[發明專利]一種原位靜力觸探試驗確定土體強度參數的分析方法

無效

• 申請號: 201010580609.2
• 申請日: 2010-12-09
• 公開（公告）號: CN102061687A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 李仁民;劉松玉;王強;童立元
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

?本發明涉及巖土方面原位靜力觸探試驗確定土體強度參數分析方法的技術領域。

?

背景技術

靜力觸探是用靜力將探頭按一定速率勻速壓入土中，連續量測其貫入阻力（錐頭阻力、側壁摩阻力）。靜力觸探是一種簡單、準確、快速和經濟的巖土工程原位測試方法。可用于：?①劃分土層，判定土層類別，查明軟、硬夾層及土層在水平和垂直方向的均勻性；②評價地基土的工程特性（容許承載力、壓縮性質、不排水抗剪強度、水平向固結系數、飽和砂土液化勢、砂土密實度等）；?③探尋和確定樁基持力層，預估打入樁沉樁可能性和單樁承載力；④檢驗人工填土的密實度及地基加固效果。?

土的抗剪強度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的重要力學性質之一。工程中的基坑支護設計、地基承載力、土坡穩定等問題都與土的抗剪強度直接相關。土的強度參數（粘聚力和內摩擦角）是和土的強度有關工程問題的重要參數。

靜力觸探試驗測試貫入過程中貫入阻力（錐頭阻力、側壁摩阻力），不能直接提供土的強度參數。研究者根據室內土的強度試驗和現場靜力觸探試驗對比資料，建立了相關經驗關系，例如可以用靜力觸探的探頭阻力查表確定砂土的密度、變形模量、內摩擦角、粉質土和黏性土的液性指數、黏土和粉質黏土的變形模量、黏聚力和內摩擦角。但是上述方法主要為地區性經驗公式，貫入機理不清，應用不夠廣泛。

?

發明內容

?本發明目的是提供一種比較切合實際的模擬靜力觸探試驗中探頭的貫入過程，誤差小，得到的強度參數準確、可靠的原位靜力觸探試驗確定土體強度參數的分析方法。

一種原位靜力觸探試驗確定土體強度參數的分析方法，包括如下步驟：

第一步：首先建立靜力觸探試驗數值分析模型，其中土的本構采用摩爾庫倫模型，探頭采用彈性模型，有限元幾何模型采用大變形模型；

第二步：對第一步得到的靜力觸探試驗數值計算貫入阻力與實測貫入阻力的最小誤差函數作為目標函數，所述貫入阻力包括側摩阻力和端阻力；

第三步：應用非線性最優化算法對第二步的目標函數進行優化，把數值計算和非線性最優化反演方法相結合，通過反復迭代使其快速收斂到全局最優解；

第四步：從而確定待定土的強度參數的最優值，建立實測貫入阻力和巖土體強度參數之間的對應關系，所述巖土體強度參數為粘聚力和內摩擦角。

本發明采用上述技術方案，與現有技術相比具有如下優點：利用反演的強度參數預測的貫入阻力與實測的貫入阻力吻合較好，誤差小，說明該方法可以很好的模擬靜力觸探試驗中探頭的貫入過程，得到的強度參數準確、可靠，解決了靜力觸探試驗不能直接得到土的強度參數難題。

?

具體實施方式

本發明的原位靜力觸探試驗確定土體強度參數的分析方法，包括如下步驟：

第一步：首先建立靜力觸探試驗數值分析模型，其中土的本構采用摩爾庫倫模型，探頭采用彈性模型，有限元幾何模型采用大變形模型；

第二步：對第一步得到的靜力觸探試驗數值計算貫入阻力與實測貫入阻力的最小誤差函數作為目標函數，所述貫入阻力包括側摩阻力和端阻力；

第三步：應用非線性最優化算法對第二步的目標函數進行優化，把數值計算和非線性最優化反演方法相結合，通過反復迭代使其快速收斂到全局最優解；

第四步：從而確定待定土的強度參數的最優值，建立實測貫入阻力和巖土體強度參數之間的對應關系，所述巖土體強度參數為粘聚力和內摩擦角。