文摘

为了提高理解的泛滥平原沉积物和确定的有效性测试,一个广泛的一系列多功能地震piezocone测试与孔隙压力消散阶段执行,并配以传统的土样,标准渗透,实验室测试,等等。SCPTU测深结果被用来确定地层资料和土壤特征的两个安克雷奇网站。比较无聊和实验室结果的CPTU概要文件显示,优秀的土壤信息提供的CPTU地层学和良好的指导确定行为和最近长江漫滩工程的影响。在当地一个领域基于现代SCPTU不存在相关性,对于静止土压力系数的估算方法,(K0)、液压渗透率(kh)和等效刚度(G0)与桥梁基础设计,比较,验证。结果还说明了复杂性和可变性的泛滥平原地层学和土壤属性,这意味着本研究建议时应该更新更多的本地经验。本案例研究表明,这种增强地震piezocone测试应被视为一个潜在的工具和仪器的首选站点描述项目在中国桥梁的设计建立在复杂的土壤。

1。介绍

作为代表,在中国经济最具活力的地区,南京城市位于长江三角洲冲积、洪积漫滩。在过去,预计接下来的五到十年的时间,16跨海通道包括桥梁和隧道(或正在)建造在最近的顶部浅泛滥平原沉积物,如图1。毫无疑问,网站描述最近的泛滥平原土壤是第一个和最重要的。然而,古气候的变化影响的发展降低财富的长江三角洲,导致一个非常复杂的沉积环境。交替的第四纪沉积由multi-sandy-clayey土壤;特别是,中间土(粉砂混合物和砂混合物)是广泛的。在这种情况下,往往很难准确定义一个完整的土壤剖面,确定土壤特性,包括强度、变形、应力历史、流动和整合利用传统枯燥的方法辅以一些实验室测试。


图1
布局现有的桥梁和新的穿越长江的比对和研究区域的位置。

施工经验在这个领域在过去的二十年里,如之前构建的桥梁基础的深基坑,地铁和隧道在河流、挡土墙,显示以下地质灾害发生或可能发生在基础设施的建设和维护:(i)与深基坑相关的事故,包括边坡滑动和崩溃,流沙和管道的危险,以及通过支撑的基坑渗水;(2)抽水引起的危害周围环境,包括地面沉降、沉降和裂缝的管道,和微分软土的固结沉降;(3)长期解决由于地下水位的季节性波动;及(iv)在地震液化砂质粘土和淤泥的潜力。南京四桥计划也将面临上述威胁施工期间,和有限的地下勘探在2007年和2008年进行了研究桥梁初步设计。土壤测试的探索计划包括一个混合无聊,“原状”取样,标准贯入试验(SPT), predrilled压力测试(PMT),井下横波测试和实验室测试。事实上,这是很不现实的和不恰当的仅仅依靠土壤测试无聊,一个N价值,和一些实验室检测由于许多困难与常规钻井实践获得认可现场试验值,驱动样品,和不受干扰的样品(1]。

作为一种补充或替代措施和SPT土壤无聊N值和实验室测试,地震piezocone渗透测试与耗散对岩土工程现场调查阶段特别有用,因为他们可以提供大约连续同步的测量技巧电阻(问t),套管摩擦(f年代),孔隙压力、剪切波速(2]。piezocone方法在欧美国家流行。然而,它没有被用于中国在过去的几十年里由于缺少设备和相应的应用研究[3- - - - - -6]。

首先,本文综述了国家piezocone测试在中国和他们的艺术的进一步发展。然后,我们学习的行为和工程意义的泛滥平原土壤南京第四桥网站,有关地理工程师和设计师在深基坑为例,采用地震piezocone测试。研究的主要目标是比较的结果从实验室测试和原位测试、土壤参数与强调SCPTU。具体比较了这里是渗透测试结果,CPTU概要文件和其他现场或实验室测试。岩土设计参数获得CPTU和耗散测试也评估通过现有的方法在这一领域。最后,本文提出了一种评估的适用性SCPTU测试来解释长江泛滥平原沉积物的工程性质和结论建议使用SCPTU大桥基础设计的泛滥平原。

2。的状态的艺术Piezocone测试在中国和他们的常见问题

如文献所述3,4),针入度试验没有孔隙压力测量广泛用于网站调查在中国,可以提供两个测量,问c和f年代,或只是一个测量,p年代。相对,与耗散piezocone测试阶段可以提供四个独立阅读从一个测深深度,以及时间变化率信息(7]。需要特别注意的是地震piezocone透度计测试(SCPTU),这是一个混合场法,结合CPT的优点与井下地球物理(8]。的测量问t,f年代,u2横波(V年代),和耗散过程结合在一起,可以导出整个stress-strain-strength-flow表示所有在土壤剖面深度(9]。piezocone的主要优势在传统中国CPT测试包括以下:(i)校准测量数据准确地描述土壤特性;(2)评估土壤流动和整合特征;(3)区分排水,排水系统,和部分排水强度;和(iv)改善土壤的可靠性分析和分类。

由于这些优势,荷兰CPTU在1980年代初传入中国。几个研究项目CPTU进行在沪宁高速公路和珠江三角洲地区(10,11]。类似的探头锥是由南京液压研究所等研究机构。然而,与西方国家相比,中国的可靠性和可重复性piezocone一直有问题。特别是,方法、数字和多功能传感器技术和应用范围在中国大大落后。例如,SeisCPT ResisCPT和其他衍生品迅速成为流行在西方国家,而他们在中国的应用非常有限。在最近的五年里,许多研究机构在中国,包括东南大学、河海大学、同济大学,介绍了从欧洲和美国最新的设备,例如,Vertek-Hogentogler的CPTU系统,这也是在这项研究中,使用和Geotech AB无绳CPT系统。相关研究在中国现在是一步一步进行,这将是非常有用的优化工程设计,增强国际交流。此外,CPTU数据需要一个好的相关系数来确定土壤参数的估计,这取决于地质地层和可以因地制宜。piezocone测试的数据库是非常重要的在中国现有CPTU-based的验证方法。

3所示。数据库

3.1。项目网站的细节和描述

南京四桥将建造在接下来的三到五年内,将悬架箱梁桥。项目网站大约20.5公里的南京大城镇之间的桥梁Longpao栖霞,北部和南部的电缆锚地将构造,分别如图1。几个水下隧道也被认为是连接双方的长江。南锚地(称为网站)位于长江南岸,150长江堤防。防渗墙设计的支撑结构深基坑为例,与∞的形状(82×59 m),范围从40到50米高,1.5米的厚度。在相反的位置,北锚地(称为Site B)坐落在河的北岸,北90米堤,矩形的形状(60×59 m)。选择沉井基础,约55米的高度。

3.2。区域地质轮廓和表面状况

项目区域属于低财富的长江漫滩。地面是平的,平均海拔3到5米,一般从西向东倾斜。地下水位是在0.85到1.35米,发现波动与潮汐运动和季节性变化。地质素描被冲积、洪积、淤塞和湖长江三角洲的沉积。第四纪沉积,从晚更新世到全新世,主要包括交替粘土粉质粘土,粉砂和砾石缝。由于不同的沉积机制和环境,地层学与淤泥总是复杂的混合物和沙子混合普遍。第四纪沉积物的厚度变化很大从不足10米到数十公尺以上。下伏基岩主要是由白垩系砂岩和砾岩。偶尔,软泥岩和泥质粉砂岩层间的。最深的深度基岩表面背后的第四纪沉积物深度34 65低于地面。

在一个典型的这个项目地区的第四纪沉积物的垂直廓线,可以识别,二元结构的静水沉积,下部是冲积、洪积、和湖相沉积,除了形成的表层土壤耕地或回填厚度只有0.5∼1.5米。从顶层下来,沉积的粒度变粗,和存款的变化序列的粉质粘土,淤泥质粉质粘土,淤泥混合,混合砂和砾石。因为最近的泛滥平原沉积的特点是含水量高、高孔隙比、高压缩性和低抗剪强度,以及液压渗透率低粘性土或复杂中间土(粉混合物和桑迪混合物),从现有项目建设经验表明,浅最近漫滩软土将影响路基的施工和桩,特别是在深基坑。

3.3。原位测试和地质勘探项目

作为重大项目的一部分,在南京,一个详细的网站特性研究进行了两个在长江三角洲安克雷奇网站。其中一个网站是Longpao镇附近,另一个是栖霞镇附近。总岩土调查程序完成在2007年和2008年由实验室和原位测试,包括21个钻孔,各种传统的实验室试验,8井下横波检测、4 predrilled压力测试,14地震CPTU。特别利益piezocone测试旨在提供更详细的信息关于地层学和网站上发现的土壤的性质,利用先前进行的调查和相邻。希望这项初步研究的副产品会发展的更大的信心CPTU在中国作为一个网站的调查工具。可以使用CPTU经济合作与其他原位测试方法或实验室测试,以及在建立数据库的原位土壤参数对桥梁基础的优化设计。此外,从CPTU解释土壤参数之间的比较是和那些从实验室获得原位测试和其他测试,主要关注K0和渗透系数。获得的数据也将进一步用于校准和比较。

实验室检测主要包括含水率、粒度分布,界限含水量、容重、一维固结,直接简单的剪切,整合快速直接剪切、不排水三轴测试,落差渗透性测试。所有实验室的测试进行一般按照中国岩土工程的代码进行调查12土壤测试方法[]和中国标准13),符合ASTM标准。

正如上面提到的,一个经典的2型CPTU装置(15 t锥),2厘米/秒的渗透速度和阅读每5厘米,受雇在这项研究中,这是由美国Vertek-Hogentogler co .)。设备是一个多才多艺的piezocone系统配备先进的数字锥贯入仪配备60°圆锥和10厘米2尖锥,提供测量五个独立阅读:提示电阻(问t),套管摩擦(f年代(肩膀),渗透孔隙水压力u2与深度),垂直倾斜,井下横波速度(V年代),这是记录在暂停期间每隔1米深的连接杆。尤其重要piezocone测试,孔隙压力消散测试可以执行在稳态原位条件下在特定深度在暂停后一听,产生信息的整合和渗透系数土壤存款。注意,有一个良好的孔隙压力响应piezocone渗透期间,严格程序组装和饱和piezocone系统由Lunne et al。14是就业。

进行一系列的六个地震CPTU Site B周围相邻钻孔。调查深度一般从35到40米。其他八个地震CPTU测试现场执行与深度低于地面40米。测试地点也计划在设计膜片墙壁。

4所示。Piezocone结果的解释和评价

4.1。土壤描述和分析

在无聊的日志和室内试验的基础上,总结块索引参数如图2,包括自然含水量、塑性极限,液限,%的罚款,以及N60价值。超固结比的概要文件(OCR)从实验室里程表的测试结果表明,这种泛滥平原沉积物通常合并略overconsolidated条件下整个配置文件。overconsolidated状态在Site A的深度浅,OCR范围从3 - 7,被认为是造成人为的建筑活动。在很深的地方,很可能略overconsolidated状态组合效应引起的老化和删除表土。

(一)
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(b)
(b)
(c)
(c)
图2
土壤指标的总结。(一)平均指标属性:自然含水量、孔隙比、界限含水量,和百分比罚款内容;(b)平均SPT观察;(c)超固结比。

在网站,四个明显geotechnical-stratigraphic单位确定基于N的变化60和其他实验室指标,名叫①、②④,⑦从上到下,细分使用阿拉伯数字。单位①的至上全新世沉积物主要由5.3到11.7米的粉质粘土和淤泥质粉质粘土,其次是层间的粉土和粉质粘土的深度19.9∼56.6米;注意,细沙的镜头可以检测到某个地方。以下单位的沉积物②,这也是全新世的时代,是粉土和粉质粘土不同厚度(9.9∼30.4米),发生层间的扩散水平纹理的淤泥或粗砂和砾石。下一单元④晚更新世时期主要由粉土、砾石、粉质粘土和厚度从6到14.8米;镜头的细沙也可能发生在某个地方。特别关注的是,单位④是不连续的;特别是,砾石和粉质粘土总是失踪。底层层基岩单位⑦白垩纪时代形成的砂岩、砂砾岩和砾岩部分穿透。

Site B,泛滥平原的一般体系结构由四个岩性单元,其从上到下如下:(i)的单位的粉质粘土和底部泥粉质粘土粉砂质砂厚度为14.8∼29.5米,与淤泥夹层也发现在淤泥质粉质粘土层;(2)细沙的镜头中粒砂形成较低的含水层,通常与23.9∼34米厚度巨大,几乎没有明显的分层;(3)晚更新世冲积矿床由细砂角砾石;及(iv)较低的单位由白垩纪粉砂岩。

从无聊的日志,配置文件的最突出的特征是重要的地层由于沉积环境变化波动,而Site B的存款似乎更简单和一致的网站的通用体系结构框架已被定性为非齐次身体高度层间的粘土层,砂、淤泥合剂及砂混合物。正确描述分层土壤,如层粘土,是重要的各向异性土行为的评估以及研究古气候的历史。

然而,上述沉积序列主要是通过视觉识别的描述无聊的日志只是辅以有限的实验室测试。金沙/砂浆或过渡土壤(砂混合物和淤泥混合),有限的无聊数字,采样率低,不清楚土壤界面,和薄的分层可能会导致错误的判断或损失有关地层学的重要信息,例如,关键层的位置或软区和微妙的变化在一个存款。需要特别注意的是,高度分层存款可能包括小缝,薄片,眼镜,和入侵,每个工程行为和设计有重大影响,也导致的复杂性。同时,探索计划的预算有限,无聊的数的增加和持续核心抽样总是不现实的。快速,权宜之计,和经济方式,多功能与耗散地震piezocone测试阶段提供了一个最佳的补充或替代改善网站地层学和层特征,至少是连续或间断的土壤分析技术来描述地下地层学和土壤属性。

代表数据集从地震piezocone测试在两个网站呈现在图3。的叠加问t,f年代,u2图网站显示非常贫穷的记录数据的可重复性。的结果问t,f年代,u2显示显著的变化在最深处。当然,高度的变化问t和f年代是由于高度夹层之间的存款,也同意测试无聊的日志。频繁的提示电阻峰值和孔隙水压力下降表明,粉土或粉土缝内粉质粘土层。与此同时,高度超孔隙水压力响应,强烈影响薄层,表明薄层粘土或粉砂层遇到了在粉土或粉砂粘土。这些透水或不透水intralayers或小接口变化总是不是由离散SPT测试N60值如图2无聊的日志或忽视的部分。然而,检测地层界面和薄层可以为这些接口关键施工或弱层,如果足够多,连续的,和透水或不透水,可以促进各向异性土属性或改变地下水的政权,然后导致事故,例如,增加边坡破坏的可能性的深基坑,阻碍或加速整合,等等。

(一)
(一)
(b)
(b)
图3
在两个网站一系列piezocone渗透测试。

我们也注意到的反应问t,f年代,u2似乎除了在深度一致从16到22米。仔细检查分布的CPTU洞强调四个CPT的录音孔,s02, s03, s07,和s08(称为,1,2,3,5,8)是类似的,这不同于另一个系列的CPT洞,s01, s04, s05, s06(称为Series-2)。横截面的解释是明显相比从无聊的日志。粉质粘土的遇到的相应深度,1,2,3,5,8导致的减少阻力和大孔隙水压力响应,而Series-2反映了粉土的存在在同一深度。需要特别注意的是异常孔隙水压力响应s04由故障引起的孔隙水元素进行一个特殊的电阻率piezocone测试时,本文中没有讨论。作为代表,1,2,3,5,8 s03选择使用土壤进行土壤分类记忆分类罗伯逊等提出的聊天。15]。土壤类型图4预测,低于约6米的深度,很多薄intralayers被识别出来,支持沉积物逻辑变化。


图4
说明土壤剖面分类s05使用罗伯逊等的方法(15]。

可以看出存款Site B是一个相对简单的存款。记录数据的可重复性和一致性好,可以接受也依照无聊的日志。Site B的突出特点是细泥砂和细砂构成以下主要土层的深度约12米,表面(脏的)粉质粘土层间的淤泥。然而,在粉砂质砂层或细砂层,低渗透的粉质粘土层常常遇到如图5,尤其是在海拔大约12到25米。甚至顶部的网站(0∼12米),粘性土的厚度(主要是粉质粘土)site B远小于site a .相比之下,粉质粘土层变得软弱,薄层可能比附近的可压缩材料,通常导致更多的不均匀沉降或不确定的边坡破坏,地球工程机构和特别感兴趣的公司。Site B的总孔隙水压力响应非常不同于网站,其总体趋势是几乎接近静水孔隙水压力除了遇到薄的粘土层。相对,与沉积物Site B相关联的潜在的问题主要是由流沙、管道、崩溃,和水侵入。


图5
典型的结果显示土壤类型N01 Site B。

结果表明,使用与多个试探piezocone作为补充钻孔显著提高锚固的精密度和准确度为南京四桥项目网站描述,特别是检测小界面变化和薄透水或不透水层。此外,长江漫滩,季节性的沉积环境中,孔隙水压力测量显示特定优势相比传统的枯燥和中国CPT(通常没有孔隙压力测量)在当地检测变化在几厘米的小范围,例如,薄沙接缝在粉质粘土或砂层内薄的粘土层,这也证明了其他文献16- - - - - -18]。明显的好处更可靠的知识土壤地层学和层特征,包括存在、厚度、和泛滥平原沉积物的组成,从无聊的测试辅以piezocone测试,获得这样详细调查改善将使建筑更有成本效益的管理流程。

4.2。静止土压力系数(K0)

在原地水平应力, ,静止侧压力系数,K0重要参数,用于设计和作为中间参数在CPT结果的解释14]。然而,目前没有可靠的确定方法K0从实验室或在细粒度的土壤或沙土进行实地测试14]。

许多方法已经提出了估计K0从CPTU数据(14,19,20.]。大多数方法都是基于OCR或直接在piezocone测量。根据不同的土壤类型、粉质粘土或粉砂质砂,选择以下方法在这项研究中,预测K0从CPTU数据。这些方法概括为如下。

陈国贤[21)建议估算K0基于OCR如下:首先,从CPTU数据估计年代u然后 或估计OCR;然后使用塑性指数和 或OCR估计K0从关联图22在细粒度的土壤或使用以下方程:

Kulhawy和梅恩23)相关K0与归一化净锥抵抗 并建议以下方程:

与k用于未胶结的= 0.1,未老化的,和机械overconsolidated细粒土,的价值k可能是土壤类型和站点相关的。

如果可以评估OCR来自地质证据或邻近的粘土层,K0可能来自以下经验相关性(24]: 在哪里K0(nc)对应于数控水平应力系数。粘土, ;沙, ;φ′是有效应力摩擦角。Lunne和Christophersen24)推荐米= 0.45。然而,梅恩和Kulhawy [25)推荐米= 0.65。此外,梅恩[26)初步建议实际使用粗粒度的土壤下面的公式:

使用大型数据库(n= 590)从26个不同的一系列校准室测试,编译梅恩[9)建议以下简化数控和OC金沙回归方程(r2= 0.871): 在哪里问tMPa, kPa。应该注意,公式只适用于未老化的和未胶结的石英岩的金沙,数量有限的现场试验验证了网站(27]。

混合土(砂、淤泥和粘土),当0.1 <B问< 1.0和一系列20°<φ/< 45°,有效应力的近似形式的摩擦角从挪威科技方法28), 在哪里B问孔隙压力参数(= (u2−u0)/ (问t− ))和问归一化锥抵抗= 。

此外,为B问< 0.1对应于粒状土壤,清洁金沙将适用以下表达式(23]:

然后方程(1)是用来估计K0。

在这项研究中,上述方法进行评估的能力,合理预测K0利用piezocone数据。这些方法被称为安徒生和Kolstad22)方法,Kulhawy和Mayne (23)方法,梅恩和Kulhawy (25)方法,梅恩(9]方法,和挪威科技方法[28)方法。应该注意的是,这些方法应用于不同的土壤类型,分别。前两个都是用于细粒度的土壤,接下来的两个用于粗粒度的土壤,最后一个是用于混合土壤类型。预测的K0年代与测量吗K0年代从predrilled获得压力测试在同一地点。数据5(一)——(c)礼物这种比较不同的方法。土壤分析接受被记录。

基于这种分析的结果,这些CPTU-based方法的总体性能检查。PMT的测量K0实际参考价值,明确暗示整体合理趋势观察虽然之间存在相当大的散射所有选中的预测方法。同样,图6显示在网站的所有预测方法倾向于高估测量K0site B,而所有的预测方法往往略微低估了测量K0。一般来说,在网站,选择的方法表现出比这更高的分散Site B由于高度分层,分层性质的存款。此外,对于中间土(粉质粘土、粉砂和砂浆),变量估计K0值显示更多的不确定性比相对同质的金沙,除了一些数据点在图6(c),细粒度的土壤(粉质粘土和淤泥质粉质粘土),估计K0值安徒生和Kolstad22)法和挪威法(28)方法更接近参考的值从Kulhawy PMT测试相比,梅恩23)方法。对于粗粒度的土壤(粉土或砂),估计K0值从梅恩和Kulhawy [25)方法,梅恩(9]方法,和挪威科技方法[28)是相似的,尤其是梅恩[9)方法,它显示了相对良好的协议参考价值。与此同时,由于扰动进行predrilled压力试验时,参考K0值可能是不确定的或多或少,泛滥平原沉积物具有高度分层特征;很难得出一个方法绝对是优于另一种方法。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图6
估计与测量K 0使用不同的方法。

基于上述讨论,建议评估K0在这样泛滥平原沉积物从CPTU如下:项目在缺乏经验可用,安徒生和Kolstad [22)法和挪威法(28)建议估计方法K0细粒度的土壤,而梅恩[9)法和挪威法(28)应用于粗粒度的土壤。特别指出的是,以上值缪斯被视为一个指南。如果经验可用在同一存款,估计应该进行调整,以反映这个经验值。

4.3。渗透率评价

知识的土壤水力性质的存款是岩土工程的最重要的方面之一,因为它决定了地下水的流速通过地下,控制在岩石和土壤渗流。此外,它是非常重要的对于geoenvironmental风险评估涉及地下水流入到发掘和地下室,以及水资源管理、整合和脱水29日- - - - - -33),也是有关岩土方面的深基坑工程在第四长江大桥的网站。

水平或径向方向的渗透系数(kh)可以获得现场测试,如泵测试或松尾雅佳渗透率测试和实验室测试,比如常水头渗透试验或下降高度渗透性测试。然而,这些传统的方法可能是耗时和昂贵的,甚至低可靠性。因此,一些研究人员给增加水力传导率数据的另一种方法使用地震piezocone渗透测试与耗散阶段。提出了几种方法为损耗CPTU测试解释(34- - - - - -38]。

典型的压力损耗测试表明,现场执行u2孔隙压力降低几乎单调。由于大约单调孔隙压力的响应表现出损耗测试,以下实证方法是用来推断水平土壤通透性(kh)。常用的方法主要包括(i) Baligh和Levadoux方法(39),(2)Parez和Faureil方法(40),(3)烧伤和Mayne方法(36),和Kulhawy梅恩方法(23]。

为了评估上述方法,比较是用实验室的渗透率值下降高度渗透性测试。比较的结果对软粘土网站呈现在图7,显示明显的散射之间的不同的方法。除了一些测量均匀粘土,大部分的实验室kh值明显低于CPTU-determinedkh值。这一点尤其的大范围的深度10 - 14和几个m。相关的原因主要是粘土层或多或少包含嵌入式和连续透水层或不连续镜头和实验室检测的不可避免的干扰。颗粒含量曲线也反映了泛滥平原沉积物(参见图的不均匀性8),它提出了预测的不确定性。


图7
垂直或水平的比较k从实验室测试获得的值k h值获得使用SCPTU-based方法(注意: 样品与粉土缝)。

图8
颗粒含量曲线和t50压力损耗测试。

总的来说,它是观察到实验室测量kh从SCPTU通常低于估计的值在1 - 2个数量级甚至是3个订单。的CPTU-determinedkh和实验室的kh值样本与细粉砂层,然而,约在同一个范围(见表1)。之间的关系是一个重要方面存在lab-measured水平渗透率和垂直网站的平均渗透率 ,表明各向异性泛滥平原沉积物的特征。在某个深处,这个值达到10个或更多,甚至60,这也符合描述的罗伯逊(37]。

表1
总结的结果从实验室和CPTU水力传导率的评估 。

如果预测的kh值Parez Faureil方法检查,水平渗透系数kh从Baligh获得和Levadoux方法显示了类似的趋势但通常较小。与此同时,kh价值观决定使用其他两种方法明显大于参考价值。额外的注意的是,报道领域的泵测试给了更大的价值 (平均4.97 e - 3 cm / s),主要是因为存在的高度渗透的粉土和粉质粘土层间的。根据土壤渗透系数的近似估计使用nonnormalized(规范化)CPT / SBT图表罗伯逊et al。8,41),结果从Kulhawy梅恩法和烧伤和Mayne法似乎更合理。此外,两个后一种方法是基于两种不同的方法评估渗透率,结果产生了惊人地相似。在大多数情况下,velocity的方法往往显著overpredict laboratory-measured液压渗透率值。原因可能是参与速度的效果。必须指出,从CPTU耗散数据估算土壤渗透率相对不确定的,应该仅用作参考。

这项研究的结果显示了显著的变化kh价值在使用不同的测试方法和不同的预测方法。其中一些变化是由于土壤特性等因素变量,分层,分层性质的存款,样本大小和取向,样本同质性,不同的边界约束条件,生成的颗粒大小的放置方法。变化的另一个重要来源是不同的测量的位置问t,u2,横波速度沿轴可能导致严重影响预测值在这样高度分层存款。也可能认为,没有发现一个方法要优于其他基于这一组有限的测试进行淤泥混合和砂等混合物。未来的利息、粒度组成和沉积环境可能时巧妙地调查和考虑使用上述预测方法。虽然这些估计近似在最好的情况下,他们可以提供一个指南可能的渗透率变化(39]。

4.4。等效刚度的预测

土的变形特性包括整合指数(Cc、Cs和Cr)和弹性模(E和G),以及速度和蠕变参数。土的刚度是需要在评估浅和深基础的变位,挡土墙,发掘和堤防,除了因地制宜地震活动性和放大分析(9,42]。事实上,大多数的活动兴趣土方工程变形发生接近现场K0状态和相应的微小应变区域的特征G马克斯或表达的初始土壤刚度G0,给出以下公式: 在哪里ρT总质量密度=γT/ ,γT土壤容重,引力常数 = 9.8 m / s2。V年代剪切波速取决于各种领域和实验室方法(43]。地震piezocone测试(SCPTU)提供一个既经济又方便的方法评估的微小应变属性(G0)和大变形行为(τ马克斯)的土壤存款从单一探测和测量是在完整的两端应力-应变响应的土壤。本文的一系列SCPTU试探执行特定站点的映射V年代与传统的井下系列(DHT)南京四桥项目。图9介绍了结果来自井下测试使用SCPTU和二氢睾酮。这两种方法出现在通用协议和确认SCPTU为宜。的总体趋势V年代概要文件明显,且随深度增加,随后突然40米的大变化在更大的深度。相当低的剪切波速也可以看到在深处有淤泥质粉质粘土沉积物Site a .正如预期的那样,很明显SCPTU-measured从这些数据V年代显示更多散射比获得DHT测试。此外,Site B的可变性也相对低于网站a这是对应于这样的泛滥平原沉积物的复杂性。

(一)
(一)
(b)
(b)
图9
比较SCPTU和DHT数据从网站的网站(A)和(B)。

这也是DHT-measured有趣的观察V年代似乎值等于SCPTU-measured的平均值V年代值。这是特别明显的从图9(一个)。换句话说,考虑DHT测试的高成本和时间消耗,SCPTU可以作为主要手段V年代测量,DHT测试可以用作检查。

为了得到初始刚度的概要文件是特别有价值的静态和动态岩土工程分析,提出以下方程梅恩[9使用: 在哪里z米,深度土壤表面以下V年代在m / s。饱和质量密度的概要文件获得站点和站点B是如图10。可以看出,使用方程预测的值(9)通常低于实验室测量值。在这种情况下,通过使用数据从粉质粘土,淤泥,粉土,下面的相关性V年代,ρT和深度开发(n= 263,r2= 0.99,如图11):


图10
质量密度和初始剪切模量资料在网站A和B。

图11
相关的特定深度和密度V 年代。

在某些情况下不V年代测量,V年代−问t关系也可以是可能成立,因为锥尖阻力和剪切波速取决于有效地压的应力状态(42]。烧伤和梅恩[44)相关V年代与问t和孔隙比(e0),建议以下方程来估计V年代从piezocone数据:

图12显示了比较测量V年代并预测V年代使用方程(11A和b)网站可以看到有些分散,尤其是对沙土,也许由于上述方程使用的数据库主要由粘土网站。所以,A和B的更合理的相关性网站可以通过多元回归。通过使用数据从完整的粘土和砂,以下之间的相关性V年代,问t, 或e0开发:


图12
测量与横波速度预测网站A和B。

图13表明多元回归的趋势和结果统计与数据比较的叠加。很强的相关性之间的观察锥抵抗和测量横波速度。粗略的估计V年代单独的函数问t和 可以做;然而,将明显改善当孔隙比的相关性也包括一个相关参数。这也验证了烧伤和梅恩[44]。因为e0被改变的范围内略0.6∼1.45(平均价值= 0.97)的影响e0不明显的在这个研究。特别重要的是,通过反演方程,e0和ρ坐大约可以评估并立即。


图13
横波velocity-cone冰山阻力-e 0A和B在网站的相关性。

5。结论

piezocone (CPTU)在西方国家是一个被广泛接受的工具。然而,CPTU有限使用在中国由于一些复杂的原因。在这项研究中,几个系列SCPTU数据收集在两个桥安克雷奇网站在南京,中国。虽然网站参与这项研究的数量是有限的,一些有价值的发现是由于这项研究,包括详细的地下地层的土壤特性分析和评价长江漫滩。这些信息是有用的在任何土木工程工作的计划阶段。它还允许更好的设计的实地调查,包括选择最合适的技术来使用。对比原土壤无聊的日志,传统的现场和实验室测试,piezocone测试表明,土壤行为的评价基于SCPTU合理准确的在这些网站。可以得出以下结论:(1)针对改进的理解综合项目已经由中间的长江漫滩土壤土壤(粉质粘土、粉砂质砂淤积,等等)。很明显,使用多功能SCPTU系统结合钻探、采样、和实验室测试能力提高了解决小土壤地层学和相关的土壤性质的变化,如地层界面、土壤薄层,镜头和夹杂物,intralayer属性。用piezocones孔隙压力测量的可行性改进网站地层学和层描述长江大桥项目演示。长江泛滥平原沉积物中是很少见的,他们表现出粘土和砂的行为特性,因此在实践中创建一个复杂的情况。(2)五个现有CPTU-based方法来预测K0对长江漫滩土壤PMT-based方法评估和比较。这项研究的结果清楚表明,安徒生和Kolstad [22)法和巴克法(28可以用来估计K0细粒度的土壤,而梅恩[9)法和挪威法(28)可以申请粗粒度的土壤。(3)四种piezocone-based方法预测的适用性液压渗透率比较和评价中间土(粉质粘土泥浆)。尽管没有一个方法似乎是优于其他的决定kh在这项研究中,结果的变化反映了分层和分层性质的泛滥平原沉积和可变性粒子组成。实验室落差测试相比,CPTU-determinedkh值一般大于lab-measured值在1 - 2个数量级。如果在实验室和现场抽水试验和经验加以考虑,结果从Kulhawy梅恩方法和基于CE-CSSM烧伤和Mayne方法模型更合理。(4)地震piezocone提供土壤信息行为非常小和高应变在同一个测深。经验V年代∼问t和V年代∼ρT关系层土壤在第四桥网站开发估算低应变剪切模量( ),这是很重要的在静态和周期性加载基础的设计。此外,提出了可用于获得初步的关系G马克斯配置文件类似的泛滥平原沉积物在缺乏直接的测量横波速度。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果中包括补充材料。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突的报告对于本研究。

确认

蔡博士和刘博士非常感激他们的洞察力的评论和建议,导致大幅改善。大部分工作提出了支持由中国国家自然科学基金(授予号。41902266和41902266),河南省重点研发和推广项目(科技攻关)(授予号。212102310275,202102310240,202102310572,212102310967,222102320358,212102310968),培训计划为河南省高校青年骨干教师(2021 ggjs116), 2022年科技研发计划的中国铁路建设集团有限公司有限公司(22 - 76 d),和青年精英科学家赞助项目由河南科学技术协会(2022 hytp011),和这些金融支持是感激地承认。高Y的援助。李j . N。,Zeng Q. H. is also highly appreciated.

补充材料

14日地震CPTU测试详细信息:(1)8地震CPTU测试Site a(2) 6地震CPTU测试Site B。(补充材料)