根据 Menard 公式估算 [2], 此外, 还能通过其它经验公式法能量守恒法及动力模型法等进行确定 [3-5]. 而实际上影响有效加固深度的因素很多, 主要影响因素是地基土的性质, 此外还有地下水位埋深夯击次数夯击遍数等因素. 地基土性质的基本物理力学参数有含水率密度孔隙比塑性指数液性指数压缩模量压缩系数粘聚力和内摩擦角等指标 [6-7]. 因此, 有效加固深度的问题异常复杂, 不同地区应根据不同地层情况进行试夯确定. 文中结合海口美兰国际机场二期扩建工程地基处理试验段的研究项目, 分析采用强夯法处理玄武岩残积土地基时, 不同夯击能下的有效加固深度. 1 试验概况 1.1 工程概况海口美兰国际机场二期扩建工程地基处理试验段位于二期扩建飞行区二平滑道中部区域, 长 184m, 宽 78m, 场地处于挖方区, 地貌为玄武岩台地地貌单元. 1.2 工程地质及水文地质条件根据海口美兰国际机场二期扩建工程飞行区工程岩土工程勘察报告 [8], 场地挖方后设计标高以下的地层从上至下可分为 3 个工程地质单元层. 3 粘土 (Q el 4): 棕红色, 可塑状, 为玄武岩残积土, 该层标准贯入试验 N=6~25 击, 平均 10.7 击, 静力触探试验比贯入阻力 P S =1 33~4 03 MPa, 平均 2 78MPa; 室内土工试验孔隙比 e 0 = 0 616~2 387, 平均 1 369, 液性指数 I L =-0 19~ 0 92, 平均 0 35, 压缩系数平均 0 43MPa -1, 属中压缩性土, 该层局部含强风化玄武岩碎块, 局部分布有强 ~ 中风化玄武岩孤石, 该层在设计标高以下层厚为 4 81~7 99m. 6 粘土 (Q 1): m 灰白色灰黄色, 可塑状, 为第四系下更新统海相沉积土层, 局部砂含量高, 该层揭露层厚 0 55~2 95m, 平均厚度 1 59m. 7 粗砂 (Q m 1): 灰白色灰黄色, 中密状为主, 该层埋深大, 超出加固深度, 可不考虑其加固效果. 场地地下水为分布在 3 粘土 6 粘土 7 粗砂收稿日期 : ; 修回日期 : 作者简介 : 谢书领 (1965-), 男, 高级工程师.E mail:swyt8@126.com

2 56 广州大学学报 ( 自然科学版 ) 第 16 卷层的孔隙型潜水, 埋藏深, 可不考虑其影响. 1.3 琼北玄武岩残积土的岩土工程特性琼北玄武岩残积土属区域性的特殊土, 是由玄武岩经过长期缓慢的风化分解与红土化作用形成的, 其岩土工程特性主要有 [9-10] : (1) 具有高含水率低密度高孔隙比高液限等的物理特性, 及强度较高的力学特性 ; (2) 土层分布具有上细下粗的结构特征 ; (3) 具干硬湿软易湿化崩解的特性 ; (4) 层间多夹强风化玄武岩碎块球状不均匀风化孤石 ; (5) 土层抗水性差, 浸水饱和后力学性质劣化明显, 在炎热多雨的气候影响下, 颗粒间胶质容易发生脱水老化, 导致结构强度减损. 1.4 有效加固深度的判别标准有效加固深度的判别可从以下 2 个方面来确定 : (1) 利用沉降观测指标判别, 通过强夯前强夯后地基土的分层沉降确定 ; (2) 利用原位测试指标判别, 通过强夯前强夯后地基土的工程性质改善程度确定, 本次试验主要采用该指标判别有效加固深度. 2 设计及试验方案 2.1 设计方案试验段地基处理采用强夯法, 根据试验参数不同分为 a1 a2 b1 b2 c1 c2 d1 和 d2 等共 8 个区, 见图 1. 碎石, 点夯 1 遍, 能量分别为 2000kN m 2500 kn m, 满夯 1 遍, 能量分别为 800kN m 1000 kn m, 正方形布置, 满夯 d/4 搭接, 间距均为 3 5m; c1 区 c2 区 : 超挖 50cm, 铺设 80cm 厚度块碎石, 点夯 1 遍, 能量分别为 2500kN m 3000 kn m, 满夯 1 遍, 能量均为 1000kN m, 正方形布置, 满夯 d/4 搭接, 间距均为 3 5m; d1 区 d2 区 : 超挖 70cm, 铺设 100cm 厚度块碎石, 点夯 1 遍, 能量分别为 3500kN m 4000 kn m, 满夯 1 遍, 能量均为 1000kN m, 正方形布置, 满夯 d/4 搭接, 间距均为 4 0m. 2.2 试验方案为探讨玄武岩残积土地基在不同夯击能下的有效加固深度, 利用静力触探试验标准贯入试验和重型动力触探试验等原位测试指标判别, 各区试验点在夯前夯后的分布见表 1. 表 1 各区试验点分布表 Table1 Thetestpointdistributionofareas 静力触探试验标准贯入试验重型动力触探试验分区夯前夯后夯前夯后夯前夯后 a a b b c c d d 以上试验均从强夯面开始计算, 静力触探试验标准贯入试验重型动力触探试验连续测试, 标准贯入试验每 1 0m 进行一次标准贯入试验. 图 1 地基处理试验段分区图 Fig.1 Theareasofgroundtreatmenttestsection a1 区 a2 区 : 超挖 30cm, 铺设 50cm 厚度块碎石, 点夯 1 遍, 能量分别为 1500kN m 2000 kn m, 满夯 1 遍, 能量分别为 600kN m 800kN m, 正方形布置, 满夯 d/4 搭接,a1 区间距 3.0m,a2 区 3.5m; b1 区 b2 区 : 超挖 40cm, 铺设 60cm 厚度块 3 原位测试 3.1 静力触探试验确定有效加固深度 a1 a2 b1 b2 c1 c2 d1 和 d2 等共 8 个试验分区的静力触探试验在夯前夯后各完成了 72 孔, 共计 144 孔, 各区夯前夯后及夯后的静力触探比贯入阻力 P S 随深度 h 变化曲线见图 2, 各区的静力触探加固效果对比见表 2, 图表中的 0m 为强夯地面标高.

3 第期谢书领等强夯法加固玄武岩残积土有效加固深度探讨图各区典型ＰＳｈ对比曲线ＦｇＴｙｐｌｐｓｈｕｖ表静力触探试验加固效果对比表ＴｌＲｍｐ分区ｋＮｍ夯击能上为点夯下为满夯位置夯后比夯前比贯入阻力ＰＳ平均值增加百分比有效ｍｍｍ加固ｍｍｍ深度由试验结果可知夯击能为ｋｍ范有效加固深度逐渐增大随着夯击能增大围夯后比夯前比贯入阻力ＰＳ平均值增加约夯击能为ｋｍ夯击能为ｋｍ范范围夯后比夯前比贯入阻力ＰＳ平均值增加约围夯后比夯前比贯入阻力ＰＳ平均值增加约

4 58 广州大学学报 ( 自然科学版 ) 第 16 卷夯击能为 3000~4000kN m 时,3~4m 范围夯后比夯前比贯入阻力 P S 平均值增加约 15%,4~5m 增加约 10%. (3) 夯击能为 3000~4000kN m 时,0~3m 范围比加固效果明显. 3.2 标准贯入试验确定有效加固深度 a1 a2 b1 b2 c1 c2 d1 和 d2 共 8 个区的标准贯入试验, 在夯前夯后各完成了 72 孔, 共计 144 孔, 各区夯前夯后的标准贯入击数 N 随深度 h 的加固效果对比见表 3, 表中 0m 为强夯地面标高. 分区夯击能 /(kn m) ( 上为点夯, 下为满夯 ) 表 3 标准贯入试验加固效果对比表 Table3 Reinforcementefectcontrastofstandardpenetrationtest 夯后比夯前标准贯入击数当量值 N 增加百分比 (%) 位置 0~3m 3~4m 4~5m 5~6m 6~7m 有效加固深度 /m a ~ / a / b / / 29.7 b / / 4.8 c / / 26.9 c / / / -1.4 d / 1.2 4~ / 9.6 d / ~ / 26.3 由试验结果可知 : (1) 随着夯击能增大, 有效加固深度逐渐增大. (2) 由于对比统计的个数总体偏小, 导致局部统计段的数据离散性大, 结果失真. 随着夯击能的增大,a1 a2 b1 b2 c1 和 c2 区夯后比夯前标准贯入击数当量值 N 增加百分比总体逐渐增大, 由于统计的个数总体偏小,d1 d2 区的变化不明显. (3) 由于场地 3 粘土为玄武岩风化残积土, 含较多强风化玄武岩碎块, 地层不均匀, 且标准贯入试验不连续, 故导致试验结果离散性大. 因此, 标准贯入试验的结果可作为是否达到加固效果的指标分析, 不建议其作为确定有效加固深度的依据. 3.3 重型动力触探试验确定有效加固深度 a1 a2 b1 b2 c1 c2 d1 和 d2 区等共 8 个区的重型动力触探试验在夯前夯后各完成了 48 孔, 共计 96 孔, 各区夯前夯后及夯后的修正后重型动力触探击数当量值 N 63.5 随深度 h 变化曲线见图 3, 各区的重型动力触探加固效果对比见表 4, 图表中的 0m 为强夯地面标高. 由试验结果可知 : (1) 随着夯击能增大, 有效加固深度逐渐增大. (2) 夯击能为 1500~2000kN m 时,0~3m 范围夯后比夯前修正后重型动力触探击数当量值 N 63.5 增加约 20% ~25%; 夯击能为 2500~4000 kn m 时,0~3m 范围夯后比夯前修正后重型动力触探击数当量值 N 63.5 增加约 25% ~30%; 夯击能为 2000~2500kN m 时,3~4m 范围夯后比夯前修正后重型动力触探击数当量值 N 63.5 增加约 10% ~15%; 夯击能为 3000~4000kN m 时, 3~4m 范围夯后比夯前修正后重型动力触探击数当量值 N63 5 增加约 15% ~20%,4~5m 增加约 10% ~15%. (3) 夯击能为 3000~4000kN m 时,0~3m 范围比加固效果明显. (4) 统计样本原因,d1 区夯前 4~5m 处的修正后重型动力触探击数当量值 N 63.5 数据偏大.

5 第期谢书领等强夯法加固玄武岩残积土有效加固深度探讨图各区典型Ｎｈ对比曲线ＦｇＴｙｐｌｎｈｕｖ表重型动力触探试验加固效果对比表ＴｌＲｍｈｖｙｙｍｐ夯后比夯前修正后重型动力触探击数当量值Ｎ增加百分比夯击能ｋＮｍ分区位置上为点夯下为满夯结ｍｍ论通过采用静力触探试验标准贯入试验重型动力触探试验等原位测试指标对海口美兰国际机场二期扩建工程飞行区地基处理试验段中的玄ｍｍｍ有效加固深度ｍ武岩残积土地基在不同夯击能下的有效加固深度进行探讨可得以下结论夯击能为ｋ有效加固ｍ范围内静力触探试验标准贯深度建议ｍ入试验重型动力触探试验指标建议增强夯击能为ｋ有效加

6 60 广州大学学报 ( 自然科学版 ) 第 16 卷固深度建议 4~5m;3m 范围内静力触探试验标准贯入试验重型动力触探试验指标建议增强 20% ~30%,3~4m 静力触探试验标准贯入试验重型动力触探试验指标建议增强 10%. (3) 夯击能为 3500~4000kN m 时, 有效加固深度建议 5~6m;3m 范围内静力触探试验标准贯入试验重型动力触探试验指标建议增强 25% ~30%,3~4m 静力触探试验标准贯入试验重型动力触探试验指标建议增强 10% ~15%, 4~5m 静力触探试验标准贯入试验重型动力触探试验指标建议增强 10%. (4) 采用原位测试指标判别强夯法的有效加固深度时, 应优先选用如静力触探试验重型动力触探试验等连续测试的手段. 参考文献 : [1] JGJ , 建筑地基处理技术规范 [S]. 北京 : 中国建筑工业出版社,2012. JGJ ,Technicalcodeforgroundtreatmentofbuildings[S].Beijing:ChinaBuildingIndustryPres,2012. [2] MENARDL,BROISEY.Theoreticalandpracticalaspectsofdynamiccinsolidation[J].Geotechnique,1975,23(1):3 18. [3] LUONGOY.Dynamiccompaetion:Predictingdepthofimprovement[C] ProceedingsofASCESpecialtyConferenceonGrou ting,soilimprovementandgeosythesis.neworleans:laddgeotechnicalspecialpublication,1992,30(2): [4] SLOEOMBEBC.Dynamiccompactioningroundimprovement[M].London:CRCPresInc,1993. [5] 张季超. 地基处理 [M]. 北京 : 高等教育出版社,2009. ZHANGJC.Foundationtreatment[M].Beijing:HigherEducationPres,2009. [6] 叶观宝, 陈望春, 徐超. 强夯法地基处理有效加固深度的分析研究 [J]. 上海地质,2003,3: YEGB,CHENW C,XUC.Analysisonefectiveimprovementdepthofdynamicconcolidation[J].ShanghaiGeol,2003, 3: [7] 杨武, 杨永康, 冯春燕, 等. 静动力排水固结法处理软基试验研究 [J]. 低温建筑技术,2013,5: YANGW,YANGYK,FENGCY,atel.Experimentalresearchofthestaticanddynamicdrainageconsolidationmethod onsoftsoilgroundtreatmen[j].lowtemparchitecttech,2013,5: [8] 海南有色工程勘察设计院. 海口美兰国际机场二期扩建工程飞行区工程岩土工程勘察报告 [R]. 海口 : 海南有色工程勘察设计院,2016. HainanNonn FerousEngineeringInvestigationandDesignInstitute.Thegeotechnicalengineeringinvestigationreportof HaikouMeilaninternationalairportextensionprojectairfieldareaproject[R].Haikou:HainanNonn FerousEngineering InvestigationandDesignInstitute,2016. [9] 劳国利. 海南岛土类的分布概况及物理力学特性 [J]. 岩土力学,1988,9(4): LAOGL.DistributionsurveyofsoilsintheHainanislandandtheirphysic mechanicalproperties[j].rocksoilmech, 1988,9(4): [10] 张先伟, 孔令伟, 臧. 雷州半岛玄武岩残积土的工程地质特性研究 [J]. 岩土工程学报,2014,36(5): ZHANGXW,KONGLW,ZANGM.EngineeringgeologicalcharacteristicsofbasaltresidualsoilsinLeizhoupeninsula [J].ChinJGeotechEng,2014,36(5): Discusiononefectiveimprovementdepthofbasalt residualsoilbydynamicconsolidation XIEShu ling,yang Yong kang,lixiao yuan (HainanNonn FerousEngineeringInvestigationandDesignInstitute,Haikou570100,China) Abstract:BasaltresidualsoiliswidelydistributedinnorthernHainanarea.Basedonthegroundtreatmenttest sectionofhaikoumeilaninternationalairportextensionproject,thegeotechnicalcharacteristicsofbasaltresid ualsoilinnorthernhainanareaaresummarized;in situtestindicatorsarechosenasthecriteriaforefective improvementdepthbydynamicconsolidation.throughthedatacontrastiveanalysisofstaticpenetrationtest, standardpenetrationtestandheavydynamicprobetest,theefectiveimprovementdepthofbasaltresidualsoil bydynamicconsolidationisdiscused,whichprovidesavaluablereferenceforsimilarengineering. Keywords:dynamicconsolidation;basaltresidualsoil;efectiveimprovementdepth;staticpenetrationtest; heavydynamicprobetest 责任编辑 : 孙向荣

34 广州大学学报 ( 自然科学版 ) 第 16 卷 1.2 区域地质构造琼北地区第四纪火山活动频繁, 具有多期次喷发的特点. 琼北地区形体可辨的火山口有 42 个, 熔岩流分布面积达 4000km 2. 第四纪火山活动可分 4 期 : 第 1 期为金牛岭期 ; 第 2 期为多文岭期 ; 第 3 期

34 广州大学学报 ( 自然科学版 ) 第 16 卷 1.2 区域地质构造琼北地区第四纪火山活动频繁, 具有多期次喷发的特点. 琼北地区形体可辨的火山口有 42 个, 熔岩流分布面积达 4000km 2. 第四纪火山活动可分 4 期 : 第 1 期为金牛岭期 ; 第 2 期为多文岭期 ; 第 3 期第 16 卷第 4 期 2017 年 8 月广州大学学报 ( 自然科学版 ) JournalofGuangzhouUniversity(NaturalScienceEdition) Vol.16 No.4 Aug. 2017 文章编号 :1671 4229(2017)04 0033 06 美兰机场玄武岩残积土岩土工程特性试验研究冯春燕, 杨永康, 杨武, 谢书领 ( 海南有色工程勘察设计院,