基于轻型动力触探试验评价钙质土最大干密度的方法与流程

本发明涉及一种密度评价方法，更具体的说，是涉及一种基于轻型动力触探试验评价钙质土最大干密度的方法。

背景技术：

随着我国对海上岛屿的开发，该区域内的工程建设必将随之飞速发展。而在该区域广泛分布着钙质土地基，在施工过程中应保证这些地基土具有良好的压实性，以避免将来发生下沉、破坏乃至液化的情况。由于钙质土特有的物理力学性质，使其在工程特性上与陆相沉积物存在着较大的差异，而最大干密度ρd，max是地基土压实程度评价中的一个非常重要的参数。因此，提出一种新的、能够快速、准确地预测钙质土地基ρd，max的方法，对于这些岛屿上钙质土类别的了解以及建筑物的设计和施工至关重要。

若要采用常规土力学试验的方法测试土体ρd，max则需预先取得原状土样烘干，再在试验室内进行振动锤击试验。然而，这样的试验过程无疑是耗时耗力并且有限制的。因此，为避免试验室方法的困难，考虑采用圆锥动力触探试验评价钙质土地基的最大。圆锥动力触探试验是指利用一定的锤击能量将一定规格的圆锥探头打入土中，根据贯入锤击数来判别土层类别及推测土的各类工程特性。在《ASTM D6951–03(2006)》、《DIN EN ISO 22476-2:2012-03(2012)》以及《岩土工程勘察规范》(GB-50021-2001)中，均提到按原位圆锥动力触探试验指标评价土体的物理力学性质。表1所示即上述规范规定的三种圆锥动力触探试验的锤击能量以及圆锥探头的规格。这里我们拟通过《岩土工程勘察规范》(GB-50021-2001)中规定的轻型动力触探试验来进行土体ρd，max的测试。

表1不同规范下的锤击能量及圆锥探头规格对比

在目前的规范中轻型动力触探试验更多地是用于地基承载力和相对密实度的预测。而目前关于通过贯入指标预测土体ρd，max的研究却很少，而将轻型动力触探试验应用于钙质土地基的案例更是少之又少。因此，提出一种新的适用于钙质土的，基于轻型动力触探试验指标评价钙质土地基最大干密度的方法具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种基于轻型动力触探试验评价钙质土最大干密度的方法，采用该方法预测出的钙质土地基ρd，max与实际情况更加相符。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明基于轻型动力触探试验评价钙质土最大干密度的方法，包括以下步骤：

(1)在原钙质砂场地选取试验点，在每个试验点分别进行轻型动力触探试验，记录锤击数，以及每次锤击完成后探头的累积贯入深度；

(2)将步骤(1)中记录的每类钙质土样的贯入锤击数、每次锤击完成后探头的累积贯入深度，分别绘成锤击数—累积贯入深度散点图，再利用最小二乘法分别将每幅图中的各组试验的数据点拟合成一条直线，每条直线的斜率称为此类钙质土样的贯入度pindex，i；

(3)将现场进行试验的钙质土样取回，在实验室内进行烘干，通过土工试验分别确定每类钙质土样的干密度ρd和最大干密度ρd，max；

(4)结合每组试验得到的贯入度pindex，i、干密度ρd、最大干密度ρd，max，分别得到(pindex，i，ρd，ρd，max)关系散点图；

(5)采用最小二乘法对(pindex，i，ρd，ρd，max)关系散点图中的数据点进行拟合，得到(pindex，i，ρd，ρd，max)之间关系的表达式；

(6)由于《岩土工程勘察规范》(GB-50021-2001)中规定采用探头贯入30cm所需的锤击数N10作为轻型动力触探试验的指标，因此得将其代入步骤(5)的表达式中，即得到(N10，ρd，ρd，max)之间关系的表达式，该表达式即用于预测该场地范围内所有钙质土地基的最大干密度ρd，max。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明得出的经验公式针对于钙质土地基，为在该种地基上采用现场轻型动力触探试验预测地基土ρd，max提供可靠依据。

(2)本发明采用现场原位试验以及室内土工试验数据作为公式拟合的依据，可靠性强，成本低，周期短，可大大减少人力、物力和时间。

(3)本发明方法符合工程实际，方法简单明确，易于操作，所涉及参数都容易确定且可靠，因此，在现场建筑设计以及施工的过程中采用该方法预测最大干密度ρd，max将会更加精确、合理。

综上所述，本发明针对于钙质土地基，综合考虑地基土现场试验实际情况，通过原位试验，土样基本未受到扰动，更接近实际，而且试验简单快捷，因此，在现场轻型动力触探试验中采用其拟合出的关系式预测钙质土地基的最大干密度ρd，max将会更加精确、合理，快捷

附图说明

图1是锤击数—累积贯入深度关系散点拟合图示例。

图2是(ρd，Pindex，ρd，max)数据散点及拟合结果图。

图3是数据拟合结果评价示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，举以下实施例，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明基于轻型动力触探试验评价钙质土最大干密度的方法，包括以下步骤：

(1)在原钙质砂场地选取若干个试验点，在每个试验点分别进行轻型动力触探试验，记录锤击数，以及每次锤击完成后探头的累积贯入深度。

(2)将步骤(1)中记录的每类钙质土样的贯入锤击数、每次锤击完成后探头的累积贯入深度，分别绘成锤击数—累积贯入深度散点图，再利用最小二乘法分别将每幅图中的各组试验的数据点拟合成一条直线，每条直线的斜率称为此类钙质土样的贯入度pindex，i。

(3)将现场进行试验的钙质土样取回，在实验室内进行烘干，通过土工试验分别确定每类钙质土样的干密度ρd和最大干密度ρd，max。

(4)结合每组试验得到的贯入度pindex，i、干密度ρd、最大干密度ρd，max，分别得到(pindex，i，ρd，ρd，max)关系散点图。

(5)采用最小二乘法对(pindex，i，ρd，ρd，max)关系散点图中的数据点进行拟合，得到(pindex，i，ρd，ρd，max)之间关系的表达式。

(6)由于《岩土工程勘察规范》(GB-50021-2001)中规定采用探头贯入30cm所需的锤击数N10作为轻型动力触探试验的指标，因此得将其代入步骤(5)的表达式中，即得到(N10，ρd，ρd，max)之间关系的表达式，该表达式即可用于预测该场地范围内所有钙质土地基的最大干密度ρd，max。

具体实施例

本发明基于轻型动力触探试验评价钙质土最大干密度的方法，采用以下步骤：

(1)在天然钙质砂场地2km距离范围内，按相似间距确定15个试验点，在每个试验点分别进行轻型动力触探试验，并记录贯入锤击数，以及每次锤击完成后探头的累积贯入深度。

(2)如附图1所示，将步骤(1)中记录的每类钙质土样的贯入锤击数、每次锤击完成后探头的累积贯入深度，分别绘成锤击数—累积贯入深度散点图，再利用最小二乘法分别将每幅图中的各组试验的数据点拟合成一条直线，每条直线的斜率称为此类钙质土样的贯入度pindex，i。

(3)将现场进行试验的钙质土样取回。在实验室内进行烘干，通过土工试验分别确定每类钙质土样的干密度ρd和最大干密度ρd，max。

(4)如附图2所示，结合每组试验得到的贯入度pindex，i、干密度ρd、最大干密度ρd，max，得到一系列(pindex，i，ρd，ρd，max)数据点。

(5)采用最小二乘法对(pindex，i，ρd，ρd，max)关系散点图中的数据点进行拟合，得到(pindex，iρd，ρd，max)之间关系的表达式(1.1)。

(6)由《岩土工程勘察规范》(GB-50021-2001)中规定采用探头贯入30cm所需的锤击数N10作为轻型动力触探试验的指标，因此得将其代入表达式(1.1)中，即得到(N10，ρd，ρd，max)之间关系的表达式(1.2)，该表达式即可用于预测该场地范围内所有钙质土地基的ρd，max。

由附图3所示，其公式的拟合结果中决定系数R²高达96.7％，因此采用其预测钙质土地基的ρd，max结果僵尸十分安全合理且接近实际值。

在海上海岛和大陆架广泛分布着钙质土，其碳酸钙含量大都超过90％，因此，在该区域海岛上通过轻型动力触探试验预测钙质土地基最大干密度时可直接采用本发明方法

尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。