深层土体侧向载荷试验探头的研制与应用

摘要

在岩土工程设计中，深层土体的静止侧压力系数、水平基床系数、不排水抗剪强度、承载力等是非常重要的设计参数，一般由室内土工试验及经验值取得，由于取样、运输及室内试验过程中对土体原始应力状态的影响，使所测得的参数无法反映现场土体的真实状况。因此，寻求一种简捷的原位测试技术估算上述参数是岩土工程工作者努力的方向。而目前常用的基于侧向载荷机理的扁铲侧胀试验、旁压试验和应力铲试验已经积累了较多的经验，但在应用中尚存在一定的局限性，对现有试验仪器进行改进与发展以满足实际工程的需求是必要的。为此，在自行研制的孔压位移扁铲探头的基础上进一步优化设计，研制出深层土体侧向载荷试验探头，通过现场试验验证，实现试验成果的初步应用，主要研究内容及成果如下:
　　(1)在不改变传统扁铲探头规格的条件下，以微型刚性载荷板代替传统柔性膜片，利用弹性橡胶膜实现密封与载荷板的复位，刚性载荷板的侧向位移最大可达3mm，使得相对位移s/b达到0.05，理论上可以测得完整的p～s曲线。安装微型位移传感器，用于连续测量荷载板位移。安装孔压与土压元件，用于测量试验深度处土压力、孔隙水压力及进行孔压消散试验。简要介绍了深层土体侧向载荷试验的配套设备及试验原理。
　　(2)选择连云港海边高压缩软土场地和南京虹桥漫滩相粉土场地进行深层土体侧向载荷试验及扁铲侧胀试验、十字板剪切试验等对比试验，对试验数据进行处理与初步分析，结果表明，深层土体侧向载荷试验可完成传统扁铲试验目标，且直接测得试验深度处原位静止土压力、真实完整的p～s曲线，超静孔隙水压力及其消散过程，试验资料更全面、直接地反映了试验土体的工程性质。
　　(3)根据试验资料，探讨精确划分土层、简捷估算深层土体水平固结系数、静止侧压力系数、水平基床系数、承载力特征值等参数的方法，取得了较好的效果，实现一种试验获取多重参数的目的，满足工程实践的需要。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 基于侧向载荷机理的深层土体原位测试技术的研究现状

1．2．1 扁铲侧胀试验的研究现状

1．2．2 旁压试验的研究现状

1．2．3 应力铲试验的研究现状

1．3 深层土体原位测试技术在应用中存在的问题

1．3．1 扁铲侧胀试验在应用中存在的问题

1．3．2 旁压试验在应用中存在的问题

1．3．3 应力铲试验在应用中存在的问题

1．4 课题的提出及本文主要研究内容

1．4．1 课题的提出

1．4．2 本文主要研究内容

第2章 深层土体侧向载荷试验探头的研制

2．1 引言

2．2 试验探头的研制过程

2．2．1 传感器与透水石的选择

2．2．2 刚性载荷板的密封与复位设计

2．2．3 试验探头的制作与传感器的安装

2．2．4 传感器的标定

2．2．5 弹性橡胶膜约束力的校正

2．3 试验仪器组成及试验原理

2．3．1 试验仪器的组成

2．3．2 试验原理

2．4 本章小结

第3章 深层土体侧向载荷试验

3．1 引言

3．2 试验方案及试验场地条件

3．2．1 试验方案

3．2．2 试验场地条件

3．3 试验关键步骤

3．3．1 试验准备

3．3．2 试验过程

3．3．3 试验注意事项

3．4 试验数据的整理与分析

3．4．1 孔压测量及消散试验数据的整理与分析

3．4．2 原始数据P0、P1、△P的整理与分析

3．4．3 基本参数ID、ED、KD的计算与分析

3．5 本章小结

第4章 深层土体侧向载荷试验成果应用

4．1 引言

4．2 土层划分

4．3 水平固结系数

4．4 静止侧压力系数

4．5 水平基床系数

4．6 地基承载力

4．7 不排水抗剪强度

4．8 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表情况

致谢