基于CPTU的土体不排水抗剪强度研究

文中采用孔压静力触探(CPTU)探头对某地区黏土进行了不排水抗剪贯入模型试验,并采用CEL大变形数值模拟方法模拟CPTU探头在土体的贯入过程中造成不同深度土层的变形过程。分析模型试验结果和数值模拟结果发现,在贯入试验中,当土体距离CPTU探头较远时,土体的水平位移较小,影响范围约为3B,CPTU探头贯入深度相同的情况下,在CPTU探头下1B的深度,土体会产生最大的形变;在CPTU探头贯入过程中,数值模型在CPTU探头贯入的初期和后期出现了两种不同的破坏模式。采用文中建立的方法对文中模型试验进行计算发现,文中模型试验为第一种破坏模式。

软基处理PST桩复合地基加固机理及CPTU验证

对于厂房、仓库、露天堆场等沿海软土地基加固处理工程,采用传统的软基处理方法如真空预压或堆载预压,其施工工期长、工后沉降大;采用水泥搅拌桩由于施工质量不易控制,桩体强度低、处理效果不佳;采用刚性桩复合地基存在地面堆载沉降不均匀等难题。“PST”复合地基处理方法采用预制桩与桩帽及厚褥垫层组合,将预制桩的高承载力转化为褥垫层均布承载力;地面均布荷载引起的变形应力传递到桩身而非其下的软土。以某大型地基处理工程为例,通过CPTU孔压静力触探技术评价PST桩地基处理加固效果与挤土效应,通过对打桩过程中,不同时期的超静孔隙水压力进行观测,掌握超静孔隙水压力消散和变化规律。通过打桩过程中的超孔压的变化情况,分析打桩顺序和速率对孔压的影响程度,了解PST桩施工对软土的扰动规律,以指导施工,降低PST桩施工对地基土的影响。

基于随机森林算法的CPTu土类识别模型研究及其在不同区域的应用

探讨基于跨地区的“CPTu+钻孔”数据库建立多地区广泛适用的土类识别模型的可行性,阐明在砾石、砂土、粉土、黏土四大分类情况下,能够适用于多个不同地区的土类识别模型。基于跨新西兰、奥地利、德国3个地区的“CPTu+钻孔”数据库,以CPTu测试数据的8个统计特征为输入,以砾石、砂土、粉土、黏土4种土类为输出,应用随机森林算法建立分类模型,同时探讨RF、SVM、BPANN、KNN 4种机器学习算法对于该土类识别问题的性能差异。研究结果表明:模型在3个地区均具有良好的泛化性能,与工程中广泛接受的SBTn图表法相比,土类预测精度显著提升。结合该模型和相应的土层界面确定方法,可应用于完整的CPTu测试曲线以重构测点处的土层分布。重构土层分布和钻孔土层分布具有很好的一致性,一致性程度达95%左右。在4种机器学习算法中,RF算法具备最优的性能,能有效解决不平衡分类问题。

基于CPTU的黏性土物理力学特征分析研究

针对黏性土的物理力学指标获取周期长、成本高等问题,文中以嘉穗米业粮食产业加工项目为基础,就其地表分布黏性土的含水量、孔隙比、黏聚力以及压缩模量的CPTU资料进行统计分析,从而建立包含CPTU比贯入阻力p_(s)与物理力学参数的经验关系公式。经研究发现,在比贯入阻力p_(s)的三种均值中,最小均值p’_(s,min)与各项物理力学指标之间的分布特征及相关性最高,且各项关键物理指标与最小均值p’_(s,min)之间具有较高的拟合优度。通过对比,由最小均值p’_(s,min)所确定的压缩模量,在不同大小的比贯入阻力p_(s)下均有着较高的相关程度。

多筒式CPTU探头的研究

锥尖阻力是静力触探技术的一项重要参数,对土分类和土层划分起着重要作用,准确的锥尖阻力值能够直观地区分不同类型的土如粘土、砂土等。对比分析了现有的CPT技术,发现对海底淤泥、粘土和砂土混叠的软硬土层中的软土层探测灵敏度不高,因此研制了一款多筒式CPTU探头。通过内筒和中筒的“双筒”结构对锥尖阻力进行测量,同时具有高灵敏度和大量程的优点,能够同时测量浅海的软土区及深海的硬土区。利用模拟平台对所设计的探头进行实验,使用测量电路对应力传感器构成的全桥电路进行测量,对测得数据进行卡尔曼滤波、曲线拟合、系统辨识等处理。实验结果表明,内筒的灵敏度最高,适合对软土层进行测量,且测量软土的量程随着内中筒的高度差变化而变化,中筒量程大,适合对硬土层进行测量。所设计的探头在60 ms内进入稳态且超调量小于1%,因此具有灵敏度高、量程大、快速响应、超调量小等优点,满足相关勘察工作的要求。同时多筒式结构为解决传感器中量程与灵敏度不可兼得的问题提供研究思路。

基于高速公路扩建工程CPTU路基沉降预测方案研究

基于高速公路扩建工程,文中采用CPTU方法对路基沉降进行预测。首先进行现场试验,通过CPTU测试参数分析土体的均质性及分层情况;再对沉降进行预测,并进行实际观测和对比分析。随着路堤的填筑,沉降逐渐增大,呈现“W”型特征,不同路肩受承载作用和附加应力影响的不同。填筑完成后,沉降增长放缓,趋于稳定。结果表明,基于CPTU的路基沉降预测方法具有较高的准确性和精度,相比经验公式法、数值模拟法和地震反应分析法,具有明显优势。

基于CPTU测试的先期固结压力确定方法试验研究

先期固结压力是土的重要力学特性参数,对变形计算和强度分析有较大影响。目前,先期固结压力的确定主要依赖于室内固结试验,但土样的采取会出现扰动,难以代表土层的真正实际状况,且室内固结试验耗时,效率较低。本文在总结国际上基于孔压静力触探(CPTU)测试确定应力历史的研究成果基础上,以高质量“未扰动”土样的固结试验得到的先期固结压力作为参考值,根据三个场地的CPTU试验,对不同预测方法进行了比较。结论表明:采用净锥尖阻力可较可靠地确定土的先期固结压力。

基于CPTU测试太湖软土地层单桩水平承载实用分析及案例研究

太湖软土地层广泛分布有较厚的淤泥质粉质黏土层,该淤泥质软弱夹层含水率高、压缩性大,呈流塑态,工程性质极差。以毗邻太湖苏州文博中心桩基建设项目为依托,基于现场试桩试验和CPTU测试p–y曲线法,研究了太湖软土地层超长灌注桩的水平承载特性,明确了淤泥质软弱夹层厚度对单桩水平承载性状的影响规律。案例分析表明：基于CPTU测试单桩水平承载数值计算结果与试桩试验结果吻合较好,桩基承载性状匹配一致;受淤泥质软弱夹层的影响,太湖软土地层水平受荷桩荷载传递深度较深,桩顶水平荷载的影响深度超过20 m;淤泥质软弱夹层的厚度既改变了桩身截面最大弯矩值又影响了截面最大弯矩及弯矩零点的发生位置;在软弱夹层普遍分布厚度0.5-6.0 m范围内,随夹层厚度的增加,软弱夹层变化带来的桩顶水平变位及桩身弯矩递增效应逐渐降低。以上研究成果可为软土地层桩基水平承载设计实践提供技术支撑。

基于CPTU测试的高速公路改扩建新老地基土工程特性评价研究

软土地基上进行高速公路扩建项目面临着极大的挑战,必须对新老地基土体的工程特性进行全面的评价。传统室内试验方法会对土体产生扰动,而且时间长、成本大。孔压静力触探(CPTU)技术作为一种新型的原位测试方法,可以测试锥尖阻力、侧壁摩阻力与孔隙水压力等参数,而且具有多功能、连续性、高精度等优点,在国外得到广泛的应用。采用多功能CPTU技术对京沪高速公路扩建工程新老地基土体进行原位测试,基于承载力理论与孔穴扩张理论分别解译了新老地基土体的应力历史、变形与固结特性参数。研究发现:该方法可以更准确地确定软土层的分布、厚度和深度,可为进一步分析新老路基差异沉降的计算提供科学依据,更好地指导路基拼接相互作用与地基处理的设计和施工。

基于CPTU测试的共振密实法加固可液化地基效果评价

为了评价共振密实法加固可液化地基的效果,对宿(迁)新(沂)高速公路某15 m厚粉土地基场地采用可变频振动桩锤和自行研制的十字形振动杆进行处理,并进行孔压静力触探(CP-TU)测试.在应用CPTU测试进行液化判别的基础上,利用分析得到的相对密实度、有效内摩擦角和压缩模量等场地土性参数和抗液化性能变化对处理效果进行定量评价,并与标准贯入试验结果进行了对比.试验结果表明,密实处理后场地土性参数平均提高1倍以上,在设计7.5级地震作用下,场地达到抵抗潜在液化的水平.共振密实法可以有效加固液化土地基,CPTU测试技术是评价其加固效果的有效方法.

新型硫脲类捕收剂CPTU对黄铜矿及黄铁矿浮选的电化学机理研究

采用循环伏安、Tafel法及红外光谱分析研究了新型硫脲类捕收剂CPTU在黄铜矿及黄铁矿表面吸附的电化学行为及机理。试验结果表明,当pH值低于9.18时,黄铜矿电极从0 V左右开始氧化,出现了一个新的氧化峰,CPTU在黄铜矿表面电化学吸附形成疏水性产物Cu(CPTU)和单质S;随着pH值增大,氧化峰电流减小,疏水性增强并产生钝化;当pH值高于11.0时,黄铜矿自身的氧化占据了主导地位。对于黄铁矿而言,在整个pH范围内,捕收剂CPTU的加入并未改变循环伏安曲线的形状。并且,碱性条件下黄铁矿腐蚀反应产物更容易在矿物表面形成氢氧化物沉淀,阻碍了CPTU在其表面电化学反应的进行,证明CPTU对黄铜矿和黄铁矿的捕收有选择性。红外光谱分析表明,CPTU在黄铜矿表面的吸附属于化学吸附,而在黄铁矿表面的吸附属于物理吸附。

基于CPTU的土分类方法在港珠澳大桥中的应用

由孔压静力触探测试(CPTU)所提供的锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力等参数能直观地反映地下土类的变化,目前,国内外基于CPTU的土类划分发展出了许多不同的方法,这些方法对于国内工程场地土类划分的有效性尚未得到验证。本研究在港珠澳大桥主体工程中进行了大量CPTU贯入试验和平行钻孔取样与室内试验,将6种CPTU土分类与室内试验的土分类结果进行了对比分析。发现未经过上覆应力修正的土分类图判别准确率较低,但整体准确率也可达到80%左右;经过应力修正的归一化土分类图能够提供更为准确的土类判别结果,然而所给出的土类分区与实际土分类数据点存在一定的不符,且并未给出各类土所一一对应的土类分区,导致准确率被高估;而经过由国内试验资料修正的中国CPTU实用土分类方法能够提供最为精细且准确的土类判别结果,整体准确率达到90%以上。

孔压静力触探(CPTU)测试成果影响因素及原始数据修正方法探讨

孔压静力触探(CPTU)是20世纪80年代在国际上兴起的新型原位测试技术,因其诸多优点,目前在欧美诸国已得到广泛应用。由于探头规格、技术标准和操作程序的差异,影响CPTU测试成果的因素很多,而且其影响程度也各不相同。根据前人的研究成果,对CPTU测试成果的影响因素进行了分析总结,以期在CPTU资料整理和应用中引起重视。最后,简要论述了考虑诸多影响因素的原始数据修正方法。

静压沉桩与CPTU贯入离心模型试验及机制研究

为了探究静压沉桩与CPTU贯入力学机制,开展了饱和黏土中静压沉桩及CPTU贯入的离心模型试验,获得了静压沉桩与CPTU贯入过程中土压力、超孔压和贯入阻力的变化规律。同时,将静压桩和CPTU压入过程视为一系列球孔的连续贯入,应用圆孔扩张解答,建立了静压沉桩和CPTU贯入过程中锥头阻力、侧阻力与超孔压的预测方法。通过离心模型试验和理论预测结果的对比分析表明:随着桩体的压入,桩周土体的超孔压和土压力均逐渐增大,当桩头通过监测点时,超孔压与土压力均达到最大值;在饱和黏土中,CPTU锥头阻力、锥侧摩阻力和锥头超孔压与锥头贯入深度总体上呈线性关系。预测方法估算沉桩和CPTU贯入引起的土压力、超孔压与模型试验结果相符,较好地反映了饱和黏土中静压沉桩和CPTU贯入的力学机制。

基于CPTU测试的桩基承载力可靠性分析

通过连盐高速(连云港—盐城)和宁常(南京—常州)高速公路PTC、CFG和PHC桩基场地进行的CPTU试验资料,提出了一个预测桩基承载力的CPTU新方法。桩单位侧阻力由CPTU超孔压和侧壁摩阻力得出,而桩单位端阻力则由有效锥尖阻力获得。以静载荷和高应变试验得到的桩基承载力作为参考值评估了各种方法预测桩基承载力的有效性。基于可靠度理论,分别分析了承载力极限状态、正常使用极限状态与联合承载力极限状态和正常使用极限状态的可靠度指数。针对几种CPTU桩基预测方法,分别进行了可靠性分析。结果表明:提出的CPTU方法比其余3个方法具有更高的可靠度。CPTU方法具有简单、快速、多参数的优点,并且不依赖于操作者主观性的影响,在桩基工程中值得推广应用。

多功能孔压静力触探(CPTU)试验研究

孔压静力触探(CPTU)是20世纪80年代在国际上兴起的新型原位测试技术,因其诸多优点,特别适合于软土工程的勘察,目前在欧美诸国已得到广泛应用。本文首先对国内外静力触探(CPT)技术的发展作了简要的介绍,阐述了国外CPT的发展状况和我国CPT的现状。然后介绍了引进的美国多功能CPTU测试技术以及操作方法与技术要点,结合两个现场试验,对我国的原位测试技术与引进的多功能CPTU作了对比分析,最后得出了一些结论和建议。

孔压静力触探(CPTU)探求高速公路软基固结系数研究

基于孔压静力触探（CPTU）的原理，简要介绍了利用CPTU试验求解地基土固结系数的理论方法，并以Torstensson理论模型为例，详细叙述了利用CPTU试验资料探求地基土固结系数的方法和步骤。结合连盐高速公路灌云三标的CPTU试验进行了实例计算，结果表明，现场所得的固结系数较室内试验的固结系数大1～2个数量级，与其他研究者的结果一致；在淤泥土层内，现场固结系数较室内试验所得的固结系数变化小，与现场资料反演值很接近；若采用此方法为实际工程提供设计固结系数时，进行修正后效果会更好。

基于位错理论的饱和土渗流特性CPTU评价研究

孔压静力触探(CPTU)测试数据通常用于土层划分和岩土工程设计参数评价。国际上CPTU测试技术的最新进展之一在于采用测得的锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力快速、连续地获得饱和土的渗透系数,以避免孔压消散试验费时的缺点。首先简要回顾了基于CPTU测试资料确定饱和土渗透系数的的研究成果,并进行了分析与改进,提出了基于位错理论和圆柱面径向流模型的水平向渗透系数预测新方法。选取典型场地进行了CPTU测试,并在黏性土场地采用薄壁取土器获得无扰动的原状试样,进行室内水平向渗透试验,在无黏性土场地进行现场钻孔抽水试验。以室内渗透试验和现场抽水试验的结果为参考,对3种基于CPTU连续评价饱和土渗透系数的方法进行了对比分析。研究表明,位错理论适用于评价饱和土的原位渗透系数,然而准确性与所采用的渗流模型有关。对国际标准CPTU探头,孔压过滤环位于锥肩(u2)位置时,采用圆柱面的径向流模型能够获得最为准确的水平向渗透系数预测结果,采用球面流或半球面流模型时趋于低估土层的渗透性。

基于CPTU测试的泻湖相沉积土固结屈服应力和OCR确定方法(英文)

回顾了基于CPTU测试成果确定粘土固结屈服应力和超固结比的方法,表明土的固结屈服应力和超固结比与CPTU测试参数之间不存在惟一的相关关系,仅仅针对某一地区的相关关系才是有效的.根据苏北里下河地区泻湖相沉积土的CPTU测试资料,对3种经验方法进行了比较.评价了固结屈服应力与CPTU测试参数现有经验关系的有效性,并且确定出适宜于里下河地区泻湖相沉积土的预测方法.结果表明:基于净锥尖阻力的相关关系比其他经验方法具有较高的精度,可以有效地预测该地区泻湖相沉积土的固结屈服应力和超固结比.

基于CPTU测试的桩基承载力预测新方法

首先回顾了基于静力触探试验(CPT)和孔压静力触探试验(CPTU)预测桩基承载力的方法。根据连盐高速和宁常高速公路工程中的PTC、CFG和PHC桩的CPTU试验资料,提出了基于CPTU预测桩基承载力的折线法。以静载荷和高应变试验得到的桩基承载力作为参考值,评估了各种预测桩基承载力方法的有效性。结果表明,折线法比其余三种方法在预测桩基承载力方面具有更高的可靠性,具有简单、快速、多参数的优点,并且不依赖于操作者主观性的影响,值得在桩基工程中推广应用。