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【摘 要】 扁鏟侧胀试验（DMT）是岩土工程勘察的一种新兴的原位测试方法，根据试验值及试验指标，按地区经验可划分土类、计算静止侧压力系数、不排水抗剪强度等。本文以南京地铁3号线工程扁铲侧胀试验获得的原位测试数据为基础，与静力触探等原位测试对比分析，对扁铲侧胀试验的应用效果进行分析和评价，以便使DMT试验在长江漫滩区应用能够达到较好的效果。
【关键词】 扁铲侧胀试验;静力触探;材料指数;静止侧压力系数
1 引言
扁铲侧胀试验（DMT）是岩土工程勘察的一种新兴的原位测试方法，是用静力或动力将扁铲形探头贯入土中，达到试验深度后，利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张进行原位测试。该试验是1980年由意大利学者Machetti发明，所以又称为Marchetti dilatometer test，适用于各类软土、一般饱和粘土、粉土、松散一中密饱和砂类土等，可应用于天然地基、桩基工程及边坡工程等复杂的岩土工程中。由于操作简单，试验快速准确，重复性好，经济适用等特点，该试验方法在国外发展很快，并先后列入ASTM（1986）推荐方法和新的欧洲标准Euro—code7（1997）。我国陈国民等（1998）在上海首先开始应用，其后许多学者与工程师将其应用于各地的地铁、轻轨交通及民用建筑等的场地基础勘察中[1]。
DMT试验根据试验值及试验指标，按地区经验可划分土类，确定粘性土的状态，计算静止侧压力系数、不排水抗剪强度、变性参数，进行液化判别等。
南京长江漫滩地区DMT试验的应用目前已积累了大量的工程经验，也获得了较为丰富的数据，即便如此，DMT试验仍处于起步、探索阶段，操作技术、经验上还不成熟。为确保施工安全及试验质量，试验深度一般
只达到地表以下30米左右，随今后条件、技术、经验等各方面的逐渐成熟，DMT试验深度也将不断增大。
本文以南京地铁3号线工程地质勘察扁铲侧胀试验获得的原位测试数据为基础，与静力触探、十字板剪切、室内试验等数据对比，对DMT试验的应用效果进行分析和评价，以便使DMT试验在南京长江漫滩区应用能够达到较好的效果。
2 DMT试验数据
南京地铁3号线京新村站共布置6个扁铲侧胀试验孔。为进行DMT试验与其他原位测试对比分析，本工程6个DMT孔同时进行静力触探试验，个别孔还进行了十字板剪切试验。由于DMT试验数据量大，本文仅给出S4J7孔DMT试验数据，见表1，但本文的各项对比分析及结论均建立在综合考虑所有DMT孔试验数据基础上。
表1为S4J7孔DMT试验测得的A、B、C、△A、△B值根据岩土工程勘察规范10.8.3节计算所得各指标数值[2]。
表1 S4J7孔扁铲侧胀试验数据
试验深度（m） 初始压力P0 测涨压力P1 回复压力P2 材料指数ID 孔压指数UD 水平应力指数KD 侧涨模量ED
1.5 112 158 67 0.43 0.57 4.57 1.58
2 111 152 23 0.41 0.12 3.66 1.44
2.5 134 207 41 0.61 0.21 3.78 2.53
3 165 276 66 0.76 0.31 4.09 3.84
3.5 184 237 41 0.33 0.10 4.02 1.84
4 191 265 45 0.46 0.09 3.70 2.57
4.5 222 298 54 0.41 0.10 3.93 2.64
5 230 289 61 0.31 0.11 3.68 2.06
5.5 184 286 45 0.74 0.00 2.50 3.55
6 191 366 48 1.24 -0.02 2.37 6.07
6.5 196 218 52 0.15 -0.02 2.23 0.75
7 227 359 61 0.79 0.00 2.48 4.57
7.5 252 327 67 0.40 0.01 2.61 2.61
8 252 299 72 0.26 0.01 2.41 1.62
8.5 215 345 59 0.92 -0.12 1.77 4.50
9 276 535 82 1.32 0.01 2.35 8.98
9.5 270 605 59 1.82 -0.14 2.11 11.64
10 296 715 49 2.04 -0.20 2.25 14.56
10.5 304 733 81 2.05 -0.07 2.19 14.88
11 298 737 98 2.22 -0.01 1.99 15.25
11.5 270 460 61 1.15 -0.27 1.60 6.58
12 300 432 69 0.69 -0.22 1.77 4.57
12.5 257 429 76 1.21 -0.28 1.28 5.96
13 268 447 95 1.21 -0.17 1.28 6.21
13.5 335 395 129 0.29 0.02 1.75 2.10
14 345 561 65 1.00 -0.30 1.74 7.49
14.5 311 718 96 2.31 -0.22 1.38 14.12
15 370 885 48 2.24 -0.40 1.75 17.87
15.5 403 1043 134 2.48 -0.04 1.90 22.21 16 469 1097 132 1.97 -0.06 2.28 21.81
16.5 451 994 89 1.84 -0.22 2.06 18.86
17 519 1103 118 1.63 -0.12 2.43 20.28
17.5 493 1087 132 1.81 -0.10 2.17 20.60
18 503 1212 125 2.13 -0.14 2.14 24.61
18.5 441 808 133 1.38 -0.16 1.67 12.73
19 558 1194 115 1.68 -0.17 2.31 22.06
19.5 554 1092 165 1.46 -0.06 2.20 18.67
20 536 999 151 1.33 -0.11 2.02 16.05
图1为S4J7孔静力触探试验曲线，该曲线岩土分层是全面考虑了钻探孔现场岩土描述及室内土工试验数据的综合成果。
3 DMT试验数据分析
3.1材料指数ID划分土类
1980年意大利人Marchetti提出用材料指数ID划分土类，ID≤0.6时为粘性土;0.6≤ID≤0.8为粉土;ID﹥1.8为砂土。具體分类见工程地质手册（第四版）P265页表3-8-1[1]。
实践证明，根据Marchetti提出的方法判别土类，与土工试验及静力触探成果相比，基本一致。但由于各地区的土性不完全相同，因此在具体用ID划分土类时，应结合本地区的土质情况和经验，对工程地质手册（第四版）P265页表3-8-1进行适当修正。
本文以大量的扁铲侧胀试验数据为基础，综合考虑静力触探试验、室内土工试验等成果，分析总结了南京长江漫滩区ID划分土类的界限值。
由于静力触探试验在工程勘察中对于土层的分层准确性较好，已被广大勘察技术人员所认可，本工程静探孔旁均进行了钻探，岩土分层更为准确。由图2对比图1可以看出，ID与qc随深度变化趋势基本相同。因此应用ID划分土类可行。
图1 S4J7孔静力触探试验曲线 图2 S4J7孔ID与土层深度s关系曲线
本文综合所有DMT试验孔数据，经过统计分析，给出适用于南京长江漫滩区ID划分土类的表格，见表2。
表2综合考虑了南京长江漫滩区典型千层饼状地层特性，即粘性土层中夹薄层粉土粉砂及粉土粉砂土层中夹薄层粘性土等情况。
表2 南京长江漫滩区ID划分土类
材料指数ID 土层名称
ID≤0.3 粘土
0.3﹤ID≤0.6 淤泥质粉质粘土
0.6﹤ID≤1.0 粉质粘土
1.0﹤ID≤2.0 粉土
2.0﹤ID 粉砂
3.2计算静止侧压力系数K0
扁铲测头贯入土中，对周围土体产生挤压，故不能由DMT试验直接测定原位初始侧向应力。可通过经验建立静止侧压力系数K0与水平应力指数KD的关系式。最早也是由意大利人Marchetti于1980年提出的经验公式[1]：
（3.2-1）
后经Lunne等人的补充，在1989年又提出下列公式：
新近沉积粘土：
（3.2-2）
老粘土：
（3.2-3）
但是上述公式在不同地区是不同的，具体使用时应进行修正。上海地区根据已有工程经验，对淤泥质土的修正：
，其中n的取值：淤泥质粉质粘土取0.44，淤泥质粘土取0.60。对褐黄色硬壳层和粉土、砂土的修正：
，其中n的取值：褐黄色硬壳层取0.54，粉性土和砂土取0.47。
本文通过对南京地铁京新村站DMT试验数据分析，并对比室内土工k0试验结果及长江漫滩区大量k0参数取值结果，结合上海地区公式综合分析给出南京长江漫滩区DMT试验确定k0经验公式：
，其中n的取值，淤泥质粉质粘土取0.51，粉质粘土取0.68。对粉土、砂土的修正按上海地区经验公式计算。
3.3不排水抗剪强度cu
实践证明，根据工程地质手册（第四版）P266页经验公式计算得出的cu与现场十字板、室内直剪及室内三轴压缩[4]得出的cu很接近，有很大的实用价值。
本文以南京地铁3号线京新村站DMT试验及现场十字板剪切试验[3]数据为基础，结合上海地区经验公式，综合统计分析DMT试验数据，验证确定不排水抗剪强度cu的经验公式的合理性。
本文选取6个DMT试验孔共计40组数据进行计算，计算结果与其相应钻孔深度处土样室内三轴试验、现场十字板剪切试验对比，结果见图3。图3为s4j4孔同一土层不同深度处各试验方法抗剪强度指标大小。
图3 s4j4孔十字板、DMT、三轴试验对比
由图3曲线明显看出，三种方法抗剪强度指标具有高度统一变化趋势，且其他试验孔数据趋势基本相同，在此没有一一详细列出，这充分说明了DMT试验确定抗剪强度的经验公式较为合理，但南京长江漫滩区应用本公式应进行修正，修正后为，。另外手册提供十字板剪切试验cu与KD指数关系为较为合理，研究区可以采用。
4 结语
根据上述对DMT试验大量数据分析得出如下结果（仅针对南京长江漫滩区）：
1）DMT试验划分土类采用以下标准：ID≤0.3时为粘土，0.3﹤ID≤0.6时为淤泥质粉质粘土，0.6﹤ID≤1.0时为粉质粘土，1.0﹤ID≤2.0时为粉土，2.0﹤ID为粉砂;
2）DMT试验确定静止侧压力系数K0采用公式，其中n的取值，淤泥质粉质粘土取0.51，粉质粘土取0.68。对粉土、砂土的修正按上海地区经验公式计算;
3）DMT试验确定不排水抗剪强度cu采用公式，十字板剪切试验cu与KD指数关系采用工程地质手册（第四版）经验公式较为合理，本地区可以采用。
参考文献：
[1]工程地质手册编委会.工程地质手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2006
[2] GB50021-2001.岩土工程勘察规范（2009年版）[S].中华人民共和国建设部，2009.
[3]陈仲颐等.土力学[M].北京：清华大学出版社，1994
[4] GB/T50123-1999.土工试验方法标准[S].中华人民共和国建设部，1999
【关键词】 扁铲侧胀试验;静力触探;材料指数;静止侧压力系数
1 引言
扁铲侧胀试验（DMT）是岩土工程勘察的一种新兴的原位测试方法，是用静力或动力将扁铲形探头贯入土中，达到试验深度后，利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张进行原位测试。该试验是1980年由意大利学者Machetti发明，所以又称为Marchetti dilatometer test，适用于各类软土、一般饱和粘土、粉土、松散一中密饱和砂类土等，可应用于天然地基、桩基工程及边坡工程等复杂的岩土工程中。由于操作简单，试验快速准确，重复性好，经济适用等特点，该试验方法在国外发展很快，并先后列入ASTM（1986）推荐方法和新的欧洲标准Euro—code7（1997）。我国陈国民等（1998）在上海首先开始应用，其后许多学者与工程师将其应用于各地的地铁、轻轨交通及民用建筑等的场地基础勘察中[1]。
DMT试验根据试验值及试验指标，按地区经验可划分土类，确定粘性土的状态，计算静止侧压力系数、不排水抗剪强度、变性参数，进行液化判别等。
南京长江漫滩地区DMT试验的应用目前已积累了大量的工程经验，也获得了较为丰富的数据，即便如此，DMT试验仍处于起步、探索阶段，操作技术、经验上还不成熟。为确保施工安全及试验质量，试验深度一般
只达到地表以下30米左右，随今后条件、技术、经验等各方面的逐渐成熟，DMT试验深度也将不断增大。
本文以南京地铁3号线工程地质勘察扁铲侧胀试验获得的原位测试数据为基础，与静力触探、十字板剪切、室内试验等数据对比，对DMT试验的应用效果进行分析和评价，以便使DMT试验在南京长江漫滩区应用能够达到较好的效果。
2 DMT试验数据
南京地铁3号线京新村站共布置6个扁铲侧胀试验孔。为进行DMT试验与其他原位测试对比分析，本工程6个DMT孔同时进行静力触探试验，个别孔还进行了十字板剪切试验。由于DMT试验数据量大，本文仅给出S4J7孔DMT试验数据，见表1，但本文的各项对比分析及结论均建立在综合考虑所有DMT孔试验数据基础上。
表1为S4J7孔DMT试验测得的A、B、C、△A、△B值根据岩土工程勘察规范10.8.3节计算所得各指标数值[2]。
表1 S4J7孔扁铲侧胀试验数据
试验深度（m） 初始压力P0 测涨压力P1 回复压力P2 材料指数ID 孔压指数UD 水平应力指数KD 侧涨模量ED
1.5 112 158 67 0.43 0.57 4.57 1.58
2 111 152 23 0.41 0.12 3.66 1.44
2.5 134 207 41 0.61 0.21 3.78 2.53
3 165 276 66 0.76 0.31 4.09 3.84
3.5 184 237 41 0.33 0.10 4.02 1.84
4 191 265 45 0.46 0.09 3.70 2.57
4.5 222 298 54 0.41 0.10 3.93 2.64
5 230 289 61 0.31 0.11 3.68 2.06
5.5 184 286 45 0.74 0.00 2.50 3.55
6 191 366 48 1.24 -0.02 2.37 6.07
6.5 196 218 52 0.15 -0.02 2.23 0.75
7 227 359 61 0.79 0.00 2.48 4.57
7.5 252 327 67 0.40 0.01 2.61 2.61
8 252 299 72 0.26 0.01 2.41 1.62
8.5 215 345 59 0.92 -0.12 1.77 4.50
9 276 535 82 1.32 0.01 2.35 8.98
9.5 270 605 59 1.82 -0.14 2.11 11.64
10 296 715 49 2.04 -0.20 2.25 14.56
10.5 304 733 81 2.05 -0.07 2.19 14.88
11 298 737 98 2.22 -0.01 1.99 15.25
11.5 270 460 61 1.15 -0.27 1.60 6.58
12 300 432 69 0.69 -0.22 1.77 4.57
12.5 257 429 76 1.21 -0.28 1.28 5.96
13 268 447 95 1.21 -0.17 1.28 6.21
13.5 335 395 129 0.29 0.02 1.75 2.10
14 345 561 65 1.00 -0.30 1.74 7.49
14.5 311 718 96 2.31 -0.22 1.38 14.12
15 370 885 48 2.24 -0.40 1.75 17.87
15.5 403 1043 134 2.48 -0.04 1.90 22.21 16 469 1097 132 1.97 -0.06 2.28 21.81
16.5 451 994 89 1.84 -0.22 2.06 18.86
17 519 1103 118 1.63 -0.12 2.43 20.28
17.5 493 1087 132 1.81 -0.10 2.17 20.60
18 503 1212 125 2.13 -0.14 2.14 24.61
18.5 441 808 133 1.38 -0.16 1.67 12.73
19 558 1194 115 1.68 -0.17 2.31 22.06
19.5 554 1092 165 1.46 -0.06 2.20 18.67
20 536 999 151 1.33 -0.11 2.02 16.05
图1为S4J7孔静力触探试验曲线，该曲线岩土分层是全面考虑了钻探孔现场岩土描述及室内土工试验数据的综合成果。
3 DMT试验数据分析
3.1材料指数ID划分土类
1980年意大利人Marchetti提出用材料指数ID划分土类，ID≤0.6时为粘性土;0.6≤ID≤0.8为粉土;ID﹥1.8为砂土。具體分类见工程地质手册（第四版）P265页表3-8-1[1]。
实践证明，根据Marchetti提出的方法判别土类，与土工试验及静力触探成果相比，基本一致。但由于各地区的土性不完全相同，因此在具体用ID划分土类时，应结合本地区的土质情况和经验，对工程地质手册（第四版）P265页表3-8-1进行适当修正。
本文以大量的扁铲侧胀试验数据为基础，综合考虑静力触探试验、室内土工试验等成果，分析总结了南京长江漫滩区ID划分土类的界限值。
由于静力触探试验在工程勘察中对于土层的分层准确性较好，已被广大勘察技术人员所认可，本工程静探孔旁均进行了钻探，岩土分层更为准确。由图2对比图1可以看出，ID与qc随深度变化趋势基本相同。因此应用ID划分土类可行。
图1 S4J7孔静力触探试验曲线 图2 S4J7孔ID与土层深度s关系曲线
本文综合所有DMT试验孔数据，经过统计分析，给出适用于南京长江漫滩区ID划分土类的表格，见表2。
表2综合考虑了南京长江漫滩区典型千层饼状地层特性，即粘性土层中夹薄层粉土粉砂及粉土粉砂土层中夹薄层粘性土等情况。
表2 南京长江漫滩区ID划分土类
材料指数ID 土层名称
ID≤0.3 粘土
0.3﹤ID≤0.6 淤泥质粉质粘土
0.6﹤ID≤1.0 粉质粘土
1.0﹤ID≤2.0 粉土
2.0﹤ID 粉砂
3.2计算静止侧压力系数K0
扁铲测头贯入土中，对周围土体产生挤压，故不能由DMT试验直接测定原位初始侧向应力。可通过经验建立静止侧压力系数K0与水平应力指数KD的关系式。最早也是由意大利人Marchetti于1980年提出的经验公式[1]：
（3.2-1）
后经Lunne等人的补充，在1989年又提出下列公式：
新近沉积粘土：
（3.2-2）
老粘土：
（3.2-3）
但是上述公式在不同地区是不同的，具体使用时应进行修正。上海地区根据已有工程经验，对淤泥质土的修正：
，其中n的取值：淤泥质粉质粘土取0.44，淤泥质粘土取0.60。对褐黄色硬壳层和粉土、砂土的修正：
，其中n的取值：褐黄色硬壳层取0.54，粉性土和砂土取0.47。
本文通过对南京地铁京新村站DMT试验数据分析，并对比室内土工k0试验结果及长江漫滩区大量k0参数取值结果，结合上海地区公式综合分析给出南京长江漫滩区DMT试验确定k0经验公式：
，其中n的取值，淤泥质粉质粘土取0.51，粉质粘土取0.68。对粉土、砂土的修正按上海地区经验公式计算。
3.3不排水抗剪强度cu
实践证明，根据工程地质手册（第四版）P266页经验公式计算得出的cu与现场十字板、室内直剪及室内三轴压缩[4]得出的cu很接近，有很大的实用价值。
本文以南京地铁3号线京新村站DMT试验及现场十字板剪切试验[3]数据为基础，结合上海地区经验公式，综合统计分析DMT试验数据，验证确定不排水抗剪强度cu的经验公式的合理性。
本文选取6个DMT试验孔共计40组数据进行计算，计算结果与其相应钻孔深度处土样室内三轴试验、现场十字板剪切试验对比，结果见图3。图3为s4j4孔同一土层不同深度处各试验方法抗剪强度指标大小。
图3 s4j4孔十字板、DMT、三轴试验对比
由图3曲线明显看出，三种方法抗剪强度指标具有高度统一变化趋势，且其他试验孔数据趋势基本相同，在此没有一一详细列出，这充分说明了DMT试验确定抗剪强度的经验公式较为合理，但南京长江漫滩区应用本公式应进行修正，修正后为，。另外手册提供十字板剪切试验cu与KD指数关系为较为合理，研究区可以采用。
4 结语
根据上述对DMT试验大量数据分析得出如下结果（仅针对南京长江漫滩区）：
1）DMT试验划分土类采用以下标准：ID≤0.3时为粘土，0.3﹤ID≤0.6时为淤泥质粉质粘土，0.6﹤ID≤1.0时为粉质粘土，1.0﹤ID≤2.0时为粉土，2.0﹤ID为粉砂;
2）DMT试验确定静止侧压力系数K0采用公式，其中n的取值，淤泥质粉质粘土取0.51，粉质粘土取0.68。对粉土、砂土的修正按上海地区经验公式计算;
3）DMT试验确定不排水抗剪强度cu采用公式，十字板剪切试验cu与KD指数关系采用工程地质手册（第四版）经验公式较为合理，本地区可以采用。
参考文献：
[1]工程地质手册编委会.工程地质手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2006
[2] GB50021-2001.岩土工程勘察规范（2009年版）[S].中华人民共和国建设部，2009.
[3]陈仲颐等.土力学[M].北京：清华大学出版社，1994
[4] GB/T50123-1999.土工试验方法标准[S].中华人民共和国建设部，1999