Large displacement FEM modelling of the cone penetration test (CPT) in normally consolidated sand

A new finite element model based on a large strain formulation has been developed to study cone penetration in normally consolidated sand. An auto‐adaptive remeshing technique was utilized for handling the very large distortion of sand surrounding the cone tip. A frictional contact interface utilizing Mohr–Coulomb's theory was chosen to represent interactions between the surface of the cone and sand. To model the sand behaviour, the non‐associated Drucker–Prager constitutive model was selected. ABAQUS, a commercial finite element software package, was used to implement the model. The explicit solution algorithm was chosen due to its effectiveness for complicated contact problems. Analysis results proved that the model successfully captured the cone penetration behavior in sand. In addition, a chart to predict internal friction angles based on cone tip resistance for different vertical effective stresses was provided. This paper also shows a typical distribution of sleeve resistance, tip resistance—penetration relationship, and typical contours of vertical, horizontal, and shear stresses in normally consolidated sand. Finally, a non‐uniform resistance was found along the length of the friction sleeve. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

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。     

沙漠砂抗剪强度指标与原位测试指标关系研究

为了在沙漠地基勘察中推广应用静力触探技术,在控制相对密度和含水量的条件下,进行了一系列室内大、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 ,标准贯入试验锤击数 和抗剪强度指标 的一系列有效数对,并进行了线性回归,建立了 - 和N- 之间的相关关系,且论证了二者之间的协调性。给出的公式为沙漠油田地面工程勘察积累了经验。     

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。     

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。     

安哥拉格埃路砂地层的承载力研究

安哥拉格埃路地层（Quelo）棕红色砂土形成年代较长,低含水率下地基承载力较高,但遇水后地基承载力降低幅度较大,地基处理方案常有争议。大量的工程实践和专项研究表明,地基土的承载力与含水率有明显的相关性,通过探井取样和原位测试,查明了地基土的物理力学特性,分析不同含水率条件下的静力触探试验(CPT)和平板载荷试验(PLT)数据,建立了适用于该地层的地基承载力与含水率的幂函数关系式以及地基承载力与锥头阻力的线性经验公式。静力触探试验结果表明,地层锥头阻力qc和侧壁摩阻力fs随深度增加而逐渐提高,土质均匀,但摩阻比Rf较小。分析认为,采用不经碾压的砂土作为地基,具有较高的风险;对于多层及9～13层建筑的地基处理,采用换填垫层法较桩基更合理。     

A New Computer Program for Pile Capacity Prediction using CPT Data

An interactive computer program “GLAMCPT” is developed for application in soil profiling and prediction of pile load capacity using cone penetration test (CPT) and laboratory soil test results. GLAMCPT calculates pile capacity according to 10 selected methods from European design codes, refereed international publications and recommendations of professional institutions. To demonstrate the capabilities of the program, a database of comprehensive ground investigation and full-scale pile tests in sand, at a Belgian site, is analysed using GLAMCPT. The database comprises 11 static tests and 12 dynamic tests on piles of different construction techniques, including driven pre-cast concrete piles and screwed cast in-situ piles, installed using 5 different procedures. Prior to pile installation, CPTs were carried out at each proposed pile location. Comparison of GLAMCPT predictions with the observed pile capacities reveals that the most accurate of the existing methods yields an average, μ, of predicted to observed pile head capacity [P_uh(p)/P_uh(m)] equal to 0.94. The most consistent method produces a coeffcient of variation (COV) of [P_uh(p)/P_uh(m)] equal to 0.1 and ranking index (RI) of 0.08. Parametric studies have been carried out using GLAMCPT to formulate an improved predictive method, which yielded: μ = 0.99, COV = 0.07 and RI = 0.04.     

Probabilistic assessment of soil liquefaction considering spatial variability of CPT measurements

The conventional liquefaction potential assessment methods (also known as simplified methods) profoundly rely on empirical correlations based on observations from case histories. A probabilistic framework is developed to incorporate uncertainties in the earthquake ground motion prediction, the cyclic resistance prediction, and the cyclic demand prediction. The results of a probabilistic seismic hazard assessment, site response analyses, and liquefaction potential analyses are convolved to derive a relationship for the annual probability and return period of liquefaction. The random field spatial model is employed to quantify the spatial uncertainty associated with the in-situ measurements of geotechnical material.     

饱和砂土液化研究现状及展望

通过多年的研究,人们对饱和砂土液化有了很深的认识。在Seed简化法,剪切波速法和标准贯入试验等判别的方法的研究方面也取得了很多的成果。本文主要介绍了我国广泛应用的标准贯入试验的方法,以及应用数值方法如何更好的判断场地的抗液化性。提出应用室内的微型贯入试验来判断饱和砂土液化的展望。     

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。     

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...     

双桥静力触探法判别上海薄夹层粘土地基液化研究

通过对11项典型工程场地进行原位取土及双桥静力触探原位测试分析,重点研究了上海地区薄层粘性土（或粘质粉土）夹层对液化判别的影响,统计分析了锥尖阻力qc、摩阻比Rf与土层粘粒含量的相关关系,提出了完全依据双桥静力触探试验的地基液化判别方法,在工程应用中取得了显著经济效益。     

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。     

基于双桥静力触探的饱和砂土液化判别方法刍议

饱和砂土液化是地震引发地基变形失稳、建筑受损破坏的主因之一,合理判定液化可能性是勘察实践和理论研究的重大课题。国内规范要求砂土液化判别仍以标准贯入试验为主,静力触探等原位测试方法为辅,静力触探较其他原位测试手段,在操作便利性、数据采集连续性、测试成本和抗干扰能力等方面更具优势。针对国内规范常用静力触探砂土液化判别方法进行了分析研究,并结合勘察实例进行了计算和对比,探讨了静力触探判别液化方法的土层适用性,并提出有关改进建议。     

基于人工神经网络的砂土液化势评价

本文利用静力触探（ＣＰＴ）场地液化数据,建立了液化势判定的反向传播神经网络模型,研究表明,同传统方法相比,人工神经网络方法在判别砂土液化势方面是可行的。     

基于Logistic回归模型的砂土液化概率评价

以国内外23次地震中200组场地液化实测数据为基础,通过Logistic回归分析,建立关联修正标准贯入击数N160cs与循环应力比CSR的液化概率模型。以50 %液化概率水平为液化与非液化的临界点,建立了指数形式的抗液化应力比CRR计算式,新建概率模型预测饱和砂土液化与非液化的成功率分别为85.71 %和76.14 %,具有较高的可靠性。与已有模型比较,使用了新的数据和修正系数,消除了一些不合理的偏差,总体判别结果偏于安全。为了将确定性分析方法与概率分析方法联系起来,建立了抗液化安全系数FS与液化概率PL的关系式。算例结果表明,新建概率模型简单、实用、可靠。