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。     

孔压静力触探试验的应用

本文简要地介绍了孔压静力触探试验在国内的应用现状。文中包括５项内容：①探头的性能及操作；②土分类图的检验及由此所得土层柱状图的可靠性；③固结系数的确定及其与室内试验、现场原位观测推求值的比较；④利用孔压静力触探试验指标进行沉降量的计算；⑤判定土结构性的可能性。上述内容以三个工程实例加以说明     

软土地基固结系数确定方法探讨

简述了软土地基固结系数确定的重要性,提出了室内试验法、孔压静力触探法、采用沉降观测资料反算法三种确定固结系数的方法,并对其进行了比较分析,得出孔压静力触探法值得推广的结论。     

考虑软黏土结构性损伤的圆柱孔扩张弹塑性分析

针对天然沉积软黏土中施工扰动导致原位土结构性损伤和强度降低的特征,根据圆孔扩张过程中产生的塑性剪切应变以及实测的渗透系数与不排水强度随径向距离的变化规律,提出对数式的原位扰动度函数以描述塑性损伤区的屈服强度变化;基于结构性剑桥模型屈服准则,采用屈服应力比和灵敏度分别表征初始结构稳定性和结构强度可变性大小,并与扰动函数相结合,推导了考虑土结构性损伤的软黏土柱孔扩张弹塑性解,表达式中灵敏度值为1时退化为不考虑结构损伤的传统解。进而通过竖井和沉桩施工引起的超静孔隙水实测结果与理论计算值的对比,验证了本文理论解的有效性;并分析了土结构及其损伤对柱孔扩张效应的影响,结果表明：屈服应力比越大,塑性区半径越小,径向应力越大,超静孔压随径向距离先增大后减小;灵敏度越大,径向应力越小,超静孔压越大。分析推导结果对准确预测挤土效应与合理揭示孔压静力触探等原位试验测试机理具有实用价值。     

基于波速孔压静力触探试验研究软土中单桩桩侧承载力时效性

 根据波速孔压静力触探探头和静压桩在软黏土中贯入的特点,建立以波速孔压静力触探试验参数计算软土中静压桩的单桩桩侧承载力时效性的理论解,利用该解可以预测饱和软土中沉桩结束后桩侧承载力随时间的变化。与传统桩的承载力时效性简化分析方法不同,该理论解不仅考虑多土层地基中不同土的刚度指数的差异对固结过程的影响,还考虑因各土层固结系数不同而导致消散速率不同的影响。现场不同间歇期的单桩载荷试验测试结果验证该理论解的合理性。     

波速孔压静力触探试验在桩基工程中的应用研究

根据波速孔压静力触探探头和静压桩在软粘土中贯入的特点,基于小孔扩张理论、一维固结理论和有效应力原理,建立了以波速孔压静力触探试验参数计算软土中单桩的桩侧承载力极限值、桩侧承载力时效性以及沉桩瞬间桩周土中的超静孔隙水压力的理论解。以昆山某试验场地的现场试验值与相应的理论计算值进行对比,结果显示两者非常吻合,说明波速孔压静力触探试验在桩基工程中具有广泛的应用价值。     

基于孔压静力触探测试土的固结系数机理探究

本文依据南方滨海软土地区对孔压静力触探超孔压消教试验的具体实施,对孔压静力触探求土层固结系数的可行性作了分析,验证了这一方法可对试土的固结系数进行有效地估算.     

基于波速孔压静力触探试验计算软土中静压桩的 单桩极限承载力

根据静力触探探头和静压桩贯入软土时的特点,采用柱孔扩张理论来模拟圆锥锥身和桩身贯入过程中应力场的变化,采用球孔扩张理论分析锥尖和桩端的挤土受力情况,推导出该条件下柱孔扩张和球孔扩张的极限扩孔压力理论解,在此基础上,对静力触探探头和静压桩进行受力对比分析,推导出利用波速孔压静力触探试验成果估算静压桩极限承载力的理论表达式。理论计算值与现场试验桩的静载荷试验结果较为吻合,说明该理论解具有一定的实用价值。     

基于CPTU确定软黏土超固结比的理论改进方法

 利用孔压静力触探(piezocone penetration test,CPTU)试验结果确定超固结比(over consolidation ration,OCR)不仅能避免传统室内试验方法中土样扰动的问题,还能得到地层剖面上连续的OCR值。将静力触探锥头的挤土模式看作是球形孔的扩张,锥面上的正应力和剪应力分别假定为极限扩孔压力和锥–土接触摩擦力;基于修正剑桥模型中圆孔扩张的近似闭合解,提出了利用CPTU测试结果确定OCR的理论改进方法。分别选取轻超固结和重超固结场地的CPTU试验结果,对提出方法的可靠性进行验证。结果表明,在综合考虑锥面粗糙度以及贯入速率等因素的影响后,预测得到的OCR值较已有理论方法更接近实测结果。最后在连云港海相黏土中对该理论改进方法进行应用,计算表明该土层处于欠固结～轻超固结状态。     

国外静力触探技术发展现状及未来趋势

介绍了国外静力触探技术的最新发展状况.包括标准静力触探实验探头的结构及分类、孔压静力触探测试、旁压静力触探测试、γ射线测试、电导率静力触探测试、快速光筛检静力触探技术、视频成像静力触探技术以及润滑剂注入技术.     

基于CPTU测试p-y曲线法及其在桩基水平承载中的应用

 孔压静力触探(piezocone penetration test,CPTU)原位测试提供的是最直接、最原始的土性参数,可以精细化反映土层信息随深度的非线性变化。采用原位测试CPTU锥尖贯入参数对桩基水平承载力进行评价,建立锥尖参数与p-y曲线参数的综合对应关系,提出基于CPTU原位测试的单桩p-y曲线计算及水平承载力确定方法。依托典型场地(靖江长江漫滩,宿迁废黄河泛滥区,苏州昆山太湖流域)水平试桩资料,对比验证了CPTU法p-y曲线模型的准确性及其在桩基水平承载预测中的可行性。结论表明：CPTU测试p-y曲线法能准确反映水平受荷桩的土抗力发挥特点,是一种高效、快速的桩基水平承载力确定方法。     

黄土增湿变形的数值模型

以甘肃陇西自重湿陷性黄土作为研究对象,基于黄土湿陷过程中变形与渗流耦合的思想,建立了黄土增湿变形的数值模型。依据质量守恒定律和达西定律,建立了考虑变形影响的适合非饱和土-饱和土的、非稳态的轴对称黄土渗流连续性基本方程。参考陇西自重湿陷性黄土室内侧限压缩试验数据建立了黄土增湿变形本构模型;采用Galerkin加权残值法对基本方程进行空间离散;在时间域内用差分方法离散,建立了考虑渗流和变形耦合的黄土增湿变形有限元支配方程,并提出了求解方法。研究结果表明:在研究黄土增湿变形过程中,考虑变形与渗流耦合的作用是可行的,建立的黄土增湿变形有限元模型是合理的。     

裂隙岩体渗流-弹塑性应力耦合分析

引入能反映裂隙剪胀特性的非线性弹塑性本构模型 ,从而考虑了裂隙非线性法向变形和剪胀对裂隙隙宽的影响 ,更实际地反映了裂隙变形对岩体渗透性的影响。给出的算例表明所提出的方法是可信的     

基坑中基于CPTU软土不排水强度确定及应用

不排水抗剪强度是土的重要力学特性参数。在岩土工程施工期稳定性分析中,需用不排水抗剪强度值。目前,不排水抗剪强度的确定主要有室内试验和十字板剪切试验。但前者受土样扰动影响大,后者十字板强度是土体各滑动面上抗剪强度的较小值,在基坑工程验算坑底隆起时,结果不够准确。本文首先总结了国内外基于CPTU的Su确定方法,在典型软土基坑工程中进行了孔压静力触探试验,根据不排水试验值与锥尖阻力的关系,反演出圆锥系数的值。基于反演的圆锥系数,把CPTU预测的不排水抗剪强度应用到基坑的隆起分析中,与基于室内试验数据和基于十字板强度的计算结果进行了比较,结果表明:基于CPTU的软粘土不排水抗剪强度指标计算结果合理,符合工程实际,值得在工程设计中推广。     

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。     

基于CPTU测试的桩基承载力预测新方法

首先回顾了基于静力触探试验(CPT)和孔压静力触探试验(CPTU)预测桩基承载力的方法。根据连盐高速和宁常高速公路工程中的PTC、CFG和PHC桩的CPTU试验资料,提出了基于CPTU预测桩基承载力的折线法。以静载荷和高应变试验得到的桩基承载力作为参考值,评估了各种预测桩基承载力方法的有效性。结果表明,折线法比其余三种方法在预测桩基承载力方面具有更高的可靠性,具有简单、快速、多参数的优点,并且不依赖于操作者主观性的影响,值得在桩基工程中推广应用。     

Fem Simulation of the Viscous Effects on the Stress-Strain Behaviour of Sand in Plane Strain Compression

A stress-strain model called TESRA (Temporary Effects of Strain Rate and Acceleration), described in a non-linear three-component framework, has been proposed to simulate the effects of viscous property on the stress-strain behaviour observed in drained plane strain compression (PSC) tests on clean sands. According to the TESRA model, the current viscous stress component is obtained by integrating for a given history of irreversible strain increments of viscous stress component that developed by respective instantaneous irrecoverable strain increment and its rate and have decayed with an increase in the irreversible strain until the present. The TESRA model was implemented into a generalized elasto-plastic isotropic strain-hardening non-linear FE code. The integration scheme to obtain the viscous and inviscid stress components according to the TESRA model in FEM analysis needs some specific considerations including the relevant choice of the suitable rate parameter. The shear stress—shear (or axial) strain—time relations from five drained PSC tests on saturated Toyoura sand and air-dried Hostun sand were successfully simulated by the FE code embedded with the TESRA model. It is shown that the FE code can simulate the time-dependent stress-strain behaviour of sand accurately without spending any significant extra computational time or storage. The results of simulation using one element and multi-element are essentially the same.     

上海源深体育馆预应力张弦梁优化设计与试验研究

探讨了预应力张弦梁的挠度限值、有效预应力以及下弦钢索的安全系数等设计原则问题,并提出了有关设计建议。在此基础上,基于有限元软件ANSYS 9.0对上海源深体育馆预应力张弦梁的矢跨比、上弦截面尺寸与钢索面积等主要设计参数进行了分析优化,并采用一阶方法对钢索的有效预应力进行了优化设计。以优化后的结构方案为原型,通过缩尺模型试验和非线性有限元分析,对原型结构的预应力张弦梁在张拉阶段、正常使用阶段以及承载力极限阶段的全过程受力性能进行了研究。结果表明,上海源深体育馆预应力张弦梁结构具有良好的受力性能和较大的安全储备,非线性有限元计算值与试验结果吻合良好。     

Strain Energy-Based Elasto-Viscoplastic Constitutive Modelling of Sand for Numerical Simulation

It is shown that the use of visco-plastic shear or volumetric strain as the stress history-independent hardening parameter in an elasto-viscoplastic model for sand may result in inaccurate numerical simulations of geotechnical boundary value problems. A new elasto-viscoplastic constitutive model for sand is proposed, formulated based on a stress path-independent irreversible (or visco-plastic) strain energy-based hardening function. The function was derived based on results from drained plane strain compression (PSC) tests on saturated dense Toyoura sand along a wide variety of stress path. The model is coupled with an existing isotropically work-hardening and -softening, non-associated, elasto-plastic model for sand. The constitutive model takes into account the effects of loading rate due to viscous properties on the stress-strain behaviour as well as those of pressure level, inherent anisotropy and void ratio and work softening associated with strain localization into a shear band. It is shown that the proposed model can much better simulate the effects of stress history on the deformation characteristics of sand than many previous models. The FEM code incorporating the model is validated by simulating physical PSC tests and bearing capacity model tests of a strip footing on sand performed by previous studies.     

Prediction of embankment settlements over marine clay using piezocone penetration tests

The paper discusses the use of piezocone penetration testing (CPTU) and evaluates four methods of interpretation for predicting the deformation constrained modulus (M) used to calculate the consolidation settlement of cohesive soil. CPTU tests were performed at eight embankment sites in the Lianyungang marine clay and high-quality samples for laboratory testing were collected close to the CPTU test locations. The constrained modulus (M) values predicted using the different interpretation methods were compared with the reference values determined from the laboratory consolidation tests. A new correlation was also developed to predict M from the net cone tip resistance (q _t  − σ _vo ). The paper discusses a simple approach to the use of the CPTU method to estimate the settlements of expressway embankments