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1、天津市海河隧道干坞工程各类土回弹模量的确定摘 要：回弹模量试验主要用于公路和机场跑道 等填方工程。目的在于通过对试样进行规定下的加载 和卸载，测定土的回弹变形量， 以确定土的回弹模量。关键词：回弹模量；回弹变形；干坞 天津市海河隧道干坞工程地处于海河沿岸。干坞 是预制沉管的工作平台，施工方需在海河南岸挖掘一 个面积约为 5.4 万平方米的干坞，然后在这个干坞中 预制三段高度约为 9.8 米，宽度约 36.6米，长度约 85 米的钢筋混凝土箱体沉管，最后再用拖轮将这三段沉管沉放到海河河底，并在水下 22 米进行精准对 接。该工程在 73 米深度范围内所揭露地层土类大致分 为淤泥质土、粘土、粉质粘
2、土、粉土、粉砂。本文涉 及到的地层所处深度在地下 12-32 米范围内，外表观 测各类土均为灰色，灰褐色。试验结果表明土的天然 含水率大且密度较小，回弹模量试验方法选择杠杆压 力仪法。1 本次回弹试验的过程控制 回弹试验分为现场试验和室内试验两种。室内试 验又分为杠杆压力仪法和强度仪法。本次试验采用杠杆压力仪法，具体试验过程介绍如下：1.1 将放置试样的不锈钢筒放在杠杆压力仪的底 盘上，将承载板放在试样的中心位置，并与杠杆压力 仪的加压球座对正。将千分表固定在立柱上，并将千 分表的测头安放在承载板的表架上。1.2 在杠杆压力仪的加载架上施加砝码，用预定 的最大压力 p 进行预压。对含水率大于塑
3、限的土， p=50100kPa；对含水率小于塑限的土， p=100 200kPa。预压应进行12次，每次预压1min卸载。 预压后调整承载板位置，并将千分表调到零位。1.3 将预定的最大压力分为 46级或更多级进行 加载，每级加载时间为1min，记录千分表读数，同时 卸载，当卸载 1min 时，记录千分表读数， 再施加下一 级荷载。如此逐级进行加载和卸载，并记录千分表读 数，直至最后一级荷载。为使试验曲线的开始部分比 较准确，可将第 1、第 2级荷载再分别分成 2小级进 行加载和卸载。试验中的最大压力也可略大于预定的 最大压力。2 试验成果本次对该工程的不同土类 40组试样分别进行了 回弹模量
4、试验，对每类土比较有代表性的试样结果进 行了详细对比和分析，具体试验指标见表 12，曲线图1由表 1 分析：淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土、 粉砂物性试验指标，含水率由 44.8%逐渐降到 20.8%； 天然干密度由1.21g/cm3逐渐上升到1.63g/cm3; 土类 颗粒粒径由细逐渐变粗；土层由软逐渐变硬。由表 2分析：淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土、 粉砂在进行回弹模量测定过程中，垂直加荷的压力逐 级由小变大，对于淤泥质土垂直起始压力为 22(kPa)， 最终垂直压力为77 (kPa);依次对于粘土、粉质粘 土、粉土、粉砂试验过程中垂直压力逐级变大，粉砂 垂直起始压力为44 (kPa)，
5、最终垂直压力为352( kPa)。经分析发现土质越软，密度越小，对其进行试验 过程中垂直荷载的压力级差越小， 例如淤泥质土为 11(kPa) ，相反垂直荷载的压力级差越大，例如粉砂为22 (kPa)88(kPa),而其他土类的垂直荷载的压力 级差则介于两者之间。各类土回弹模量曲线回归方程：淤泥质土为 l =0.0065p - 0.0274，粘土为 l = 0.004p - 0.0248，粉质粘 土为 l = 0.0019p - 0.0010，粉土为： l = 0.0017p + 0.0017，粉砂为 l = 0.0006p -0.0024。在相应的物性指 标基础上测得的各土类回弹模量区间大概为
6、：淤泥质 土为 2.7X 103 (kPa),粘土为 4.4X 103 (kPa),粉质 粘土为 8.7X 103 (kPa),粉土为 1.1X 104 (kPa),粉 砂为 3.3X104(kPa)。分析上述结果发现：曲线方程的斜率由淤泥质土 到粉砂由大变小 说明随着土颗粒由细变粗、密度由 小变大、土质由软变硬 曲线由陡逐渐变缓 回弹模 量值由小变大。3 回弹模量试验过程中影响因素3.1 试样的制备。影响试验成果准确与否的主要 因素之一就是试样的制备。制备过程中 要尽量保持 试样的天然状态 防止扰动；为尽量保障试验条件与 现场接近 削取试样的环刀体积要大 本次试验的环 刀直径为 6cm 高
7、6 cm ；试样要均匀 具有代表性； 同时试样两端用玻璃片密封 防止水分蒸发 不能马 上进行试验的试样放在干燥缸里 干燥缸底部放有清 水。3.2 仪器调试。切记承载板要放在试样的中心位 置 并与杠杆压力仪的加压球座对正。将千分表固定 在立柱上 并将千分表的测头安放在承载板的表架上 表架一定要水平。3.3 加卸荷载。对土施加预压时 一定要根据土 的含水率和密度大小而定 对于含水率大且密度小的 软土，预压要小，并且逐级试着加大，切勿上来就超 过土的承载能力而加压，这会破坏了土的天然结构， 导致试样作废。4 结语土的回弹模量测定进行 3 次平行试验，每次试验 结果与回弹模量的均值之差不超过 5%。本次资料整 理过程中，在舍掉了离散性较大的试验点基础上，对 曲线进行了回归，某种程度上保证了回归方程的可靠 性。本文阐述的试验成果，是在比较有代表性的试样 基础上进行的，某种意义上这对周围地层相应土类的 回弹模量提供了参考依据。