基于现代原位测试CPTU的土体液化势统一评价方法

静力触探(CPT)测试是国际上常用的砂质土液化判别技术,但无法反映孔隙水压力(孔压)对液化行为的影响.能够测试孔压的现代原位测试技术孔压静力触探(CPTU)对砂质土、粉质土具有更高的辨识度和灵敏度,因此在砂质土、粉质土液化评价方面具有独特的优势.通过编译的CPTU液化案例数据库,在简化应力框架下,通过粒子群优化核极限学...     

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。     

影响CPTU原位测试结果的主要因素分析

根据孔隙水压力静力触探(CPTU)技术的特点,特别是孔隙水压力消散的基本规律出发,较详细地分析了影响CPTU测试结果地主要因素及其原因,为提高CPTU测试效果和测试精度具有指导意义。     

随机地震作用下砂土液化概率分析

为了评价随机地震作用下饱和砂土孔隙水压力发展的概率,本文介绍了一种新的概率模型。模型中考虑了砂土动力特性的非线性、液化抗力的不确定性以及孔压发展的非线性,计算了每一荷载循环终了时的孔压累积概率分布函数,当孔压比等于1时,直接从累积概率分布函数中可得出液化概率。应用本方法,对日本新泻地震时的三个典型场地进行了分析,计算结果和现场震害良好一致,证实了本文方法的适用性。     

饱和黄土液化机理与特性的试验研究

基于室内土动力学试验、电化学试验和电镜扫描图像处理分析,研究了饱和黄土液化的机理,建立了饱和黄土孔隙水压力和应变的增长模型,定量研究了黄土液化的主要影响因素。     

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。     

基于概率神经网络对单桩竖向承载力预测方法的研究

针对层状地基,基于镇江地区CPTU测试数据,运用概率神经网络(PNN)算法,建立了单桩竖向极限承载力的预测模型,编制了相应的MATLAB程序进行预测分析。考虑了静力触探延桩长的全部CPTU测试数据,运用锥端阻力(q_t)、锥侧摩阻力(fs)、孔隙水压力(u_2)三个物理力学指标,结合室内土工试验,对桩长范围内的地基土进行分类,然后对单桩的极限承载力进行预测,将得到的结果与桩基静载试验的结果进行比较,发现运用基于CPTU测试数据的概率神经网络算法模型,可以对单桩的竖向抗压极限承载力进行预测,精度满足实践要求。     

基于CPTU测试的高速公路改扩建新老地基土工程特性评价研究

软土地基上进行高速公路扩建项目面临着极大的挑战,必须对新老地基土体的工程特性进行全面的评价。传统室内试验方法会对土体产生扰动,而且时间长、成本大。孔压静力触探(CPTU)技术作为一种新型的原位测试方法,可以测试锥尖阻力、侧壁摩阻力与孔隙水压力等参数,而且具有多功能、连续性、高精度等优点,在国外得到广泛的应用。采用多功能CPTU技术对京沪高速公路扩建工程新老地基土体进行原位测试,基于承载力理论与孔穴扩张理论分别解译了新老地基土体的应力历史、变形与固结特性参数。研究发现:该方法可以更准确地确定软土层的分布、厚度和深度,可为进一步分析新老路基差异沉降的计算提供科学依据,更好地指导路基拼接相互作用与地基处理的设计和施工。     

地震荷载作用下饱和砂层孔隙水压力的增长与消散

本文用有限元法对地震荷载和不同排水条件下陡河水库土坝砂基中孔隙水压力的增长与扩散过程,以及振动结束后孔隙水压力的重分布与消散过程进行了计算分析。通过动力三轴试验,给出了饱和砂的残余孔隙水压力的全量表达式和不同液化破坏阶段的临界孔隙水压力比的表达式。本文定义了液化势评价准则,并对该坝在1976年唐山大地震时的稳定性进行了分析。得到的结果能较好地说明宏观破坏现象,同时也表明砂砾井和砂砾层有明显的排渗作用。     

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。     

一种基于能量孔隙水压力模型的饱和砂土液化风险评估方法

根据场地液化风险评估结果,采用相应措施对场地进行治理,可避免液化引起的破坏,因此场地液化评估具有重要的研究价值。基于双向动三轴数值试验,以地震波阿里亚斯强度为能量参数,建立一种新的能量孔隙水压力模型,同时研究固结压力和固结比对孔隙水压力模型的影响;利用饱和福建标准砂动三轴试验结果验证该能量孔隙水压力模型的合理性和准确性;基于能量孔隙水压力模型,考虑渗透性以及剪应力折减函数对孔隙水压力的影响,建立一种新的场地液化风险评估方法,并利用离心机振动台试验和数值试验验证该评估方法。结果表明,该评估方法能够准确地预测出土体孔隙水压力的产生和累积规律,因此可用于场地液化风险的评估。     

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。     

饱和砂土中浅埋单药包爆炸液化特性分析

堰塞坝和挡水堤坝的爆破泄洪均可能涉及饱和土中的浅埋爆炸问题,然而关于饱和土中浅埋炸药爆炸引起的动态孔隙水压力及液化的研究则鲜有报道。基于饱和砂土中的浅埋单药包爆炸液化现场试验,分析了浅埋爆炸引起的土中超孔隙水压力变化特征,研究了药量、埋深和爆距等因素对土中超孔隙水压力上升的影响。在评价饱和砂土中封闭爆炸液化经验预测方法的基础上,提出了考虑药包埋深和比例距离的修正的液化预测经验模型,并与金银岛爆炸液化试验数据进行对比验证。研究结果表明,修正后的液化预测经验模型可以描述比例埋深对爆后孔隙水压力上升的影响,可以较为精确地评价和预测浅埋单药包爆炸引起的饱和土中液化的发生程度及范围。研究成果可以作为饱和土中封闭爆炸液化经验预测方法的补充和完善。     

基于CPTU评价桩基水平承载特性研究综述

根据基于孔压静力触探(CPTU)测试技术评价桩基水平承载特性的相关文献,对目前CPTU测试技术评价桩基水平承载特性的方法进行了综述,对比了CPTU测试技术以及另外几种原位测试技术——旁压仪测试(PMT)、扁铲侧胀仪测试(DMT)、标准贯入仪测试(SPT)分析水平受荷桩承载力和变形的原理以及预测结果。通过分析不同方法的评价结果,归纳了几种技术各自的优势和不足。分析结果表明:与其它三种技术相比,CPTU能够获得连续的数据,采集数据量大,测试精度高,既可以与桩基水平承载力直接建立关系,又能通过估算土体参数设计p-y曲线,在评价桩基水平承载特性方面具有广阔的应用前景。侧壁摩阻力和孔隙水压力对锥尖阻力与桩侧土抗力关系的影响有待进一步研究。     

淮南地区饱和粉土动孔压模型试验与有限元对比分析

鉴于饱和粉土的动孔压模型具有区域性的特点,运用室内动三轴试验对淮南地区饱和粉土地震引起的孔隙水压力增长规律开展研究。联合FLAC3D软件二次开发程序FISH,对于相同地震荷载作用下饱和粉土的动孔压模型进行有限元分析,通过对比分析提出适用于该地区饱和粉土的动孔隙水压力模型。这一方面弥补该区域饱和粉土液化特性研究的不足,另一方面为该区域饱和粉土地基抗震液化处理措施的选择及设计提供一定的依据,具有一定的工程应用价值。     

砂桩加固液化砂土振动台试验中的孔隙水压力

以砂桩加固液化砂土的振动台试验为基础,通过测试加固与未加固模型土、同一桩距不同桩长下加固液化砂土的孔隙水压力,试验得出,未加固模型土埋深较浅的土层易液化,液化持续的时间较长,并随着深度的增加,液化程度有减小的趋势.     

球形空腔固结解析解及其在地基原位固结系数测试中的应用

地基固结系数是地基计算及设计中的关键参数，其准确求取有重要的工程实践意义。孔压静力触探技术（CPTU）和BAT系统是能快速准确测取地基原位固结系数的设备。基于球形空腔扩张理论和一维径向固结理论求解得到球形空腔固结解析解，并将其用于分析由透水元件位于探头锥尖部位的CPTU和BAT贯入所引起的超静孔隙水压力的消散，从而推求地基的原位固结系数。另外，通过实测数据对该解析解进行的验证表明， 该解析解能准确的模拟由探头引起的超静孔隙水压力的消散，对土体原位固结系数的测定有一定的工程实用价值。     

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。     

碳化概率模型及混凝土结构碳化失效概率分析

混凝土碳化分析是评估混凝土结构长期性能的重要内容。该文分析总结了现有混凝土碳化理论和经验模型。在现有确定性模型基础上,通过添加模型修正项的方法修正确定性模型的误差,建立混凝土碳化概率模型。概率模型中模型参数的后验统计分布特征利用已有检测数据通过贝叶斯更新手段获得。基于建立的碳化概率模型,构建混凝土结构碳化时变失效概率的分析方法,该方法充分考虑模型不确定性对混凝土结构碳化时变失效概率的影响。运用该方法对一钢筋混凝土简支板的碳化性能进行了分析评估。