[发明专利]软土按力学性质分层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察设计中一种软土分层的方法，尤其涉及一种利用十字板剪切试验进行的软土按力学性质分层的方法。

背景技术

软土通常是指孔隙比大于或等于1且天然含水量大于液限的细粒土，根据不同软土的物理化学性质(如孔隙比、含水量、有机质等)分类，此类土包括淤泥、淤泥质土、泥炭和泥炭质土等。

这种根据软土物理化学性质进行分类的方法具有很好的操作性，易推广，但是分类后软土的物理性质与其力学性质不具有严格的对应关系。例如，相邻两处土层的孔隙比分别为1.4和1.6，按物理性质应定义为两种土层，但是其力学性质可能相差不大，按力学性质可定义为同一土层；又例如，相邻两处土层的孔隙比、含水量可能相同，按物理性质应定义为同一土层，但是受颗粒组成等因素的影响，其力学性质可能相差较大，按力学性质还可细分出多个不同的土层。而作为软土及其以上建筑物基础的计算和设计是以力学性质为依据的。因此，这种首先以物理化学性质分层，然后再强行认为这种物理分层的土体具有相同的力学性质、提供相同力学参数，而实际上同一土层的力学性质可能存在较大差异的方法，本身存在严重不足。

因此，对在软土上兴建的堤坝和建(构)筑物进行勘察设计或深度研究时，首先根据软土的力学性质将软土分层，然后进行其他常规试验，进而再进行设计、研究，更具有科学性。但是，现在还没有根据软土的力学性质进行软土分层的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种软土按力学性质分层的方法，使软土分层结果更具科学性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种软土按力学性质分层的方法，其包括以下步骤：

1)利用十字板剪切试验设备在软土不同深度进行十字板剪切试验，记录软土不同深度试验点的原状土层剪损时百分表最大读数R_y，以及十字板剪切试验设备的探杆与土体摩擦时百分表最大读数R_g的值；

2)根据步骤1)得到的软土不同深度试验点的原状土层剪损时量表最大读数R_y和探杆与土体摩擦时量表最大读数R_g的值，计算软土不同深度试验点土体的抵抗力F；

3)计算十字板常数K；

4)根据步骤2)得到的软土不同深度试验点土体的抵抗力F和步骤3)得到的十字板常数K，计算软土不同深度试验点土体的力学特征值Y，并绘制试验点力学特征值Y与试验点深度h的Y～h关系散点图；

5)剔除步骤4)绘制的Y～h关系散点图中的异常值；

6)按照力学性质特征方程式，对剔除异常值后Y～h关系散点图的剩余试验点进行线性拟合，并逐点进行相关性分析，求解出分布在软土不同深度的相关系数最高的至少一条直线及其对应的力学性质特征方程式，根据这些直线的分布进行软土按力学性质分层，并求解相邻两土层的分界线深度；

7)根据步骤6)得到的各土层的力学性质特征方程式和相邻两土层的分界线深度，分别求解各土层的物理和力学性质参数。

所述步骤1)中在软土不同深度进行十字板剪切试验的具体步骤为：

①用回转钻从地表开孔至试验点，然后下套筒至试验点下方3～5倍套筒直径的位置，试验点的深度不应小于钻孔或套管直径的3～5倍；

②将十字板剪切试验设备的十字板头连接探杆一端，然后徐徐压入土中至试验点，探杆长度与1/2十字板头高度的和即为试验点的深度h；

③在探杆另一端安装转盘、底座、测力装置和测量钢环变形的百分表，匀速转动转盘，使十字板头和探杆在软土中匀速扭转，每转一圈测量和记录一次钢环变形的百分表读数，直到土体被剪坏，记录此时的钢环变形读数为该试验点的原状土层剪损时百分表最大读数R_y；

④将探杆与十字板头分离，匀速转动转盘使探杆在软土中匀速扭转，每转一圈测量和记录一次钢环变形读数，直到土体被剪坏，记录此时的钢环变形读数为该试验点的探杆与土体摩擦时百分表最大读数R_g；

⑤拔出探杆与十字板头，设定下一个试验点，重复步骤①～④；

⑥重复步骤⑤，直到试验至软土最大深度的试验点为止，从而得到软土不同深度试验点的原状土层剪损时百分表最大读数R_y和探杆与土体摩擦时百分表最大读数R_g值。

所述软土不同深度试验点间的距离在0.3m～0.5m之间。

所述步骤2)中土体的抵抗力F的计算公式为：

F＝C·(R_y-R_g)