花岗岩风化土孔压静力触探(CPTU)数据特征及风化状态划分

文章梳理了基于孔压静力触探测试(CPTU)进行土分类的主要方法,以及国内主要规范的应用情况,指出当前缺乏针对花岗岩风化土的CPTU数据特征研究。对广州地区3个工程项目的花岗岩风化土CPTU测试数据,对照CPTU数据曲线的基本特征,分别用土类指数法、线性分类法和水运工程分类法进行分类,发现主体数据利用土类指数法可通过Q_(tn)~F_(r)图中lgQ_(m)=2.2-1.8×lgF_(r)分界线的位置关系,可基本判定土体是否属于花岗岩风化土;通过线性分类法的Bq~qT土分类图能较好地判定花岗岩风化土的土性特点,但会把一部分含粗颗粒较多的粉质黏土或黏土判定为砂土;水运工程分类法中的Q_(tn)~F_(r)图在花岗岩风化土风化状态划分中有较好的参考作用,残积土、全风化和强风化之间的界线大约为Q_(tn)=59和109。研究表明CPTU可以用于区分花岗岩风化土和一般沉积土,也可以用于花岗岩风化土风化程度的划分。

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.

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。

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。

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。

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。

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孔压消散试验的欠固结土OCR计算方法

利用CPTU孔压消散试验数据对欠固结土的欠固结状态进行定量评价,并在此基础上提出基于固结状态参数的欠固结土超固结比计算方法.结合现场CPTU孔压消散试验及室内固结试验对崇启大桥北接线工程沿线③1层软土应力历史进行了研究.结果表明:消散时间足够长时,CPTU孔压消散实验曲线的末端无限逼近原位初始孔压,且消散曲线尾端的实测孔压与时间平方根倒数成线性相关性,提出采用时间平方根倒数外推法计算原位初始孔压.当所计算的原位初始孔压大于静水压力时,则判定软土处于欠固结状态,进而建议采用固结状态参数对软土的欠固结程度进行定量评价,固结状态参数越小,说明欠固结程度越高.根据CPTU孔压消散试验计算了沿线软土③1层(淤泥质粉质黏土)的欠固结程度,然后利用室内固结试验成果验证了其合理性.基于OCR传统计算公式中系数与固结状态参数间定量关系,提出了考虑固结程度的欠固结土OCR计算公式.

孔压静力触探(CPTU)确定地基土压缩模量方法研究

基于最小二乘法求解超定方程组原理,通过参数反分析,探讨了多层地基条件下,结合地基沉降资料,利用CPTU原位测试技术快速确定地基土压缩模量的方法研究,以求按照土层获得不同的压缩模量与锥尖阻力的经验系数。并结合崇启大桥北接线工程的CPTU试验进行了实例计算。结果表明:CPTU计算压缩模量是室内试验的2倍,与其他原位试验结果相近。若采用该方法为实际工程提供设计压缩模量值效果会更好。

基于CPTU原位测试状态参数的液化判别方法研究

砂土原位状态的性能一直以来都难以有效获取,而其体积变化特征的评价指标(状态参数)就是其中重要的一项。利用状态参数(Ψ)来代替相对密实度表征砂土的状态特性是一种新兴的趋势。考虑到砂土状态参数是关于体积变化的评价指标,在砂土地层中,随着围压的增加,砂土剪胀的趋势增加,液化阻力也增加。因此通过状态参数进行砂土液化的判别是可行的。以宿迁—新沂高速公路工程为背景,建立基于孔压静力触探(CPTU)的状态参数、周期阻力比(CRR)和标准贯入击数(N)之间的相关性模型。提出通过砂土的状态参数判别液化的两种新方法。

基于CPTU土类指数的标贯值液化判别

为提高可液化地基液化判别的准确性,依托宿新高速公路共振法加固可液化地基项目,对共振法处理后的液化地基进行CPTU试验和SPT试验.对CPTU试验得到的土类指数I_c和SPT试验得到的标贯值N_(63.5)进行处理分析.结果表明,饱和砂土和粉土的标贯值N_(63.5)是土类指数I_c的一次函数(N_(63.5)=-18.8I_c+52.0),即土类指数越大,土性越接近黏性,标贯值越小.基于N_(63.5)与I_c的拟合关系式提出一种新型液化判别方法,即根据标贯值参照《建筑抗震设计规范》进行饱和砂土和粉土地基的液化判别,其中标贯值根据I_c计算获得,I_c则通过CPTU试验获取.与规范中SPT判别法相比,该方法可以提供连续的标贯值参数,与基于CPT的周期阻力比法相比,该方法计算简单.

基于CPTU的海相黏土固结状态和灵敏度估算方法

由于用传统的方法(室内试验和原位试验)确定海相黏土的固结状态及灵敏度有较大误差,基于CPTU孔压消散曲线的末端无限逼近原位初始孔压且末端实测孔压与时间的倒数近似呈线性关系的特点,采用时间倒数外推法计算原位初始孔压,通过比较原位初始孔压和静水压力的大小,对海相黏土的固结状态进行定量分析和评价。现场试验结果表明,采用时间倒数外推法可以快速判断海相黏土的固结状态。采用固结状态参数对该土的欠固结程度进行定量评价,固结状态参数越小,欠固结程度越高。利用CPTU的锥尖阻力和侧摩阻力(剔除由夹层产生的异常参数)对海相黏土的灵敏度进行估算,并与原位十字板剪切试验的结果进行对比。结果表明:原位十字板剪切试验易受夹层的影响,灵敏度偏低;CPTU试验确定的灵敏度能判断出夹层所在位置,计算结果更加灵敏,因此可用CPTU估算海相黏土的灵敏度。

基于孔压静力触探(CPTU)测试的连云港海相粘土前期固结压力确定方法研究

首先回顾了基于孔压静力触探(CPTU)测试确定前期固结压力的方法,通过连云港海相粘土场地进行的CPTU试验资料,以室内固结试验得到的前期固结压力作为参考值评估了经验方法预测前期固结压力的有效性。最简单的方法是直接建立前期固结压力和净锥尖阻力的关系,同时也是最有效的方法。

温度对CPTU在海底泥中测试结果的影响及修正方法

温度改变会影响孔压静力触探(CPTU)的测量结果.利用CPTU调查了海底泥的特性,由于海底泥的锥尖阻力(qc)和侧壁摩阻力(fs)较小而且调查时海底泥和海水中的温差较大,fs大多数是负值且随深度逐渐减小.据此提出了在没有安装温度传感器的情况下考虑温度对CPTU在海底泥中测试结果影响的修正方法:首先通过室内温度校正试验获得qc和fs的温度校正系数;然后假设浅层海底泥的fs随深度线性增加,根据相关测量结果或经验估计“实际”的fs剖面;再根据测量和“实际”的fs剖面的区别估计地基中的温度剖面;最后根据温度剖面和温度校正系数对CPTU的测量结果进行温度修正.对本文CPTU测试数据的温度修正结果表明,如果不考虑温度的影响,CPTU在海底泥中的fs会被低估,其值会随深度减小甚至变为负值;在约3.5m深度处,海底泥的qt(考虑孔压修正的锥尖阻力)可能会被高估50%以上;海底泥的不排水抗剪强度(su)将会被高估,温度修正后CPTU所得su更接近于室内试验所得的su.在本文所建议的修正方法中,唯一不确定的参数是正常固结海底沉积物的fs随深度的增加率(α).本文通过反分析得出的α=0.2kPa/m,黏土矿物类型和沉积环境等因素可能会影响α的大小.实际中应该根据相关的测量数据确定α的大小,如果没有相关的测量数据,可以采用本文建议的α值.

基于CPTu和SPT原位测试的地震液化敏感性分析对比

地震液化敏感性通常用抗液化安全系数(FS_(liq))表示,其计算强烈依赖于原位测试技术。针对国内外砂土液化判别方法的差异性,依托国外集装箱码头项目,采用国内外两种原位测试技术SPT、CPTu,对两个场地地震液化敏感性进行对比分析。结果表明:1)两种方法获取了一致的分析结果,但总体上CPTu分析结果更偏于保守;2)CPTu能够揭示更详细的土体特征,但FS_(liq)计算结果可变性更大。3)验证了我国SPT方法的适用性与准确性。

海上风电大直径开口钢管桩竖向承载力CPT/CPTU计算方法

为了评估已有基于静力触探试验(CPT)或孔压静力触探试验(CPTU)的桩基竖向承载力计算方法对海上风电大直径开口钢管桩的适用性,基于现场CPTU实测数据,采用文献中5种CPT和5种CPTU桩基竖向承载力计算方法,得到了江苏某海上风电场2根Φ2.0 m大直径开口钢管桩的竖向承载力,并从桩端、桩侧和总承载力3个方面与现场静载试验结果进行了对比分析.结果表明:Nottingham和Schmertmann方法、Unicone、UWA三种方法总承载力计算结果与试验结果相比误差均在20%以内,整体预测效果较可靠,其中Nottingham和Schmertmann方法在桩端、桩侧、总承载力方面与试验结果相差均不超过10%,准确性最高;而Penpile方法显著低估了桩基承载力,总承载力计算结果仅为试验结果的50%左右.该研究可为该地区及相似地质条件下大直径开口钢管桩的竖向承载力计算提供参考.

多功能CPTU与我国CPT液化判别对比试验研究

考虑到孔压静力触探(CPTU)能够同时获取静力触探(CPT)及孔隙水压力测试结果,结合济宁徐州高速公路液化场地CPT和CPTU测试资料,采用我国规范法、通用Robertson法(CPT法)和Juang法(CPTU法)对场地进行了液化评价.利用CPTU土分类图及其状态指标等值线、超孔压、归一化超孔压和新的联合图法对土体空间分布及原位状态进行了分析.结果表明:以规范法为参考时,CPT法、CPTU法分别在预测非液化、液化区域时较为准确,CPTU法在液化区域判别正确率高达96.4%;土分类图能够同时反映土体种类及所处的状态,对其密实状态进行判别,从而有效地进行液化土与非液化土的划分;归一化超孔压法及所提出的新联合图法能够有效评价土体的原位状态,为潜在液化分析提供初判或核验.