CPTU数据校准上海深层软土参数的随机力学-贝叶斯方法

城市深层地下空间的开发需要开展科学计算。合理的本构模型和准确的岩土参数是岩土力学分析的两大支撑。修正剑桥模型（modified cam-clay, MCC）的岩土参数简单直观,被广泛应用于岩土工程实践。室内土工试验由于取样扰动、试验误差等不可避免的缺陷,难以精确获得深层岩土参数。结合先验知识、室内试验数据和孔压静力触探（piezocone penetration test, CPTU）测试数据,将关键岩土参数视为随机变量,采用随机力学-贝叶斯方法,校准深层软土的关键岩土参数,如临界状态应力比、压缩系数、回弹系数和超固结比。以上海市苏州河深层排水调蓄管道系统工程——云岭竖井基坑工程为背景,以基础底板处的深部第(8)层土为研究对象。首先,利用MCC模型的柱孔扩张理论,揭示了CPTU数据（锥尖阻力、侧摩阻力和孔隙水压力）与极限扩孔应力之间的力学转换机理,利用苏格兰Bothkennar岩土试验场地的试验数据,验证CPTU测试数据力学模型的适用性;其次,建立关键岩土参数与CPTU数据之间的二次非交叉响应面,利用MCMC(Markov-chain Monte Carlo)抽样算法,获得关键岩土参数...     

CPTU数据校准黏土和砂土统一模型本构参数的随机力学-贝叶斯方法

黏土-砂土统一本构模型CASM(Clay And Sand Model)与剑桥模型相比引入了状态参数，可描述黏土和砂土的复杂力学状态，但其本构参数(一类精细的岩土参数)因存在天然的变异性和认知的不确定性，难以精细确定。以CASM模型为基础推导球孔扩张和孔压静力触探试验CPTU(Piezocone Penetration Test)贯入机理，结合原位测试数据，采用随机力学-贝叶斯方法校准关键本构模型参数，如间隙比、应力状态系数、临界状态应力比和超固结比。首先推导基于CASM模型的球孔扩张理论，解释极限扩孔应力与CPTU数据的贯入力学机理。然后提出基于MCMC(Markov Chain Monte-Carlo)法的贝叶斯抽样算法。最后采用以上随机力学-贝叶斯方法校准上海苏州河段深层排水调蓄管道系统工程云岭西地区第⑧1层土和第⑧2层土的本构模型参数，并通过数值模拟评估本构模型参数后验分布的准确性。研究结果表明：本构参数经过贝叶斯理论校准后，其变异性减小，且具有一定的统计相关性。利用校准后的本构参数进行基坑开挖模型数值计算，得到的结果更加符合工程监测值，证明了利用原位测试数据校准本构参数的随机力学-贝叶斯方法的有效性。以上研究揭示了CASM本构模型与CPTU数据之间的力学机理和数学统计规律，并为其他本构模型的开发和参数校准提供了新的研究思路。