轻型动力触探法与静力触探法检测粗砂相对密实度的相关性研究

大量的模型试验和现场试验结果表明,轻型动力触探和静力触探都可用于公路桥涵台背回填中粗砂的密实度检测,而且锤击数N10和锥尖阻力Qc存在着良好的线性关系。为了从理论上揭示两者的相关性的根源,采用拉德模型模拟了两种方法的试验过程,三维有限元数值分析得知,两种触探方法在砂土中的应力、应变和位移场有较大的相似性,验证了轻型动力触探和静力触探在中粗砂中试验结果相关性的必然性。     

塔克拉玛干沙漠砂静力触探试验研究

在控制相对密度和含水量的条件下进行了系列室内大型槽和中型槽原位测试模拟试验及相关土工试验,取得了塔克拉玛干沙漠砂静力触探指标锥尖阻力qc与容许承载力pa、内摩擦角? 、相对密度Dr和变形模量E0.01的一系列有效数对,建立了qc- pa,qc-? ,qc-Dr,qc-E0.01等相关关系,并给出了适合在沙漠地区应用的数字化表格,为在沙漠地基勘察中推广应用静力触探技术积累了经验。     

Dimensionless and unbiased CPT interpretation in sand

The cone penetration test (CPT) is widely used, and although initially developed as a stratigraphic logging tool its excellent repeatability and accuracy offers a benchmark quantitative test for sand in particular. A continuing difficulty, however, is that the CPT does not measure any soil property directly, so that parameters of interest must be recovered from solution of an inverse boundary value problem, which is difficult. To date most CPT interpretations in sand have been based on very limited calibration testing carried out in large chambers on a few sands from which mappings are developed. But there are differences in the CPT response from one sand to another leaving the interpretation imprecise (and arguably even speculative) because these differences remain poorly understood. In this paper we use the familiar spherical cavity expansion analogy to the CPT including large strains and a good, critical-state-based, soil model to develop a pattern of behaviour which we then compare to some of the reference chamber test data. We find that one of the issues of dispute in the empirical interpretation methods, the so-called stress-level effect, is caused by neglect of elasticity and that there are several additional parameters of first-order significance to cavity expansion in sands. More generally, we show that the difference in CPT response between various chamber sands in predicted. Our results are cast in dimensionless form and the inversion illustrates that extreme care is required in interpreting CPT data if the in situ sand state is to be determined with precision approaching that suggested as achievable by the repeatability of the CPT data itself. Aspects requiring particular care in interpreting CPT data in sand are discussed. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于动力触探的钙质土相对密实度研究

圆锥动力触探试验(DCPT)是一种用来预测地基土相对密实度的方法。然而,现有的预测公式主要针对石英土。为解决这一问题,通过现场以及室内模型试验,得到了轻型动力触探贯入指标与钙质土相对密实度之间的关系。可知相比于石英土,粒径对钙质土贯入指标的影响较为显著。若采用现有公式计算钙质土的相对密实度,得到的数值偏大,结果偏于危险。为了便于工程应用,基于Butterfield改进的量纲分析理论,建立了一种可将不同形式DCPT的贯入指标进行相互转化的方法,实现了轻型与重型动力触探指标之间的相互转换,进而得到了重型动力触探贯入指标与钙质土相对密实度之间的关系。根据现场重型动力触探试验数据可知,上述关系的计算结果与现场实测结果吻合良好。     

静力触探法对巴楚地震液化判别的适用性

2003年2月24日新疆巴楚-伽师地区发生的6.8级地震中出现了自1996年唐山大地震以来我国大陆境内最为严重的砂土液化现象。以此地震液化调查为基础,检验包括我国规范液化判别方法、Robertson方法和Olsen方法的国内外现有静力触探试验为指标的液化判别方法的适用性。结果表明,我国规范、Robertson方法、Olsen方法在对巴楚地震液化场地判别中,总体上非液化场地判别成功率高于液化场地判别成功率,非液化场地的判别成功率分别为88%、71%和88%,但对液化场地判别成功率分别为55%、73%和45%,明显偏于危险,原因需要进一步查明,建立适合局部地区的液化判别方法应是未来必须进行的工作。     

结构性砂土静力触探试验离散元分析

为研究结构性砂土静力触探的宏微观力学特性,在10 g重力场中生成一个净砂地基;将一个考虑胶结厚度的微观胶结接触模型引入到净砂地基中以生成结构性砂土地基;用一定速率移动探杆以模拟结构性砂土中的静力触探过程,其中,探杆由4面刚性墙组成。结果表明,随着贯入深度的增加,锥尖贯入阻力逐渐增大,增长速度逐渐减慢,在达到临界深度后贯入阻力在某一定值附近波动;锥尖部位有明显的力链集中现象,力链的集中程度和范围会随着贯入深度的增加而逐渐提高和扩大;静力触探过程中,探杆两侧的土体经历了明显的加载和卸载过程,且土体主应力方向发生偏转;离探杆越远,主应力偏转速度越慢,最终偏转角越小;不同深度处平均纯转动率（APR）的变化趋势基本相同,而APR最大值会随着土体深度而逐渐增加;探杆的贯入会使土颗粒间胶结发生破坏,胶结的破坏形式主要有拉剪破坏和压剪破坏两种,而拉剪破坏数目要比压剪破坏数目多。     

旋压入土式静力触探机制研究

由于现有静力触探机械设备提供的动力有限,使得静力触探技术无法应用于较硬土层或较深土层中（应力较高）。保证探头顺利平稳地探入较硬土层,是触探技术应用于硬土层的前提条件。通过对旋压式触探时探头上的受力进行分析,推导了不考虑侧壁摩擦力的旋压式触探的总锥尖阻力和扭矩的理论模型,同时也推导了用旋压式触探测试成果计算锥土间摩擦系数的数学模型,并在室内旋压式触探仪上进行相应的试验,试验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且试验结果表明：对同一土体制成不同含水率、干重度的试样进行相同的探入速度和旋转速度下的旋压式触探,所得的扭矩与总锥尖阻力呈线性关系。根据数学模型计算的锥土间摩擦系数要比土体的内摩擦系数大得多,但两者具有较明显的一致性。结合土层的各向异性的特点、锥土间的摩阻力的存在等因素分析了旋压式触探方式能够降低总锥尖阻力的原因     

DEM modelling of cone penetration tests in a double-porosity crushable granular material

A three-dimensional discrete element model is used to investigate the effect of grain crushing on the tip resistance measured by cone penetration tests (CPT) in calibration chambers. To do that a discrete analogue of pumice sand, a very crushable microporous granular material, is created. The particles of the discrete model are endowed with size-dependent internal porosity and crushing resistance. A simplified Hertz–Mindlin elasto-frictional model is used for contact interaction. The model has 6 material parameters that are calibrated using one oedometer test and analogies with similar geomaterials. The calibration is validated reproducing other element tests. To fill a calibration chamber capable of containing a realistic sized CPT the discrete analogue is up-scaled by a factor of 25. CPT is then performed at two different densities and three different confinement pressures. Cone tip resistance in the crushable material is practically insensitive to initial density, as had been observed in previous physical experiments. The same CPT series is repeated but now particle crushing is disabled. The ratios of cone tip resistance between the two types of simulation are in good agreement with previous experimental comparisons of hard and crushable soils. Microscale exploration of the models indicates that crushing disrupts the buttressing effect of chamber walls on the cone.     

扁铲探头贯入干砂的位移特征试验研究

扁铲侧胀试验（DMT）已在国内外岩土工程勘察、地基加固效果评价等领域中得到广泛应用。DMT的测试过程在扁铲探头贯入到测试位置后进行,因此探头的贯入过程对土体造成的扰动在一定程度上将直接影响测试结果。目前关于扁铲探头的贯入机理,以及贯入过程可能引起的土体扰动及其对测试结果的影响尚未研究清楚。通过室内模型试验手段,进行扁铲探头贯入不同初始密实状态下均质干砂的试验研究,分析了探头贯入过程中产生的土体位移场分布特征。试验结果表明：扁铲探头的楔形部和膜片所在的侧胀部贯入产生的挤压作用是引起土体变形扰动的主要原因;探头楔形部的贯入过程表现为向下和向斜侧面挤压土体,竖向位移量很小,产生向两侧扩展为主的扁状位移场,而探头侧胀部的贯入过程主要表现为向两侧面水平向挤压土体,产生半椭圆状水平位移场且分布范围明显更大,同时探头侧面表现为一定的剪切作用而产生较窄范围的竖向位移场。另外,扁铲探头贯入干砂产生的位移场受砂土初始密实状态的影响较小,主要表现为探头楔形部周围的位移场分布范围随密实度增大而扩大。     

沙漠砂抗剪强度特征及其与静力触探指标间的关系

通过室内系列化的直剪试验和静力触探模拟试验,对沙漠砂的抗剪强度特征取得了规律性的认识,并建立了砂土内摩擦角与锥尖阻力之间的经验关系,为今后在沙漠地基勘察评价中用静力触探方法估计砂土内摩擦角创造了条件。     

一种静力触探模型箱试验装置的研制及其试验研究

设计了一套静力触探模型箱试验装置,该装置可以在模型箱水平面内任意位置进行贯入试验,贯入速率在一定范围可控,贯入倾角可调节。将该装置用于TJ-1模拟月壤静力触探力学特性的研究,试验结果表明：地基表层模拟月壤发生刺入剪切破坏;贯入阻力随贯入深度的增加而增加;探杆周围同一深度处土体的水平土压力表现出轴对称特征,其值在探头靠近土压力盒过程中逐渐增大至最大值,后随探头远离土压力盒又逐渐减小至0,且不同深度土体水平土压力峰值随贯入深度增加而增大;贯入点正下方土体的垂直土压力随贯入深度的增加而增加,主要影响范围约为距探头200 mm处。基于以上试验研究,表明该模型箱的设计是合理的,且TJ-1模拟月壤力学特性的研究成果能够为将来涉及到TJ-1模拟月壤的航天试验提供必要的技术参考。     

黄骅港湾地区真空预压处理后地基静力触探研究

软土地区地基真空预压处理后静力触探经验公式在国内未见报道。经过多年在黄骅港湾地区真空预压处理后地基的静力触探实践,通过11个场地静力触探锥尖阻力qc与地基土真空预压处理后物理力学指标平均值的相关分析研究,得出了一套地基真空预压处理后静力触探经验公式,对沿海软土区划分地层,计算地基承载力、压缩模量、不排水抗剪强度、桩极限侧阻力,预压处理层性质的评价等具有重要参考意义。     

静力触探中土层界面效应试验研究

根据成层土模型试验结果,对静力触探中土层面效应进行试验研究和机理分析,取得了成层土界面效应的规律性,为利用静力触探划分土层提供了理论和实践依据。     

粉细砂的室内无填料振冲试验研究

在室内严格控制的边界条件下,通过室内模型试验研究了粉细砂无填料在振冲中孔隙水压力增长与消散的规律、孔隙水压力空间分布规律、相对密度和静力触探指标与振冲次数之间的关系等。定性地验证了无填料振冲对于规范中未推荐使用的粉细砂土的适应性,并为后来某工程大面积地基处理成功地提供了参考。     

砂土中筒型基础沉放过程渗流特性和沉贯阻力研究

筒型基础的沉放是一项关键施工过程,沉放时土体在施工负压下产生渗流场,而渗流对基础筒壁的侧摩阻力和端阻力产生影响,导致沉贯阻力难以预测。针对这一问题,首先应用试验和数值模拟的方法,对筒型基础沉贯过程中的渗流特性进行分析,揭示筒壁两侧及筒端土体超孔隙水压力的分布;然后将分析结果应用于沉贯阻力的推导中,并对推导的公式进行验证。研究表明：筒型基础沉贯过程中,筒壁两侧土体的超孔隙水压力沿筒壁深度几乎呈线性变化,在接近筒端时出现非线性变化;不同的沉贯深度下,渗流对沉贯阻力的影响不同,随着沉贯深度的增加,减小的阻力占总沉贯阻力的比值越来越大;通过推导的理论公式计算的试验模型和实际工程的沉贯负压理论计算值与实测值吻合较好。     

黏土结构性对孔压静力触探结果的影响分析

针对目前黏土结构性对孔压静力触探结果的影响及其机理尚不是很清楚的问题,首先在ABAQUS软件中对结构性剑桥模型进行了程序实现,然后建立了孔压静力触探贯入结构性黏土的数值模型,通过数值计算分析了黏土结构性对孔压静力触探结果的影响。数值计算结果表明：（1）黏土的结构性会导致锥尖周围土体的偏应力增大,由于锥尖附近土体的结构性损伤,最大偏应力出现在距锥尖一定距离的右下方;（2）表征结构性强度的参数——初始结构屈服应力$ p{\text{'}}_{ {\rm{yi}}} $越大,锥尖阻力qc越大,而表征结构性损伤速度的参数——结构性对流动法则影响参数ω越大,qc值越小;（3）$p\text{'}_{ {\rm{yi}}} $值越大,贯入停止时的超静孔隙水压力u越大,而ω值越大,贯入停止时的u值越小;（4）经验圆锥系数Nkt随$p\text{'}_{ {\rm{yi}}} $增大明显减小,随ω的增大略有减小。因此,黏土的结构性强度及其损伤会明显影响孔压静力触探的测量结果,基于锥尖阻力qc估算结构性黏土的不排水抗剪强度su时应采用考虑结构性影响的经验圆锥系数Nkt,否则将会低估结构性黏土的su。研究结果可为孔压静力触探结果的分析和应用提供参考。     

一种孔压静力触探数据采集系统

从实现孔压静力触探多种测量功能和自动测量与数据记录的要求出发,开发了一套孔压静力触探数据采集系统,并完成了TCY-1型测试仪以及PC机配套软件的设计与调试;介绍了其组成单元、工作原理与流程。系统具有测量精度高、数据容量大、体积小和功耗低等特点。应用表明,系统操作简便、配置灵活、工作效率高,可以广泛应用于工程勘测领域。     

Empirical correlations of soil parameters based on Cone Penetration Tests (CPT) for Greek soils

This study presents the results of Cone Penetration Tests (CPT) and estimated correlations with the results of other in-situ tests (standard penetration test, cross-hole, seismocone) and laboratory tests (classification and undrained shear strength tests). These tests cover nearly all types of penetrable soils in Greece and, together with the formulation of empirical correlations, complement and improve on previous studies due to the significant number of CPT measurements.     

静力触探在莱州湾冰后期三角洲层序地层学研究中的应用

静力触探试验是广泛应用于海岸带地区岩土工程勘察的原位测试手段,静探数据的连续性、高分辨率在其应用于晚第四纪地层结构研究中具有独特的优势.本文对莱州湾沿岸249个工程地质孔-静力触探孔组的岩性编录资料与静探参数资料进行对比研究,建立了冰后期沉积不同沉积相的静探参数曲线识别模式,以此为基础配合14C测年、微体古生物鉴定等资...     

基于电阻率静力触探的海相黏土成因特性分析

土体含盐特征是环境演化、工程地基基础设计和城市绿地建设的重要参考指标。通过采集连云港滨海地区土样616件,根据测试结果以及土层划分结果对研究区80m以浅土层含盐特征进行了系统分析。研究结果表明：80m以浅土层盐分主要受3次海侵控制,盐分以NaCl为主,其中Cl^-含量占比最高达到了62.01%,NaCl含量占比最高达到了94.25%。各土层含盐量介于0.020% ~7.149%。全新世土层含盐量高,以中盐渍土为主。随着深度的增加,土体含盐量有着递减的趋势。含盐量最高土层出现在2-1层黏土中。更新世土层含盐量较高,除了8-2砂层外,均有弱盐渍土出现。受海侵影响,海相土层含盐量均高于其上覆和下伏土层。海侵对下伏地层具有侵染作用,使得陆相地层含盐量增加。同一层组的土层细粒土含盐量一般大于砂土。各土层ESR(交换性钠)值较高,均大于当地地表淡水SAR(钠吸附比)。ESR最大值103出现在3-1软土层,为当地地表淡水ESR值的32倍。各土层统计平均值γ_Mg/γ_Ca范围值为0.80~2.67,均大于当地地表淡水的γ_Mg/γ_Ca值,说明各土层不同程度受到海水入侵的影响。各层土γ_Mg/γ_Ca最大值出现在3-1软土层,说明该层土沉积受控于海侵。各层土pH值均大于7.7,浅部2-1层与3-1层pH值高,土体改良需施加酸性或者钙质改良剂。各土层易溶盐的腐蚀性主要表现在Cl^-对混凝土结构中钢筋的腐蚀性,强腐蚀土层主要分布在25m以浅土层,对应土层为3-1层软土和2-1层黏土。给出了土体中Cl^-对混凝土结构中钢筋的腐蚀性界限含盐量,工程建设中应注意基础防腐工作。