江苏海相黏土电阻率与岩土特性参数间相关性研究

土的电阻率是表征土体导电性的基本参数,也是土体固有物性的综合指标之一。电阻率静力触探技术是一种可原位测试土体电阻率的新型测试技术。首先介绍了江苏海相黏土和电阻率静力触探技术,采用电阻率静力触探在江苏海相黏土场地进行了原位测试,得到土的原位电阻率测试值,结合室内基本土工试验,分析了该海相黏土电阻率与基本土性指标和力学特性指标间的相关关系。研究结果表明：孔隙液含盐量、黏粒含量和塑性指数是电阻率的主控因素。电阻率随孔隙液含盐量、黏粒含量增加而减小,两者与电阻率均呈现较好的指数相关性,孔隙液含盐量大于6 g/L或黏粒含量大于60 %时,电阻率趋于定值;江苏海相黏土电阻率随塑性指数的增加而减小;其他岩土特性指标对电阻率存在一定的影响,但与电阻率之间相关性不显著。     

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。     

基于电阻率静力触探的海相黏土成因特性分析

土的电阻率是表征土体导电性的基本参数,也是反映土体固有物性的一个综合性指标。众所周知,土的电阻率影响因素较多,因此电阻率随深度的变化可以反映出土体的许多性状。电阻率静力触探(RCPT)作为一种新型的原位测试技术,除可测锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力以外,还可以同时测试土的电阻率。首先简要介绍了RCPT测试技术,采用电阻率静力触探(RCPT)在连云港海相黏土场地进行了试验,得到土的原位电阻率测试值。结合连云港海相黏土的室内物理化学分析试验,研究了其矿物成分、沉积化学特征,分析了该海相软黏土的电阻率指标与矿物成分、离子含量、胶结特性和氧化环境间的关系。分析表明:基于RCPT测试成果是可以充分反映出连云港海相黏土的成因特性的。     

海相黏土孔压静力触探试验指标与离子化学特性的关系

通过孔压静力触探试验(CPTU),获得连云港海相黏土的不排水抗剪强度、超固结比和静止侧压力系数,并对土样进行离子化学分析。原位测试指标与各离子含量的相关性分析表明,显著影响原位测试指标的是Fe3+含量。Fe3+在连云港海相黏土中以胶体方式存在,影响土颗粒之间的胶结联结,较多Fe(OH)3胶体形成的粒间联结能造成土体的轻微超固结性,影响土的弹性特征。     

黏土结构性参数测定研究

对人工制备结构性黏土进行了5种贯入速率下的室内孔压静力触探试验(CPTU)。把结构性黏土的流变分为滑移流变和损伤流变,在沈珠江堆砌体模型的基础上,采用过应力理论,建立结构性黏土流变模型。引入一个接触面模型,编制大变形固结程序并采用所建立的流变模型模拟结构性黏土室内孔压静力触探试验,验证了程序和模型的正确性。利用该程序模拟不同门槛损伤力q0的孔压静力触探,反演出该参数的原位测试公式。     

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。     

基于随机场理论的地基稳定性模糊可靠度分析

根据Vanmarcke提出的随机场理论描述土性参数的空间变异性,建立了考虑土性参数空间变异性的地基失稳模糊概率公式,并通过实例分析了两种情况下地基的模糊失效概率值,得出用随机场理论空间均值方差计算的模糊失效概率值比不考虑土性参数的空间变异性计算模糊失效概率值偏低的结论.     

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。     

CPTU数据校准黏土和砂土统一模型本构参数的随机力学-贝叶斯方法

黏土-砂土统一本构模型CASM(Clay And Sand Model)与剑桥模型相比引入了状态参数,可描述黏土和砂土的复杂力学状态,但其本构参数(一类精细的岩土参数)因存在天然的变异性和认知的不确定性,难以精细确定。以CASM模型为基础推导球孔扩张和孔压静力触探试验CPTU(Piezocone Penetration Test)贯入机理,结合原位测试数据,采用随机力学-贝叶斯方法校准关键本构模型参数,如间隙比、应力状态系数、临界状态应力比和超固结比。首先推导基于CASM模型的球孔扩张理论,解释极限扩孔应力与CPTU数据的贯入力学机理。然后提出基于MCMC(Markov Chain Monte-Carlo)法的贝叶斯抽样算法。最后采用以上随机力学-贝叶斯方法校准上海苏州河段深层排水调蓄管道系统工程云岭西地区第⑧1层土和第⑧2层土的本构模型参数,并通过数值模拟评估本构模型参数后验分布的准确性。研究结果表明：本构参数经过贝叶斯理论校准后,其变异性减小,且具有一定的统计相关性。利用校准后的本构参数进行基坑开挖模型数值计算,得到的结果更加符合工程监测值,证明了利用原位测试数据校准本构参数的随机力学-贝叶斯方法的有效性。以上研究揭示了CASM本构模型与CPTU数据之间的力学机理和数学统计规律,并为其他本构模型的开发和参数校准提供了新的研究思路。     

基于随机场模型的粉喷桩承载力可靠度分析

应用随机场理论求得利用静力触探比贯入阻力确定粉喷桩承载力统计特性的公式，结合实际工程计算了粉喷桩承载力的可靠指标，并对影响可靠度指标的因素进行了分析，最终得出粉喷桩的可靠度指标。     

江苏海相软土压缩特性试验研究

对原状江苏海相软土样进行一维压缩和蠕变试验研究。试验数据表明,江苏海相软土的初始压缩指数Cc和次压缩指数Cα与天然含水率和孔隙比具有一定相关性,尽管初始压缩指数Cc和次压缩指数Cα不是常数,Cc和Cα与垂向压力大小有关,Cc和Cα在统计意义上又有相关性,且Cα/Cc接近常数,基于Cα/Cc比值可预测次固结变形,理论预测结果与实测结果基本一致。     

非平稳随机场下饱和渗透系数空间变异性的无限长边坡稳定概率分析

土体饱和渗透系数表现为天然的空间强变异性,其均值通常沿土层深度方向呈递减趋势,但目前鲜有文献考虑这一特性。为此,以FLAC为平台,利用fish语言基于局部平均法建立了表征土体饱和渗透系数均值随深度递减的一维非平稳随机场模型,采用FLAC两相流模块模拟雨水的入渗过程,以蒙特卡罗法为框架,结合考虑正孔隙水压力的广义有效应力无限边坡稳定模型,探讨了饱和渗透系数空间变异性在不同降雨时刻下对边坡最危险滑裂面分布规律以及相应的边坡破坏概率的影响。结果表明：忽略饱和渗透系数的空间变异性的确定分析方法将不能真实反映边坡的安全性;随着降雨持时的增加,边坡最危险滑裂面发生在坡底基岩处的概率逐渐降低;随着饱和渗透系数竖向相关距离的增加,边坡最危险滑裂面发生在坡底的概率逐渐增加,而相应的边坡破坏概率却随竖向相关距离的增加而逐渐降低。     

海积软粘土的单剪试验研究

开展了天津新港海积软粘土的一系列基于应变控制的单剪试验,研究了动剪切的频率、土样超固结比和剪切应变幅值对该土的等效动剪切模量影响,以及等效动剪切模量和阻尼比与动荷载作用时间的变化关系。试验结果表明:剪切频率越高或者土样的固结比越大,相同应变幅值对应的应力幅值和等效剪切模量越大,但是存在一个动荷载频率的阈值,低于此阈值,荷载频率对等效剪切模量的影响可以忽略;等效剪切模量随着循环振次增加而衰减,这种衰化主要发生在循环的初始阶段,超过一定的循环周次后,振动周次的影响逐渐减小;阻尼比受循环振次的影响较小。     

Soil spatial variability impact on the behavior of a reinforced earth wall

This article presents the soil spatial variability effect on the performance of a reinforced earth wall. The serviceability limit state is considered in the analysis. Both cases of isotropic and anisotropic non-normal random fields are implemented for the soil properties. The Karhunen-Loève expansion method is used for the discretization of the random field. Numerical finite difference models are considered as deterministic models. The Monte Carlo simulation technique is used to obtain the deformation response variability of the reinforced soil retaining wall. The influences of the spatial variability response of the geotechnical system in terms of horizontal facing displacement is presented and discussed. The results obtained show that the spatial variability has an important influence on the facing horizontal displacement as well as on the failure probability.     

考虑参数空间变异性的隧道结构变形分析简化方法

土体参数具有空间变异性是被广泛接受的,而这种变异性对岩土中结构性能有着重要的影响.随机场理论是一种常用的用来模拟土体参数空间变异性的方法.基于随机场理论,以土体弹性模量的空间变异性为切入点,采用蒙特卡罗方法和有限差分模拟计算相结合的方法,开展隧道水平收敛的随机分析.在大量蒙特卡罗计算基础上,提出了3种简单易用的简化考虑...