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。

基于孔压静力触探试验测试数据的原位固结系数物理信息神经网络反演方法

固结系数是软基沉降计算和稳定性分析的关键参数,现有固结系数原位测试方法存在耗时长且精度低的缺点。根据孔压静力触探试验(piezoconepenetrationtest,简称CPTU)贯入机制与锥肩超孔隙水压力消散模式,采用圆孔扩张理论和轴对称固结方程描述CPTU锥肩超孔隙水压力的形成、发展和消散过程,利用神经网络自动微分功能将轴对称固结方程嵌入深度神经网络,通过物理方程损失函数、边界条件损失函数和初始条件损失函数形成神经网络的物理信息约束,同时将CPTU孔压测试数据作为数据驱动项,以最小化超孔隙水压力损失函数为优化目标,建立了CPTU孔压测试数据反演场地原位固结系数的物理信息神经网络(physics-informed neural networks,简称PINNs)模型。通过已有离心模型试验数据反演验证了PINNs模型反演场地原位固结系数的有效性,并利用CPTU孔压测试数据分析了PINNs模型反演原位固结系数的鲁棒性。结果表明:提出的PINNs模型能够有效利用CPTU孔压测试数据快速准确地反演场地原位固结系数;由于模型融入了物理机制约束,所需训练数据量少,且对有噪声的孔压测试数据具有较强的鲁棒性和泛化性能,为准确、快速可靠测试场地原位固结系数提供了有效途径。

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)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)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CPTU测试的K_0固结黏土中静压桩时变承载力研究

基于空间滑动面(SMP)准则改进的K_0固结各向异性修正剑桥模型,考虑K_0固结饱和黏土初始应力各向异性、应力历史及应力诱发各向异性对土体三维力学特性的影响,推导了静压沉桩柱孔扩张问题的弹塑性解析解。在此基础上,根据桩侧土体应力状态与单剪试验中试样应力状态的相似性,结合桩周土轴对称固结理论提出采用孔压静力触探仪(CPTU)锥尖阻力、锥肩孔隙水压力及相应孔压消散数据预测静压桩时变承载力的理论方法。通过离心机模型试验实测结果和理论预测值的对比,验证了理论方法的有效性,研究了静压桩承载力随时间的变化规律。研究结果表明,本文理论预测方法避免了土体基本参数测定等繁琐过程,且可以较为合理地预测静压桩时变承载力;静压桩沉桩结束后其承载力在短时间内迅速增加,之后承载力增加幅度变缓且逐渐趋于稳定值;静压桩桩径越大,沉桩结束后承载力增加的速度越慢,承载力达到稳定值的时间越长。

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。

利用CPTU对淤泥质黏土工程性质的评价

针对某场地河滩沉积淤泥质黏土,利用CPTU(孔压静力触探)对该场地不同深度的淤泥质黏土进行原位孔压消散试验,得出其固结系数。将该固结系数与室内试验所得的固结系数进行比较,得到现场测得的固结系数比室内试验测得的固结系数约大1～2个数量级的结论。介绍了CPTU估算不排水抗剪强度的方法,对比十字板剪切试验结果,对各种估算方法在该种土质中的适用性作出评价,确定了各种方法经验系数的取值范围。

基于CPTU与剪切波速测试的宁波海相黏土强度特性评价

针对宁波海相黏土,在相同孔位分别进行了孔压静力触探原位测试和现场波速测试。研究了CPTU测试参数与剪切波速、最大剪切模量的关系以及剪切波速与不排水抗剪强度的关系。并且论证了联合CPTU和剪切波速测试数据来表征黏土强度特性的可行性。试验结果表明:最大剪切模量、剪切波速与CPTU测试参数存在良好的相关关系,可通过锥尖阻力和孔压参数来近似估计剪切波速、最大剪切模量值;不排水抗剪强度与剪切波速的相关关系良好,通过不排水抗剪强度与剪切波速的关系式可将刚度与强度联系起来,该关系式可作为一种新方法来估计黏性土不排水抗剪强度。试验结果可为宁波地区地下结构的设计计算提供一定的参考价值。

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。

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。

工程地质方法在海上风电场勘察中的应用研究

海上风电场类工程项目需要对海底地层结构、土体物理学参数进行测定,研究过程分析了工程地质方法中孔压静力触探试验原理,介绍了设备调试、数据计算的基本方法。再结合具体的风电场项目,对其14#风机建设位置的海底地层开展试验,有效地确定了地层结构,包括淤泥层、粉质黏土层、粉砂层、中砂层,并且计算出各土层的土体饱和重度、压缩模量、有效内摩擦角和相对密实度。

ZJU-400离心机机载微型CPTu装置研制与性能测试

孔压静力触探(CPTu)是一种重要的土体原位特性测试手段,在常重力环境下的实际工程中得到了良好应用。在超重力离心模型试验过程中,由于存在模型高倍缩尺、承受高倍离心加速度和高速旋转产生机械振动等因素,利用静力触探方法测试模型地基土体特性存在较大的技术难度。浙江大学研制了离心机机载微型孔压静力触探装置,在离心超重力环境下具备沿水平轨道移动定位,竖向触探测量锥尖阻力、侧摩阻力和孔隙水压力的能力。开展了饱和砂性土模型地基离心机模型试验,在30g离心超重力下检验了该装置的测试性能,并初步揭示模型地基触探指标随模型地基深度的变化规律。

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。

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.

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.

基于CPTU计算特定区域沉桩过程中产生超孔压的计算公式

PHC桩施工会引起地基土超孔隙水压力的变化,从而导致土中有效应力降低,影响成桩质量以及工程安全,因此在现场施工前常先进行PHC试桩以对地基土性质等进行评价。另一方面,孔压静力触探(CPTU)在岩土工程领域应用得越来越广泛,将PHC试桩与CPTU结合应用于工程实践是未来的发展趋势。本文在前人的成果上进一步分析研究,提出针对连云港地区的超孔压计算公式,并通过工程实例加以验证,对比发现理论计算值与监测值基本吻合。研究成果对该地区工程实践具有一定的指导意义。

SMP+CPTU孔压静力触探试验简述

静力触探试验是土体原位测试的一种,在工程勘察中应用较多。介绍了荷兰Geomil公司生产的一种SMP+CPTU孔压静力触探探头的组装、仪器的调试、探头的饱和及静力触探试验过程,并根据现场试验总结了在静力触探试验贯入过程中的注意事项。