基于CPTU测试确定PHC桩单桩承载力分析

文章介绍了孔压静力触探(CPTU)测试原理及利用测试结果计算单桩承载力的方法。根据某工程现场CPTU测试和CPT测试分别计算单桩承载力,以单桩静载荷试验结果为参考,对比CPTU与CPT两种方法计算单桩承载力结果。结果表明,孔压静力触探(CPTU)方法计算的单桩承载力精度高,且经济、简单易于操作,克服了取土试验中土样扰动,值得在工程实践中推广。     

基于CPTU的中国实用土分类方法研究

国际上已有比较成熟的基于原位孔压静力触探测试（CPTU）的土分类方法,这些方法多以美国统一土质分类标准（USCS）为依据,其土类与中国土的工程分类标准不对应。因此,建立基于CPTU原位测试参数、符合中国标准的土工程分类方法具有重要工程意义。通过选择江苏典型地质成因的试验场地,进行了95孔CPTU测试和相应的钻孔取样与室内土工试验,其CPTU孔和相应钻孔之间距离小于5 m,对采用室内土工试验依据中国国家标准《岩土工程勘察规范》得到的土分类和CPTU测试参数进行了系统对比分析。选择国外7种常用的CPTU土分类图进行应用比较,发现Robertson的土类指数法分类图能提供最好的分类结果,据此建立了中国基于CPTU土类指数法的实用土分类方法,已有测试资料应用表明该分类图的准确率达到95%以上,可用作为中国工程场地采用原位CPTU测试进行土工程分类的方法。     

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。     

现代数字式多功能CPTU与中国CPT对比试验研究

 首先对国内外不同尺寸探头测试参数的对比研究现状进行综述,结合不同场地的孔压静力触探(CPTU)和静力触探(CPT)现场试验,总结江苏典型黏土场地上国际10 cm2的CPTU探头和中国双桥15 cm2的CPT探头试验结果,对2种尺寸探头的测试参数作了详细比较。在划分土层、判别土类方面,多功能CPTU具有较高的分辨率。针对不同土类,从实用角度建立CPTU测试指标与中国CPT测试指标的转化关系。研究成果奠定了我国工程实际中应用国际10 cm2的CPTU探头基础,对推广应用国际标准的CPTU技术具有重要意义。     

基于孔压静力触探测试的刚性桩承载力非线性计算方法

在"欧洲法"的基础上,引入基于孔压静力触探测试(CPTU)不排水计算方法的基桩承载力计算式。基于世界范围内不同土质的试验成果,通过反分析给出算式中相应参数的非线性确定方法;在此基础上,提出了基于CPTU的刚性桩承载力非线性计算方法。结合工程实例,将文中方法与其他4种基于静力触探试验或孔压静力触探试验估算的单桩承载力与现场实测值进行对比分析。结果表明:文中提出的非线性计算方法不仅考虑了桩周土的应力历史和桩土响应的非线性,同时考虑了桩长效应;并且侧摩阻力修正系数并非一定值,而是根据修正锥尖阻力和水平应力确定,更加符合现场情况,该法计算的单桩极限承载力更加接近实测值。     

基于CPTU测试的桩基承载力可靠性分析

通过连盐高速（连云港-盐城）和宁常（南京-常州）高速公路PTC、CFG和PHC桩基场地进行的CPTU试验资料,提出了一个预测桩基承载力的CPTU新方法。桩单位侧阻力由CPTU超孔压和侧壁摩阻力得出,而桩单位端阻力则由有效锥尖阻力获得。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方法预测桩基承载力的有效性。基于可靠度理论,分别分析了承载力极限状态、正常使用极限状态与联合承载力极限状态和正常使用极限状态的可靠度指数。针对几种CPTU桩基预测方法,分别进行了可靠性分析。结果表明：提出的CPTU方法比其余3个方法具有更高的可靠度。CPTU方法具有简单、快速、多参数的优点,并且不依赖于操作者主观性的影响,在桩基工程中值得推广应用。     

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测试的抗拔桩承载特性评价方法

抗拔桩基础广泛应用于沿海地区的地下空间，这些区域结构物的抗拔特性是必须要评价的工程指标。许多学者对基于CPTU测试预测桩基抗拔承载特性的方法进行研究，提出针对特定场地的经验公式。这些经验公式在应用于当地的测试场地时存在较大的局限性。为此，提出针对于沿海地区软弱土层的基于CPTU的预测桩基抗拔承载特性的方法。首先通过进行模型试验，研究桩基的长径比、桩表面粗糙程度对于抗拔桩承载能力的影响，明确抗拔桩在工作过程中的受力机制以及桩–土之间的相互作用机制，并通过数值模拟分析进一步验证模型试验得到的结果。在模型桶内进行CPTU测试，建立桩侧摩阻力与CPTU测试参数之间的经验关系。在温州某软弱土工程场地对本文所提出的经验关系进行应用，结果表明：基于所提方法计算的抗拔桩承载力与实测结果误差仅为7.7%，低于其他方法的计算结果，计算精度较高，在预测软弱土中的抗拔桩承载能力方面具有较高的适用性。     

基于聚类分析理论的CPTU土分类方法研究

采用孔压静力触探(CPTU)测试资料进行土的工程分类时,在土成分和力学性状等相关性方面会产生很多不确定性。根据已有的CPTU土分类系统划分土类时,这种不确定性经常会导致不同土类的重叠。聚类分析是一个对相似数据进行分组归类的数学统计方法,基于CPTU测试资料将其应用于地质土层的划分。根据5条高速公路场地的现场CPTU试验和钻孔柱状图资料,阐述了已有聚类分析方法在划分土层界面的应用。结果表明:聚类分析方法不仅能够描绘出土层中主要的变化,而且能够探测到薄土夹层。因此,基于聚类分析理论的CPTU方法可以可靠有效地提供地质土层的初步划分。     

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。     

水域CPTU与DMT在土体强度特性评价中的应用

基于多元原位测试数据融合的研究方法在岩土工程勘察中已成为趋势，在提高预测参数精度和评价土体强度特性中具有明显优势。为解决水域工程勘察中取样困难、岩土参数空间变异性大、土体力学特性存在区域性和结构性的难题，以江苏省海太过江通道工程为研究对象，基于水域孔压静力触探试验CPTU、水域扁铲侧胀试验DMT和室内土工试验，研究了场区软黏土的不排水剪切强度、砂性土的内摩擦角以及不同土性指标土层的侧限模量。结果表明：CPTU和DMT均可提供丰富的土体物理力学参数，对土体的强度特征参数响应灵敏，联合2种试验的参数表征土体强度特性具有可行性；基于CPTU锥尖阻力、净锥尖阻力得到砂性土有效内摩擦角偏大，而基于DMT侧胀水平应力指数KD得到的有效内摩擦角略小；DMT侧限模量与CPTU锥尖阻力之间具有良好的相关关系，通过拟合关系式可将刚度与强度联系起来，该关系式还考虑了土性指标的影响，可作为一种新方法来预测土体侧限模量。     

基于CPTU贯入深度超前滞后效应的数值模拟研究

孔压静力触探技术(CPTU)是目前应用最广泛的原位测试技术之一。在岩土工程设计中,准确识别土层边界对确定地基土的工程性质指标如桩的持力层、地基承载力等具有重大意义。目前,岩土勘察中的土层分界是通过现场取样进行室内试验为主,静力触探等原位测试方法为辅。一些研究显示,CPTU测试数据的连续性使土层边界的确定更加精确。然而超前滞后深度的存在使基于CPTU土层分层的方法精度降低,影响了国内CPTU在这一方面的发展。采用ABAQUS软件通过给上下土层的弹性模量赋予不同的数值建立探头在层状土中的贯入模型,并且对探头贯入过程进行数值模拟。基于大量的现场试验数据提出在上软下硬和上硬下软地层条件下超前滞后深度的计算公式,为CPTU识别土层边界提供了有效的依据。     

基于CPTU测试的高速公路拓宽复合地基沉降计算研究

复合地基是软土路基处理的常用方法,准确计算复合地基沉降对新老路差异沉降控制具有重要意义。依托淮安至江都高速公路拓宽工程,对新老路地基进行CPTU测试和旁压试验,根据旁压试验测试得出土体的切线模型;对拓宽路基进行沉降监测,通过路基沉降反算出路基土层压缩模量,研究了CPTU测试参数计算复合地基沉降的计算模型,并与传统的经验关系模型进行对比分析。结果表明：提出的复合地基沉降计算模型能准确计算路基的沉降,计算结果与实测沉降接近,提出的计算模型明显优于传统经验关系模型。在复合地基沉降计算中建议使用本文提出的计算模型。     

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。     

基于CPTU的土分类方法在港珠澳大桥中的应用

由孔压静力触探测试(CPTU)所提供的锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力等参数能直观地反映地下土类的变化,目前,国内外基于CPTU的土类划分发展出了许多不同的方法,这些方法对于国内工程场地土类划分的有效性尚未得到验证。本研究在港珠澳大桥主体工程中进行了大量CPTU贯入试验和平行钻孔取样与室内试验,将6种CPTU土分类与室内试验的土分类结果进行了对比分析。发现未经过上覆应力修正的土分类图判别准确率较低,但整体准确率也可达到80%左右;经过应力修正的归一化土分类图能够提供更为准确的土类判别结果,然而所给出的土类分区与实际土分类数据点存在一定的不符,且并未给出各类土所一一对应的土类分区,导致准确率被高估;而经过由国内试验资料修正的中国CPTU实用土分类方法能够提供最为精细且准确的土类判别结果,整体准确率达到90%以上。     

基于位错理论的饱和土渗流特性CPTU评价研究

孔压静力触探（CPTU）测试数据通常用于土层划分和岩土工程设计参数评价。国际上CPTU测试技术的最新进展之一在于采用测得的锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力快速、连续地获得饱和土的渗透系数,以避免孔压消散试验费时的缺点。首先简要回顾了基于CPTU测试资料确定饱和土渗透系数的的研究成果,并进行了分析与改进,提出了基于位错理论和圆柱面径向流模型的水平向渗透系数预测新方法。选取典型场地进行了CPTU测试,并在黏性土场地采用薄壁取土器获得无扰动的原状试样,进行室内水平向渗透试验,在无黏性土场地进行现场钻孔抽水试验。以室内渗透试验和现场抽水试验的结果为参考,对3种基于CPTU连续评价饱和土渗透系数的方法进行了对比分析。研究表明,位错理论适用于评价饱和土的原位渗透系数,然而准确性与所采用的渗流模型有关。对国际标准CPTU探头,孔压过滤环位于锥肩（u₂）位置时,采用圆柱面的径向流模型能够获得最为准确的水平向渗透系数预测结果,采用球面流或半球面流模型时趋于低估土层的渗透性。     

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的三亚新机场海洋软土工程特性评价

三亚新机场项目为中国海南省计划,拟于三亚市红塘湾建成的一座总面积达28平方公里的大型海上机场项目。项目的建设对于海南省发挥作为"海上丝绸之路"战略支点的重大作用,推动海南省经济高速发展具有重要意义。项目填海造岛工程的现场勘测采用海洋CPTU技术。CPTU技术作为国内外普遍使用的原位测试手段,能够有效评价土体的工程特性,但其在国内海洋工程方面仍缺乏使用经验。本文利用自主研发的CPTU设备,对三亚新机场填海造岛工程进行海上CPTU试验。结合该地区相关现场勘察及室内土工试验数据对实验结果进行分析,认为CPTU技术作为一种较为成熟的海洋原位测试技术,能够较好地应用于海洋工程实践,且具有很好的指导意义。     

基于CPTU测试的港珠澳大桥砂土液化评价方法研究

地震液化是引起地基失稳和上部结构损害的直接原因之一,因此,液化评价是土工抗震勘察中的重要内容。以港珠澳大桥岛隧工程为例,通过CPTU数据与标准贯入试验、剪切波速试验结果分析比较,一方面建立了可靠的CPTU数据与SPT、剪切波速的相关关系;另一方面利用CPTU液化判别方法,对岛隧砂土液化势进行了评估,并与SPT、剪切波速判别液化结果进行对比验证,得出基于CPTU液化判别法具有一定优势。研究结果可为类似重要工程勘察提供参考依据。     

基于贝叶斯–粒子群优化算法的污染场地隔离墙阻隔效果CPTU原位评价方法

新建隔离墙投入使用前应进行质量检测以确保防渗性和均匀性。对其进行快速评价的难点在于高质量采样困难，室内试验耗时长。采用了孔压静力触探(CPTU)测试技术对新建隔离墙进行原位快速评价。通过对超孔隙水压力和水平渗透系数进行相关性分析，考虑参数空间变异性，应用随机场理论进行建模，模型参数定量描述了防渗缺陷层产生的原因。采用贝叶斯方法与粒子群算法相结合对模型参数进行求解，实现利用超孔隙水压力数据对新建隔离墙防渗缺陷层的快速识别和缺陷原因的定量评价。通过与传统的基于Robertson土体行为类别(SBT)分类方法的分层结果进行对比，指出传统土分类方法在隔离墙防渗评价中的不适用性。最后，结合CPTU孔压消散试验结果，评估新建隔离墙的连续水平渗透系数剖面。结果表明，提出的采用超孔隙水压力数据的CPTU原位评价方法可以正确识别新建隔离墙的防渗缺陷层并定量反映其原因。分析结果可为制定隔离墙修复计划提供指导信息。