论文题目: 孔压静力触探测试土的固结系数机理研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 环境工程
导师: 孟高头
关键词: 孔压静力触探试验,固结系数,机理研究,模型槽试验,径向附加应力,初始超孔隙水压力,超孔压消散试验
文献来源: 中国地质大学
发表年度: 2005
论文摘要: 固结系数是用来分析软土地基变形的重要参数，也是地基加固设计中的关键数据，长期以来，都是经现场取土样后再在试验室内加以测定。用这种方法测定的固结系数值与原位实际的固结系数值会出现一定的偏差，主要原因是土样会不可避免地受到环境改变、运输、室内试验等一系列过程的扰动影响。因此，近年来土工研究人员寻找更好的现场测试技术，以求在地基原位测定土的固结系数。孔压静力触探试验(简称孔压静探)是上世纪80年代迅速发展起来的一种新的土体原位测试技术。它是利用带有量测孔隙水压力的探头，在地基原位测试超孔隙水压力随时间的消散过程，通过反应出的土层渗透固结特性，从而计算出土层原位固结系数，所得结果比室内试验的结果更真实，更接近于地基土的实际情况。 然而，至今对孔压静探测试技术的分析应用绝大部分还停留在经验、半经验公式基础上，其测试机理还不十分清楚，机理研究仍处于探索阶段，这必然会阻碍它在工程实践中的应用。 本文主要致力于孔压静探测试土的固结系数机理研究，通过进行大型孔压静探模型槽重塑粘土原型模拟测试试验，从理论上探索孔压静探技术获取土的固结系数的测试机理。 文中总结介绍了前人的理论研究和模型试验的成果，充分分析其优缺点，研究了Terzaghi和Biot固结理论，对比分析了两理论之间的优缺点，并根据Terzaghi固结理论，建立了孔压静探测试土的固结系数的轴对称问题的数学模型，由此得到用孔压静探推算土的固结系数的计算公式，在此基础上，理论分析了探头贯入过程，进一步分析求解探头贯入时，周围土体中超孔隙水压力的产生、初始分布及消散过程。介绍了模型槽试验的仪器设备、试验过程、资料的整理以及试验结果与室内试验测定的固结系数的对比，探索了孔压探头贯入时产生的超孔隙水压力，及停止贯入后进行孔压消散时超孔隙水压力的变化规律，及其与土的固结系数之间的定量关系，分析了土体中径向附加压力的变化规律，讨论了水平与垂直向固结系数指标之间的差异性和规律性，最后与工程实例“孔压静力触探在珠江三角洲地区中的应用研究”进行了固结系数求取结果的对比分析。 通过上述分析和研究，得出以下结论： 1) 在进行理论分析并结合实际情况后采用太沙基轴对称固结渗流课题，采用的固结方程为：(?)u/(?)t=C_h((?)~2u/(?)r~2+1(?)u/r(?)r)； 2) 本文采用的用孔压静探测试方法估算土的水平向固结系数计算式为：
论文目录:
第一章 绪论
§1.1 课题的提出
§1.2 孔隙水压力静力触探概述
1.2.1 孔隙水压力静力触探技术
1.2.2 孔压静探研究概况
§1.3 本文研究思路
1.3.1 研究内容及技术路线
1.3.2 研究中存在的难度
第二章 孔压静探(CPTU)测试土的固结系数理论研究
§2.1 贯入过程分析
§2.2 初始超孔压分布的计算理论
2.2.1 孔穴扩张理论
2.2.2 应力路径法
2.2.3 应变路径法
2.2.4 经验曲线拟合法
§2.3 孔压静探超孔压消散的理论
2.3.1 超孔压消散固结问题的理论基础
2.3.2 固结系数的计算与取值
2.3.3 本课题采用的理论计算式
§2.4 影响CPTU测试结果的主要因素分析
2.4.1 贯入速率
2.4.2 孔压探头的饱和问题
2.4.3 孔压消散过程
2.4.4 消散初期的孔压上升
2.4.5 土的扰动对消散过程的影响
2.4.6 应力松弛的影响
第三章 CPTU模型槽试验
§3.1 模型试验的意义和特点
§3.2 模型槽试验的设计
3.2.1 试验观测内容
3.2.2 试验仪器
3.2.3 试验装置
§3.3 模型槽试验过程
3.3.1 准备阶段
3.3.2 测试阶段
3.3.3 拆卸阶段
第四章 模型槽试验结果分析
§4.1 探头贯入阻力
§4.2 径向附加应力
4.2.1 贯入产生的径向附加应力
4.2.2 孔压消散过程中径向附加应力的变化
§4.3 超孔压的结果分析
4.3.1 孔压探头测试结果分析
4.3.2 孔隙水压力计测试结果分析
4.3.3 初始超孔压的分布及影响范围推算
§4.4 超孔压消散数据分析
4.4.1 孔压消散试验曲线
4.4.2 孔压消散试验求取水平向固结系数
4.4.3 室内试验固结系数测试结果
4.4.4 测定固结系数方法的比较
4.4.5 试验结果影响因素分析
第五章 结论
致谢
参考文献
发布时间: 2007-01-12
参考文献
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