陈鹏
深圳市大升高科技工程有限公司 广东深圳 518055
摘要：以佛山市城市轨道交通2号线详勘为例，将在本次详勘阶段所使用的野外钻探、原位测试、地质调查以及室内试验、查阅相关规范手册等方法得到的勘察成果综合分析，同时考虑设计工点类型、阶段、设计意图等因素，并对抗剪强度参数和承载力之间进行了互检，提出了合理提出物理力学参数的建议。
关键词：地铁；勘察；室内试验；原位测试；物理力学参数
引言
佛山市城市轨道交通二号线一期工程自2015年1月正式启动详勘工作以来，面临时间紧迫、地质条件复杂、沿线建（构）筑物、地表水体密布，施工工法多样、分段、分阶段实施等特点。本项目全长32.4km，其中地下地下段25.3km，占全线的78%，因此地质条件及勘察质量对工程设计施工的影响很大，岩土物理力学参数的取值是否合理，直接影响到设计施工质量、成本、安全及使用。
1.不同工法勘察所需的岩土参数选择
地铁勘察报告中要求提供岩土层参数主要有物理参数、力学参数、抗震特性参数和水文地质参数。
1.1 不同工法所需的岩土物理力学参数
（1）明挖法
地下车站、明挖区间、地下U型槽等工程均采用明挖法施工，基坑开挖范围和基底持力层的所有土层的物理力学指标，重点应为基坑开挖、支护及地基承载力、变形验算所需的岩土参数。
（2）盾构法
盾构法主要在地下区间中采用，主要考虑隧道掘进及支护问题。
2.岩土物理力学参数的获取方法
（1）岩土物理参数，通常可由实验室直接测定的指标有5项，密度 、天然含水量 、土粒比重 以及界限含水量 和 ，可通过前三项的结果换算得到其余的物理指标如： 、 、 、 、 、 、 、 等。
（2）力学（抗剪强度）指标：对土层、全～强风化岩层的粘聚力 、抗剪强度 （包括直剪快剪、固结快剪）主要采用室内试验统计值标准值；砂层采用综合内摩擦角可根基广东省地基基础设计规范[5]式4.3.7（ ）估算，并参考《工程地质手册（第四版）》表3-1-24及地区经验给出建议值；中、微风化岩层的直剪强度为岩体抗剪断强度峰值强度，参考室内岩石抗剪断强度试验数据和《工程岩体分级标准》（GB/T 50218-2014）附录D表D.0.1。
（3）地基承载力特征值 ：①岩石地基承载力特征值可采用岩石地基载荷试验确定，当试验困难时，对完整、较完整的岩石地基的承载力特征值，可结合岩石单轴抗压强度，按照广东省地基基础设计规范[5]式4.4.1 求取，其中 为根据岩体完整程度和岩石坚硬程度确定的折减系数， 为硬质岩石单轴饱和抗压强度或软质岩天然单轴抗压强度标准值；对于较破碎、破碎、极破碎的岩石地基承载力特征值也可查表4.4.1-2得到；②对碎石土、砂土地基承载力特征值可根据密实程度、湿度查广东省地基基础设计规范[5]表4.4.2-1、4.4.2-2得到；③对于粉土、一般黏性土可根据液性指数 和孔隙比 查表得到；④对软土可根据天然含水量查表得到。
除以上方法外，还可根据修正后的标贯锤击数 、修正后的重型动力触探锤击数 、修正后的轻便触探锤击数 查广东省地基基础设计规范[5]表4.4.3-1～4.4.3-7得到。
（4）桩基计算参数：对地下车站抗拔桩设计，桩侧摩阻力特征值 、桩端阻力特征值 查广东省地基基础设计规范[5]第10.2.3条经验值表提供，嵌岩桩按该规范表10.2.4选用C1、C2值；
结合相关规范，对于高架区间按铁路桥涵规范[7]进行设计；对高架车站按建筑桩基规范[8]进行桩基承载力估算，按铁路桥涵规范[7]进行复核。
①按铁路桥涵规范[7]设计时，桩的极限摩擦阻力 、桩尖土极限承载力 可查6.2.2节得到；
②按建筑桩基规范[8]设计时，桩周土极限侧阻力标准值 、桩的极限端阻力特征值 可查表5.3.5-1和5.3.5-2得到，对嵌岩桩，尚需按嵌岩深径比、岩石软硬程度、成桩工艺查该规范表5.3.9确定 值。
（5）静止侧压力系数 、泊松比 ： 可考虑采用侧压力仪测定，或者根据公式 （适用于无黏性土及正常固结黏性土），其中 为土的有效内摩擦角综合确定；泊松比 可根据土的塑性状态查广东省地基基础设计规范[5]表4.3.11取经验值，并对比 综合确定。
（6）变形模量 ：砂土分别按照标贯击数、室内试验数据分别查《铁路工程地质手册》表3-4-29及《工程地质手册（第四版）》表3-1-24综合给出建议值；残积土、全风化岩及强风化岩依广东省地基基础设计规范[5]中式4.3.9（ ）计算并结合经验给出，或者参考旁压试验得到。
（7）基床系数：现场可由原位载荷试验（或K30）结果，以K30荷载板试验值作为标准基床系数K1值，根据公式确定；当现场原位测试困难时，可采用室内试验（三轴试验法和固结试验法）、旁压试验、标贯试验计算值（ ）以及城市轨道勘察规范[1]附录H经验值给出的建议值。
（8）渗透系数k根据抽水试验、室内试验、城市轨道勘察规范[1]10.3.5条文说明中表7，及当地工程经验综合确定，适用于降水或涌水量计算。
（9）抗浮设计水位：本项目所在区地形起伏不大，大部分地区常在汛期发生内涝，综合考虑抗浮设计水位取地面标高。
3.岩土物理力学参数之间互检及协调
3.1 抗剪强度指标与地基承载力特征值
根据临界荷载公式，按照建筑地基基础设计规范中公式 互检。
（1）对于一般黏性土、砂土、全、强风化岩，首先确定地基承载力特征值经验值，然后把初步确定的抗剪强度指标 、 值（砂土 ），代入上述公式，得到各地层的地基承载力特征值计算值，判断经验值与计算值之间相差是否过大，调整 、 和地基承载力特征值经验值，直至二者相差不大为止；砂土根据 ，由 及 、 反推 ，同时根据调整之后较为合理的承载力特征值，根据公式假定 值合理，反推 ，或者假定 合理求 值；最终将地基承载力特征值经验值和抗剪强度指标 、 值调整在一个合理范围内，使相互之间协调。
（2）中等、微风化岩石：根据规范 确定其地基承载力和饱和单轴抗压强度之间的关系，参考规范经验值进行比较和调整。
下表为佛山地铁2号线详勘登洲站～花卉世界站区间各力学参数之间互检与协调，最终得到参数建议值表。
表1 一般黏性土、全、强风化岩抗剪强度指标与地基承载力互检
表2 砂土抗剪强度指标与地基承载力互检
根据互检结果可以看出，黏性土、砂土承载力与抗剪强度指标之间吻合较好，反映出各指标参数之间的相互协调和相互影响的关系，各参数之间的内在联系紧密，需要特别注意。
4.结论
地铁勘察成果是设计单位进行设计的前提条件和基础资料，地铁设计所需的岩土物理、力学参数多且标准不一。这就需要勘察人员根据勘察阶段、工程类型、地基基础形式、采用的设计规范等有一定的了解，在此基础上有针对性的进行钻探、原位测试、室内试验、物探、调查等工作，并对勘察成果进行综合分析，加强与设计沟通，分析比较各种参数和设计意图，有针对性、合理的提出物理力学参数建议值。
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作者简介：
陈鹏，男，1982年10月出生，工程师，注册岩土工程师，工学硕士，深圳市大升高科技工程有限公司岩土中心主任工程师，主要从事岩土工程勘察设计工作。
论文作者:陈鹏
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/3/29
标签：特征值论文; 岩土论文; 参数论文; 力学论文; 砂土论文; 强度论文; 设计规范论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;