基于CPTU数据的海洋土土体分层研究

准确识别海洋土土体分层是探明海床地质条件和开展海洋岩土工程建设的前提.海洋工程中常采用钻探技术识别土体分层,但该方法在海底取样过程中会受海洋复杂环境影响,存在显著的取样扰动,且取样后进行室内土工试验的样本数量有限,导致土体分层结果存在较大的不确定性,因此亟须合理可靠的海洋土土体分层识别方法.基于原位孔压静力触探试验(CPTU),通过贝叶斯方法结合既有工程经验和目标场地的CPTU数据,实现较为准确的海洋土土体分层识别.并通过模拟数据和浙江省甬舟铁路金塘海底隧道工程的勘察数据验证本文方法可靠性.结果表明,本研究提出方法可识别海洋土最有可能的层数及各层土体的厚度,可进一步为勘探规划和海洋岩土工程设计提供支持.

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。

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.

长江漫滩低路堤基底浅层固化层工作性状数值分析

低路堤可以节约不可再生的土地资源,浅层固化处置是低路堤软基处理科学、经济的方法。采用现场孔隙水压力静力触探(CPTU)对长江河漫滩相典型非均质性天然沉积软土层进行原位试验。应用二维有限差分方法对平面应变条件路堤荷载作用下有无浅层固化层的软土地基固结排水与沉降进行了仿真模拟,并应用三维有限差分方法对路面车辆重载作用下有无浅层固化层的路基及基底变形进行了三维数值仿真。结果表明:地基浅层固化层的设置改变了地基应力场的分布,通过应力扩散作用减小地基土体的附加应力,进而减小了地基土体的沉降量。基底固化层通过增强路基基底的刚度来增强路基的整体刚度,减小路基的变形,提高路基整体稳定性。

孔隙水压力静力触探动态贯入过程的有限元模拟

孔隙水压力静力触探作为一种新型的土体勘测技术已被广泛应用,但是,其机理的研究尚存在很大的不足。笔者系统分析了孔压触探的贯入特征,提出了“孔隙水压力体积基准值”的概念,借此推导出用土体体积变形量计算超孔隙水压力的公式。在此基础上,用轴对称有限单元法模拟探头的动态贯入过程,揭示应力-应变的变化特征,寻找超孔隙水压力生成与消散的规律,对孔压触探的机理进行了研究。

基于孔压静力触探试验的土类指数共振法加固液化地基效果评价

采用自行研制的十字形振动杆结合共振理论,对液化地基进行了加固处理。基于孔压静力触探(CPTU)试验对共振前后的地基进行测试和分析,指出传统振动密实法适用性评价标准低估了共振法的可加固土类范围。土类指数Ic可用于反映加固处理前后土层状态的改变,进而提出基于土类指数Ic的共振法适用性评价标准。根据标准贯入试验SPT钻孔取样的室内试验结果,建立土类指数Ic与黏粒含量之间的关系式,提出适合于共振法加固的土层中黏粒含量的界限值。分析不同共振方案的抗液化地基处理效果,进一步验证所提出基于土类指数评价标准的可靠性。结果表明,土类指数Ic<2.40或黏粒含量不高于15%时土层可适合于共振法加固处理。加固方案不同,抗液化处理效果存在差异,3桩中心处理效果最好,其次为2点中心和常规点位。共振法扩展了传统振动密实法的应用局限性,可在液化地基处理领域中推广应用。

Janbu切线模量沉降计算方法及参数取值初探

港珠澳大桥沉管隧道埋置深度较深,地基回弹再压缩沉降及其变化的准确评估对结构受力安全尤为重要。隧道初步设计与施工图设计阶段,开展了大量的原位孔压静力触探(CPTu)和室内固结试验。如何利用这些原位和室内试验数据准确评估隧道的回弹再压缩沉降及其变化规律,成为一个迫切需要解决的问题。在综合比较各类沉降计算方法基础上,采用了改进的Janbu切线模量法进行沉管隧道的沉降计算,推导了不同土层、不同应力状态下的土体竖向应变计算公式。并依据室内固结试验和原位CPTu试验对该方法的计算参数(模量数m、回弹再压缩模量数mr、应力指数j和回弹再压缩应力指数jr等)进行了分析和探讨。最后通过算例说明了方法的计算过程。Janbu切线模量法具有公式形式简单、反映围压影响及卸载再加载特性等优点。但由原位试验获取计算参数方面,还有待深入研究。

基于原位多功能孔压静力触探的含浅层气地层识别与应用

孔压静力触探(piezocone penetration test,CPTU)广泛应用于工程地质勘探中,但对浅层气地层的识别与探测精度方面还存在不足。基于CPTU贯入原理,分析了贯入过程中锥肩处土体的剪切变形特征,借助不同初始饱和度含气密砂的固结不排水三轴剪切试验,探讨了CPTU探头贯入饱和与含气砂层时锥肩处土体的超孔压响应规律及其差异性。结果表明:气体的存在显著影响砂土的剪切变形特性,且随着含气量增多,砂土剪切体变量增大,体变由剪胀过渡为剪缩;但土体孔压响应的敏感性却在降低,超孔压呈现出非负的典型特征,将其作为含气层识别的重要标志。针对分布于我国江浙沿海平原浅层气的储层物性特征,提出了基于原位多功能孔压静力触探触探的含浅层气地层精细识别方法。采用粉、细砂类土性辨识和超孔压非负特征构成“双控”指标进行初判,再结合多功能辅助参数做进一步检验校正。应用于工程实际,初步验证了该方法的有效性,提高了多层位含气层辨识的精度,可为浅层气地质区的岩土工程勘察与灾害防治提供借鉴。

基于中欧规范桩基承载力的CPT法探讨

随着“一带一路”的深入,海外项目也越来越多,但不同国家规范和标准也不同,常常给设计人员带来困惑。港口项目中,桩基承载力是设计的重中之重,欧美发达国家通常采用CPT法来设计,而中国很少采用。针对港口桩基规范中CPT法这一空白,结合实际工程对CPT法计算桩基承载力进行研究,分析中欧规范中的差异和区别,证明了中国建筑桩基技术规范中的公式也可行,在某些情况下甚至更保守,可以为类似工程所借鉴。

海上风电原位测试地震液化评价方法的工程应用

我国海域地震频发,砂质沉积、混合沉积分布广泛,易发生地震液化,海上风电工程抗震勘察设计时需重点考虑对地震液化的准确评价。介绍国内外具有代表性的基于原位测试的液化判别方法,包括我国规范经验法和国外Seed简化法,并结合国内海上风电工程实例的应用,对各种方法的液化判别结果进行对比分析。研究结果认为对于国内具有类似工程地质和地震条件的海上风电工程,地震液化评价时宜优先采用基于SPT的规范经验法和基于CPTU的Seed简化法进行综合判别。

基于电阻率CPTU探头快速评价膨胀土电阻率特性研究

为了验证采用电阻率CPTU探头评价膨胀土电阻率变化的可行性,以商用膨润土和高岭土相互拌合而成的人工膨胀土为研究对象,通过自行研制的电阻率探头贯入模型试验,探究不同含水率和不同自由膨胀率下膨胀土的电阻率变化规律,并对比分析室内电极法与电阻率探头所测电阻率之间的关系.研究结果表明,不管是使用电阻率探头还是室内四电极法测量,最终测得的膨胀土电阻率规律相似,在定含水率情况下膨胀土电阻率随膨胀特性的增强而减小,在定膨润土占比情况下膨胀土电阻率随含水率的增大而减小,并证明了含水率对电阻率的影响大于膨润土占比对电阻率的影响;室内两电极法或四电极法与电阻率探头所测电阻率之间均呈现良好的线性相关关系,其中室内四电极法与电阻率探头所测电阻率基本呈现1∶1的直线关系,说明采用电阻率探头评价膨胀土电阻率的变化是可行的,证明了自行研制的电阻率测试设备在膨胀土场地中的适用性.

长板-短桩工法在高速公路软基上的应用与效果评价

该文结合江苏省淮盐高速公路盐城段试验段工程实例,阐述了作为地基处理方法之一的长板-短桩工法在高速公路软基处理中的应用。利用孔压静力触探检测地基处理的效果,通过对CPTU测试成果的整理与分析,对三种地基处理方法的效果进行对比,探讨了长板-短桩工法处理高速公路软基中的合理性和优势,指出在长板-短桩处理段中,由于短桩的刺入效应,D-M工法处理软土的方案有利于桩底下部固结层的排水固结,更适合处理深厚软基。

基于孔压静力触探测试的刚性桩承载力非线性计算方法

在＂欧洲法＂的基础上,引入基于孔压静力触探测试（CPTU）不排水计算方法的基桩承载力计算式。基于世界范围内不同土质的试验成果,通过反分析给出算式中相应参数的非线性确定方法;在此基础上,提出了基于CPTU的刚性桩承载力非线性计算方法。结合工程实例,将文中方法与其他4种基于静力触探试验或孔压静力触探试验估算的单桩承载力与现场实测值进行对比分析。结果表明：文中提出的非线性计算方法不仅考虑了桩周土的应力历史和桩土响应的非线性,同时考虑了桩长效应;并且侧摩阻力修正系数并非一定值,而是根据修正锥尖阻力和水平应力确定,更加符合现场情况,该法计算的单桩极限承载力更加接近实测值。