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。

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。

CPTU技术确定渗透系在上海地区应用的研究

目前用CPTU参数计算渗透系数的方法已越来越成熟,但在上海地区的使用较少。文中通过选择上海典型地层的试验场地,进行3个CPTU孔测试和相应的野外钻孔取样、室内土工试验。试验结果表明,CPTU参数确定的土层渗透系数在测试深度范围内呈连续分布,可较好的反映出土层的均匀性与敏感性。与室内试验和注水试验对比后,发现通过CPTU参数计算出的渗透系数,在黏性土中,比室内土工试验、注水试验大;在粉性土中,比室内试验、注水试验小。但其平均值与室内试验、注水试验的差值在一个数量级范围内,可满足实际工程需要。另外,CPTU参数确定的土层渗透系数可较好的反映出土层的均匀性与敏感性。对CPTU技术在上海的应用打下良好基础。

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。

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试验计算桩基承载力

基于宁常高速CPTU现场试验成果,采用了三种方法来计算单桩承载力。计算结果显示,CPTU方法精度最高,与静载试验结果有良好的一致性,是一种适合工程应用的方法,值得推广和应用。

基于CPTU评价桩基水平承载特性研究综述

根据基于孔压静力触探(CPTU)测试技术评价桩基水平承载特性的相关文献,对目前CPTU测试技术评价桩基水平承载特性的方法进行了综述,对比了CPTU测试技术以及另外几种原位测试技术——旁压仪测试(PMT)、扁铲侧胀仪测试(DMT)、标准贯入仪测试(SPT)分析水平受荷桩承载力和变形的原理以及预测结果。通过分析不同方法的评价结果,归纳了几种技术各自的优势和不足。分析结果表明:与其它三种技术相比,CPTU能够获得连续的数据,采集数据量大,测试精度高,既可以与桩基水平承载力直接建立关系,又能通过估算土体参数设计p-y曲线,在评价桩基水平承载特性方面具有广阔的应用前景。侧壁摩阻力和孔隙水压力对锥尖阻力与桩侧土抗力关系的影响有待进一步研究。

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的宁波黏性土不排水抗剪强度确定研究

黏性土的不排水抗剪强度是黏性土的重要力学指标,对于地铁车站的设计是非常重要的。由于获得无扰动试样的困难或成本限制,现代原位测试技术已广泛用于不排水抗剪强度的评价之中。以宁波地铁车站为工程背景,采用多功能孔压静力触探技术(CPTU)对黏性土进行土层测试和评价。介绍了CPTU测试技术的基本原理;根据十字板剪切强度反演孔压圆锥系数(NΔu),提出了不排水抗剪强度与超静孔压的关系,并探讨了孔压圆锥系数与孔压参数比的关系;将基于CPTU测试技术的不排水抗剪强度与室内测试结果进行对比。结果表明,采用CPTU测试技术能有效地评价黏性土的不排水抗剪强度;基于十字板剪切试验的不排水抗剪强度与基于CPTU测试技术的超静孔压有着较好的相关性;孔压圆锥系数与孔压参数比有着较好的对应关系。

CPTU数据解译在港珠澳大桥勘察中的应用

孔压静力触探(CPTU)是一种快速准确的原位测试方法,目前基于CPTU的数据解译方法,主要是由大量统计数据得到经验、半经验关系。通过CPTU试验的数据解译在港珠澳大桥勘察工作中进行土体分层、黏性土不排水抗剪强度、砂土内摩擦角及地基均匀性分析方面的应用,得出一些有益的结论。

CPTU数据与其它原位测试试验的相关性分析

孔压静力触探(CPTU)是一种快速准确的原位测试方法,在工程中得到了广泛的应用,同时通过与其他原位测试试验,如标准贯入试验、十字板剪切试验以及波速测试试验的对比分析,可以建立它们之间的相关关系。

CPTU数据与土体物理指标的相关性分析

根据港珠澳大桥勘察工程中应用的大量孔压静力触探试验数据与室内土工试验结果进行统计对比研究,发现CPTU数据与土体的细粒含量、天然密度、黏性土含水量、孔隙比和液性指数之间存在很好的相关关系。基于这些相关关系,为该区域利用CPTU数据评估土体的物理指标提供了一种新的途径。

CPTU技术在黏性土不排水抗剪强度计算中的应用研究

以江苏江海高速公路的黏性土为例,采用孔压静力触探技术(CPTU)对该场地黏性土进行土层测试与不排水抗剪强度的计算研究。结合现场十字板剪切试验,反演该场地黏性土CPTU的三种圆锥系数。最后,以反演的总锥尖圆锥系数(Nk=15.9)来计算该场地其他位置处黏性土的不排水抗剪强度。结果表明:在确定场地圆锥系数的前提下,以CPTU技术来计算黏性土的不排水抗剪强度是可靠的。

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的地质参数分析及其在海上风电场的应用

[目的]海上工程勘察中钻孔取样的扰动较大,易造成室内土工试验的可靠性不足。孔压静力触探(CPTU)在海上原位测试中具有独特的优势,在国际国内获得了广泛应用。[方法]为此,分析了国内外基于CPTU测试结果的地层划分和土体参数的分析方法,并对土体参数分析公式的适用性进行了评价。在此基础上,将国际上普遍采用的分析方法应用于我国海上风电场工程。[结果]结果表明:国外的经验参数可能高估土体的某些参数,需结合我国海域地层的区域性特征进行进一步研究。[结论]针对江苏、浙江和福建海域等区域性土,通过模型试验和多种手段原位测试的对比,对经验公式进行验证或改进,并对经验参数进行标定是可行的,可为我国海上风电场工程应用提供指导。

填海过程中基于CPTU测试的软土强度评价方法

近些年来孔压静力触探(CPTU)技术在工程实践中得到广泛的应用。在大面积填海时,地基土在回填荷载下,处于新的“欠固结”动态平衡状态,在引入既有理论研究该工况下土的强度评价指标时,需要考虑附加应力、附加超静孔隙水压力以及固结度的影响。文章分析了填海过程中附加应力、附加超静孔隙水压力等变量因素对CPTU指标参数的影响,在该工况下,采用有效锥尖阻力法与超静孔压法叠加处理,可以有效消除超静孔隙水压力影响获得更为合理的结果。