軟土地區(qū)取土擾動理論分析及高質量取土試驗研究

原狀土取樣質量的高低將直接影響地質評價和巖土工程設計、施工，尤其在軟土地區(qū)的取土擾動分析對研究土體強度特性非常重要。采用理論研究、模型試驗和透明土試驗等方法，本項目重點研究了原狀土取樣過程產(chǎn)生的擾動和取土器的改進等內容：1）基于圓孔擴張理論和采用應力函數(shù)解修正地表應力的方法，得到了半無限土體中取土貫入引起的位移解和應變解，擾動大小主要與取土器的徑厚比、長徑比和刃角等參數(shù)有關；2）基于粒子圖像測速（PIV）技術，分別在干砂、飽和砂和黏土中開展了半模取土器貫入室內模型試驗，獲得了不同取土器尺寸、密實度等條件下取土貫入引起的土體擾動變形場和剪切應變帶分布特性。增大取土器內徑能有效減小管內土體壓縮變形，增大壁厚只會明顯增大管外土體的擾動變形；管內橫截面不同部位的土體變形規(guī)律基本一致，隨著與管壁距離的增大而減小。松砂中的側壁邊緣擾動變形較大，影響范圍在1/4-1/2倍取土器半徑；由于密砂的密實度較高，不同部位土體變形差異較小，土體剪切變形影響范圍較??；3）基于透明土試驗技術，自制了一套動態(tài)擾動變形測量的透明土模型試驗裝置及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。貫入過程中的刃腳擠土效應顯著，土體總體上呈現(xiàn)隆起變形。增大取土貫入速率可以減小土體所受外部擾動的時間，從而有效減小擾動變形；4）利用PIV三維技術獲得了取土貫入過程中土體表面的三維變形場，發(fā)現(xiàn)周邊擾動土體產(chǎn)生對稱分布的隆起變形，隨著與取土器距離的增大而不斷衰減，其影響范圍約為0.5倍取土器半徑，且主要集中在淺層貫入深度內；5）通過對現(xiàn)有薄壁取土器的結構改進，內外管的雙層設計提高了管體剛度，內管壁附著聚脂薄膜減小了管體和土體之間的摩擦力和擾動，多個現(xiàn)場工程的應用表明其能夠取得更好反映土體力學性質的高質量原狀土樣。研究成果不僅對土體擾動理論的研究具有科學意義，而且對我國透明土試驗技術的發(fā)展和完善也起到了積極的推動意義，實現(xiàn)了通過高質量取樣為施工設計提供科學準確的工程參數(shù)。 2100433B

原狀取樣是巖土工程勘察中的一項基礎工作，取樣質量的高低將直接影響地質評價和巖土工程設計、施工。取土過程中土樣擾動分析在研究土體強度特性非常重要，尤其在軟土地區(qū)。以往對取土過程中的擾動研究較少。本項目重點研究目前巖土工程勘察中的原狀土取樣過程產(chǎn)生的擾動和取土器的改進等內容，將采用理論研究、透明土試驗和模型試驗等研究方法。在理論研究中，分別將對取土器貫入過程中土體附加應力分布計算及取土過程中的擾動理論進行研究；在試驗研究中，將通過結合模型試驗，對取土過程中水氣運移機理研究，引入透明土試驗技術，將研制一種動態(tài)擾動變形測量的透明土模型試驗裝置及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并應用于本項目取土器內部土體擾動變形的研究。通過對現(xiàn)有薄壁取土器進行改進，取得高質量的、更好反映土體力學性質的原狀土樣。本項目實現(xiàn)高質量取樣的目標，不僅會對土體擾動理論的研究有科學意義，而且對我國透明土試驗技術的發(fā)展和完善也將起到積極推動意義。

本書針對軟土地區(qū)取土過程中的擾動理論、數(shù)值模擬及室內取土試驗進行了系統(tǒng)研究，主要內容包括取土貫入引起擾動的理論分析，通過取土貫入過程的數(shù)值模擬對取土器參數(shù)影響進行分析，并對國內常用的薄壁取土器進行改進等。

封面

軟土地區(qū)取土擾動理論及試驗研究

內容簡介

前言

第1章 緒論

第2章 取土貫入引起擾動的理論分析

第3章 取土貫入的數(shù)值模擬及參數(shù)分析

第4章 取土器改進設計及試驗注意事項

第5章 取土器貫入引起的土體變形試驗研究

第6章 基于透明土的取土器貫入試驗研究

第7章 土樣質量評價及減小擾動措施

索引

封底

土樣是指進行室內試驗以確定土體的工程性質而專門借助鉆孔用取土器從天然地基中取得原狀土的試樣?？稍谠嚳印⑵蕉?、豎井或鉆孔及天然地面采取。通常分為原狀土樣和擾動土樣兩類。前者保持土的天然結構和含水量，用以測定堆積密度、滲透性、壓縮和抗剪強度等指標。后者的天然結構已被擾動，用以進行土的粒度分析、測定土的液性和塑性界限、密度、相對密度、天然坡角等。采集的土樣數(shù)量和規(guī)格，應能以滿足試驗項目和試驗方法而定。要求土樣基本保持原有結構和含水量，應及時嚴密封蠟，以防止水分蒸發(fā)，啟用前應妥善保管，不受震、受熱和受凍。