第11卷第6期2014年12月
现代交通技术
Modern Transportation TechnologyVol. 11 No.6Dec. 2014
无锡地区静止侧压力系数试验研究
张道政，段永强，蔡 君
1
2
1
（1.江苏中设工程咨询集团有限公司，江苏 无锡 214072；2.无锡地铁集团有限公司，江苏 无锡 214131）
摘 要：扁铲侧胀试验是一种新型的原位测试技术，文章在分析扁铲侧胀试验原理的基础上，对比分析了国内外利用扁铲侧胀试验水平应力指数K D 求解静止侧压力系数K 0的各种经验公式，通过对无锡地铁1、2、3号线及部分深基坑工程的扁铲侧胀试验资料的整理和分析，将国内外的经验与无锡本地土性结合，最终提出了适用于无锡地区的经验公式。
关键词：扁铲侧胀试验；水平应力指数；静止侧压力系数；经验公式
中图分类号：U231.1 文献标识码：A 文章编号：1672–9889（2014）06–0078–04
Experimental Study on Lateral Earth Pressure Coefficient At Rest for Wuxi Area
Zhang Daozheng1, Duan Yongqiang2, Cai Jun1
（1. Jiangsu Zhongshe Engineering Consultancy Group Co., Ltd, Wuxi 214072，China；
2.Wuxi Metro Group Co., Ltd, Wuxi 214131，China）
Abstract: DMT was a kind of new in situ test techniques. Based on the principle of the test and data at home and abroad, experience formulae of lateral earth pressure coefficient at rest were obtained by stress level.Meanwhile, combined with Wuxi metro line 1,line 2, line 3 and other deep excavations, the DMT data were summarized and analyzed, and the experience formula were established, which could apply to soil layers in Wuxi.
Key words: DMT; stress level index; lateral earth pressure coefficient at rest; experience formula
1 概述
静止侧压力系数K 0是岩土力学中一个非常重要的参数，其物理意义是：在不允许有侧向变形的情况下，土样受到轴向压力增量Δσ1将会引起侧向压力的相应增量Δσ3，比值Δσ3 /Δσ1称为土的侧压力系数ξ或静止土压力系数K 0，有的规范统一称为土的静止侧压力系数（K 0）[1]。目前静止侧压力系数K 0被广泛地应用于诸如顶埋管道、地下洞室边墙和隧道衬砌以及挡土墙计算、基坑支护结构设计等岩土工程设计之中，且越来越受到岩土工程界的高度重视。长期以来，静止侧压力系数K 0主要是通过室内土工试验求得，但在实际操作中由于取样过程对土体不可避免的扰动和室内试验过程对土体原始应力状态的改变，使所测得的K 0值无法真
实反映现场土体的原始应力特点。近年来，随着扁铲侧胀试验这一原位测试技术的问世，国内外研究者试图利用扁铲侧胀试验来测定K 0，利用静止侧压力系数K 0与水平应力指数K D 之间较好的相关性，先后提出和建立了相应的经验公式[2-5]。
1980年Marchetti [2]通过对软土地区的扁铲侧胀试验与其它试验的对比研究，建立了适用于非胶结粘土和砂土的水平应力指K D 与K 0之间的关系式（I D ＜1.2）：
（1）Uglow 和Powell [3]于1988年继研究了英国地区粘性土的特征之后，对前面Marchetti 提出的计算K 0的关系式进行了修正，得到：
基金项目：江苏省交通科学研究计划项目（项目编号：2012T04）
作者简介：张道政（1963-），男，江苏扬州人，高级工程师，主要从事岩土工程勘察与测试工作。
K 0 = 0.34K D 0.55 （2）
同年，挪威学者Lacasse 和Lunne [4]也对此关系式进行了修正，得到适合挪威地区的计算关系式：
K 0 = 0.34K D m （3）其中，K D ＜4，对于高塑性粘土m = 0.44；对
于低塑性土m = 0.64。
1999年陈国民[5]等根据上海的工程情况，对已有的经验公式作出修正，计算关系式修正为：
K 0 = 0.34K D 0.54 （淤泥质）粘土、粉质粘土：（4）
K 0 = 0.34K D 0.54-0.06 K D 表层褐黄土：（5）
K 0 = 0.34K D 0.47-0.06 K D 粉土、砂土：（6）由于国内外试验仪器在性能方面存在诸多差异，并且岩土体本身具有很强的地域性，因此国内外的经验公式在无锡地区并不能直接应用。本文通过对无锡地铁1~3号线和部分深基坑工程勘察中的扁铲侧胀试验数据进行整理、分析，把国内外的经验与本地土性结合，建立无锡地区由扁铲侧胀试验
成果求解静止侧压力系数K 0 的经验公式。2 扁铲侧胀试验原理
扁铲侧胀试验具有操作简单、重复性好、人为影响因素小、经济适用等优点，在国外已广泛使用。其工作原理是：利用静力或锤击动力（通常是利用静力触探设备或标准贯入试验设备）将一扁铲形探头贯入土中，达到预定深度后，然后施加气压，使扁铲探头侧面的弹性圆形钢膜片向外扩张，量测钢膜片扩张时3个特殊位置（A、B、C）的压力值，并由读数A 、B 、C 值经膜片修正系数的修正后可分别得出P 0、P 1、P 2值：
P 0=1.05（A -Z m +△A ）-0.05（B -Z m -△B ） （7）
P 1 = B-Z m -△B （8）P 2 = C -Z m +△A （9）
Z m 为未加压时仪表的压力初读数，在式中：
DMT-W 1型扁铲侧胀仪中，因显示仪表本身有调零
P 0为初始装置，故不考虑Z m 值的影响，即Z m = 0；侧压力，即土体水平位移0.05 mm（即A 点）时土
P 1为土体水平位移1.10 mm（即体所受的侧压力；
P 2为终止压力，即恢B 点）时土体所受的侧压力；
复初始状态（即C 点）时土体所受的侧压力；△A 为率定时钢膜片膨胀至0.05 mm时的实测气压值，△A = 5~25 kPa；△B 为率定时钢膜片膨胀至1.10 mm时的实测气压值，△B = 10~110 kPa。
由P 0、P 1和P 2值可获得4个扁铲参数，计算公式如下：
土性（材料）指数I D =（P 1-P 0）/（P 0-u 0）
水平应力指数K D =（P 0-u 0）/σV 0
侧胀模量E D = 34.7（P 1-P 0） 孔压指数U D =（P 2-u 0）/（P 0-u 0）
u 0为静止孔隙水压力；式中：σV0为试验深度处有效上覆土压力。
I D 、根据上述扁铲参数，可判断土的特性，如：
K D 反映了土的水平应力，K D 越大，U D 可划分土类；
E D 反映了土的固结特说明土的固结及密实度越好；
性等，再利用这些参数经过经验公式计算，得出一
些土性参数如不排水抗剪强度C u 、超固结比OCR、压缩模量E s 、静止侧压力系数K 0等等，从而用于岩土工程设计。
3 无锡地区静止侧压力系数K 0经验公式3.1 区域地质概况
无锡地区地貌上位于长江三角洲太湖冲湖积平原区，地势平坦、河网密布，地面高程大多在3~5 m。第四纪沉积物覆盖广泛，50 m以浅土层，除②层新近沉积的淤泥质土为局部分布外，其余各个工程地质层组基本齐全，其中第③工程地质层组，以黏土、粉质黏土为主，底部为饱和粉质黏土夹粉土层，该层组的厚度一般为6~10 m；第④工程地质层组岩性为粉土、粉砂，厚一般2.3~5.3 m，部分位置厚度较大，与下部砂土连成一体，主要分布于全新世河道分布地段，饱水，松散~中密状态为主；第⑤工程地质层组以粉质黏土为主，局部地段为淤泥质粉质黏土，以软塑为主，中～高压缩性，该层层间夹有一层厚薄不均的粉土粉砂；第⑥工程地质层组岩性以黏土、粉质黏土为主，局部为粉土。其中该层组上部为黄褐、暗绿、灰绿色黏土为主，含铁锰结核，厚度一般为5~10 m，可～硬塑偏硬塑，低压缩性，强度大的硬土层。各土层物理力学性质指标如表1所示。3.2 无锡地区经验公式
通过整理、统计分析无锡地铁1、2、3号线和当地部分深基坑工程项目所得到的60余个扁铲侧胀试验孔资料，共得到粘土分析数据180组，粉质粘土分析数据180组，粉土分析数据105组，砂土分析数据75组。各主要土层扁铲侧胀试验成果以及根据式（1）~式（7）计算的静止侧压力系数K 0结果如表2所示。
从表2可以看出，与《工程地质手册》（第四版）中的土侧压力系数经验值[6]相比，式（1）~式（3）计算出的K 0值普遍较大，采用上海公式计算比较接近，但仍有差异。根据无锡当地的工程实践情况，结合上海等地的研究现状，运用已有公式，先对各
组数据进行计算，参照《工程地质手册》（第四版）中土的静止侧压力系数经验值，对式（4）~式（6）进行修正，得到无锡地区各类土体的静止侧压力系数K 0的经验公式为：
粘土，K 0 = 0.34K D 0.48-0.05K D （10） 粉质粘土，K 0 = 0.34K D 0.5-0.06K D （11）粉土，K 0 = 0.34K D 0.48-0.06K D （12） 砂土，K 0 = 0.34K D 0.46-0.06K D （13）
表1 无锡地区50 m以浅地层物理力学指标表
层
号
无侧限基床系
直剪直剪三轴三轴渗透压缩数K /静止抗压比例（快剪）（固快）（UU）（CU）含水重度 系数-1侧压孔隙模量（MPa岩土强度・m ）γ/系数M /量w/
比e E s /名称力系-3-4
・m ）（MN・m C k /Φk /C k /Φk /C k /Φk /C /Φk /%（kNq u /K 20/MPa 垂水数K 0-1
kPa （°）kPa （°）kPa （°）kPa （°）（cm・s）kPa 直平
28.6
19.117.7
0.8065.01.0753.7
2812
3214
0.420.54
15~208~12
2411
6.53.2
2213.53210
6.838
2.12.5
2018.21.29×10-72120.42.97×10-63021.21.63×10-61520.62.32×10-63020.21.43×10-72120.42.24×10-5
1.12×10-41.14×10-3
2.52.32.6
1620.25.59×10-53521.17.04×10-83120.75.30×10-6
8973184127 66
②1-1粘土
淤泥质
②1粉质粘36.9
土②2②3③1③2④1④2⑤1⑥1⑥2
粉质黏
26.6土淤泥
质粉质58.6粘土粘土
23.5
19.10.7766.318220.4115~204215.24017.0523.0
15.519.518.818.619.018.519.719.2
1.7792.50.6998.80.8215.80.8158.00.7618.60.8994.20.6739.10.7537.5
[**************]6
[**************]3
0.460.410.460.420.410.550.350.43
10~1530~3512~1615~1816~208~1235~4525~35
121.0109.4323.52.32.3
7017869
5616.95321.5851817.11619.1278710
23.826.21.8
76
26.332.2
粉质粘
28.7土粉土粉砂
27.926.2
粉质粘
31.4土粘土
22.8
粉质粘
25.7
土
1012.231
6117.55622.3774316.44119.054
表2 主要土层扁铲侧胀试验成果及不同公式计算K 0结果
扁铲侧胀试验中间成果
层号
岩土名称
颜色
状态
侧压力系数K 0不同公式计算结果
上海公式
工程地质手册经验值0.53
Uglow&
材料指数水平应力侧胀模量孔压系数Marchetti Lacasse&
Powell
I D E D U D 指数K D 公式Lunne 公式
公式0.32~0.52
3.2~5.2
3.2~5.20.22~0.320.8~1.20.6~0.8
0.6~0.7
淤泥
②1质粉质灰色
粘土②2
粉质
灰黄色黏土
流塑0.64~0.83
软塑0.45~0.667.5~10.76.7~10.50.35~0.551.5~1.91.0~1.20.56~0.580.53
淤泥
②3质粉质灰色
粘土
粉质
灰黄色粘土
灰色灰色
流塑0.22~0.422.5~4.01.5~4.50.15~0.250.7~1.00.5~0.70.5~0.60.56~0.720.53
③1粘土褐黄色硬塑~可塑0.55~0.7214.3~16.37.1~13.70.36~0.56 2.2~2.51.4~1.6③2
可塑
0.4~1.02
4.8~6.9
6.3~12.50.42~0.521.1~1.40.8~0.9
0.8~0.90.7~0.80.5~0.6
0.56~0.570.33~0.530.79~0.960.40~0.42
0.430.43
④1粉土④2粉砂⑤1
粉质粘土
灰色稍密~中密0.77~1.52
中密软塑硬塑硬塑
0.85~2.820.50~0.98
3.6~4.912.6~20.40.12~0.35 0.9~1.10.7~0.83.1~4.214.5~24.6 0.22~0.400.8~1.00.6~0.72.6~3.6
4.2~7.20.35~0.550.7~0.90.6~0.7
0.39~0.410.33~0.430.57~0.68
0.53
⑥1粘土灰黄色⑥2
粉质
灰黄色粘土
0.39~0.5615.3~17.88.8~15.30.46~0.662.3~2.61.5~1.60.42~0.77
5.6~6.2
7.5~13.20.52~0.721.3~1.40.8~0.9
0.56~0.540.33~0.530.53~0.540.33~0.43
运用各修正公式计算数据得出各种土类的K 0，与之前计算结果形成拟合结果分析图，如图1~图4所示。
3.10
2.90
2.702.502.302.101.901.701.501.301.100.900.700.500.30
K Marchetti 法上海法Powell 法修正法实测值
2.0K 0
6.010.014.018.022.0
K D
图1 粘土K D -K 0拟合分析图
1.801.601.401.201.000.800.600.40
0.20K D
1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
Marchetti 法上海法Powell 法修正法实测值
图2 粉质粘土K D -K 0拟合分析图
0.550.500.450.400.350.30
K D
1.02.03.04.05.06.07.08.09.0上海法修正法实测值
差较大，但是其误差范围在40%左右，拟合结果较
K 0修正值为0.40为理想。有些土样K D 为2.22左右，
左右，但其实测K 0 值较大达到0.52左右，修正值与实测值误差不超过40%，究其原因可能是因为其塑性较大，比如淤泥质粘土K 0 值高达0.6以上。粘土的修正结果较之其他方法拟合结果较为理想，修正公式可以采用。
从粉质粘土和粉土的拟合成果图中可以看出，大部分拟合结果较为理想。当K D ≤2.5时，K 0 修正值较小，与实测值有一定误差，但是误差通常在40%以内，较之其他计算方法，该拟合结果较为理想，可以为工程所采用。
对于砂土，从其拟合成果图中可以看出，上海法计算值处于修正值与实测值中间，上海法计算值与实测值更为接近，误差相比而言更小。故砂土的
K 0 = 0.34K D 0.47-0.06K D 。拟合公式拟采用上海公式：
综合以上拟合分析成果，所采用的拟合公式是比较符合工程实际的，结果比较准确，故最终拟合公式如式 （10）~式 （13）所示。4 结论
在岩土工程中K 0 的求取方法很多，但普遍存在土样扰动和应力释放、操作不便等问题，而且费时费力，而扁铲侧胀试验是在原位土体中进行试验，保持土体的原状性，其试验结果更能反映土体的实际应力状态，而且是一种测定土体侧向力学反应的试验，所以在求取软土层静止侧压力系数K 0 值方面有着独特的优势。同时，扁铲侧胀试验具有操作简单、快速、经济、误差小、灵敏度高、可重复性好、适用范围广等诸多优点。然而，对于扁铲侧胀试验的应用研究，各地区需要根据各自的经验加以调整，提出适用于本地区的经验公式以满足实际的工程需求。
参考文献
［1］工程地质手册编写委员会. 工程地质手册（第四版）［M ］.
北京：建筑工业出版社. 2007.
［2］Marchetti. S.（1980）. In-Situ Tests by Flat Dilatometer［J ］.
Journal of Geotechnical Engineering，ASCE，107（3）：832-837. （1988）. The Interpretation［3］Powell，J. J. M. andUglow，I. M.
of the Marchetti Dilatometer tests in U. K. Clays. PenetrationTesting in the U.K.，Thomas Telford，London：121-125. ［4］Lacasse，S.andLunne，T.（1988）. Calibration of Dilatometer
Correlations. Penetration Testing 1988，（Proc. ISOPT-1， Orlando），Vol. Balkema，Rotterdam：539-548.
［5］陈国民. 扁铲侧胀仪试验及其应用［J ］.岩土工程学报，
1999，21（2）：177-183.
2014-09-23）（收稿日期：
图3 粉土K D -K 0拟合分析图
[**************].50
2.50
3.50
4.50
K D
5.50
K 0
上海法修正法实测值
图4 砂土K D -K 0拟合分析图
根据土工试验规范，粘土的静止侧压力系数K 0
的范围是0.30~0.56，粉质粘土的静止侧压力系数K 0的范围是0.40~0.58，粉土的为0.30~0.48，砂土的范围是0.33~0.45。根据土工试验结果，对于同类土样，塑性越大其对应的静止侧压力系数K 0值也就越大。从试验统计资料来看，扁铲侧胀试验与室内土工试验数据基本一致，扁铲侧胀试验数据可以为工程所采用。
根据拟合成果所反映情况以及统计结果来看，粘土的修正结果在正常范围之内，且大部分修正结果与实测值较为接近；个别土样修正值与实测值相
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无锡地区静止侧压力系数试验研究
张道政，段永强，蔡 君
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（1.江苏中设工程咨询集团有限公司，江苏 无锡 214072；2.无锡地铁集团有限公司，江苏 无锡 214131）
摘 要：扁铲侧胀试验是一种新型的原位测试技术，文章在分析扁铲侧胀试验原理的基础上，对比分析了国内外利用扁铲侧胀试验水平应力指数K D 求解静止侧压力系数K 0的各种经验公式，通过对无锡地铁1、2、3号线及部分深基坑工程的扁铲侧胀试验资料的整理和分析，将国内外的经验与无锡本地土性结合，最终提出了适用于无锡地区的经验公式。
关键词：扁铲侧胀试验；水平应力指数；静止侧压力系数；经验公式
中图分类号：U231.1 文献标识码：A 文章编号：1672–9889（2014）06–0078–04
Experimental Study on Lateral Earth Pressure Coefficient At Rest for Wuxi Area
Zhang Daozheng1, Duan Yongqiang2, Cai Jun1
（1. Jiangsu Zhongshe Engineering Consultancy Group Co., Ltd, Wuxi 214072，China；
2.Wuxi Metro Group Co., Ltd, Wuxi 214131，China）
Abstract: DMT was a kind of new in situ test techniques. Based on the principle of the test and data at home and abroad, experience formulae of lateral earth pressure coefficient at rest were obtained by stress level.Meanwhile, combined with Wuxi metro line 1,line 2, line 3 and other deep excavations, the DMT data were summarized and analyzed, and the experience formula were established, which could apply to soil layers in Wuxi.
Key words: DMT; stress level index; lateral earth pressure coefficient at rest; experience formula
1 概述
静止侧压力系数K 0是岩土力学中一个非常重要的参数，其物理意义是：在不允许有侧向变形的情况下，土样受到轴向压力增量Δσ1将会引起侧向压力的相应增量Δσ3，比值Δσ3 /Δσ1称为土的侧压力系数ξ或静止土压力系数K 0，有的规范统一称为土的静止侧压力系数（K 0）[1]。目前静止侧压力系数K 0被广泛地应用于诸如顶埋管道、地下洞室边墙和隧道衬砌以及挡土墙计算、基坑支护结构设计等岩土工程设计之中，且越来越受到岩土工程界的高度重视。长期以来，静止侧压力系数K 0主要是通过室内土工试验求得，但在实际操作中由于取样过程对土体不可避免的扰动和室内试验过程对土体原始应力状态的改变，使所测得的K 0值无法真
实反映现场土体的原始应力特点。近年来，随着扁铲侧胀试验这一原位测试技术的问世，国内外研究者试图利用扁铲侧胀试验来测定K 0，利用静止侧压力系数K 0与水平应力指数K D 之间较好的相关性，先后提出和建立了相应的经验公式[2-5]。
1980年Marchetti [2]通过对软土地区的扁铲侧胀试验与其它试验的对比研究，建立了适用于非胶结粘土和砂土的水平应力指K D 与K 0之间的关系式（I D ＜1.2）：
（1）Uglow 和Powell [3]于1988年继研究了英国地区粘性土的特征之后，对前面Marchetti 提出的计算K 0的关系式进行了修正，得到：
基金项目：江苏省交通科学研究计划项目（项目编号：2012T04）
作者简介：张道政（1963-），男，江苏扬州人，高级工程师，主要从事岩土工程勘察与测试工作。
K 0 = 0.34K D 0.55 （2）
同年，挪威学者Lacasse 和Lunne [4]也对此关系式进行了修正，得到适合挪威地区的计算关系式：
K 0 = 0.34K D m （3）其中，K D ＜4，对于高塑性粘土m = 0.44；对
于低塑性土m = 0.64。
1999年陈国民[5]等根据上海的工程情况，对已有的经验公式作出修正，计算关系式修正为：
K 0 = 0.34K D 0.54 （淤泥质）粘土、粉质粘土：（4）
K 0 = 0.34K D 0.54-0.06 K D 表层褐黄土：（5）
K 0 = 0.34K D 0.47-0.06 K D 粉土、砂土：（6）由于国内外试验仪器在性能方面存在诸多差异，并且岩土体本身具有很强的地域性，因此国内外的经验公式在无锡地区并不能直接应用。本文通过对无锡地铁1~3号线和部分深基坑工程勘察中的扁铲侧胀试验数据进行整理、分析，把国内外的经验与本地土性结合，建立无锡地区由扁铲侧胀试验
成果求解静止侧压力系数K 0 的经验公式。2 扁铲侧胀试验原理
扁铲侧胀试验具有操作简单、重复性好、人为影响因素小、经济适用等优点，在国外已广泛使用。其工作原理是：利用静力或锤击动力（通常是利用静力触探设备或标准贯入试验设备）将一扁铲形探头贯入土中，达到预定深度后，然后施加气压，使扁铲探头侧面的弹性圆形钢膜片向外扩张，量测钢膜片扩张时3个特殊位置（A、B、C）的压力值，并由读数A 、B 、C 值经膜片修正系数的修正后可分别得出P 0、P 1、P 2值：
P 0=1.05（A -Z m +△A ）-0.05（B -Z m -△B ） （7）
P 1 = B-Z m -△B （8）P 2 = C -Z m +△A （9）
Z m 为未加压时仪表的压力初读数，在式中：
DMT-W 1型扁铲侧胀仪中，因显示仪表本身有调零
P 0为初始装置，故不考虑Z m 值的影响，即Z m = 0；侧压力，即土体水平位移0.05 mm（即A 点）时土
P 1为土体水平位移1.10 mm（即体所受的侧压力；
P 2为终止压力，即恢B 点）时土体所受的侧压力；
复初始状态（即C 点）时土体所受的侧压力；△A 为率定时钢膜片膨胀至0.05 mm时的实测气压值，△A = 5~25 kPa；△B 为率定时钢膜片膨胀至1.10 mm时的实测气压值，△B = 10~110 kPa。
由P 0、P 1和P 2值可获得4个扁铲参数，计算公式如下：
土性（材料）指数I D =（P 1-P 0）/（P 0-u 0）
水平应力指数K D =（P 0-u 0）/σV 0
侧胀模量E D = 34.7（P 1-P 0） 孔压指数U D =（P 2-u 0）/（P 0-u 0）
u 0为静止孔隙水压力；式中：σV0为试验深度处有效上覆土压力。
I D 、根据上述扁铲参数，可判断土的特性，如：
K D 反映了土的水平应力，K D 越大，U D 可划分土类；
E D 反映了土的固结特说明土的固结及密实度越好；
性等，再利用这些参数经过经验公式计算，得出一
些土性参数如不排水抗剪强度C u 、超固结比OCR、压缩模量E s 、静止侧压力系数K 0等等，从而用于岩土工程设计。
3 无锡地区静止侧压力系数K 0经验公式3.1 区域地质概况
无锡地区地貌上位于长江三角洲太湖冲湖积平原区，地势平坦、河网密布，地面高程大多在3~5 m。第四纪沉积物覆盖广泛，50 m以浅土层，除②层新近沉积的淤泥质土为局部分布外，其余各个工程地质层组基本齐全，其中第③工程地质层组，以黏土、粉质黏土为主，底部为饱和粉质黏土夹粉土层，该层组的厚度一般为6~10 m；第④工程地质层组岩性为粉土、粉砂，厚一般2.3~5.3 m，部分位置厚度较大，与下部砂土连成一体，主要分布于全新世河道分布地段，饱水，松散~中密状态为主；第⑤工程地质层组以粉质黏土为主，局部地段为淤泥质粉质黏土，以软塑为主，中～高压缩性，该层层间夹有一层厚薄不均的粉土粉砂；第⑥工程地质层组岩性以黏土、粉质黏土为主，局部为粉土。其中该层组上部为黄褐、暗绿、灰绿色黏土为主，含铁锰结核，厚度一般为5~10 m，可～硬塑偏硬塑，低压缩性，强度大的硬土层。各土层物理力学性质指标如表1所示。3.2 无锡地区经验公式
通过整理、统计分析无锡地铁1、2、3号线和当地部分深基坑工程项目所得到的60余个扁铲侧胀试验孔资料，共得到粘土分析数据180组，粉质粘土分析数据180组，粉土分析数据105组，砂土分析数据75组。各主要土层扁铲侧胀试验成果以及根据式（1）~式（7）计算的静止侧压力系数K 0结果如表2所示。
从表2可以看出，与《工程地质手册》（第四版）中的土侧压力系数经验值[6]相比，式（1）~式（3）计算出的K 0值普遍较大，采用上海公式计算比较接近，但仍有差异。根据无锡当地的工程实践情况，结合上海等地的研究现状，运用已有公式，先对各
组数据进行计算，参照《工程地质手册》（第四版）中土的静止侧压力系数经验值，对式（4）~式（6）进行修正，得到无锡地区各类土体的静止侧压力系数K 0的经验公式为：
粘土，K 0 = 0.34K D 0.48-0.05K D （10） 粉质粘土，K 0 = 0.34K D 0.5-0.06K D （11）粉土，K 0 = 0.34K D 0.48-0.06K D （12） 砂土，K 0 = 0.34K D 0.46-0.06K D （13）
表1 无锡地区50 m以浅地层物理力学指标表
层
号
无侧限基床系
直剪直剪三轴三轴渗透压缩数K /静止抗压比例（快剪）（固快）（UU）（CU）含水重度 系数-1侧压孔隙模量（MPa岩土强度・m ）γ/系数M /量w/
比e E s /名称力系-3-4
・m ）（MN・m C k /Φk /C k /Φk /C k /Φk /C /Φk /%（kNq u /K 20/MPa 垂水数K 0-1
kPa （°）kPa （°）kPa （°）kPa （°）（cm・s）kPa 直平
28.6
19.117.7
0.8065.01.0753.7
2812
3214
0.420.54
15~208~12
2411
6.53.2
2213.53210
6.838
2.12.5
2018.21.29×10-72120.42.97×10-63021.21.63×10-61520.62.32×10-63020.21.43×10-72120.42.24×10-5
1.12×10-41.14×10-3
2.52.32.6
1620.25.59×10-53521.17.04×10-83120.75.30×10-6
8973184127 66
②1-1粘土
淤泥质
②1粉质粘36.9
土②2②3③1③2④1④2⑤1⑥1⑥2
粉质黏
26.6土淤泥
质粉质58.6粘土粘土
23.5
19.10.7766.318220.4115~204215.24017.0523.0
15.519.518.818.619.018.519.719.2
1.7792.50.6998.80.8215.80.8158.00.7618.60.8994.20.6739.10.7537.5
[**************]6
[**************]3
0.460.410.460.420.410.550.350.43
10~1530~3512~1615~1816~208~1235~4525~35
121.0109.4323.52.32.3
7017869
5616.95321.5851817.11619.1278710
23.826.21.8
76
26.332.2
粉质粘
28.7土粉土粉砂
27.926.2
粉质粘
31.4土粘土
22.8
粉质粘
25.7
土
1012.231
6117.55622.3774316.44119.054
表2 主要土层扁铲侧胀试验成果及不同公式计算K 0结果
扁铲侧胀试验中间成果
层号
岩土名称
颜色
状态
侧压力系数K 0不同公式计算结果
上海公式
工程地质手册经验值0.53
Uglow&
材料指数水平应力侧胀模量孔压系数Marchetti Lacasse&
Powell
I D E D U D 指数K D 公式Lunne 公式
公式0.32~0.52
3.2~5.2
3.2~5.20.22~0.320.8~1.20.6~0.8
0.6~0.7
淤泥
②1质粉质灰色
粘土②2
粉质
灰黄色黏土
流塑0.64~0.83
软塑0.45~0.667.5~10.76.7~10.50.35~0.551.5~1.91.0~1.20.56~0.580.53
淤泥
②3质粉质灰色
粘土
粉质
灰黄色粘土
灰色灰色
流塑0.22~0.422.5~4.01.5~4.50.15~0.250.7~1.00.5~0.70.5~0.60.56~0.720.53
③1粘土褐黄色硬塑~可塑0.55~0.7214.3~16.37.1~13.70.36~0.56 2.2~2.51.4~1.6③2
可塑
0.4~1.02
4.8~6.9
6.3~12.50.42~0.521.1~1.40.8~0.9
0.8~0.90.7~0.80.5~0.6
0.56~0.570.33~0.530.79~0.960.40~0.42
0.430.43
④1粉土④2粉砂⑤1
粉质粘土
灰色稍密~中密0.77~1.52
中密软塑硬塑硬塑
0.85~2.820.50~0.98
3.6~4.912.6~20.40.12~0.35 0.9~1.10.7~0.83.1~4.214.5~24.6 0.22~0.400.8~1.00.6~0.72.6~3.6
4.2~7.20.35~0.550.7~0.90.6~0.7
0.39~0.410.33~0.430.57~0.68
0.53
⑥1粘土灰黄色⑥2
粉质
灰黄色粘土
0.39~0.5615.3~17.88.8~15.30.46~0.662.3~2.61.5~1.60.42~0.77
5.6~6.2
7.5~13.20.52~0.721.3~1.40.8~0.9
0.56~0.540.33~0.530.53~0.540.33~0.43
运用各修正公式计算数据得出各种土类的K 0，与之前计算结果形成拟合结果分析图，如图1~图4所示。
3.10
2.90
2.702.502.302.101.901.701.501.301.100.900.700.500.30
K Marchetti 法上海法Powell 法修正法实测值
2.0K 0
6.010.014.018.022.0
K D
图1 粘土K D -K 0拟合分析图
1.801.601.401.201.000.800.600.40
0.20K D
1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
Marchetti 法上海法Powell 法修正法实测值
图2 粉质粘土K D -K 0拟合分析图
0.550.500.450.400.350.30
K D
1.02.03.04.05.06.07.08.09.0上海法修正法实测值
差较大，但是其误差范围在40%左右，拟合结果较
K 0修正值为0.40为理想。有些土样K D 为2.22左右，
左右，但其实测K 0 值较大达到0.52左右，修正值与实测值误差不超过40%，究其原因可能是因为其塑性较大，比如淤泥质粘土K 0 值高达0.6以上。粘土的修正结果较之其他方法拟合结果较为理想，修正公式可以采用。
从粉质粘土和粉土的拟合成果图中可以看出，大部分拟合结果较为理想。当K D ≤2.5时，K 0 修正值较小，与实测值有一定误差，但是误差通常在40%以内，较之其他计算方法，该拟合结果较为理想，可以为工程所采用。
对于砂土，从其拟合成果图中可以看出，上海法计算值处于修正值与实测值中间，上海法计算值与实测值更为接近，误差相比而言更小。故砂土的
K 0 = 0.34K D 0.47-0.06K D 。拟合公式拟采用上海公式：
综合以上拟合分析成果，所采用的拟合公式是比较符合工程实际的，结果比较准确，故最终拟合公式如式 （10）~式 （13）所示。4 结论
在岩土工程中K 0 的求取方法很多，但普遍存在土样扰动和应力释放、操作不便等问题，而且费时费力，而扁铲侧胀试验是在原位土体中进行试验，保持土体的原状性，其试验结果更能反映土体的实际应力状态，而且是一种测定土体侧向力学反应的试验，所以在求取软土层静止侧压力系数K 0 值方面有着独特的优势。同时，扁铲侧胀试验具有操作简单、快速、经济、误差小、灵敏度高、可重复性好、适用范围广等诸多优点。然而，对于扁铲侧胀试验的应用研究，各地区需要根据各自的经验加以调整，提出适用于本地区的经验公式以满足实际的工程需求。
参考文献
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北京：建筑工业出版社. 2007.
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Journal of Geotechnical Engineering，ASCE，107（3）：832-837. （1988）. The Interpretation［3］Powell，J. J. M. andUglow，I. M.
of the Marchetti Dilatometer tests in U. K. Clays. PenetrationTesting in the U.K.，Thomas Telford，London：121-125. ［4］Lacasse，S.andLunne，T.（1988）. Calibration of Dilatometer
Correlations. Penetration Testing 1988，（Proc. ISOPT-1， Orlando），Vol. Balkema，Rotterdam：539-548.
［5］陈国民. 扁铲侧胀仪试验及其应用［J ］.岩土工程学报，
1999，21（2）：177-183.
2014-09-23）（收稿日期：
图3 粉土K D -K 0拟合分析图
[**************].50
2.50
3.50
4.50
K D
5.50
K 0
上海法修正法实测值
图4 砂土K D -K 0拟合分析图
根据土工试验规范，粘土的静止侧压力系数K 0
的范围是0.30~0.56，粉质粘土的静止侧压力系数K 0的范围是0.40~0.58，粉土的为0.30~0.48，砂土的范围是0.33~0.45。根据土工试验结果，对于同类土样，塑性越大其对应的静止侧压力系数K 0值也就越大。从试验统计资料来看，扁铲侧胀试验与室内土工试验数据基本一致，扁铲侧胀试验数据可以为工程所采用。
根据拟合成果所反映情况以及统计结果来看，粘土的修正结果在正常范围之内，且大部分修正结果与实测值较为接近；个别土样修正值与实测值相