文摘

土壤剖面的渗透系数是工程师们关心的问题之一,和渗透系数的确定方法主要依赖于实验室渗透率测试和现场抽水试验,但这些测试不仅费时而且效率不高,特别是土壤渗透系数局部排水条件下是很难确定;本文使用了现代数字CPTU技术。空间的渗透通过定义无量纲归一化锥尖阻力,摩擦系数和孔隙压力比,这些参数启用块- - - - - -,- - - - - -,- - - - - -是波状外形的因此对渗透系数。的关系已经被应用于南京长江第四大桥,并与实验室渗透测试。结果表明,该方法可以准确地确定局部排水条件下土壤的渗透系数,为工程应用提供理论依据。

1。介绍

随着基坑工程的发展越来越深入和周围的环境越来越复杂,特别是在城市市区,一些发掘靠近高层建筑物,发掘靠近地铁隧道。同时,周围的地下水处理开挖不可避免,和周围的环境问题造成的开挖脱水变得越来越严重。如何安排脱水尽可能减少影响的关键问题是许多学者和技术人员。为了合理安排脱水,我们必须准确把握每个土壤渗透性特征。渗透特性的关键参数是渗透系数。渗透系数是相对强弱指标的土壤。这是一个基本参数,它必须用于渗流计算;因此,准确测定土壤渗透系数是一个非常重要的工作,它在开挖的成功起着重要的作用。当前的方法确定渗透系数是常规实验室渗透率测试,现场抽水试验、水压试验等。常规实验室渗透率测试分为常水头渗透试验和渗透试验变量头。 The laboratory permeability test is widely used, mainly because of its easy operation and simple equipment; however, it has some disadvantages: (1) soil disturbance, (2) inaccurate permeability test, especially sand inclusion or interbed, (3) not simulating field boundary conditions, and (4) the heavy workload and high cost. These drawbacks make much difference for the permeability coefficient between field test and laboratory test.

Piezocone渗透测试(CPTU)是一个节省时间的小扰动,方便和经济土壤渗透系数的方法。土壤的渗透系数能够相对准确地获得,特别是混合层或薄互层国内外专家、学者致力于研究方法,能够准确地确定渗透系数。

2。方法

多功能的出现以来,大量的渗透系数之间的关系和多功能CPTU参数提出了。粘性土的渗透系数的方法主要分为两类:(1)根据土壤分类和估计渗透系数(2)估计基于孔隙压力消散的渗透系数测试。正确的提示阻力、孔隙压力比和套筒摩擦被修改,以确定土壤的类型(1- - - - - -3)和(奥尔森4])。土的渗透系数估计分类(5]。和孔隙压力比(6边)和摩擦确定土壤的渗透系数、渗透系数系数直接取决于使用锥尖阻力和侧摩擦(7,8]。

的计算固结系数小于7.1×10⁻⁵米/秒²,粘性土的固结系数可以由孔隙压力消散完全不排水条件,然后渗透系数可以确定固结系数根据渗透系数和固结系数之间的关系。然而,固结系数介于7.1×10⁻⁵米/秒²和1.4×10⁻²米/秒²拍摄的排水条件的一部分,所以压力损耗是不习惯。部分排水状态边界范围 提出了。基于局部排水条件由Elswroth [9),提出了渗透系数来确定使用CPTU数据。

2.1。圆孔扩张理论

在不排水条件下饱和粘土的圆柱形谐振腔扩张压力提出了通过使用(10] 在哪里剪切模量,,泊松比,弹性模量,不排水抗剪强度,kPa,上覆岩层压力,kPa。

在不排水条件下,空腔扩张引起的超孔隙压力可以使用平均总应力增量计算 在哪里锥的肩膀的压力,静水压力,是正确的锥尖阻力。

CPTU渗透过程中,水平应力假定等于腔扩张压力。为无黏性土、规范化摩擦比例建立了孔隙压力的关系,注意到套筒摩擦,,,,是土壤强度参数。假设摩擦系数如图1

2.2。无量纲参数

CPTU测深产量资料正确的尖锥抵抗,,锥的肩膀孔隙压力,套管摩擦,,与深度。这些维度指标可能被定义为规范化提示阻力较大,、孔隙压力比、摩擦系数,,因为 在哪里有效上覆岩层压力,kPa,静水压力,kPa,是锥肩膀压力,kPa。

如果假设锥套的附着力等于不排水抗剪强度,,那么大小端轴承的无量纲锥指标,套筒摩擦,孔隙压力比可能由替换(1)和(2)(4)产量

假定的渗透标准锥(即有一个稳定的速度。,20毫米/秒)。根据流体连续性定理和达西定律,针入度的水体积等于体积在单位时间内,所示(9),是静水压力在哪里假定的渗透系数在渗透过程中有一个小变化。与此同时,当和静水压力,孔隙压力,即(10)计算图如图2。考虑

考虑

和假设

获得 在哪里是m / s的普及率;锥半径米;无因次渗透率指数;渗透系数,m / s。

替代到(7) 在哪里孔隙压力比,是标准化的阻力,电阻率,无因次渗透率指数,渗透系数,m / s。

方程(14)表明,摩擦系数和孔隙压力比可以计算无因次渗透率指数吗。方程(15)表明,摩擦系数可以计算的吗和规范化的阻力。根据,土壤渗透系数可以计算在部分排水条件下使用值。

3所示。工程实例

3.1。工程概述

南、北锚地的第四届南京长江大桥位于长江两岸的堤防南部和北部,属于长江的下游冲积泛滥平原。的网站4日南京长江北锚缩短”位于南京细镁科技有限公司厂区,地面海拔约5.5 ~ 6.1米。北部边界的南锚除了堤坝和河分别超过60米和200米。北锚地海拔约4.5 ~ 5.2米,现场和周围的森林,北锚定距南部边界的堤坝和河分别为120米和120米。第四纪松散沉积物厚度在北锚是60多万。

3.2。CPTU测试的结果

2007年6月17日,6月23日,2007年,CPTU测试(6孔)进行了南京长江第四大桥北锚。北锚地的土壤剖面的长江四桥如图3。孔的位置如图4。CPTU测试结果如图5。从图6可以看到,它的测量分砂层位于的范围,< 0.2 ~ 0.7,,的部分,属于局部排水条件,所以它可以计算土壤渗透系数根据(12)~ (15)。

基于实验室检测,内摩擦角缝30.9°,和细沙的内摩擦角是32.5°,粉砂土内摩擦角31°。渗透系数与深度可以通过方程计算(13)。图7显示了比较计算结果和实验室测试,如图7。可以看到从图6渗透系数从实验室测试和CPTU测试是一致的,这一趋势基本上是相同的。使用方法的渗透系数计算是按照渗透系数表的范围1(2]。

4所示。结论

无因次渗透率指数派生通过规范化提示抵抗,摩擦系数和孔隙压力比在局部排水条件的关系;基于,渗透系数可以计算。比较实验室测试和CPTU测试的结果,我们可以看到的范围10中的渗透系数⁻⁴米/ s-10⁻⁷m / s从土壤部分排水条件下的测试结果和超过10⁻⁴m / s完全排水条件和小于10⁻⁷m / s在不排水条件下的渗透系数可以通过计算孔隙压力损耗测试。

工程应用表明,渗透系数得到的抽水试验和CPTU测试是相同的。该方法可以为实际基坑降水提供参考。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

本文中描述的工作得到了教育部门的杰出青年基金安徽省(项目号2011 sqrl045),硕士/博士安徽科技大学的基金,青年学者基金的安徽科技大学,和中国国家自然科学基金(项目没有。51208005)。