原位测试专栏
刘松玉;蔡国军;赖丰文;黄明;程月红;鲁泰山;
基于CPTU/SDMT原位测试的软弱土HSS本构模型参数确定方法.pdf小应变硬化(Hardening Soil-Small, HSS)模型因其能够准确反映土体小应变范围内剪切模量的非线性特性,在地下工程开挖变形计算中得到了广泛应用。软弱土的力学特性易受钻孔取样扰动影响,导致常规室内单元试验标定的HSS本构模型参数存在一定误差。根据原位测试技术确定土体参数可有效避免取样扰动的思路,提出了基于孔压静力触探(Piezocone Penetration Test, CPTU)和地震波扁铲侧胀仪(Seismic Dilatometer Test, SDMT)的HSS模型参数确定方法。将所提方法应用至苏州典型软土地区邻轨深基坑工程中,计算得到了全套HSS模型参数,并分别通过与室内固结压缩-回弹曲线和现场动力波速测试数据进行对比,验证了所提方法的准确性和合理性,进一步将所得参数应用于深基坑开挖变形响应计算。结果表明,邻轨基坑开挖变形计算结果与现场监测数据基本一致,证明了基于CPTU/SDMT原位测试的HSS模型参数确定方法的工程适用性。
2024年06期 v.6;No.147 531-539页 [查看摘要]
理论研究
周燕国;周致亮;摄宇;饱和砂土液化刚度变化规律预测与离心模型试验观测.pdf土体的剪切模量是地基处理质检的主要力学指标之一。饱和砂土地基在地震作用下发生超静孔压上升和液化的现象,导致土体的剪切模量和地基承载力降低,震后随着孔压消散而逐渐恢复。这种地震液化过程中土体模量的变化对认识地基动力响应规律和评价地基承载力及变形具有重要意义,但在实际工程场地中很难被直接观测到。首先,本文在忽略振动引起土体结构性变化的假设下,根据有效应力原理和Hardin公式提出了饱和软弱土振动液化过程中小应变剪切模量预测方法;其次,开展了一组倾斜饱和砂土场地超重力振动台模型试验,监测了振动过程中模型地基的加速度、超静孔压和地表沉降响应,并利用高速相机和压电弯曲元波速测试系统实时采集砂土振动液化过程中的剪切波动信号,采用视频分帧识别技术获得不同时刻的剪切波速。研究表明,本文方法的剪切波速预测值与压电弯曲元实测值基本一致,振动过程中的饱和砂土小应变剪切模量随着超静孔压的累积而降低,振后又随孔压消散而逐渐恢复。本文研究可为振动作用下饱和软弱地基的刚度监测和检测提供科学依据。
2024年06期 v.6;No.147 540-546页 [查看摘要]
徐春瑞;薛阳;郭畅;黄博;超重力下粒子图像测速系统性能测试与评价.pdf粒子图像测速(PIV)技术作为一种无扰、瞬态、全速度场的测量手段,能够测量试验过程中土体的位移场变化、土体的瞬时运动速度等,具有传统的点或线式测量手段不具备的优势,近年来,已被推广应用于岩土工程离心模型试验中。然而,离心超重力的极端环境使PIV系统测速的准确性面临严峻考验。通过自行设计的一套可在超重力下提供稳定速度场的伺服调速标定装置,并以该装置提供的速度场为基准,对一套PIV系统在不同离心加速度、基准速度以及拍摄模式下的测速误差进行了测试和分析。研究结果显示:PIV系统的测速误差主要源自系统自身的时序控制误差,在50g离心加速度内,g值对系统性能的影响有限,常重力下测试结果提出的速度修正式同样适用于超重力工况;PIV系统的测试精度与相机的工作模式相关,连续拍摄时,两幅图像间隔时间越短,测试数据的离散程度越低;双曝光工作模式测试的数据点更为集中,系统精度更高;在像场的不同区域,PIV系统均能保持较小的系统误差和变异系数,能够实现全域测量。本研究为超重力条件下PIV技术的应用提供了可靠的校准方法,也为其他PIV系统的超重力性能测试与评价提供了参考。
2024年06期 v.6;No.147 547-556页 [查看摘要]
邓政东;荣建;顾晓强;周赫宸;韩凯;刘凯凯;长期加卸载作用下土体累积变形特性的试验与沉降计算研究.pdf重型集装箱的长期加卸载会引起土层的累积变形,对堆场及邻近的自动起重机轨道等设施的运营和安全造成不利影响。本文以上海洋山港自动化堆场改建工程为背景,通过室内加卸载固结试验分析了集装箱长期加卸载作用下分层土体的变形特性,结合应力面积法提出了基于初次加载应变的长期加卸载作用下地基沉降预测计算公式。研究结果表明,不同幅值加卸载作用下不同类型土体累积变形的发展规律基本一致,可分为快速发展、缓慢增加和趋于稳定3个阶段,长期加卸载累积应变与初次加载应变有良好的线性关系。结合现行规范和长期加卸载作用下的沉降预测结果,对上海洋山港自动化堆场的运营提出了建议。研究结果可为类似集装箱堆场的设计优化与施工提供理论支持和工程借鉴。
2024年06期 v.6;No.147 557-563页 [查看摘要]
曹国旭;张璞;蔺云宏;循环荷载下徐州饱和粉砂土孔隙水压力特征试验研究.pdf为研究徐州地区饱和粉砂土在地铁列车振动、地震等循环荷载作用下孔隙水压力的变化规律,采用GDS空心圆柱扭剪仪对徐州地铁3号线区间隧道底部的饱和粉砂土进行了动三轴试验,考虑了不同振动频率、有效围压、循环应力比和固结比对粉砂土孔隙水压力变化的影响。试验结果表明,徐州地区饱和粉砂土的孔隙水压力变化规律主要表现为S型曲线和双曲线。在较低动荷载比、较低固结比、较低频率时,孔隙水压力变化规律为S型曲线;在较高动荷载比、较高固结比、较高频率时,孔隙水压力变化规律为双曲线型。针对孔隙水压力变化规律,修正了孔隙水压力增长模型,对参数进行了拟合标定,为徐州市域范围内的地铁隧道饱和粉砂土地基孔隙水压力变化预测提供参考依据。
2024年06期 v.6;No.147 564-571页 [查看摘要]
吴迪;陈庆书;龚垒旭;吴建建;李丹;加筋垫层治理路基塌陷的对称半断面模型试验研究.pdf在回填压实过程中加铺具有加筋、反滤性能的土工织物的治理方法能有效解决工况复杂、工期紧张的城市道路塌陷治理问题,且不易复塌。为进一步探明该治理方法适用的道路塌陷工况,尤其是塌陷宽度的适用范围,设置了5组对称半断面和1组全断面室内大比例模型试验,对土工织物治理岩溶路基塌陷时土压力、位移场和织物应力分布等进行研究。试验结果表明:对称半断面模型试验结果与全断面模型具有一致性,数据有效;塌陷宽度是影响土工织物治理效果的重要因素,随着塌陷宽度的增加,塌陷边缘处稳定区最大竖向应力、加筋体最大拉力以及填土竖向位移均显著增大,应根据该位置受力选择抗拉强度适宜的土工织物;在塌陷宽度为2.0 m时,采用L≥1.5B的土工织物治理路基塌陷的效果良好,土工织物加筋垫层不宜应用于治理B≥2.0 m的大型路基塌陷,揭示了土工织物治理路基塌陷方法的适用范围。
2024年06期 v.6;No.147 572-579页 [查看摘要]
王蓉;翟新乐;吕玺琳;低渗透性污染场地高压旋喷修复药剂迁移特性数值模拟分析.pdf近年来,高压旋喷注药修复技术在低渗透性污染场地中得到广泛应用,药剂注入后在孔周土体中的迁移规律值得深入探讨。考虑分子扩散、机械弥散、对流、颗粒迁移等条件,对高压旋喷注药孔周围地层的药剂时空分布进行有限元数值模拟。模拟结果表明:高压旋喷产生的高速流动溶液引起土体内部细小颗粒迁移,导致渗透系数增大并影响药剂弥散和对流;随着注药压力升高,土体渗透系数增大,药剂迁移位置更远,场地修复区域面积扩大;在高注药压力条件下,渗透系数变化较小,修复面积无明显变化。因此,提高注药压力有助于扩大低渗透性场地的修复面积,但过高压力将使功效降低。研究成果可为低渗透性场地的高压旋喷注药修复设计提供理论支撑。
2024年06期 v.6;No.147 580-588页 [查看摘要]
夏海;丁刚;熊诗湖;振冲碎石桩抗剪强度特性综合试验研究.pdf某三峡库岸整治工程中,针对库水冲积形成的淤泥质粉质黏土库岸,采用振冲碎石桩作为阻滑桩。碎石桩抗剪强度参数是施工设计与库岸稳定分析所需的基础参数。为研究碎石桩抗剪强度特性,确定其抗剪强度参数,开展了桩体大型原位直剪、碎石桩填料大型室内叠环剪和三轴压缩试验。不同试验方法的内摩擦角范围值为31.4°～33.0°,偏差系数为0.02,黏聚力范围值为17～73 kPa,偏差系数为0.69。探讨了不同试验方法的工程适宜性,认为剪切面下盘桩体掩埋于地基土的原位直剪试验条件与碎石桩工程条件基本一致。按不同方法试验值的最小值提出振冲碎石桩抗剪强度参数试验建议值:内摩擦角φ=31.4°、黏聚力c=17 kPa。
2024年06期 v.6;No.147 589-594页 [查看摘要]
工程应用
郭鹏鹏;王勇;孔令伟;余颂;张国超;张军杰;多功能孔压静力触探在大型水域工程含浅层气特殊地层勘察中的应用.pdf含浅层气地层是我国长江中下游地区工程建设中常会遇到的一种不良地质。针对水域工程含浅层气地层勘探难度大、精度低等难题,以北沿江高铁崇太长江隧道遭遇含浅层气地质为研究背景,介绍了多功能孔压静力触探在水域含浅层气地层勘察中的应用;通过与钻探成果的对比分析,验证了静探方法的效果,获取了崇太长江隧道隧址沿线浅层气的分布情况与赋存特征。结果表明:多功能孔压静力触探能够有效获取含浅层气地质的信息,是一种经济、高效的水域含浅层气特殊地质勘探手段;采用辅助多功能参数对静力触探结果进行检验校正,可以实现含气层的精细化识别。本研究为大型水域工程的特殊地层勘探提供了技术支撑,亦可为类似工程提供借鉴。
2024年06期 v.6;No.147 595-602页 [查看摘要]
赵华;陈俊辉;陈克新;蔡卫强;岑仰润;软土地区地铁盾构区间地下浅层有害气体释放的实例分析.pdf杭州地铁4号线一期工程中医药大学站—滨盛路站区间位于钱塘江南侧,在初勘及详勘调查中发现,地基土中存在大量地下浅层有害气体,有害气体主要成分有CH_4、H_2S、SO_2、CO等,以甲烷(CH_4)气体为主。本文通过工程实例查明并归纳总结了该地铁盾构区间内地下浅层有害气体生储气原理、储气层埋深、分布范围、气体压力分布以及释放时气压随时间变化规律等基本特性,并介绍了一种利用勘探钻孔并结合交叉布孔原则的地下浅层有害气体释放方法,在地铁盾构区间的地下浅层有害气体勘察和释放中,具有适用性强(不受场地和地层条件限制)、操作方便、沼气释放效果好的特点。通过分析得知,本区域的浅层有害气体主要分布在淤泥质粉质黏土夹粉砂层中,属自闭型沼气含气层,具有连通性差、贮气空间较小、富气性差异大、气压差异大的赋存特征。
2024年06期 v.6;No.147 603-610页 [查看摘要]
钟贵荣;堆填作用下滨海软土地层既有建筑桩基病害治理实践.pdf滨海软土地层开发前常需进行地表堆填处理,堆填土层内碎石含量高及地下水丰富等特性对工程建设产生不利影响,堆填土层产生的附加载荷作用会影响已建建筑的基础稳定。通过分析地下室结构的变形特性,并采用开挖方式检查既有建筑桩基的变形情况,研究堆填作用下滨海软土地层中既有建筑桩基产生病害的原因,并提出适合地下室结构特点及堆填土层特性的锚杆静压桩治理方案和关键技术。实践表明,通过设置临时钢支撑及在底板增加配重堆载,均可提高压桩阶段地下室结构的稳定性;采用跨承台压桩及降低外墙承台压桩速率等方式可以有效控制附加沉降;在地下室外墙开孔泄压及承台内布置降水井可有效降低地下水位。本工程的顺利实施可为类似项目的桩基病害分析、加固方案设计及实施提供参考。
2024年06期 v.6;No.147 611-617页 [查看摘要]
李伟;隋欣;李卫国;金小荣;莫立成;朱建才;超薄型PCC桩在滩涂超软土地基处理工程中的实践.pdf以地基承载力约为50 kPa的台州集聚区某学校项目为工程背景,使用壁厚仅为80 mm的超薄型PCC桩在超软土中进行地基加固。通过对超薄型PCC桩进行单桩竖向静载试验和单桩复合地基静载试验,并结合现场开挖情况与实测数据研究其在滩涂超软土地基中的加固效果。试验结果表明,超薄型PCC桩在滩涂超软土中具有成桩质量可靠、单桩承载力高、施工速度快、节约混凝土用量的优点。超薄型PCC桩复合地基承载力与沉降均可满足地基加固要求,具有经济优越性。基于现场试验数据,利用ABAQUS对超薄型PCC桩进行三维有限元数值模拟,揭示了摩阻力分布等无法通过静载试验得到的结果。在竖向荷载作用下,超薄型PCC桩的上部与下部侧摩阻力异步发挥,沉降初始阶段超薄型PCC桩的上部侧摩阻力发挥,随后桩下部的侧摩阻力以及桩端阻力相继发挥,且桩侧摩阻力先于桩端阻力达到极限状态;桩顶荷载主要由桩侧摩阻力承担。
2024年06期 v.6;No.147 618-625页 [查看摘要]
廖克武;李俊;赵汉金;一种预填混合料新Y形桩在软基处理中的试验与沉降预测分析.pdf本文针对深厚淤泥质土地基处理问题,介绍了一种新型预填混合料后膨胀混凝土地基处理方法,通过在Y形桩模中灌注预填混合料,达到控制沉降和提高承载力的目的。预填混合料的主要组分为水泥、生石灰、石屑等。基于温州某项目,根据处理区域含水量不同,结合室内试块抗压强度试验,合理确定混合料配比,并开展了现场载荷试验,验证了该地基处理方法的可行性。通过数值模拟计算,对比了采用该地基处理方法前后沉降位移和孔隙水压力的变化情况,研究结果表明:该桩型具有用料省、地基处理深度大、施工效率高等优点,适合在道路、广场、轻型展区等需进行地基处理的区域应用,值得进一步研究和推广。
2024年06期 v.6;No.147 626-632页 [查看摘要]
一题一议
杨光华;改进规范地基承载力确定方法的建议.pdf我国现行《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)和《建筑地基基础检测规范》(DBJ/T 15—60—2019)中,对压板载荷试验确定地基承载力特征值时采用沉降与压板宽度之比这一沉降比来确定,用沉降比确定的地基承载力特征值并不能保证实际基础在小于这一特征值作用下的沉降安全。另一方面按沉降比确定地基承载力特征值也可能偏小而保守,限制了对地基承载力的利用。文中提出改进规范确定地基承载力特征值的方法,认为可以把地基承载力分为强度承载力特征值和变形承载力特征值,强度承载力特征值保证地基的稳定安全,可以取载荷试验的极限荷载或最大试验荷载的50%,变形承载力特征值则依据地基基础的沉降控制要求确定,实际的允许地基承载力或修正承载力特征值则取两者的小值,这样既保证了地基的强度和变形安全,也能优化地基承载力的利用,使工程设计更科学、合理。
2024年06期 v.6;No.147 633-636页 [查看摘要]