基于孔壓靜力觸探測(cè)試確定土體滲透系數(shù)的方法研究.pdf

1、本研究針對(duì)孔壓靜力觸探過程中錐頭貫入引起的土體應(yīng)力、變形及超孔隙水壓力分布的問題，應(yīng)用理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析相結(jié)合的方法研究探索利用孔壓靜力觸探試驗(yàn)成果直接確定土體滲透系數(shù)的方法。通過基于位錯(cuò)理論和前人應(yīng)用孔壓靜力觸探確定土體滲透系數(shù)的計(jì)算模型，提出了一些切合實(shí)際情況的假定，建立了可以應(yīng)用孔壓靜力觸探確定土體滲透系數(shù)新的計(jì)算模型。通過室內(nèi)試驗(yàn)證明了錐頭貫入引起的土體應(yīng)力、變形規(guī)律，同時(shí)對(duì)所提出的假定和新的計(jì)算模型進(jìn)行了驗(yàn)證。通

2、過分析現(xiàn)場(chǎng)樁貫入過程中引起的孔隙水壓力變化，總結(jié)出了錐頭貫入過程中土體中超孔隙水壓力分布規(guī)律，建立了一套孔壓靜力觸探確定土體滲透系數(shù)的理論。通過應(yīng)用本研究提出的新理論分析了中國上海、日本佐賀、橫濱三個(gè)工程實(shí)例中的土體滲透性問題。本研究的主要內(nèi)容和創(chuàng)新成果如下：
　　(1)提出了孔壓靜力觸探過程中錐頭貫入引起的錐頭處土體變形和孔隙水消散模型是半橢球形：因?yàn)榘霗E球形假定考慮了錐頭的角度，可以讓錐頭處土體和孔隙水流將錐頭全部包裹住，從而

3、適用于孔壓靜力觸探研究土體的滲透性問題。
　　(2)驗(yàn)證了基于位錯(cuò)理論的錐頭處土體孔穴呈半橢球形型的計(jì)算模型：通過室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬確立了錐頭貫入過程中錐頭處土體應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律，考慮了不同錐尖角度對(duì)土體變形的影響。試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果表明錐頭角度越大，錐頭處土體的變形越小，采用半橢球形流的假定是可行的。
　　(3)確定了錐頭貫入引起的不同土性中超孔隙水壓力的分布規(guī)律：通過分析已有的樁和孔壓靜力觸探貫入的試驗(yàn)數(shù)據(jù)確立了錐頭貫入

4、過程中不同土性對(duì)超孔隙水壓力分布的影響規(guī)律。結(jié)果顯示在錐頭貫入過程中，初始超孔隙水壓力呈負(fù)指數(shù)型分布的性狀；同時(shí)不同的土性也會(huì)影響到超孔隙水壓力的分布規(guī)律，在應(yīng)用該規(guī)律時(shí)，需要考慮土的顆粒級(jí)配的構(gòu)成。
　　(4)提出了孔壓靜力觸探直接確定土體滲透系數(shù)的計(jì)算方法：錐頭角度對(duì)土體滲透性的影響在于改變錐尖處土體孔穴中的孔隙水流面積，不同土層對(duì)土體滲透性的影響在于粒徑大小和顆粒級(jí)配，所以引入錐頭角度和孔壓分布系數(shù)對(duì)半球形流模型進(jìn)行修正，得

5、到基于半橢球形流模型的孔壓靜力觸探直接確定土體滲透系數(shù)的計(jì)算方法，給出了新的計(jì)算公式。
　　(5)實(shí)例分析：應(yīng)用本研究提出的半橢球形流模型分析中國上海、日本佐賀、橫濱三個(gè)工程實(shí)例中的土體滲透系數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本研究提出的半橢球形流模型不僅可以較好地預(yù)測(cè)海成粘土土體滲透系數(shù)的大小和趨勢(shì)，而且可以很好地預(yù)測(cè)河口三角洲粉土含量較高土體的滲透系數(shù)。這是由于Chai等的計(jì)算模型可以很好地預(yù)測(cè)海洋環(huán)境下沉積的粘土顆粒含量較高土體的滲透系數(shù)；但對(duì)