采用环向周期边界的静力触探三维离散元模拟

为探寻静力触探的细观机制,采用自主开发的环向周期边界,将轴对称问题转换为1/4模型,对静力触探进行了三维离散元模拟。基于排水三轴试验模拟,通过与全模型模拟结果的对比,验证模型边界的有效性。进一步将环向周期边界用于砂土中的静力触探贯入模拟,在宏观上,深入分析探头贯入过程中土体位移场、应力场、孔隙率分布等特征,数值模拟得到的探头径向应力和端阻应力变化规律与实际Fontainebleau砂模型试验结果较为一致;在细观上,着重探讨了探头端部及杆侧土体的组构各向异性演化规律,并应用组构张量对组构与应力关系进行定量分析,从细观层面揭示了探头承载方式的影响机制。研究结果对提高三维离散元模拟效率和揭示静力触探细观机制具有重要意义。     

软土地区静力触探试验影响因素及机理研究

为了探究软土地区静力触探试验影响因素以及作用机理，依托龙锦路东侧、竹林北路北侧地块为背景，使用数值模拟软件对软土地区静力触探试验进行模拟，结果表明：随着内摩擦角增大锥尖阻力与侧摩阻力随之增大，且侧摩阻力所占总贯入阻力增大；粘聚力对锥尖阻力与侧摩阻力的影响相似，随着粘聚力增大锥尖阻力与侧摩阻力逐渐增大，但侧摩阻力所占总贯入阻力比例基本不变；弹性模量逐渐增大时，锥尖阻力、侧摩阻力以及比贯阻力均逐渐增大。     

标准贯入试验和双桥静力触探试验在饱和吹填砂液化判别中的对比分析

通过标准贯入试验和双桥静力触探试验,对某工程场地饱和吹填砂进行液化判别,结果表明双桥静力触探试验液化判别计算所得液化指数与锥尖阻力基准值取值有关,且总体高于标准贯入试验计算所得液化指数,双桥静力触探试验液化判别结果更偏于安全;结合吹填砂的特点,建议饱和吹填砂液化判别采用标准贯入试验与静力触探试验相结合的综合评价方法。     

几种不同液化计算方法的对比分析

本文根据标准贯入试验、静力触探试验和便携式动力触探试验的测试数据,采用了多种计算方法进行了砂土的液化判别,其中标准贯入试验法与Robertson法、Lepetit法所得到的结论基本一致,上部地基土层为非液化土层,而采用静力触探试验法所计算出来的结果偏于安全,这与锥尖阻力基准值的取值大小有关。本文在介绍最新液化计算方法的同时,通过多种试验手段和不同液化判别方法的对比分析,旨在探讨综合判别砂土液化的可行性。     

基于大变形有限元的CPTU尺寸效应与贯入速率研究

孔压静力触探(CPTU)技术是目前运用最为广泛的原位测试方法之一,但其贯入机理的研究尚未成熟,实测结果分析往往通过经验公式进行推算,准确性不够。通过ABAQUS数值模拟软件对探头在黏土中的贯入进行有限元模拟,分别取半径为0.9,1.8,3.6,4.8 cm的探头对尺寸效应展开研究,同时分别以0.1,1,2,3,4 cm/s的贯入速率进行贯入,进而就贯入速率对贯入阻力的影响进行探讨。研究表明:随着探头尺寸的增加,锥尖与探杆区域附近的塑性区面积都增加,锥尖阻力会发生一定程度的降低,贯入应力影响的最大归一化水平距离也相应减小。不考虑超孔压影响的情况下,随着贯入速率的增加,稳定状态下的锥尖阻力基本不变,但贯入越容易达到稳定状态。     

基于原位测试指标的砂土时间效应定量表征初步研究

时间效应对土体抗液化强度有显著影响,其定量表征是砂土地震液化判别的研究难点之一。基于土体小应变剪切模量Gmax和静力触探锥尖阻力qc的经验表达式,对土体密实度和有效应力作归一化处理,提出了砂土时间效应的表征指标AI。该表征指标在数学上表达为小应变剪切模量与大应变静力触探锥尖阻力的结构性参数的比值函数。通过分析已有室内试验数据发现重塑砂土具有稳定的AI值,而对现场数据的分析则揭示了砂土沉积年代越久、AI值越大的整体趋势。该表征指标能揭示土体力学特性随时间的演变规律却不含时间变量,因此是一个"表观时间"参数,为进一步研究时间效应对砂土抗液化强度的影响规律提供了基础。     

用静力触探评价饱和砂土的液化势

本文通过标定罐内的静力触探试验和循环三轴液化试验资料的对比,讨论了用静力触探评价饱和砂土液化势的可行性与方法以及影响砂土液化势和静力触探贯入阻力的主要因素,提出了判断砂土液化势的场地液化应力比和修正静力触探贯入阻力之间的相关曲线,并同西特(Seed)和罗伯逊(Robertson)等人建议的曲线作了比较。最后,用地震时场地液化与否的实际资料对其可靠性作了检验。     

钙质砂中静力触探试验的大变形有限元模拟（英文）

静力触探试验(CPT)被广泛用于确定无黏性土的力学性质,现有研究集中在普通石英砂,由CPT贯入阻力推测钙质砂强度特性的成果很少。钙质砂的峰值内摩擦角一般高于石英砂,内摩擦角和剪胀角随应变的变化也不同于石英砂。采用任意拉格朗日欧拉公式的大变形有限元方法,模拟石英砂和钙质砂中CPT的完整贯入过程,有效避免了锥尖周围的网格扭曲。引入修正摩尔-库伦模型描述石英砂和钙质砂强度发挥与塑性剪应变的关系,由弯曲元和三轴排水试验确定本构模型参数。数值模拟得到的锥尖贯入阻力与离心机试验结果吻合,表明建立的数值模型能够模拟钙质砂中的CPT试验。     

基于CFD-DEM流固耦合方法的吸力锚基础负压沉贯数值模拟

吸力锚基础作为一种新型高效的海洋结构物基础形式在海洋工程中得到了广泛应用。对于砂土中的吸力锚沉贯研究，传统试验或有限元数值模拟存在一定局限性。采用基于离散单元法与计算流体动力学理论（CFD-DEM）流固耦合方法对吸力锚在砂土中的吸力贯入过程进行数值模拟分析；通过与室内物理模型试验、沉贯阻力理论解析计算结果进行对比分析，验证CFD-DEM流固耦合方法的有效性和准确性。进一步地，从土颗粒细观尺度上深入分析吸力锚在砂土中沉贯特性。数值模拟捕捉到贯入过程中锚内土塞和砂层变化现象，发现砂层呈现出中间向上凸起的弧状分布，说明贯入产生挤土效应，其造成的土体位移和膨胀也是土塞产生的原因。同时模拟得到贯入过程中的超孔隙水压力等势线分布变化情况和锚内砂层水力梯度的变化情况，证实了砂土中吸力贯入的“安全机制”。最后将数值所得的锚外负压比变化与Houlsby和Byrne理论模型计算结果进行对比，得到锚内土体渗透系数随沉贯的变化规律。通过本研究验证，采用离散元法结合计算流体动力学理论有效地模拟和捕捉吸力锚沉贯过程中的细观土水相互作用、宏观土体变形及渗流场分布等现象，该方法可作为吸力锚沉贯特性研究的一种有效手段。     

砂土中静压桩沉桩过程试验研究与颗粒流模拟

采用室内模型试验及颗粒流数值模拟研究了密实砂中静压桩沉桩过程,对桩周土体宏细观力学响应进行了分析研究。通过模型试验对浅层土体、桩身周围、桩端处土体的不同位移模式进行了比较分析,揭示了桩周不同位置土体的变位规律,并将孔隙变化场与宏观位移场进行相互印证,发现桩端土体位移模式与压密区基本呈圆孔扩张。对桩体贯入过程中的动端阻力、动侧摩阻力的发展规律以及临界深度等问题作了揭示。以室内模型试验为基础,建立了静压桩沉桩颗粒流模型,将数值结果与试验结果对比分析,通过分析土体细观变化模式揭示沉桩过程中宏观响应的内在机理。研究成果对于进一步明确沉桩挤土效应内在机理和沉桩阻力的发展规律都具有意义。     

基于静力触探的不同压力段土体压缩模量确定方法研究

静力触探技术具有测试资料连续、重复性好、测试速度快、劳动强度低及经济效益高等优点,已在许多国家广泛应用,并在工程勘察中占有重要地位,然而在应用静力触探成果确定土体压缩模量工程化应用方面尚待进一步完善。本文通过开展深层双桥静力触探及其相应点位的土体固结试验,将所得静力触探试验结果与相应点位的不同压力段土体压缩模量进行综合对比分析,归纳总结出适用于天津地区的基于静力触探确定各土性不同压力段土体压缩模量的经验公式,所得研究成果可为相关工程提供参考,并推动静力触探技术工程化应用进程。     

主动侧向受荷桩模型试验与颗粒流数值模拟研究

分别采用室内模型试验与颗粒流数值模拟的方法,对砂土中受水平荷载的桩顶自由短桩桩周土体在加载过程中的应力和位移的发展变化规律以及桩土相互作用性状进行了较系统和深入的研究。在室内模型试验中,研究了短桩在松砂、中密砂、密砂中的位移荷载规律,桩前、桩后土压力的分布和发展规律;并重点通过数字图像无标点量测技术密切关注桩周土体的位移产生和发展变化过程。通过开发颗粒流程序模拟室内模型试验在加载过程中的桩土相互作用过程中应力和位移的发展变化规律,与模型试验的结果进行了对比。给出了砂土中受水平荷载的桩顶自由短桩较完整的变形和破坏模式及极限土压力分布形式。     

In-Situ Evaluation of Strength and Dilatancy of Sands Based on CPT Results

In-situ tests have been increasingly used to estimate the shear strength of soils. In this paper, we propose methods to evaluate in-situ strength and dilatancy of sandy soils based on cone penetration test (CPT) results. It takes into account the silt content, relative density and stress state of the sand. A series of laboratory test results from fundamental property tests and triaxial tests are analyzed to develop methods for in-situ evaluation of strength and dilatancy for sands. Based on test results, modified and simplified dilatancy equations, in terms of the cone penetration resistance q_c and intrinsic soil variables, are proposed. Results from proposed and original dilatancy indexes show close agreements for various soil conditions. Values of intrinsic variables for the proposed dilatancy relationships were proposed as a function of silt content. Based on TX test results, a direct CPT-based correlation, applicable to both clean and silty sands, is proposed as well. In order to verify the proposed methods, calibration chamber CPT results obtained in this study and collected from the literature are adopted. It is observed that the results from the proposed methods show good agreement with the measured results.     

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。     

应用双桥静力触探确定淤泥压缩模量

本文在分析潮汕平原地区工程地质条件的基础上,对静力触探测试指标与室内试验压缩模量进行对比分析,并初步探讨该地区淤泥静力触探锥尖阻力与压缩模量的回归关系,对当地软土工程研究及实际勘察、设计、施工都具有一定的参考价值.     

非饱和土中球形孔扩张的弹塑性分析

在考虑土体体积变化的前提下,应用圆孔扩张理论,结合修正剑桥模型推导出了非饱和土中球形孔扩张后,土体中应力、位移分布的解析解;并分析了超固结比对结果的影响。其结论可为非饱和土地区的沉桩、静力触探等岩土工程问题提供理论依据。     

Seasonal influence on cone penetration test: An unsaturated soil site example

Interpretation of electric cone penetration test (CPT) based pore water pressure measurement (CPTu) is well established for soils with behavior that follows classical soil mechanics. The literature on the interpretation of these tests performed on unsaturated tropical soils is limited, and little is known about the influence of soil suction on in situ test data. In this context, the CPT data are presented and discussed to illustrate the seasonal variability in an unsaturated tropical soil site. The test data show that soil suction significantly influenced CPT data up to a depth of 4 m at the study site. It shows the importance of considering seasonal variability in unsaturated soil sites caused by soil suction, which was related to water content through a soil-water retention curve (SWRC). It is also important to consider this aspect in the interpretation of CPT data from these soils.     

Proposals of SPT-CPT and DPL-CPT correlations for sandy soils in Brazil

Field tests in geotechnical engineering are fundamental for identification of the underground conditions.The standard penetration test(SPT) is the most commonly used geotechnical approach. There has been an increase both in the use and application of the in situ tests: cone penetration test(CPT) and dynamic probing(DP). Several empirical SPT-CPT and dynamic probing light(DPL)-CPT correlations for sandy soils have been discussed in the literature. New SPT-CPT and DPL-CPT correlations for the sandy soils of the city of Vitoria, in the southeast of Brazil, are suggested in this paper. Statistical analyses to evaluate the quality of the data used are performed, and the suggested correlations are validated with several previous published datasets. The paper also provides some insights into SPT-CPT correlations and soil characteristics(i.e. the mean particle size and the fines fraction of the soil).     

福建沿海地区土层的静力触探参数

通过对福建沿海地区土层静力触探测试成果进行数理统计分析,得到该区软土、粘性土、砂类土静力触探参数的统计值。根据静力触探参数绘制的福建沿海地区土层分类图,可快速确定、划分土类,直接应用于工程实践,从而减少钻探工作量、加快勘察工作进度,对该地区工程建设具有重要的实际意义。     

黄河三角洲饱和粉土层地震液化判别方法 及液化特征研究

 黄河三角洲地区存在大量的粉土层，在地震作用下可能出现液化破坏。根据不同的沉积历史选取4个典型研究区，通过现场标准贯入试验、静力触探试验和剪切波速测试等原位技术对黄河三角洲地区饱和粉土层的地震液化判别方法及其液化特征进行分析。结果表明，综合采用静力触探和标准贯入试验进行液化判别的方法结果较好；在黄河三角洲地区，地震液化破坏主要发生在埋深1～5 m的黏粒含量为10%～15%的饱和粉土层中，建议该地区粉土层的地震液化初判条件中考虑土层埋深的影响，同时对是否发生液化的临界黏粒含量百分率做适当调整。