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孔压静力触探(CPTU)计算软土固结系数及其在港珠澳岛隧工程中的应用-中交公规院张尧禹

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珠江三角洲入海口软土次固结系数特性研究

珠江三角洲入海口软土次固结系数特性研究
Ｌ Ｉ ＡＯ Ｘｉ ａ ｎ － ｂ ｉ ｎ ， ＺＨＵ Ｌ ｉ ｕ － ｗｅ ｎ ， ＨＵＡＮＧ Ｘｉ ｏ ｎ ｇ
（ Ｃ Ｃ Ｃ Ｃ — Ｆ ＨＤ Ｉ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ２ ３ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
廖 先斌 ，祝 刘文 ，黄 雄
（ 中交第四航务 工程勘察设计 院有 限公 司 ，广 东 广 州 ５ １ ０ ２ ３ ０）
卫
摘 要 ：为 了查 明珠 江三角洲入 海 口软土 次固结 系数 变化特征 ，为港珠 澳大桥 岛隧工程提供精 细化 的沉降设 计指标提 供 基础 ，通过采取Ｉ 级 不扰 动软土样 ，进行 室 内分类试验 和单向 固结试验 ，获取相应 的物理 、变形指标 ，分析次 固结 系数随荷 载 变化特征 ，研 究次 固结 系数 与前期 固结压 力、压缩指数 、含 水量 和塑性指数的相 关性 。结果显示 ，次固结系数 随着含 水 量的增加 、塑性 指数的增 大呈线性增长 ；次 固结 系数 与压缩指数 的比值 在正常 固结下并非是一个常数 ；次 固结 系数在前 期 固结压 力前 ，值小 ，随 着加荷 递增 ，固结 系数也 增加 ；前期 固结压力之后 ，主要 随着加荷 递增 ，次固结系数 呈 由大 变小的 趋势 。经过研 究 ，掌握 了珠 江三角洲入海 口正常 固结软土 的次 固结 系数 变化规律 ，建立 了次 固结 系数与相 关物理 力学指标
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｉ ｎ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｙ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ａ ｒ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ

CPTU数据解译在港珠澳大桥勘察中的应用

CPTU数据解译在港珠澳大桥勘察中的应用

式中：α为探头有效面积比；An为探头空心柱截面 积；Ac为锥端截面积。
9, 10 10, 11 or12 9 8 7 6
而孔隙水压力 U 2却较高；而在砂土中，锥尖阻力
q c很高，孔隙水压力 U 2接近静水压力 U 0。因此孔 压修正对于黏性土显得特别重要，而对于砂土修 正先后差异并不明显。 2 土层分类 锥尖阻力、侧摩阻力以及孔隙水压力等数据 能非常直观地反映土类的变化，因此，土类的划 分是 CPTU 的主要工程应用之一，国内外对基于
仅需知道锥尖阻力和孔隙水压力就可以进行土体 分类，是一种比较简单的方法，适合用于现场初 步的土体分类判断。 砂土的分类结果都比较理想，能较好反映土体特 性。并且Robertson分类图采用了归一化的参数， 考虑了上覆压力对土类的影响，能更准确地判别 砂土。因此，Robertson和Robertson分类图适合对 土类进行精细判别。 3 2 ） Robertson 和 Robertson 分类图对黏性土和
收稿日期：2013-05-06
U2 U1
[1]
୔୺ና
过与钻探资料及室内土工资料的对比分析，可以
图1
孔隙水压力的不同测量位置[2]
由于在锥尖后部作用有水压力，这些水压力 会影响锥尖阻力。直接量测得到的 q c并不代表实 际的锥尖阻力qt（图2）。
作者简介：杜宇（1986—），男，工程师，从事工程地质勘察及原位测试工作。
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图5
Robertson(1986)分类图分类结果
Qt = qt-σv0 σv0’ Fr= fs ×100% qt-σv0

用孔压静力触探和室内固结试验求取土的固结系数的对比研究[1]

用孔压静力触探和室内固结试验求取土的固结系数的对比研究[1]

收稿日期:1999208217;修改日期:2000208202用孔压静力触探和室内固结试验求取土的固结系数的对比研究孟高头1,张德波1,刘春宇1,张迎春2,肖　锋2,梁榕生3,陈龙智3,伍尚干3(1.中国地质大学,武汉　430074;2.广东省航务工程总公司,广州　510230;3.广东省冠粤路桥有限公司,广州　510600)摘要:土的固结系数是软土地基计算与处理设计中的关键参数,本文根据先进的孔隙水压力静力触探技术现场测试求出的固结系数和室内固结试验所求固结系数,进行了大量统计对比研究,发现两者之间存在很好的线性相关关系,并论述了两种方法求取固结系数的原理及步骤,以及孔压静力触探求固结系数的许多优点。

关键词:固结系数;孔隙水压力静力触探;超孔隙水压力消散试验;回归分析中图分类号:TU 413 文献标识码:A 文章编号:100023665(2001)0120018203Abstract :T he conso lidati on coefficient of so il is the key param eter fo r soft so il i m p rovem ent calculati on and design .It can be deter m ined by bo th p iezocone penetrati on test (CPTU )and lab .conso lidati on test .So the comparison research w ith bo th tests and m ethods are carried out and studied .T he result have show n that the coefficient deter m ined by tw o m eth 2ods exists linear relati onsh i p .T he p rinci p le and the m ethods to deter m ine the coefficient as w ell as a lo t of advantages of CPTU m ethod are also p resented here .Key words :conso lidati on coefficient ;CPTU ;excess po re p ressure dissi pati on test ;regressi on analysis 如何准确求取地基沉降值,进而采用合理的地基处理方法,成为提高工程质量、缩短工期、降低成本的关键。

孔压静力触探_CPTU_探求高速公路软基固结系数研究

孔压静力触探_CPTU_探求高速公路软基固结系数研究

第24卷　第3期2007年3月 公　路　交　通　科　技Journal of Highway and T ransportation Research and DevelopmentV ol 124　N o 13 Mar 12007文章编号:1002Ο0268(2007)03Ο0030Ο05收稿日期:2005Ο09Ο15基金项目:江苏省交通科学研究计划资助项目(7621006028)作者简介:蔡国军(1977-),男,山东兖州人,博士研究生,从事道路软基处理及土体原位测试技术的研究1(focuscai @1631com )孔压静力触探(CPTU )探求高速公路软基固结系数研究蔡国军,童立元,刘松玉,杜广印(东南大学　交通学院,江苏　南京　210096)摘要:基于孔压静力触探(CPT U )的原理,简要介绍了利用CPT U 试验求解地基土固结系数的理论方法,并以T or 2stenss on 理论模型为例,详细叙述了利用CPT U 试验资料探求地基土固结系数的方法和步骤。

结合连盐高速公路灌云三标的CPT U 试验进行了实例计算,结果表明,现场所得的固结系数较室内试验的固结系数大1～2个数量级,与其他研究者的结果一致;在淤泥土层内,现场固结系数较室内试验所得的固结系数变化小,与现场资料反演值很接近;若采用此方法为实际工程提供设计固结系数时,进行修正后效果会更好。

关键词:道路工程;软基;孔压静力触探;固结系数;孔压消散试验中图分类号:U441+18 文献标识码:ADetermination of Consolidation Coefficient for Expre ssway on Soft Groundfrom the Piezocone Penetration Te stC AI G uo Οjun ,T ONGLi Οyuan ,LI U S ong Οyu ,DU G uang Οyin(T ransportation C ollege ,S outheast University ,Jiangsu Nanjing 210096,China )Abstract :Based on the piezocone (CPT U )penetration theory ,several methods for deriving the coefficient of cons olidation from CPT U pore pressure dissipation data were introduced in brief 1The method and procedure to determine the coefficient of cons olidation from CPT U dissipation tests were als o presented in details by taking the exam ple of T orstenss on theory m odel 1The CPT U tests results of s oft ground in Lian Οyan express way were presented and the coefficient of cons olidaion was obtained from the piezocne data 1The results of the coefficient of cons olidation were com pared with labortory oedometer tests data and back Οcalculated values from field settlement data 1C om paris ons of the results indicated that the coefficient of cons olidation determined by CPT U tests was higher than that measured in the labortory cons olidation tests by 10to 100times ,as reported by other researchers 1The coefficient of cons olidation values from CPT U tests were in less variation than those obtained by labortory tests and were in g ood agreement with the back Οcalculated coefficient of cons olidation values in the s oft marine clay 1When the coefficient of cons olidation from CPT U dissipation tests were used directly for design ,it should be corrected by various factors in practice 1K ey words :road engineering ;s oft ground ;piezocone penetration test (CPT U );coefficient of cons olidation ;pore pressure dissipa 2tion test0　引言孔压静力触探(英文简称CPT U )作为一种简捷、快速、方便、可靠的新型原位测试技术,除了能在测试过程中比常规静力触探多量测出土的孔隙水压力外,还能够在预定深度停止贯入后进行孔隙水压力的消散试验,并由此探求软土的固结系数[1]。

孔压静力触探_CPTU_测试成果影响因素及原始数据修正方法探讨

孔压静力触探_CPTU_测试成果影响因素及原始数据修正方法探讨
2. 5 贯入速率
探头贯入速率对贯入阻力的影响 ,某种程度上 由于蠕变和颗粒破碎引起 。但是 ,一般认为由于孔 隙压力产生的影响 [ 4 ] 。贯入速率不同 ,贯入阻力也 不同 ,土的排水状态也不同 。 CPTU 的标准贯入速 率为 20mm ·s- 1 ,其误差极限为 ±25% ,已得到国际 土工界的公认 。国外一些学者认为 ,这个容许极限 速率应该定的更小一些 ,在 CPTU 测试中 , ISSM FE (国际土力学和基础工程学会 )规定触探仪将被以 20 ±5mm ·s- 1的恒定速度压入土体中 。
GENERAL FACTO RS AFFECT ING INTERPRETAT IO N AND CO RREC2 T IO NS O F PR IM ARY DATA FROM P IEZOCO NE PENETRAT IO N TEST ( C Songyu TONG L iyuan DU Guangyin
1 引 言
孔压静力触探 (CPTU )是 20世纪 80年代在国 际上兴起的新型原位测试技术 ,因其理论系统 、功能 齐全 、参数准确 、精度高 、稳定性好等优点 ,既可以用 超孔压的灵敏性准确划分土层 、判别土类 ,又可求取
土的固结系数 、渗透系数 、动力参数 、结构参数等 ,特 别适合于软土工程的勘察 [ 1 ] ,目前在欧美诸国已得 到广泛的应用 。因其探头规格 、技术标准和操作程 序的差异 ,影响 CPTU 测试成果的因素很多 ,而且其 影响程度也各不相同 ,本文根据前人室内模型试验 、 现场模拟试验及理论分析成果 ,对 CPTU 资料的影 响因素进行了分析总结 ,以期在 CPTU 资料整理和
2. 1 仪器设计差别
探头的形状及尺寸是影响测试成果的主要原 因 ,主要表现在 : (1)不等端面积影响 ; ( 2)孔压传感 器位置 、尺寸和饱和 ; ( 3 )量测精度 。试验表明 ,锥 尖阻力及侧壁摩阻力都随锥底面积的增大而减小 。 侧壁摩擦筒长度增大 ,即摩擦套筒表面积增大 ,会使 锥尖阻力增大 ,使侧壁摩阻力减小 。摩擦套筒及探 杆外径与锥底直径不同时 ,也会改变锥尖阻力 。在 软土 、正常固结土和细粒土中 ,由于仪器设计差别引 起的误差是不容忽视的 。在砂土中 ,除了侧壁摩阻 力的可能变化以外 ,其他的影响比较小 [ 2 ] 。

基于静力触探试验确定软土静止侧压力系数方法研究

基于静力触探试验确定软土静止侧压力系数方法研究

基于静力触探试验确定软土静止侧压力系数方法研究发布时间：2021-09-27T08:29:21.020Z 来源：《工程建设标准化》2021年13期作者：李骞[导读] 静止侧压力系数是岩土工程设计和力学分析中最重要的参数之一，李骞成都市交通规划勘察设计研究院有限公司，四川成都，610094摘要：静止侧压力系数是岩土工程设计和力学分析中最重要的参数之一，它反映了土体水平向应力与竖向应力的比例关系。

本文介绍了国内外确定软土静止侧压力系数的主要方法和计算公式，结合工程实例，对场区软土采用静力触探进行测试，分析各种方法计算软土静止侧压力系数的适用性，建立了适合成都地区的软土计算公式，研究成果表明：基于静力触探归一化锥尖阻力Qt的静止侧压力系数计算结果，与室内三轴测试结果相比，误差在-20%-30%之间，而利用本文建立的公式进行计算，误差大大降低，具有较高的计算精度。

关键词静力触探；软土；静止侧压力系数；原位测试0 引言静止侧压力系数k0是岩土工程设计和力学分析中最重要的参数之一，在求取土体对地下结构物的水平荷载时，诸如桩基、边坡挡土结构、基坑围护结构以及堤坝等，它是必须输入的计算参数[1-2]。

静止侧压力系数反映了土体水平向应力与竖向应力的比例关系，相对来说，竖向应力在获取土体容重和深度参数后容易计算得到，土体的水平向应力受到土体应力历史和天然结构性的影响，经历了复杂的应力变化过程，而室内试验的取样和制样过程中，对土体不可避免地对土体造成扰动，难以重构或恢复土体的应力历史，而对于淤泥或淤泥质土取样困难，甚至无法取得原状样，因此，确定天然土体的水平向应力分布以及静止侧压力系数仍然难以准确获取，成为目前岩土工程中的难点之一[3]。

1 国内外确定静止侧压力系数方法综述按照确定方式的不同，静止侧压力系数k0的确定方法主要分为三种：（1）工程经验法：经验公式法和图表法；（2）室内试验法：主要通过室内三轴试验确定，但对取样质量和取样设备要求高；（3）原位测试方法：扁铲侧胀试验（DMT）、旁压试验方法（PMT）和静力触探试验（CPT）。

海床式静力触探设备在海上工程勘察中的应用


影 响 ，整个 试 验 过 程都 是 电脑 进 行数 据 采 集 ，因 此 其 再 现性 非 常 好 ，为 了验 证 这 一点 ，本 次 港珠
澳 大 桥 岛 隧 工 程 勘 察 过 程 中利 用 ２ 台不 同 的设 备 （ Ｓ ｅ ａ ｃ ａ ｌ ｆ 和Ｒ ｏ ｓ ｏ ｎ）在５ ｍ间隔范 围 内进行孔 压静 力 触 探试 验 ，对 比曲线见 图３ 。 从 图３ 可 得 ：Ｓ ｅ ａ ｃ ａ ｌ ｆ 和Ｒ ｏ ｓ ｏ ｎ 的试 验结 果 有很 好 的一 致 性 。特 别 在 层 位 变化 的地 方 ，两者 的吻
探 的分 层精 度更 高 。
３）再现 性好 。
海 床 式静 力 触 探 试 验数 据 与 室 内试 验 、标 准贯 入
试 验 、十 字板 剪 切 试 验 ，波 速 测试 试 验 的对 比分
海 床 式 静 力 触 探 试 验 几 乎 不 受 人 为 因素 的
析 ，建立 了针 对 以下 岩 土参 数指 标相 关 的Ｃ Ｐ Ｔ Ｕ解
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ５ — ０ ６
一
探 杆
一 探 头
图 ｌ 海 床 式 静 力 触 探 系 统原 理
作者简介 ：梁文成 （ １ ９ ７ ８ 一 ），男，高级 工程 师 ，主要从 事工程勘 察工作。
・
２ ０・
水
运
工
程
２ ０ １ ３年
在 贯 入过 程 中 ，通 过 两 个 大驱 动 轮 ，紧 紧夹 住 探 杆 ，以２ ｃ ｍ／ ｓ 的 恒 定 速度 匀 速 将 探 杆 贯 入 土 中 ， 同时 ，孔 压 探 头 以 １ ｃ ｍ一个 数 据 点 的密 度 记 录贯 入 过 程 中的锥 尖 阻 力 、侧 壁 摩 阻 力 、孔 隙水

CPTU数据与土体物理指标的相关性分析

CPTU数据与土体物理指标的相关性分析杜宇;黄志伟【摘要】根据港珠澳大桥勘察工程中应用的大量孔压静力触探试验数据与室内土工试验结果进行统计对比研究,发现CPTU数据与土体的细粒含量、天然密度、黏性土含水量、孔隙比和液性指数之间存在很好的相关关系.基于这些相关关系,为该区域利用CPTU数据评估土体的物理指标提供了一种新的途径.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2013(000)007【总页数】4页(P26-29)【关键词】CPTU;细粒含量;天然密度;黏性土含水量;黏性土孔隙比;塑性指数;液性指数【作者】杜宇;黄志伟【作者单位】中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东广州510230;中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东广州510230【正文语种】中文【中图分类】TU143孔压静力触探试验（CPTU）作为一种快速准确的原位测试方法，在国内外勘察工程中得到了广泛的应用。

而土体的物理指标主要包括密度、细粒含量、孔隙比、黏性土的液性指数和塑性指数等参数，目前这些指标主要依靠室内土工试验获得。

为了提高勘察效率，国内外通过分析静力触探数据与高质量土工试验成果，建立了一些基于大量统计得到的经验、半经验公式，并得到了较好的应用[1-3]。

本次港珠澳大桥岛隧工程应用了大量孔压静力触探试验和高标准的钻探取样工艺，获取了可靠的试验数据，通过对CPTU试验与室内土工试验的对比分析，建立了适用于本工程的经验公式[4]。

评估土体的细粒含量：式中：FC为细粒含量(%)；Ic为土体类型指标，通过下式进行计算：式中：Qtn为标准化的锥尖阻力；Fr为标准化的摩阻比，按下式计算：式中：qt为修正后的锥尖阻力；Pa2，Pa为一个标准大气压，Pa2单位与qt相同，Pa单位与σ′v0相同；n值与土体类型相关，当土类为黏性土时，n值接近1 细粒含量Robertson等[5-6]提出通过土体类型指标参数Ic 1；当土类为砂土时，n值接近0.5。

孔压静力触探试验在成都地区软土地质中的应用

孔压静力触探试验在成都地区软土地质中的应用发布时间：2021-09-27T08:33:10.456Z 来源：《工程建设标准化》2021年13期作者：杨院[导读] 依托成都市某快速化改造工程岩土勘察项目，采用孔压静力触探（CPTU）杨院成都市交通规划勘察设计研究院有限公司四川成都 610094摘要：依托成都市某快速化改造工程岩土勘察项目，采用孔压静力触探（CPTU）设备对场区的土层进行测试，研究软土的不排水抗剪强度以及固结系数。

研究成果表明：软土竖向固结系数与水平固结系数之间既有良好的线性关系；软土的不排水抗剪强度与孔压静力触探锥尖阻力之间具有明显的线性关系。

关键词孔压静力触探；软土；岩土工程勘察；锥尖阻力；侧摩阻力0 引言孔压静力触探试验是通过贯入设备获得孔压静力触探试验所需的锥尖阻力、侧壁摩阻力、超孔隙水压力，并用锥尖助力和侧壁摩阻力计算摩阻比，进而推求土的物理力学性质，进一步地，对土层划分[1]、确定地基承载力、确定基坑工程计算所需的静止侧压力系数[2]、估算围护结构的水平承载力等[3]。

本文依托成都市某快速化改造工程岩土勘察项目，采用孔压静力触探设备对场区的岩土体进行现场测试，研究采用静力触探测试数据计算基坑工程设计中最为常用的力学参数，研究成果可为软土工程力学性质的确定以及工程设计提供较为准确的参数提供参考。

1 工程概况成都市某快速化改造工程路线全长约6.1km，其中公路隧道起点桩号K0+285，终点桩号K2+700，隧道全长2415m。

该隧道采用单箱双室结构，明挖顺作法施工。

隧道由北向南为K0，+285～K0+565敞口段、K0+565～K2+445暗埋段，K2+445～K2+700敞口段。

隧道上部覆土0.527～4.790m，顶板厚0.90～1.60m，隧道高5.454～7.002m，隧道路面0.55m，底板厚0.70～1.70m。

隧道K0+285～K0+565敞口段路面标高4.455～-2.561m，K0+565～K2+445暗埋段路面标高-2.561～-7.870～-2.981m，K2+445～K2+700敞口段路面标高-2.981～4.249m。

孔压静力触探试验用于港珠澳大桥工程土层划分的实例分析

孔压静力触探试验用于港珠澳大桥工程土层划分的实例分析李德吉;杨光华;张玉成;杨文滨【摘要】结合港珠澳大桥工程,将孔压静力触探试验结果与地质钻孔所揭示的地质条件进行了对比分析,进一步确认了采用孔压静力触探试验对于工程中地质分层的可靠性和优点.【期刊名称】《广东水利水电》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】2页(P1-2)【关键词】静力触探;孔压静力触探;土层划分;孔隙水压力【作者】李德吉;杨光华;张玉成;杨文滨【作者单位】广东省水利水电科学研究院,广东省岩土工程技术研究中心,广东广州510635;广东省水利水电科学研究院,广东省岩土工程技术研究中心,广东广州510635;广东省水利水电科学研究院,广东省岩土工程技术研究中心,广东广州510635;广东省水利水电科学研究院,广东省岩土工程技术研究中心,广东广州510635【正文语种】中文【中图分类】TU4131 工程概况港珠澳大桥跨越珠江口水域，东连香港，西接澳门、珠海，采用桥岛隧结合的方案。

主体工程长度约为36km，其中隧道长为6.648km，东西人工岛分别长625m。

岛隧工程采用了桩基、土层加固等多种基础形式，为了确保工程竖向变形能够平顺过渡，必须查明工程的地质条件。

为此在工程中进行了地质勘察工作，其中包括大量的孔压静力触探试验(CPTu)。

根据补充勘察中钻孔及孔压静力触探试验孔的布置，有34个CPTu试验孔附近布置有地质钻孔，对应孔距约为5m。

比较孔压静力触探试验数据与地质钻孔柱状图，可以互相验证不同勘察手段所得到的结果，同时可以看出不同勘察方法的优缺点。

2 孔压静力触探试验简介静力触探试验(Cone Penetration Test，简称CPT)的基本原理是通过一定的机械装置，用准静力将标准规格的金属探头垂直均匀地压入土层中，通过探头传感器感知土层的阻力，从而推测土的工程性质。

孔压静力触探试验(CPTu)是20世纪70年代末80年代初在国际上兴起的一种新型原位测试技术，它是在静力触探贯入仪的探头中安装上透水石及量测孔隙水压力的传感元件，可同时量测锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力。

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3、求解固结系数
3.2固结系数的计算方法
采用CPTU孔压消散资料预测固结系数方法汇总
作者与时间 Soderberg ,1962 Torstensson ,1975 ,1977 Randolph 和Wroth ,1979 空穴类型 圆柱形 圆柱形,球形 圆柱形 孔压触探模型 圆柱形,球形 试验 孔压触探模型 圆柱形 孔压触探模型 孔压触探模型 孔压触探模型 孔压触探模型 孔压触探模型 点位错 孔压触探模型 孔压触探模型 球形 土类模型 弹塑性 弹塑性 弹塑性 非线性 弹塑性 经验法 非线性 弹塑性 线性 弹塑性 非线性 非线性 非线性 弹塑性 非线性 非线性 弹塑性 初始超孔压Δui Δu/Δui=R/r Δui=2Suln(rp/r) Δui=4Suln(rp/r) , rp为塑性区半径 Δui=2Suln(rp/r) 应变路径方法 Δui=2Suln(rp/r) Δui=4Suln(rp/r) 测试 应变路径方法 Δui=2Suln(rp/r) 应变路径方法 修正孔穴扩张理论,部分消散 肉眼鉴别修正和衰减分析 应变路径方法 应用大应变有限元分析与应变路径法 预测 利用点位错理论 应变路径方法 应用大应变有限元分析与应变路径法 预测 Δuoct=aSuln(rp/r) Δushear=σ’v0 [1 - (OCR/2) 0.8 ] 备注 桩周一维固结,有限差分 无剪应力,有限差分 桩周一维固结 总应力土模型 经验法,有限差分 t50和Ch关系 有效应力-应变模型 试验资料 各向同性、各向异性 有效应力-应变模型 有限差分 不采用u2测试 耦合固结；有效应力-应变模型 确定超固结土消散经验法 超固结土消散不相容剪应力模 型；有限差分
术等方向迈进。苏通长江大 桥、杭州湾跨海大桥、舟山 跨海大桥、胶州湾跨海大桥 等一批跨江、跨海大桥的建
苏通长江大桥
立，充分体现了我国经济与
技术实力。
杭州湾跨海大桥
1、引言
目前正处于建设中的世界最长的跨海大桥-港珠澳跨海大桥，其中“岛隧工程”
是工程技术最复杂、建设难度最大的部分，要在软弱地基上建设至今世界上最长 的海底沉管隧道，在水深10米且软土厚达30～50米的海中建造人工岛，面临着 一个复杂的地质问题——软土问题，尤其是软土固结问题。
孔压的消散，建议使用消散50%的参数来计算固结系数，即：
T50 Ch r0 2 t50
式中：T50为理论解中的时间因素；t50为孔压消散50%时所对应的时间； r0为圆锥探头半径(圆柱形模型)或等价探头半径(球形模型)。
3、求解固结系数
3.2固结系数的计算方法
基于贯入时孔压的大应变有限元分析结果和孔压消散的有限差分分析， Houlsby和Teh 提出了一个解译方法，采用Levadoux-Baligh相似的理论，考虑 了刚度指数Ir的变化效应。研究表明，由于初始孔压分布取决于刚度指数Ir ,因此
提出应采用修正的时间因数T50*取代原时间因数T50，其定义如下:
T50*
Cht50 r0 2 I r
T50* r0 2 I r Ch t50
3、求解固结系数
3.3各参数的确定
（1）半径r0的确定
T50* r0 2 I r Ch t50
不同型号的孔压探头对应不同性质的土层。很据土层性质确定探头型号后， 探头半径r0值也就确定了。若已知探头锥底面积S，半径r0可由以下确定：
孔压静力触探(CPTU)计算软土固结系数 及其在港珠澳岛隧工程中的应用
中交公路规划设计院有限公司 汇报人：张尧禹
8月30日 长春
目 录
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引言 孔隙水压力静力触探概述 求解固结系数
港珠澳岛隧工程的软土固结系数 结论
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1、引言
随着我国经济稳步快速 发展，公路建设的步伐也逐
步向大规模、高难度、新技
2、孔隙水压力静力触探概述
2.2国内外研究概况
我国在20世纪80年代后期也开始研制和使用孔压静探技术，主要限制在少数大学
和科研单位，如同济大学、中国地质大学、南京水力科学研究院以及铁道部第四勘察 设计院等，对孔压静探在实际应用方面进行了有益的探索。但由于设备、造价、操作 及规范制定落后等方面原因，孔压静探在工程界未能大范围应用。进入90年代，随着 孔压静探研究的深入和推广，我国已经能够自行研制生产出性能稳定可靠、价格经济 合理的国产孔压探头，大范围推广和使用孔压静探成为可能。 实践证明，孔压静探特别适用于饱水软土地区，我国的沿海广大地区分布着大范
1、引言
孔隙水压力静力触探（CPTU）是近30年来发展起来的新型原位测试技术，可求
取土的原位固结系数，有着室内试验和其他现场试验无法比拟的优点:试验时间短、扰 动小、方便经济、快速准确，更能真实地反映土体的固结特性，日益受到我国学者和
广大岩土工程师的重视。
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引言 孔隙水压力静力触探概述 求解固结系数
1、引言
固结是指由于振动或者外荷载的作用，土体内产生超孔隙水压力，在水头差的作
用下，土体内部发生渗流，导致土中水排出，超孔隙水压力消散，土体孔隙比降低， 因发生体积变化而压密的时间过程。
固结系数是体现固结过程快慢的指标，作为软土地基变形分析和软土地基加固设
计的关键参数，它的准确获取具有重要的工程实践意义。
r0
S

3、求解固结系数
3.3各参数的确定
（2）消散时间t50的确定
T50* r0 2 I r Ch t50
Ut U0 U Ui U0
要确定t50的值，应首先将实测的孔压消散数据u归一化为U。定义为：
式中: Ut、Ui及U0分别为相应某时的、起始的及静孔隙水压力。以时间t为 横坐标, 并采用对数坐标形式，以归一化孔压U为纵坐标作图得到归一化孔压 消散曲线。如下图所示，消散度为50%时对应的消散时间为t50。
3、求解固结系数
3.2固结系数的计算方法
基于对空穴类型、土类模型和消散过程的选择模型不同，所建立的计算固 结系数的方法也不同，这里主要介绍托尔斯滕松（Torstensson）提出的方法。 Torstensson基于孔穴扩张理论对孔压消散规律进行解释,他用土的弹塑性模
型和球形或圆柱形孔穴扩张理论计算初始超孔压，用线性单面排水条件计算超
港珠澳岛隧工程的软土固结系数 结论
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2、孔隙水压力静力触探概述
2.1孔隙水压力静力触探技术
孔隙水压力静力触探，简称孔压静探(CPTU)，于上世纪70年代研制成功， 我国从80年代初开始引进该技术，它是与标准的电测式圆锥静力触探贯入仪 (CPT)相结合，在探头上安装滤水器及量测孔隙水压力的传感元件，使得在探 头贯入饱和土体的过程中，连续测试探头锥尖阻力(qc)和侧壁摩阻力(fs)同时， 量测土的孔隙水压力(u)，当在预定深度停止贯入时，还可量测因贯入产生的 超孔隙水压力(△u)随时间的消散过程，直至超孔隙水压力全部消散，达到稳 定的静水压力(u0), 并由此探求软土的固结系数。
围含水量很高的软粘土层，随着沿海地区基础建设的兴起，孔压静探迎来了一个新的
发展契机，必将发挥越来越重要的作用。
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引言 孔隙水压力静力触探概述 求解固结系数
港珠澳岛隧工程的软土固结系数 结论
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3、求解固结系数
3.1固结理论基础
太沙基(TerZaghi)在1925年提出，土体固结变形的特点和机理是:土颗粒压缩性很 小,一般认为其不可压缩。土体的变形是孔隙流体的流失及气体体积减小、颗粒重新排 列、粒间距离缩短、骨架体发生错动的结果。
国外学者Houlsby和The对软土的固结进行了大量研究工作，对软土固结的修 正时间因数T*给出了与固结度、过滤器位置等因素相关的取值方法，T*取值结果 可以通过查表获得。
过滤器位置 固结度(%) 20 30 40 50 60 70 80 锥面(u1) 0.014 0.032 0.063 0.118 0.226 0.463 1.040 锥尖(u2) 0.038 0.078 0.142 0.245 0.439 0.804 1.600 圆柱体上，距锥 底5倍半径 0.293 0.503 0.756 1.110 1.650 2.430 4.100 圆柱体上，距锥 底10倍半径 0.378 0.662 0.995 1.458 2.139 3.238 5.240
3、求解固结系数
3.3各参数的确定
（4）土体刚度指数Ir的确定
T50* r0 2 I r Ch t50
Ir通常由室内试验获得，也可由经验确定，或按下表确定。
Ip（%） 30 22 17
St 3-4 2-3 5-6
OCR 1 1 1.5
Ir 206 290 365
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引言 孔隙水压力静力触探概述 求解固结系数
Baligh 和Levadoux ,1980 Levadoux 和Baligh ,1986
Battaglio 等,1981 Jones和Van Zyl ,1981 Kavvadas ,1982 Senneset等,1982 Tumay等,1982 Gupta 和Davidson ,1986 Soares等,1987 Whittle ,1987 Houlsby和Teh ,1988 ; Teh和Houlsby ,1991 Elsworth ,1990 ,1993 Aubeny ,1992 Sully和Campanella ,1994 Burns 和Mayne ,1995 Burns ,1997
水压力测试部分与电测静力触探仪结合，将其命名为孔压静力触探后，GuPta、Kabir 和The等先后采用CPTU求取了地基原位固结系数；1986年Baligh和Levadoux发表了孔 压静探估算固结系数方面的综合研究报告，主要结论为: 1）探头周围初始超孔压分布对消散过程有很大影响； 2 ）消散水平主要由水平向固结系数控制； 3 ）固结主要以再压缩模式进行，尤其在消散少于50%时。