基于多功能地震波孔压静力触探的唐山地区砂土液化特性再调查试验研究

 鉴于1976年唐山大地震后液化调查手段及液化评价方法研究的局限性,开展液化和非液化区的现场再调查是非常有用的。采用符合国际标准的多功能地震波孔压静力触探(SCPTu)在唐山及其邻近地区进行调查试验,为场地液化再调查提供近似连续的锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔压及剪切波速数据。通过18个试验点的SCPTu、室内试验及历史震害调查资料的综合比较,对各场地现今的液化可能性进行分析,并对国内外常用的几种液化判别方法进行分析研究。国内规范法、国际常用的Robertson确定性方法及Moss概率方法的分析结果均表明,曾经发生过液化的场地现今仍然容易发生液化;基于CPTu的Robertson确定性方法及基于贝叶斯理论的Moss概率方法各有优缺点,均有完善的计算流程,前者在液化后场地沉陷及侧向大变形预测方面具有优势,后者可以给出各试验点的液化概率,进而服务于基于概率的工程抗震评估与设计;由于SCPTu试验技术在国内发展缓慢,现今基于SCPTu的几种国际常用液化评价方法在国内应用较少,也是今后在技术手段突破后急需加深研究的方向。     

预应力薄壁管桩施工引起的孔隙水压力试验研究

软土地基中预制桩施工往往会产生较大的孔隙水压力。分析了海相软土中预应力薄壁管桩采用锤击沉入法施工产生超孔隙水压力的变化规律。通过对单桩沉桩过程中孔隙水压力的观测,得出以下结论:单桩施工引起的孔压在初期消散较快,其后逐渐缓慢;引起的最大孔压接近于上覆有效土压力的1.5倍。最后提出了控制和减小孔隙水压力的施工措施。     

基于CPTU土分类的振杆密实法适用范围与评估方法研究

传统基于Fellenius-Eslami研究的适合振动密实的土类评估方法仅认为砂和砂砾土是可密实的，然而在国内过去十余年的工程实践表明该评估方法过于保守。该文通过介绍十字形振杆密实法处理可液化粉土地基、复杂的滨海相可液化地基等施工案例，论证了振动密实技术处理粉土地基的良好效果。在此基础上，提出了基于孔压静力触探测试(CPTU)的中国国标土分类的振动密实土类评估方法，认为归一化CPTU数据处于“中砂”、“细砂”、“粉砂”和“粉土”区域内的地基土是可以采用振杆密实法进行加固处理的。该判别方法适合当前国内振杆密实法的应用实践，同时又进一步扩大了振杆密实法在地基加固处理方面的优势。     

基于聚类分析理论的CPTU土分类方法研究

采用孔压静力触探(CPTU)测试资料进行土的工程分类时,在土成分和力学性状等相关性方面会产生很多不确定性。根据已有的CPTU土分类系统划分土类时,这种不确定性经常会导致不同土类的重叠。聚类分析是一个对相似数据进行分组归类的数学统计方法,基于CPTU测试资料将其应用于地质土层的划分。根据5条高速公路场地的现场CPTU试验和钻孔柱状图资料,阐述了已有聚类分析方法在划分土层界面的应用。结果表明:聚类分析方法不仅能够描绘出土层中主要的变化,而且能够探测到薄土夹层。因此,基于聚类分析理论的CPTU方法可以可靠有效地提供地质土层的初步划分。     

十字翼共振法在宿迁地区的应用研究

宿迁地区位于废黄河流域,大量分布近代沉积的粉砂、粉土,在地震作用下极易产生液化。十字翼共振法作为一种有效的砂土液化地基处理方法,近年来得到了很好地推广和应用。文章以宿迁金鹰天地和宿新高速为背景,通过对共振法加固后的砂土液化场地进行静力触探测试、标准贯入测试,最后得到十字翼共振法在处理徐宿地区可液化地基具有较好的适用性。共振法进行地基处理后,锥尖阻力、侧壁摩阻力和标贯击数都得到了提高,尤其是砂土层的锥尖阻力增大幅度为1.84倍,侧壁摩阻力增大幅度为1.47倍,标贯击数最大增幅为2.65倍。结果表明,通过十字翼共振法处理后的砂土可液化地基的抗液化效果得到了明显的改善。     

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。     

深处理可液化地层单桩水平承载性状研究

依托江苏省宿迁市金鹰建设项目,利用自主研发的十字翼共振法处理深厚(7.9~15.7m)可液化粉土地层(夹粉砂),并联合采用标准贯入试验和孔压静力触探(CPTU)对场地处理效果进行了分析.重点通过CPTU原位技术对深处理液化地层单桩水平承载力提升测试进行了研究,构建了基于CPTU测试p-y曲线法的单桩水平承载数值计算模型,结合现场水平试桩结果,明确了液化地层处理后单桩水平承载力提升大小,获得了深部桩体的水平受力响应规律.结果表明:可液化地层处理后桩顶水平荷载的传递深度降低,桩体截面最大弯矩减小,试验场地单桩临界水平承载力较处理前提升了约30%.     

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。     

海相黏土孔压静力触探试验指标与离子化学特性的关系

通过孔压静力触探试验(CPTU),获得连云港海相黏土的不排水抗剪强度、超固结比和静止侧压力系数,并对土样进行离子化学分析。原位测试指标与各离子含量的相关性分析表明,显著影响原位测试指标的是Fe3+含量。Fe3+在连云港海相黏土中以胶体方式存在,影响土颗粒之间的胶结联结,较多Fe(OH)3胶体形成的粒间联结能造成土体的轻微超固结性,影响土的弹性特征。