靜力觸探比貫入阻力與土體抗剪強(qiáng)度相關(guān)關(guān)系研究.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的加快，城市地下空間開發(fā)利用不斷發(fā)展。深大基礎(chǔ)工程增多，基坑開挖深度增加，工程規(guī)模增大，工程難度提高，對工程技術(shù)和科研水平提出了新的挑戰(zhàn)。如何有效確定土體抗剪強(qiáng)度，準(zhǔn)確進(jìn)行基礎(chǔ)穩(wěn)定計算是關(guān)鍵問題之一。特別對于飽和軟土地區(qū)的深基坑，難以測定施工期的孔隙水壓力，通常要通過原位或室內(nèi)固結(jié)不排水的剪切試驗，測定破壞時的總抗剪強(qiáng)度進(jìn)行總應(yīng)力法分析。在眾多原位試驗中，靜力觸探儀是在不擾動土體原位狀態(tài)的情況進(jìn)行試驗，具有設(shè)備簡單、連續(xù)性

2、好、數(shù)據(jù)可靠高等優(yōu)點，在巖土勘察設(shè)計中應(yīng)用廣泛。建立靜力觸探比貫入阻力與土體抗剪強(qiáng)度相關(guān)關(guān)系，可以有效解決前述關(guān)鍵問題。而國內(nèi)外又缺乏相關(guān)應(yīng)用成果，本文通過理論、回歸和數(shù)值方法研究其相關(guān)關(guān)系，研究內(nèi)容和相關(guān)成果主要包括以下方面:
　　 首先，采用圓柱孔穴擴(kuò)張理論推導(dǎo)了飽和軟土中比貫入阻力與土體抗剪強(qiáng)度之間的關(guān)系。根據(jù)飽和軟土假定，屈服準(zhǔn)則，通過平衡方程，幾何方程，本構(gòu)方程以及邊界條件求解給出了極限孔穴擴(kuò)張壓力，并得到土體彈塑性區(qū)

3、的應(yīng)力解、位移解及塑性區(qū)范圍，給出圓柱孔穴擴(kuò)張理論下靜力觸探比貫入阻力與土體抗剪強(qiáng)度相關(guān)關(guān)系式。
　　 其次，通過上海地區(qū)19個工程和武漢地區(qū)33個工程，共694組數(shù)據(jù)分不同土類對比貫入阻力與抗剪強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行研究，對兩地區(qū)三種土的物理力學(xué)特性進(jìn)行了分析總結(jié)，并經(jīng)過回歸分析確定分土類下可應(yīng)用于相應(yīng)地區(qū)工程的靜力觸探比貫入阻力與土體抗剪強(qiáng)度相關(guān)關(guān)系式。
　　 然后，基于自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)有限元大變形分析方法，對靜力觸探貫入

4、過程進(jìn)行模擬研究，土體位移隨貫入深度增大而增大，貫入影響范圍區(qū)向側(cè)方和下方不斷延伸。當(dāng)錐頭深入一定距離后，位移影響區(qū)趨近于環(huán)包狀分布。阻力隨抗剪強(qiáng)度的增大而增大，并根據(jù)錐頭應(yīng)力值得到比貫入阻力與抗剪強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系式。
　　 最后，結(jié)合上海地區(qū)典型工程世博演藝中心工程，對比分析了三種方法下確定土體抗剪強(qiáng)度的吻合性。認(rèn)為孔穴擴(kuò)張理論推導(dǎo)和有限元分析的條件理想化，忽略了土體固結(jié)、各向異性、摩擦性等特性。回歸分析采用了當(dāng)?shù)氐墓こ藤Y料，綜