（1.沈阳城市建设学院，辽宁，沈阳，110167）
（2.中冶沈勘工程技术有限公司，辽宁，沈阳，110016）
Solution to Lateral Earth Pressure Coefficient at rest by Dilatometer Test
ZHAO Zhonghua1 LU Fatan2 MA Lizhu1 GUO Wenye1
（1.Shenyang Urban Construction University，Shenyang，110167）
（2.Shen Kan Engineering and Technology Corporation，MCC，Shenyang，110016）
【摘 要】为了更加精确的确定静止侧压力系数，本文结合沈阳地铁扁铲侧胀试验数据，建立静止侧压力系数K0与水平应力指数KD关系经验公式，验证公式在沈阳地区的适用性。研究结果表明:采用扁铲侧胀试验求解静止侧压力系数更能反应实际原位土体的应力状态，计算公式简单，本文研究为工程应用提供了有效的依据。
【关键词】扁铲侧胀试验；静止侧压力系数；侧胀水平应力指数
【Abstract】 In order to accurately ensure the lateral earth pressure coefficient at rest, the paper combines with lots of Dilatometer Test data of Shenyang, establishes the empirical formula between lateral earth pressure coefficient at rest and horizontal stress index and certifies the applicability of formula in Shenyang region. Research has shown that using the dilatometer test to solve the lateral earth pressure coefficient at rest can actually react the situ stress conditions and the computational formula is simple. The paper provides the base for application in project.
【Keywords】dilatometer test；lateral earth pressure coefficient at rest；horizontal stress index
1、前言
扁铲侧胀试验是由意大利学者Marchetti发明的一种新型的原位测试技术，该技术具有简单、经济、重复性好、扰动小、能获得多个土性参数、可得到近似连续剖面等优点[1]，在国外岩土工程勘察设计中已获得广泛应用，目前我国这一技术的理论与实践发展日趋完善，得到一些成熟经验[2、3]。
静止侧压力系数是岩土工程中的一个重要参数，其确定方法可由室内土工试验求得，但由于土工试验取样时对土体产生了扰动，破坏了土体本身的初始状态，导致结果准确性较差。扁铲侧胀试验具有操作简单，快速，对土体扰动性小，其结果更加接近真实值等优点，在求解如K0这样的水平方向应力有关的参数有着独特的优势。
2、侧胀水平应力指数与静止侧压力系数相关关系分析
应用扁铲侧胀试验可以直接测得土体的侧胀水平应力指数，若能建立静止侧压力系数K0与侧胀水平应力指数KD二者之间的关系，必能简化精确静止侧压力系数求解。基于以上思想，从理论上对二者关系进行分析：
扁铲侧胀试验的侧胀水平应力指数KD定义[4]为:
3、应用Mindlin解推导公式并进行地区修正
研究K0和KD关系的关键是根据扁铲侧胀试验土体的变形过程求得土体水平附加应力 的大小。扁铲侧胀试验是小应变试验，土体变形近似处于弹性阶段或拟弹性阶段。可将问题转化为利用弹性力学Mindlin理论给出解答[5]。
结合沈阳地区的弹性变形系数修正及扁铲探头尺寸进行研究。沈阳地区的侧胀土性指数ID值基本在Marchettti提出的利用侧胀土性指数ID划分土类的标准范围内，砂性土的ID值下限为1.8左右进行修正。
式（7）是沈阳地区K0的半理论半经验计算公式，该公式仅适用于沈阳地区侧胀土性指数ID<1.8的土体。
4、公式在沈阳地区的适用性分析
为了验证该公式在沈阳地区的适用性，选取沈阳地铁工程试验孔，分别按以下几种方法计算静止侧压力系数K0：(1)Marchetti提出的公式： ；(2)本文公式： ，并将由两种方法计算结果与对应深度的土工试验K0值进行对比，应用数据处理Origin软件，绘制在同一张图中，见下图。
图1 ⑥层K0求解方法比较
图2 ⑥5层K0求解方法比较
从图1、2中可以看出：沈阳地区直接应用Marchetti公式求解静止侧压力系数K0值与土工试验结果差别很大，可见直接应用Marchetti公式并不是最适合的，需进行沈阳地区经验修正。沈阳地区应用公式（7）计算结果和土工试验结果及铁路原位测试规程建议的经验值相接近。
为 了进一步验证公式（7）在沈阳地区的适用性，将沈阳地铁工程侧胀水平应力指数KD值，分别按Marchetti提出的公式、本文公式和铁路原位测试规程建议的经验公式进行计算，并取土工试验的K0值进行比较。在实际工程的应用中，一般并不需要对应每一个深度详细给出K0值，通常只需知道不同土层的取值，所以本文的研究是取各土层的平均值进行比较，见表1。
从表1可以看出：在沈阳地区直接应用Marchetti公式求解静止侧压力系数K0值与土工试验结果差别很大，而应用本文推导公式（7）的计算结果和土工试验结果及铁路原位测试规程建议的经验值相接近，这就进一步验证了本文公式在沈阳地区的适用性。
5、结论
（1）扁铲侧胀试验在求解静止侧压力系数K0这样的水平方向应力有关的参数时有着独特的优势。
（2）采用扁铲侧胀试验的侧胀水平应力指数KD求取原位土体的静止侧压力系数K0较室内土工试验更加简便。推导的公式虽形式上极为简单，但具有较强的理论依据，该公式适用于侧胀土性指数ID＜1.8的土体。
（3）经沈阳地铁工程的试验数据验证，推导的公式适合在沈阳地区使用，建议沈阳地区采用半理论半经验公式来求解静止侧压力系数。
参考文献：
[1]工程地质手册编写委员会.工程地质手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2011
[2]唐世栋，肖勇，王松平.杭州地区用扁铲侧胀试验求解静止侧压力系数K0的研究[J].工程勘察，2009
[3]解磊，赵中华等.沈阳地区扁铲侧胀试验技术的研究[J].沈阳建筑大学学报，2008
[4]中华人民共和国建设部.岩土工程勘察规范（GB50021-2001）[s].北京：中国建筑工业版社，2009
[5]傅纵.扁铲侧胀试验机理分析及应用研究[D].同济大学硕士学位论文，2004
作者简介：
赵中华(1978～ )女，辽宁铁岭人，副教授，主要从事岩土工程的研究与实践（电子邮箱zzh615@163.com）
基金项目：
辽宁省教育厅科学研究一般项目(L2014570)
论文作者:赵中华1,陆法潭2,马丽珠1,郭文晔1
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年1月供稿
论文发表时间:2016/4/25
标签：公式论文; 系数论文; 应力论文; 地区论文; 压力论文; 土工论文; 指数论文; 《工程建设标准化》2016年1月供稿论文;