岩土工程最小勘探数据量确定方法

准确地确定岩土设计参数统计特征值诸如均值、标准差是岩土工程可靠度分析与设计的重要前提。在满足岩土设计参数统计特征值计算精度条件下,文中提出了岩土工程最小勘探数据量的确定方法,定义了相对误差和相对变异性指标衡量岩土设计参数统计特征值计算准确性。系统地分析了静力触探试验数据量对砂土有效内摩擦角统计特征值计算精度的影响,并且根据相对误差和相对变异性指标确定了静力触探最小勘探数据量。研究结果表明,由静力触探试验间接估计砂土有效内摩擦角时均值相对误差较低,砂土有效内摩擦角相对变异性指标随静力触探试验数据量的增加而降低,即由认知不足引起的不确定性占总变异性的比值随静力触探试验数据量的增加而减小;当砂土有效内摩擦角容许相对变异性指标小于0.2时砂土有效内摩擦角在最大变异（COV=20%）与最小变异性（COV=5%）范围内,满足预定要求所需的最小静力触探试验数据量为10～100;若容许相对变异性指标小于0.3,所需的最小静力触探试验数据量为5～43。此外,间接估计岩土设计参数时经验回归模型不确定性对最小勘探数据量有显著影响。静力触探试验最小勘探数据量随经验回归模型不确定性的增大而增加,在确定岩土设计参数统计特征值时应尽量广泛收集勘探数据并选择精度较高的计算模型。     

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。     

砂类土力学强度试验研究

通过对砂土的抗剪强度试验结果进行统计,分析了砂土内摩擦角和粘聚力随不同颗粒粒组含量、密实度的变化趋势及规律。试验结果表明,随着砂粒组含量的增大,内摩擦角呈线性增大趋势;当粉粒和粘粒含量增加时,粘聚力亦呈线性增大趋势。同时,试样干密度的增大使内摩擦角和粘聚力呈线性增大。砂土中的粗粒和细粒含量变化存在一个对应的内摩擦角和粘聚力变化的区间。通过回归分析砂土抗剪强度与所含颗粒不同粒径、密实度关系,在特殊条件下,可以有效快速判定砂土剪切指标。     

基于贝叶斯理论的土性参数空间变异性量化方法

岩土工程可靠度分析和设计中,合理地选取随机场参数和相关函数,并准确地描述土性参数空间变异性十分困难。基于贝叶斯理论,本文提出了一套量化砂土有效内摩擦角空间变异性的方法。该方法根据先验信息和静力触探试验锥尖阻力数据,确定砂土有效内摩擦角的随机场参数和相关函数。该方法合理地考虑了砂土有效内摩擦角与锥尖阻力间经验回归方程的不确定性。采用马尔科夫链蒙特卡洛模拟(Markov Chain Monte Carlo Simulation,MCMCS)获取服从后验分布的随机场参数样本。利用MCMCS样本构建随机场参数的Gaussian Copula函数求解后验分布。估计备选相关函数的概率,选择概率最大的为最可能的相关函数。最后,采用美国德州农工大学国家岩土工程砂土试验场的CPT数据算例验证了文中所提方法的有效性。结果表明:文中所提方法可以正确、合理地利用间接测量的锥尖阻力数据确定砂土有效内摩擦角的随机场参数和相关函数,准确量化其空间变异性。对于美国德州农工大学国家岩土工程砂土试验场的砂土有效内摩擦角,建议选用二阶自回归函数作为其最可能的相关函数。     

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。     

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。     

跨孔法测定的剪切波速度与饱和砂土液化势

一、前言自从一九七五年海城地震和一九七六年唐山地震引起大规模砂土地基液化以后,我国工程界开展了评价和预估砂土地基液化势的研究工作。并取得了很大的进展。现场标准贯入试验和静力触探是判定砂土液化的主要方法,室内试验则以动三轴和动单剪试验为主。近几年来国外逐步发展了一种新方法——用原位测量的动剪应变评价地震作用下     

双桥静力触探在尾矿坝勘查中的技术应用

静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土,作为一种轻便、快捷、高效的原位测试技术,在岩土工程勘察、检测等方面得到了广泛应用。目前由于各地对静力触探经验技术和数据积累的不同,在我国对静力触探试验结果褒贬不一。本文通过双桥静力触探在尾矿坝勘察中的具体应用,以及静力触探成果的具体分析与评价,体现了静力触探在尾矿坝勘察中的适用性和重要性。     

静力触探判别饱和砂性土液化公式的探讨

目前国内有许多工程勘察单位利用静力触探建立了本地区的饱和砂性土的液化判别公式,本文通过利用静力触探在淮阴市区进行工程地质勘察的实际资料,经数理统计计算后,建立了本地区的静力触探判别饱和砂性土液化的公式。现状液化是一种宏观震害现象。目前国内外评价砂土液化可能性的方法基本上可分两大类:剪应力比较法。即将计算的场地地震剪     

沙漠砂承载力室内综合性原位测试模拟试验研究

为更好地满足沙漠油田地面工程建设的需要 ,对沙漠砂采用平板振动器分层制样 ,进行了平板载荷、静力触探和标准贯入等一系列室内模拟试验。试验数据回归分析表明 :静力触探试验中 ,《TJ2 1- 77规范》与《JTJ2 40 - 97规范》等规范建议的承载力值偏小。标准贯入试验中 ,《GBJ7- 89规范》、《TJ7- 74规范》与《JTJ2 40 - 97规范》等规范砂土承载力推荐值与本文试验回归值相差较大 ,偏于保守 ,如将其用于沙漠地基勘查评价和基础设计中将造成很大浪费 ;现有一些规范在用SPT和CPT确定粉细砂承载力时存在矛盾 ,不够协调 ,因此不适用于沙漠地区 ,必须制定新的标准。     

不同垂直荷重对风化砂改良膨胀土抗剪强度影响研究

本文以风化砂改良膨胀土的抗剪强度指标为研究对象,通过室内直接剪切试验,研究了在不同垂直荷重作用下,不同掺砂比例及不同含水率对改良膨胀土抗剪强度指标c、值的影响规律及各种不同垂直荷重下的-关系。影响直接剪切试验结果的两个关键因素是试验时的垂直荷重和剪切速率,而现行规范对剪切速率是有明确规定的,但对垂直荷重只有一个推荐性的取值。本文对膨胀土掺入了10%、20%、30%、40%、50%的风化砂,分别配以6%、8%、10%、12%、14%的水,然后在I级垂直荷重(12.5～50kPa)、Ⅱ级垂直荷重(62.5～100kPa)、Ⅲ级垂直荷重(100～400kPa)作用下,进行剪切试验。通过试验研究得知:垂直荷重对改良后膨胀土抗剪强度指标影响较大,随着垂直荷重的减小,掺砂后的膨胀土内摩擦角逐渐增大,黏聚力逐渐减小; 在各级垂直荷重下,在同一含水率状态下,黏聚力均随着掺砂比例的增大而逐渐减小,而内摩擦角均是先增大后减小; 在同一掺砂比例下,黏聚力及内摩擦角均随着含水率的增大而先增大后减小。本试验的研究成果为风化砂改良膨胀土用作公路路基填料提供了试验依据。     

基于细观统计的砂土摩擦特性与破坏机制研究

砂土是一种典型的颗粒材料,其力学特性和变形机制是细观颗粒在荷载作用下的宏观表现,鉴于砂土具有显著的颗粒性和碎散性,使得对其进行细观颗粒层面的研究非常必要。将土颗粒简化为空间椭球体,假设方向角满足正态分布规律,应用细观统计的方法,从颗粒层面对砂土的摩擦特性和破坏机制进行研究。砂土剪切面上的摩擦特性主要是颗粒在剪切荷载作用下,克服垂直于剪切面应力抬升所遇到的阻力。颗粒运动方向与剪切面滑移方向的夹角可视为单个颗粒的摩擦角,颗粒摩擦角满足与方向角同样的正态分布规律;砂土的剪切破坏是颗粒重排列和应力重分布的过程,该过程中一部分颗粒摩擦角不断弱化,而承载颗粒数量逐渐增多,土体内部应力分布渐趋均匀;随着垂直于剪切面荷载的增大,砂土内摩擦角随之弱化减小,内摩擦角与荷载之间具有对应关系,可进行量化计算。     

安哥拉Quelo砂抗剪强度特性试验研究

基于安哥拉Quelo（Muceque）砂原状土和重塑土的直剪试验,探讨了结构性、含水率、干密度对Quelo砂抗剪强度的影响。试验结果表明,结构性对Quelo砂的抗剪强度影响较为复杂,原状土与重塑土的抗剪力学指标具有明显差异;Quelo砂遇水软化特性显著,原状土和重塑土的黏聚力和内摩擦角随含水率的增大近似呈对数衰减;Quelo砂级配良好,压实后抗剪强度高,适宜用作回填材料,重塑土的黏聚力随干密度的增大近似呈线性增大,内摩擦角随干密度的增大分为稳定段和增大段,呈分段函数的特征。     

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.     

南海迭层土物理力学特性的研究

我国海域普遍分布有迭层土,由于结构的特殊性,对于其性质的准确把握,直接影响到海洋工程诸如打桩、钻井船插深等问题预测的准确性,关系到海洋工程建设的安全。现场进行孔压静力触探CPTU试验以及室内试验,分析我国南海海域迭层土的物理、力学性质的特点,对迭层土抗剪强度值的确定进行探讨。CPTU试验数据显示,迭层土的物理力学性质与单一土层具有较明显的差异;由于迭层土中砂层的存在,室内三轴不排水剪切试验（UU试验）确定的不排水强度明显偏低,是CPTU确定的不排水抗剪强度的下限值。CPTU的结果可以较好地反映了迭层土的特点,根据CPTU试验结果得到的摩阻比变化范围较大,在0～8之间远大于一般的砂土或黏土的变化范围,摩阻比与修正端阻之间的关系可用双曲线近似表示。建议进行静力分析时,迭层土不排水抗剪强度参数选取应参考CPTU试验结果。     

剪切速率和材料特性对筋-土界面抗剪强度的影响

土工合成材料与填料之间的界面强度参数是加筋-土工程设计的关键技术指标,筋-土界面的直剪试验和拉拔试验在界面剪切特性试验研究中应用最为广泛。利用土工格栅、土工织物与砂土的直剪试验和拉拔试验,研究了剪切速率和筋材性质对筋-土界面强度的影响。研究结果表明,当剪切速率不超过一定界限（如7.0 mm/min）时,其对直剪试验结果的影响可以忽略;筋-土界面强度受加筋材料及砂土特性的影响,双向聚丙烯土工格栅和土工织物与砂土之间的内摩擦角与纯砂接近,界面强度较高,而玻纤格栅因其延伸率低和网格尺寸较小,与砂土的界面强度比较低。     

Strength criterion for cross-anisotropic sand under general stress conditions

By incorporating the fabric effect and Lode’s angle dependence into the Mohr–Coulomb failure criterion, a strength criterion for cross-anisotropic sand under general stress conditions was proposed. The obtained criterion has only three material parameters which can be specified by conventional triaxial tests. The formula to calculate the friction angle under any loading direction and intermediate principal stress ratio condition was deduced, and the influence of the degree of the cross-anisotropy was quantified. The friction angles of sand in triaxial, true triaxial, and hollow cylinder torsional shear tests were obtained, and a parametric analysis was used to detect the varying characteristics. The friction angle becomes smaller when the major principal stress changes from perpendicular to parallel to the bedding plane. The loading direction and intermediate principal stress ratio are unrelated in true triaxial tests, and their influences on the friction angle can be well captured by the proposed criterion. In hollow cylinder torsional shear tests with the same internal and external pressures, the loading direction and intermediate principal stress ratio are related. This property results in a lower friction angle in the hollow cylinder torsional shear test than that in the true triaxial test under the same intermediate principal stress ratio condition. By comparing the calculated friction angle with the experimental results under various loading conditions (e.g., triaxial, true triaxial, and hollow cylinder torsional shear test), the proposed criterion was verified to be able to characterize the shear strength of cross-anisotropic sand under general stress conditions.