软土地基固结系数确定方法探讨

简述了软土地基固结系数确定的重要性,提出了室内试验法、孔压静力触探法、采用沉降观测资料反算法三种确定固结系数的方法,并对其进行了比较分析,得出孔压静力触探法值得推广的结论。     

基于CPTU测试的先期固结压力确定方法试验研究

先期固结压力是土的重要力学特性参数,对变形计算和强度分析有较大影响。目前,先期固结压力的确定主要依赖于室内固结试验,但土样的采取会出现扰动,难以代表土层的真正实际状况,且室内固结试验耗时,效率较低。本文在总结国际上基于孔压静力触探(CPTU)测试确定应力历史的研究成果基础上,以高质量“未扰动”土样的固结试验得到的先期固结压力作为参考值,根据三个场地的CPTU试验,对不同预测方法进行了比较。结论表明:采用净锥尖阻力可较可靠地确定土的先期固结压力。     

基于孔压静力触探的连云港海相黏土的固结和渗透特性研究

针对连云港海相黏土,分别进行室内试验和孔压静力触探原位测试,并通过现场监测资料进行反分析,比较固结参数的差异性。不同方法得到的结果比较表明:孔压静力触探消散试验确定的水平固结系数为(3.0～6.5)×10-3 cm2/s,通常比竖向固结系数高2～4倍;变水头渗透试验得到的水平渗透系数和孔压静力触探测试现场得到的水平渗透系数值一致性很好;反分析得到的水平固结系数值略低于孔压静力触探测试得到的的水平固结系数值。对连云港海相黏土,地基处理设计采用孔压静力触探方法确定的固结参数能很好地符合工程实际。     

基于贝叶斯–粒子群优化算法的污染场地隔离墙阻隔效果CPTU原位评价方法

新建隔离墙投入使用前应进行质量检测以确保防渗性和均匀性。对其进行快速评价的难点在于高质量采样困难,室内试验耗时长。采用了孔压静力触探(CPTU)测试技术对新建隔离墙进行原位快速评价。通过对超孔隙水压力和水平渗透系数进行相关性分析,考虑参数空间变异性,应用随机场理论进行建模,模型参数定量描述了防渗缺陷层产生的原因。采用贝叶斯方法与粒子群算法相结合对模型参数进行求解,实现利用超孔隙水压力数据对新建隔离墙防渗缺陷层的快速识别和缺陷原因的定量评价。通过与传统的基于Robertson土体行为类别(SBT)分类方法的分层结果进行对比,指出传统土分类方法在隔离墙防渗评价中的不适用性。最后,结合CPTU孔压消散试验结果,评估新建隔离墙的连续水平渗透系数剖面。结果表明,提出的采用超孔隙水压力数据的CPTU原位评价方法可以正确识别新建隔离墙的防渗缺陷层并定量反映其原因。分析结果可为制定隔离墙修复计划提供指导信息。     

基于CPTU测试的高速公路改扩建新老地基土工程特性评价研究

软土地基上进行高速公路扩建项目面临着极大的挑战,必须对新老地基土体的工程特性进行全面的评价。传统室内试验方法会对土体产生扰动,而且时间长、成本大。孔压静力触探(CPTU)技术作为一种新型的原位测试方法,可以测试锥尖阻力、侧壁摩阻力与孔隙水压力等参数,而且具有多功能、连续性、高精度等优点,在国外得到广泛的应用。采用多功能CPTU技术对京沪高速公路扩建工程新老地基土体进行原位测试,基于承载力理论与孔穴扩张理论分别解译了新老地基土体的应力历史、变形与固结特性参数。研究发现:该方法可以更准确地确定软土层的分布、厚度和深度,可为进一步分析新老路基差异沉降的计算提供科学依据,更好地指导路基拼接相互作用与地基处理的设计和施工。     

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。     

温州超固结软黏土次固结试验研究

为研究超固结比对软黏土次固结特性的影响,对温州正常固结和超固结软黏土开展长期一维压缩试验,系统性研究先期固结压力、超固结比等因素对次固结变形和次固结系数的影响。试验结果表明:先期固结压力对软黏土固结变形发展曲线有显著影响,固结压力小于先期固结压力时,曲线变化较小,接近直线,此时次固结系数随固结压力增长较快;当固结压力超过先期固结压力后,曲线变化明显,呈三段式发展,次固结系数随固结压力的增大略有减小,最后趋向某一稳定值。软黏土的次固结系数随超固结比的增大而减小,通过试验结果分析得到了次固结系数随超固结比变化的计算式。次固结变形随时间的变化在双对数坐标下近似为直线关系,基于此建立了次固结变形累积方程。     

基于原位十字板强度的沿海地区软黏土超固结比分析

超固结比OCR是评价软黏土变形和强度特性的重要参数。基于天津、上海、连云港、深圳、中山和珠海这6个沿海地区软黏土的原位十字板强度,系统地分析这些地区软黏土的固结状态,并探讨其形成机制。研究结果表明:(1)基于原位十字板强度得到的OCR要明显大于室内一维压缩试验的结果,室内压缩试验会显著低估沿海软黏土的OCR;(2)6个地区的OCR随深度的变化规律较为一致,OCR随深度增加,逐渐减小至某一稳定值,浅层均表现出一定的超固结现象,而深层的固结状态则表现出一定的复杂性;(3)现有模型能够解释我国沿海软黏土超固结的成因以及变化规律,浅部的超固结现象源于以风化胶结为主的表层作用,而深部的超固结则源于次压缩。考虑到软黏土突出的取土扰动问题,这种基于原位十字板强度的软黏土OCR评价及成因分析方法值得在我国沿海地区推广。     

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。     

平面变形超固结软黏土蠕变模型研究

 通过对原状软土进行平面蠕变实验,研究平面变形条件下超固结软黏土的蠕变特征。研究结果表明,研制的量测装置能独立量测平面应变超固结软土的侧向变形,可规避实验过程体积变形测量精度对侧向变形数据的影响;软土的侧向变形与超固结剪应力比OCRq具有良好的对应关系,OCRq能同时反映剪应力和应力历史对软土侧向变形的影响。平面应变状态下体积蠕变系数和轴向蠕变系数均与OCRq有一一对应关系,依据不同主应力比下的超固结软土平面变形蠕变实验,建立以主应力比和超固结剪应力比为变量的四参数经验模型。所建经验模型包含软土的正常固结状态,可合理反映了主应力比和应力历史对平面变形软土蠕变过程的影响。     

基于波速孔压静力触探试验计算软土中静压桩的 单桩极限承载力

根据静力触探探头和静压桩贯入软土时的特点,采用柱孔扩张理论来模拟圆锥锥身和桩身贯入过程中应力场的变化,采用球孔扩张理论分析锥尖和桩端的挤土受力情况,推导出该条件下柱孔扩张和球孔扩张的极限扩孔压力理论解,在此基础上,对静力触探探头和静压桩进行受力对比分析,推导出利用波速孔压静力触探试验成果估算静压桩极限承载力的理论表达式。理论计算值与现场试验桩的静载荷试验结果较为吻合,说明该理论解具有一定的实用价值。