扩孔器在深层静力触探中的应用研究

研究目的:为解决常规静力触探不易穿透硬层、测试深度较浅、不能满足勘察设计要求的难题,提出了深层静力触探的方法,并通过多年深入研究得以实现。在深层静力触探中,采用加设扩孔器的方法,即在特定位置加设特殊结构的扩孔器,是实现深层静力触探的关键技术之一。本文从扩孔器的设计思路提出、研发分析、试验检验等方面进行分析研究。研究结论:(1)结合静力触探影响测试深度问题分析和相关行业应用扩孔器的相关设计思路,提出在深层静力触探中应用扩孔器的方法;(2)综合理论分析、模型试验和数值模拟的研究成果,确定在探头后部30 cm处加设纺锤形扩孔器方案;(3)试验检验表明,应用扩孔器能起到增大孔径,减小探杆摩阻力,增加有效贯入力的作用;(4)通过对比试验,应用扩孔器后测试数据显示与常规静力触探数据基本一致,验证扩孔器研发方案对测试数据影响较小;(5)本文提出的在深层静力触探中应用扩孔器的方法,对拓展静力触探技术和研发相关设备具有一定的参考意义。     

原位测试技术在空客A320总装线项目勘察中的应用

研究目的:目前在我国大部分平原地区岩土勘察中采用的常规触探设备对于比贯入阻力40 ～50 MPa的硬土层很难穿透,孔深仅能达到25 ～40 m,触探深度已经不能满足现阶段的高层、高速铁路及高速公路等工程勘察需要,这个问题已引起岩土工程界的普遍重视.研究结论:(1)采用双桥静力触探、三桥旋转触探、钻探取样、平板载荷试验、剪切波测试等多种原位测试手段,其中所采用的三桥旋转触探技术是一种全新的深层原位测试方法,在本场地触探深度达到了60 m,有效解决了常规的静力触探孔不能穿透硬层、测试深度不足的问题;(2)通过采用对比分析和相互验证的方法,查明了场地范围内地基土时代成因、岩性特征及其分布规律;(3)达到了提高勘探质量、缩短勘测周期和降低成本的目的,为工程设计提供了可靠的设计参数及切实可行的地基基础设计建议.     

旋转触探在天津某铁路特大桥勘察中的应用

研究目的:目前在天津、华北平原等地区铁路勘察中采用的外业勘察手段主要为钻探、触探,而常规的双桥触探对于埋深大于35 m的密实的粉土及砂土层很难穿透,深部土层物理力学指标的取得主要以钻探取样及标贯为主.触探孔深已经不能满足现阶段的铁路桥梁及深厚软土路基沉降检算等工程设计需要,寻求能够应用于较硬、较深地层的连续、快速、准确、无扰动的静力触探技术是岩土测试技术研究的新方向.研究结论:(1)在天津南港铁路某特大桥勘察中采用的新型旋转触探技术,孔深达到了80 m,克服了常规的静力触探孔不能穿透厚层硬层、测试深度较浅的缺点,满足了设计要求;(2)旋转触探是一种可用于铁路及高层建筑等工程的深层原位测试方法.     

基于旋转触探技术的基础沉降计算方法研究

研究目的:旋转触探具有勘探深度大,测试数据连续、重复性好,测试快捷、经济等优点,是一种具有广阔工程应用前景的新型原位测试方法。为拓展旋转触探技术的应用领域和范围,本文提出一种基于旋转触探技术的基础沉降计算方法,建立相应的基础沉降计算经验公式,并通过工程实例验证该方法的可靠性。研究结论:(1)提出了基于旋转触探技术的基础沉降变形计算方法,建立了相应的基础沉降变形计算经验公式s=ψλΔpΣni=1[I_iΔz_i/(a_ie_(ri)~(—ci)+b_i)],经工程实例验证,计算效果良好;(2)所建立的基于旋转触探技术的基础沉降变形计算方法,概念明确、计算简单、精度高,计算过程所需参数通过旋转触探原位测试即可获取,无需钻探、取样及室内固结试验,可避免取原状样困难和试验结果离散性大等问题,能大幅降低勘探测试成本和试验周期;(3)所建立的基于旋转触探技术的基础沉降变形计算方法尚无法计算基础加固区沉降量,该部分沉降量的计算可采用复合地基加固区复合土层压缩变形量计算相应公式;(4)该研究成果可为基础沉降变形提供一种简便、快捷的新计算方法,可促进旋转触探技术的应用推广。     

朔黄铁路神池南站咽喉路基病害检测与分析

以朔黄铁路神池南站既有铁路路基病害为背景，对现场路基病害进行调查及观测，有选择性地对现场15个点进行了取样试验。通过现场钻测、室内常规试验，就填料的类型、土体的含水量、站场排水等影响因素进行了深入的分析；采用轻型动力触探技术对路基承载力进行了检测，确定了路基病害的范围与深度及路基病害产生的原因，提出了整修建议。     

基于静力触探测试技术的基础沉降计算

基于现有静力触探技术的基础沉降变形研究,考虑不同地层条件,建立直接应用静力触探测试指标的基础沉降变形计算方法。该方法采用经验公式初步确定基础沉降计算深度,并通过应力比法验证;采用基于静力触探锥尖阻力的线性经验公式确定土体压缩模量;采用Schmertmann基底应变影响系数间接确定地基土体竖向应力,并规定刚性边界条件下基底应变影响系数为0。工程实例的计算表明:所建立的直接应用静力触探测试指标的基础沉降变形计算方法的计算结果与实测值一致性好,物理意义明确,适用于各类地层条件,应用范围广;计算过程简单,仅需手算即可完成;计算过程所需参数仅需通过静力触探原位测试获取,无需钻探、取样及室内固结试验,可避免钻探取样对试样扰动大、试验结果难以反映土体原位物理力学性质、试验数量少、代表性不够及原状样取样不便等问题。     

既有线铁路路基基床评价与测试研究

研究目的:结合现场调查,采用轻型动力触探、K30 测试、Evd测试、瑞雷面波法等手段对白阿既有铁路路基基床进行测试,并对测试数据进行分析研究,对现有基床性状进行综合评估,得出提速后路基基床能否继续保持良好状态,研究结论为提速工程的设计和方案比选提供技术依据.研究结论:根据既有线调查、填料成分等,在考虑整体的同时进行既有线路基分段落评价,这样既可以减少数据离散带来的影响,提高评价结果的精度;对于运营多年的白阿铁路线路基基床,承载力和强度不合格处主要集中在基床表层0.0～0.6 m 和底层0.6～1.2 m 范围内,需要对该深度范嗣内填料进行重点测试评价;轻型动力触探有操作简单、适用性强的优点,但测试数据离散性较大,如何降低误差是今后需解决的问题;K30相对Evd需要投入大量人力、物力和时间,可以先对不同等级既有线路进行对比试验,探求两者之间的关系,采用Evd替代部分K30测试点以便于提高工作效率;物探瑞雷波速测试法与轻型动力触探法相结合,可以准确揭示路基基床承载力及强度不满足要求的位置和范围,对既有路基基床的现状作出评价.     

一种基于旋转触探的参数采集及处理微机系统

研究目的:为适应旋转触探技术的开发需研制旋转触探的参数采集、处理微机系统。研究结论:基于旋转触探的参数采集、处理微机系统是由AVR系列单片机构成的地上接收仪与地下参数采集存储系统等部分组成的。该系统可以实现地上两种参数的采集和地下三种参数的采集、存储功能,并按深度点回放地下存储参数形成曲线,还能通过上位机进行备份以及后处理。     

综合勘探方法确定浅层地基土承载力特征值对比分析

研究目的:不同的勘探方法在同一地点取得的承载力值存在差异,单一勘探方法在缺乏经验的地区显得尤其不足,本文旨在通过对比分析天津泰达科技工业区进行的综合勘探试验成果,以取得各勘探方法之间的系数关系,从而作为确定承载力特征值的依据,进而表明综合勘探方法在岩土工程勘察项目中的优势.研究结论:静力触探结果与载荷试验结果最为接近,钻探取样结果偏差较大,轻型动力触探随深度增加结果偏离值增大;通过对试验数据的对比分析,得出的系数关系为:静力触探对比系数为0.9～1.1,钻探取样对比系数为0.5～1.2,轻型动力触探对比系数为0.6～1.0.     

基于砂土的旋转触探试验研究

简要介绍旋转触探技术的工作原理及静力触探技术的应用,并引入破碎比功的概念。通过试验及对试验数据的分析,确定了旋转触探过程中触探速率、旋转速度对旋转触探测试参数的影响,同时验证了砂层土中比功的变化规律。     

循环荷载作用一百年后填料的特性规律

研究目的:通过大气影响深度、动应力影响深度、沉降影响深度三个方面分析铁路荷载长期作用下填料特性规律。建立典型基床填料静动承载能力的室内模型试验分析填料在循环荷载作用下的变形特性。通过现场大量的轻型动力触探、重型动力触探、钻探、挖探等手段验证经过110年循环荷载作用后填料的特性规律,对没有明显病害的既有线路基填料进行状态分析和评估。研究结论:(1)经过长期荷载作用后,路基上部形成密实度明显高于下部土体的硬壳层;(2)硬壳层厚度为塑性应变沿深度衰减为20%所对应的路基厚度值;(3)硬壳层的承载力随时间增加而增加;(4)填料越好,硬壳层承载力越高;(5)硬壳层的承载力平均值一般是下卧层的1.1～1.3倍,且下卧层承载力越低,硬壳层与下卧层承载力的比值越大,反之则比值越小;(6)本研究成果可为既有线提速改造提供理论依据和数据支撑。     

深层静力触探估算钻孔灌注桩承载力研究

深层静力触探技术能穿透较厚砂层,显著增加测试深度,使应用深层静力触探估算深长灌注桩单桩承载力成为可能。结合灌注桩桩身内力载荷试验和深层静力触探成果开展对比分析,提出新的修正系数计算公式,并对现行规范中容许承载力计算公式的应用给出建议。结合工程实例进行检验,为利用静力触探估算钻孔灌注桩承载力提供一种新的途径。     

静力触探技术成果在工程中的应用

静力触探(CPT)是一种在工程中广泛应用的原位测试方法。介绍了双桥静力触探划分土层的方法,并通过静力触探与其他测试手段的比较,推荐了适合鲁西北地区的地基承载力和压缩模量的经验公式。     

动力触探试验技术的研究与应用

本文通过对动力触探贯入破坏机理、影响因素进行观察分析和对比试验研究,得出试验N63.5-h曲线的影响因素和曲线特征,得出确定地基基本承载力,确定卵石土、圆砾土地基变形模量,以及粗颗粒土地基承载力深度修正系数的方法.其成果已纳入部颁标准,指导生产具有重要的现实意义.     

自锁型预应力锚索的试验研究

本文主要针对当前大量应用的常规预应力锚索结构忽略张拉段地层能量场的局限性,通过机理分析、结构设计、模型试验、现场测试试验等方法,研制出自锁型预应力锚索.并在自锁荷载试验测试数据的基础上,对自锁锚固性能和效果进行了分析,同时分析了该种预应力锚索与常规结构形式之间的适用特点,为该种预应力锚索的应用提供了理论和实践的依据.     

软土地基静力触探机理分析

研究目的:静力触探是一种在铁路工程广泛应用的地质原位测试方法,现行研究中,往往仅采用数理统计方法建立触探参数与土体物理力学指标之间的相关回归公式,缺乏对触探机理的深入认识和对相应回归公式的验证。为此,本文采用数值模拟方法分析静力触探机理及土体物理力学参数变化对静力触探影响规律,并对静力触探结果与土体物理力学参数之间经验公式进行验证。研究结论:静力触探探头贯入过程中,大部分径向压缩发生在1～2倍探头直径范围内,探头端部最大径向应力发生在探头锥底面部位,切向应力大部分为拉应力。在相同触探速率下,随着地基土体不同应力比M值逐渐增大,地基土体竖向应力、剪应力、超孔隙水压力及比贯入阻力均逐渐增大;随着对数体积模量λ值增大,地基土体中径向应力、竖向应力逐渐增大,剪应力、超孔隙水压力及比贯入阻力逐渐降低。此外,数值模拟所得静力触探结果与《铁路工程地质原位测试规程》中相关经验公式符合性较好。     

乌审旗地区饱和粉细砂地基原位测试数据的相关分析

重型动力触探和静力触探是工程地质勘察中最常用的两种原位测试方法,通过对乌审旗地区饱和粉、细砂地层重型动力触探和静力触探数据的相关分析,推导出该地基承载力和原位测试指标的相关关系式。     

考虑界面效应的砂土静力触探物质点法模拟

研究目的:静力触探试验广泛应用于工程领域,但室内及原位试验在探究土体内部应变演化机理方面具有一定的困难。相比之下,数值模拟更加高效节约,也更有利于探究土体内部应变演化机理。传统的有限单元法是常用的一种数值方法,但在计算大变形问题时会出现网格畸变问题,造成数值困难。基于上述背景,本文引入一种固体力学中的新型数值计算方法——物质点法,能有效避免网格畸变问题,非常适用于岩土大变形问题的分析研究。因此,本文采用物质点法针对静力触探试验开展三维数值模拟工作,探究锥体贯入过程中土体内部塑性变形区域的演化规律及锥头贯入阻力随深度的变化规律;分析砂土内摩擦角、锥体尺寸等因素的变化对贯入阻力的影响;分析静力触探锥体与土体接触面的界面效应,即不同的摩擦系数对锥头贯入阻力的影响。研究结论:(1)采用广义插值物质点法模拟静力触探试验是合理且可行的;(2)随着锥体的贯入,其周围土体将逐渐屈服,产生弹塑性变形并形成明显的破坏区域;随着贯入深度的增大,锥体贯入阻力先逐渐增大,再趋于稳定;(3)根据土体强度及锥体尺寸参数试验,锥头最大贯入阻力随砂土内摩擦角的增大而增大,随锥尖角的增大而增大,随截面面积的增大而减小;(4)锥-土摩擦系数对于贯入阻力的大小具有显著影响,随着摩擦系数的逐渐增大,最大贯入阻力逐渐增大,两者近似呈线性规律;(5)本研究成果主要应用于静力触探试验机理的分析研究工作。     

静力触探在南广高速铁路工程地质勘察中的应用

通过对南(宁)广(州)高速铁路某标段工程地质勘察中进行的250余个静力触探原位测试结果进行分析及对比研究,总结出适合该地区的地层与静力触探比贯入阻力的对应关系,为利用静力触探划分地层提供了翔实可靠的工程经验;针对勘察过程中的遇到的实际问题探讨了静力触探数据采集易出现异常的类型和处理方法.     

水下悬浮隧道波流荷载分析研究

悬浮隧道作为悬浮在水中的结构物,波浪、海流荷载必将是影响悬浮隧道结构稳定性的常规荷载。由于悬浮隧道在空间结构上为细长结构物,利用Morison方程计算结构所受到的波流力,分析了悬浮隧道结构所受波流荷载随悬浮深度、海水深度、海流速度以及管段截面尺寸等因素的变化规律。