多功能孔压静力触探在基坑工程降水设计中的应用分析

针对南京长江四桥漫滩沉积土,分别进行了室内试验和多功能地震波孔压静力触探（SCPTU）原位测试,从SCPTU应用于场地复杂地层 的精细划分、长江漫滩沉积黏性土透水性能的评价和预测渗透系数kh 3个方面进行了详细分析,试验结果表明：综合利用 多功能SCPTU测试qt、fs、u2 3个参数可以对具有高度分层性和不均匀性的长江漫滩沉积土进行精确分层,对不同性质土 层界面、同一土层内透水或不透水夹层进行精确探测;利用SCPTU钻进过程中的孔压消散试验功能,可以对复杂的混合土层的透水性能进行评价;基于SCPTU的渗透系数kh预测值均具有一定的离散性,一般比室内试验结果高1～2个数量级,Burns & Mayne方法预测值可以作为工程初设阶段的参考值;SCPTU的应用为基坑工程降水设计提供了一种简便、快捷的新型技术手段。     

杭州第四系软土动力特性试验与土结构性影响的探讨

受新构造运动和气候变化的影响,杭州第四系软土地层相变多而复杂,并具有一定的结构性。为了研究杭州市第四系结构性软土的动力特性,开展了一系列动三轴试验,从而得到工程场地土的动应力-应变骨干曲线以及相关动力特性参数。通过试验研究发现,地层沉积环境的变化使软黏土产生结构性,并对其初始动弹性模量Ed0产生较大的影响。但土的结构性对于最大动应变幅值的控制是随机的,影响并不明显。结构性软土层的剪切波速值与测试点深度之间基本呈幂函数的关系形式,但土结构性特点会使剪切波速与深度的统计关系图象出现分叉。此外,土的结构性对阻尼比与剪切模量的统计关系方程会有一定的影响。     

现场软土欠固结程度孔压消散试验评价方法

原位测试技术分析软土的应力历史可以避免取样及室内土工试验对土样的扰动,其结果能真实地反映现场土体的工程特性。以往基于孔压静力触探（CPTU）测试技术的超固结比（OCR）计算方法主要是针对超固结土取得的,缺乏对现场处于欠固结状态土体的考虑,具有一定的局限性。在已有研究成果的基础上,提出采用不完全孔压消散曲线的末段及时间平方根倒数外推法计算原位初始孔压,如果初始孔压大于静水压力,表明原位土层中存在固有孔压,为欠固结土。在此基础上,通过计算固结状态参数,可进一步对软土层的欠固结程度进行定量评价。工程应用表明,该方法不受软土性质和地域限制,具有普遍适用性,是合理可行的。在缺乏室内固结试验成果的情况下,可高效快捷地判别软土层的固结状态。研究成果对合理评价欠固结软土的工程特性具有一定的指导意义。     

水泥土搅拌桩软土地基土体动力特性的共振柱试验研究

开展对水泥土搅拌桩软土地基土体试样的GDS（Global Distribution System）共振柱试验,研究不同剪应变、围压、水泥土置换率对土体动力特性的影响。结果表明,水泥土搅拌桩软土地基土体的动剪切模量G和阻尼比D随剪应变? 变化趋势与软黏土一致,在小应变范围内围压和置换率对土体的动剪切模量G和阻尼比D的影响显著,随着剪应变? 增大,围压和置换率的影响减弱;水泥土搅拌桩软土地基土体的最大动剪切模量Gmax与围压表现出良好的线性关系,围压越大,提高水泥土的置换率对土体最大动剪切模量Gmax增强效果越明显。研究结果可为地区水泥土搅拌桩软土地基土体动力参数的取值提供一定的参考。     

海相沉积软土的自钻式旁压试验及原位力学特性

海相沉积软土广泛分布于我国沿海地区,是典型的结构性土,具有灵敏度高、承载能力低等特点。通过自钻式旁压试验调查软土场地的原位力学特性,获得了29.0 m深度范围软土层的原位水平应力、临塑压力、不排水抗剪强度、剪切模量等力学指标。结果表明,软土的旁压试验曲线可分为应力平衡阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段4个阶段;破坏阶段之前软土的卸载会造成有效应力的显著降低,在工程实践中对软土卸载过程的稳定性应予以关注;软土的剪切模量具有明显的非线性特征,采用非线性分析法得到的剪切模量较为合理。通过对试验结果的拟合,建立了原位水平应力和临塑压力随深度变化的经验公式,可为工程中该两类参数的确定提供参考依据。     

环境湿度可控的土体小应变刚度试验系统

为研究脱湿过程中饱和度改变对土体小应变刚度的影响规律,自主研制了一套非饱和土小应变刚度试验装置。该装置由3部分构成：相对湿度控制系统、变形测试系统和波速测试系统。相对湿度控制系统可分级提供环境室内相对湿度,通过称重模块记录土样质量变化;变形测试系统利用图像采集结合数字图像处理技术获得土样体变;波速测试系统采用压电陶瓷元件制作的波速传感器,可同时测试土样脱湿过程中压缩波及剪切波波速。试验结果表明：该装置能够分级稳定控制相对湿度环境、间接测量土样体积变化及实时测试弹性波波速,进而研究波速表征的小应变刚度随饱和度的变化规律;土样剪切波速及小应变剪切模量随饱和度的降低逐渐增加,压缩波速及小应变体积模量随饱和度的降低先减小后增加。该装置结构简单,便于操作,为研究非饱和土小应变刚度特性提供了科学有效的测试方法与试验手段。     

水泥土搅拌桩软土地基土体动力特性的共振柱试验研究EI北大核心CSCD

开展对水泥土搅拌桩软土地基土体试样的GDS(Global Distribution System)共振柱试验,研究不同剪应变、围压、水泥土置换率对土体动力特性的影响。结果表明,水泥土搅拌桩软土地基土体的动剪切模量G和阻尼比D随剪应变γ变化趋势与软黏土一致,在小应变范围内围压和置换率对土体的动剪切模量G和阻尼比D的影响显著,随着剪应变γ增大,围压和置换率的影响减弱;水泥土搅拌桩软土地基土体的最大动剪切模量G_(max)与围压表现出良好的线性关系,围压越大,提高水泥土的置换率对土体最大动剪切模量G_(max)增强效果越明显。研究结果可为地区水泥土搅拌桩软土地基土体动力参数的取值提供一定的参考。     

干砂弹性参数测定的弯曲-伸展元试验

利用安装在共振柱测试系统中的弯曲-伸展元,开展了干砂中P波（压缩波）和S波（剪切波）的室内试验,详细地分析了干砂中P波和S波的信号特征,研究了输入频率、土体密实度和有效围压对输出信号的影响。对比各种信号分析方法,并参考共振柱试验结果确定了S波的传播时间。根据实测波速和波动理论,确定了土体的弹性参数,包括剪切模量,侧限模量和泊松比。研究结果表明,P波和S波的输出信号频率在一定程度上随输入信号频率、土体密实度和有效围压的增加而增加,且P波信号比S波信号更容易确定波的传播时间;土体的弹性模量随土体密实度和有效围压的增加而增加,但剪切模量增长比侧限模量快;土体的泊松比并非一个常数,随着土体密实度和有效围压的增加而下降。初步探讨了利用剪切模量估算泊松比,以方便实际工程应用。     

上海典型黏土小应变剪切模量现场和室内试验研究

土体小应变剪切模量在基坑、隧道等地下工程的计算分析中有着重要作用,越来越受到人们的关注。虽然上海地区地下工程项目的建设规模不断扩大,但关于上海典型黏土层的小应变剪切模量的研究相对较少。分别采用现场波速测试和室内弯曲元试验对上海典型黏土层的初始剪切模量进行了研究。试验结果表明：在减小土样扰动、保持土样应力状态与原位土体等效的基础上,弯曲元试验得到的初始剪切模量与现场波速测试相一致;考虑了土体应力状态和孔隙比的经验公式能够合理地描述上海典型黏土层初始剪切模量的变化规律,并给出了各土层的经验参数。试验结果可为上海地区地下工程计算分析中小应变剪切模量的估算提供参考。     

黄石淤泥质土的剪切蠕变特性及模型研究

通过室内剪切蠕变试验,对黄石地区淤泥质土蠕变特性进行了研究。结果表明：黄石淤泥质土的剪切蠕变变形可近似为线性特征;蠕变变形在一定剪应力水平下才能表现出来,剪应力水平越高,剪切蠕变变形越明显;在高应力下,土的粘滞性增加,流动性降低,剪切模量与时间呈下降幂函数关系;粘滞系数的变化受剪应力的影响并不大。针对试验数据采用线性回归分析法确定蠕变参数能取得较高的精度,Burgers体蠕变模型和经验型模型均能较好描述该地区淤泥质土的剪切蠕变规律。比较而言,采用经验型模型更适合于描述软土非线性剪切蠕变特性。     

Seismic piezocone interpretation for shear wave velocity (<Emphasis Type="Italic">V</Emphasis><Subscript>S</Subscript>) determination in the Persian Gulf

Shear wave velocity is one of the important factors representing the dynamic characteristics of soil layers. Hence, many researchers have focused their studies on determining shear wave velocity by direct field measurements or expressions developed by other soil parameters. The shear module and damping ratio of the soil layers also play a similar role in the majority of dynamic soil response analyses. Nevertheless, since they have to be measured in the laboratory by resonant column or cyclic triaxial tests on undisturbed samples, the possibility of preparing such samples and the reliability of the obtained results are of great concerns. In the present study, great effort has been made to determine the above dynamic factors by means of field data obtained from a versatile instrument, namely the seismic piezocone (SPCT_U), and to derive expressions correlating them with some parameters obtainable by much simpler instruments. The reliability of laboratory measurements on undisturbed samples is also evaluated. The seismic piezocone test apparatus has been employed to evaluate the soil properties at 1-m depth intervals by means of measuring tip resistance, sleeve resistance, pore pressure and shear wave velocity. The shear module and the damping ratio are calculated using field data. Meanwhile, in order to assess the laboratory measurements of these parameters, some resonant column tests and cyclic triaxial tests on undisturbed samples of the same soil layers have been carried out. In order to compare the field results of shear modulus and damping ratios with those obtained from laboratory tests, the influences of the soil nature and sample disturbance on the conventional laboratory methods are evaluated and discussed. The shear wave velocity is correlated to overburden pressure and the corrected tip resistance for two groups of fine soils, namely silty clays and carbonate clayey silts, which mainly cover the areas under study in this project, are located in southern parts of Iran near the Persian Gulf. According to the results of the present study, there are narrow limits of shear modulus regarding soils for which the laboratory tests and the field measurements yield approximately the same shear modulus. This limit of shear modulus is about 30–50(MPa) for clay deposits and 70–100 (MPa) for sandy deposits. Also the shear wave velocity can be calculated by a simple expression from total overburden pressure and the tip resistance of simple cone penetration test results conventionally available in many soil explorations prior to engineering practices. However, if the pore pressure inside the saturated soil deposits can be measured by a piezocone apparatus, the shear wave velocity may be calculated using another suggested equation in terms of effective overburden pressure in the present study. Regarding the shear module and the damping ratio, due to the disturbances of the stiff deposits in the sampling process and great deviations of laboratory results from field results, the laboratory measurements of these parameters out of the above limits are not recommended.     

南沙珊瑚砂的动剪切模量和阻尼比特性试验研究

珊瑚砂的物理力学性质与陆相沉积物有显著的差异。对南沙岛礁饱和珊瑚砂进行了不排水应变控制分级循环加载动三轴试验,研究了有效围压 和相对密实度Dr对饱和珊瑚砂动剪切模量和阻尼比特性的影响。通过与陆源砂砾土试验结果的对比发现：珊瑚砂与陆源砂砾土在最大动剪切模量Gmax、动剪切模量比G/Gmax曲线及其上下界、参考剪应变 、阻尼比? 曲线及其上下界等均存在显著的差异;珊瑚砂的Gmax比陆源砂的大,采用陆源砂Gmax的经验模型,珊瑚砂的Gmax将被低估约30%;珊瑚砂的非线性稍弱于陆源砂砾土,陆源砂砾土G/Gmax和? 的经验公式不适用于珊瑚砂。给出了珊瑚砂G/Gmax和? 的经验公式及相关参数。     

互层土的动参数试验研究及其地震反应分析

通过对两个工程场地的淤泥质粉质粘土、粉土、粘土、粉细砂及粉土与（粉质）粘土、粘土与粉砂互层土的自振柱试验结果进行分析,给出了部分土的 - 和 - 曲线,与Seed和Idriss建议的砂土和粘性土的 - 和 - 曲线变化范围进行了对比;同时分析了这两个场地的地震反应,结果表明：在强震时互层土对地震波有很强的滤波作用,且互层土的最大剪应变远大于一般土,在水平地震作用下很容易接近或达到破坏状态。初步分析结果表明：互层土具有软土的动力特性,这主要是由互层土的特殊物理构造造成的,即在互层土中存在很密的水平薄弱面。     

不排水循环荷载作用过程中累积孔压对细砂弹性剪切模量Gmax的影响

在土工结构物地震有效应力分析中,往往采用Hardin经验公式计算动荷作用过程中由于孔压变化对砂土初始弹性剪切模量Gmax的影响,但由于以往试验手段的限制,这种方法的有效性至今没有得到验证。为此,采用多功能三轴仪和压电陶瓷弯曲元剪切波速测试系统,研究了不排水循环荷载过程中孔压对细砂Gmax的影响。试验结果表明,细砂Gmax可由 Hardin型经验公式计算,但材料参数应通过试验确定;不排水循环荷载作用过程中,细砂Gmax随孔压上升而降低,其值可由其实际平均有效应力和固结后的孔隙比通过由试验得到的Hardin型经验公式计算。     

Directional properties of small strain shear stiffness in soils

A compiled database of shear wave velocity measurements in a variety of clays, silts and sands shows directional hierarchies between downhole (V_sVH), standard crosshole (V_sHV), and rotary crosshole (V_sHH) tests. The special in situ database has been collected from 33 well-documented geotechnical test sites. Expressions relating the small-strain shear modulus in terms of effective confining stress level, stress history and void ratio are explored for each of these three modes of directional shear wave velocity. The relationships are separated initially into soil groups (intact clays, fissured clays, sands and silts), and then generalised to consider all soil types together.     

CAS-1模拟月壤动剪切模量与阻尼比的试验研究

针对中国科学院地球化学研究所与国家天文台合作研制成功的CAS-1模拟月壤（国家标准试样）,利用GDS共振柱试验仪对模拟月壤开展动力学参数的试验研究,分析了不同孔隙比、不同围压对动剪切模量G及剪应变 的影响规律。试验结果表明,在应力水平很低、孔隙比较大的真实月面环境条件下,动剪切模量G较小,阻尼比 较大,且随着动剪应变 的增大,动剪切模量快速减小,阻尼比急剧增大。采用Hardin-Drnevich模型,得到了不同孔隙比、不同围压下归一化动剪模量G/Gmax与归一化阻尼比 / 随 变化的平均拟合曲线,探讨了最大动剪切模量Gmax、最大阻尼比 和参考剪应变 等动参数与应力水平 的相关关系式,并据此给出了月壤钻取采样深度（0～3 m）内Gmax、 和 的值域区间以及各剪应变对应的G/Gmax和 的推荐值。     

低幅值小应变振动下土体弹性刚度的非线性特征与表述方法

随着高速铁路建设的兴起,轨道以及沿线附近建筑物承受低幅值小应变振动荷载的作用。对于小应变振动下土体的有限元计算,如何确定连接应力和应变之间纽带的刚度张量E,对于建立合理的预测模型来分析高速铁路轨道以及沿线建筑物的沉降变形至关重要。低幅值小应变振动下剪切模量G和阻尼比D随剪应变幅值的变化是反映土体刚度及阻尼特征最重要的两个参数。通过共振柱试验发现,振动荷载作用下土体的剪切模量G必须通过振动应变幅值和固结围压共同来确定,即使在小应变（剪应变幅值10-6相似文献   

Effect of rod friction on vane shear tests in very soft organic harbour mud

Very soft organic harbour mud is increasingly used as a filling and construction material in harbour construction and reorganization. The undrained shear strength of such soft sediments is the critical geotechnical soil parameter with regard to any specific construction design. Field and laboratory vane shear testing is a standard method to quickly determine this important parameter. So far, the effect of rod friction on vane shear tests in very soft organic soils is unclear. In this study we present results from laboratory experiments on harbour mud from a construction site in northern Germany. Relations among vane and rod geometry, penetration depth, water content, rod friction and undrained shear strength are derived. Based on these relations the influence of rod friction on vane shear test results is investigated. The results indicate that field and laboratory vane shear test measurements may be significantly influenced by rod friction. Methods are proposed to correct for the rod influence, which is shown to increase with rising water contents.     

福州地区典型土动剪切模量与阻尼比的试验研究

通过对福州地区淤泥、淤泥质土、粉质黏土、粉质黏土与粉砂互层土、粉砂、残积土等6类典型土的共振柱试验,详细探讨了围压大小、土的性质对这6类典型土的动剪切模量G及阻尼比? 的影响。通过试验和理论分析,给出了福州地区6类典型土在不同围压下的G/Gmax和? /?max随? 变化的平均曲线及其参数的推荐值,并定量地给出围压对这6类典型土G/Gmax和? /?max随? 变化的平均曲线的参数的影响规律,对实际工程具有一定的借鉴作用。