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原文传递孔压静力触探的机理分析及其工程应用

论文题名：	孔压静力触探的机理分析及其工程应用
关键词：	孔压静力触探试验;机理分析;孔压静探试验;固结系数;不排水抗剪强度;估算;土层;地基处理;渗透系数;可行性;高速公路;超孔隙水压力;探头;空间轴对称模型;地基土;孔压消散;孔隙压力;工程;地区经验;重点学科建设
摘要：	静力触探试验是工程勘察中常用的手段之一。长期以来，从现场试验中获得的静力触探资料往往被直接用以估算各种地基土参数，从未考虑土中孔隙水压力的影响。80年代初期，在电测静力触探仪(CPT)上安装孔隙压力传感器，成功的研制出孔压静力触探(Piezocone Penetration Test,CPTU)，除可测锥尖阻力，侧壁摩阻力外，还可同时测定孔隙压力。这一进展，不只是增加一项参数，而是为提高测试精度、可靠性，了解更多土的特征参数提供了可能，从而使静力触探技术提高到一个新的阶段。孔压静力触探试验这一新技术不仅具有快速、连续、直观、经济等众多优点，而且能够通过孔压消散试验能够快速估算出土层的固结系数和渗透系数，这是孔压静探试验的一大重要突破。本文在广泛收集前人有关孔压静探试验的科研成果的基础上，对孔压静力触探试验的机理进行了分析。并结合江苏省交通科学研究计划项目：“长板—短桩工法复合地基的机理与应用研究”，将孔压静力触探试验成果应用于高速公路工程建设中。本文还结合了上海市重点学科建设基金项目：“孔压静力触探的探头饱和与标定仪器的研制”，对孔压静探的探头饱和与标定设备以及过程进行了简单的介绍。通过对孔压静力触探机理的分析以及工程上的应用，本文得出了以下关于孔压静探方面的结论： 1)静力触探问题是空间轴对称问题。超孔隙水压力是由土体的正应力和剪应力变化产生的。超孔隙水压力的初始分布对超孔压的消散有重要影响。超孔隙水压力的消散模型也属于空间轴对称模型，在探头锥尖部位属于空间球型扩散，在探头锥底以后部位都属于空间圆柱形轴对称扩散。 2)无绳多功能孔压静探头，操作流程简单，可获取更多的原始数据，其自带的测斜功能，能够有效的消除由于探头倾斜产生的贯入深度误差。 3)孔压静探由于其孔压的灵敏性和贯入的连续性，可用于地基土的土层划分和辨别较薄土层的存在。相对于传统的钻探而言，利用孔压静探划分土层精确度要更高。 4)由孔压静探估算软土层的固结系数能够反映上的原位特性，固结系数的估算可用Teh(1987)的方法：ch=(m/M)2·√Ir·r2。通过工程应用，可得出孔压静探试验估算固结系数的可行性。如果场地的土层分布均匀，薄夹层较少，使用孔压静探的方法估算固结系数的效果将更佳。 5)利用孔压静力触探来对地基处理效果进行评价，通过淮盐高速公路试验段长板一短桩项目的应用，达到了一定的效果，可见其具有一定的可行性。但是本文只是从今定性的角度对地基土的强度变化进行了评价，是对孔压静探应用新方向的一种尝试。在今后的发展中，随着理论的深入研究，数据的不断积累，利用孔压静探定量的对地基处理效果进行评价也成为了一种可能。 6)通过建立地区经验，采用孔压静探试验估算的不排水抗剪强度具有较强的可行性。但经验表明，孔压静探资料与不排水抗剪强度Su之间，不存在适用于各种土类的唯一关系。对于某一区域特定一种土类存在唯一的对应关系，所以根据实测Su及孔压静探试验来确定N△u值，积累地区经验十分必要。 7)在估算测向渗透系数kh中，孔压试验在同一层中得出数值偏差不大，说明由孔压静探估算出来的土层参数能够反映土的原始状态，具有可行性。关键词：孔压静力触探 CPTU 高速公路地基处理机理研究孔穴扩张应变路径承载力理论孔压消散固结理论土层划分固结系数渗透系数不排水抗剪强度饱和标定
作者：	汤竞
专业：	地质工程
导师：	叶观宝
授予学位：	硕士
授予学位单位：	同济大学土木工程学院
学位年度：	2005
正文语种：	中文