[發(fā)明專利]一種軟土場(chǎng)地土體參數(shù)橫向連續(xù)測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910586774.X
• 申請(qǐng)日: 2019-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN110409399B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于龍;韓云瑞;楊慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E02D1/00
• 分類號(hào): E02D1/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明屬于巖土、地質(zhì)和環(huán)境等研究技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種軟土場(chǎng)地土體參數(shù)橫向連續(xù)測(cè)量方法，主要測(cè)量步驟如下：拖曳裝置前端布置土體強(qiáng)度測(cè)量裝置、拖曳裝置底端布置土體應(yīng)變軟化關(guān)系測(cè)量裝置和土體與結(jié)構(gòu)物之間界面摩擦參數(shù)測(cè)量，拖曳裝置主動(dòng)或被動(dòng)在軟土層內(nèi)行走，確保拖曳裝置在行走中部分貫入待測(cè)土層，通過調(diào)整拖曳裝置上方配重及拖拽角度控制其入土深度。本發(fā)明所提方法突破了傳統(tǒng)單點(diǎn)豎向測(cè)量方法不能獲取橫向連續(xù)土體參數(shù)的局限，通過一次拖拉試驗(yàn)即可完成土體強(qiáng)度、應(yīng)變軟化以及土體與結(jié)構(gòu)物界面摩擦作用等參數(shù)的橫向長(zhǎng)距離連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，所測(cè)參數(shù)可用于指導(dǎo)防波堤工程、海底油氣管線、電纜、光纜等工程的設(shè)計(jì)及施工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土、地質(zhì)和環(huán)境等研究技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種軟土場(chǎng)地土體參數(shù)橫向連續(xù)測(cè)量方法，該方法尤其適用于水下管線設(shè)計(jì)及施工前的土體參數(shù)調(diào)查。

背景技術(shù)

準(zhǔn)確地測(cè)量土體參數(shù)是一切工程實(shí)施的基礎(chǔ)。軟土作為一種不良土體，一般具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、靈敏度高、透水性差等特點(diǎn)。因此，對(duì)軟土場(chǎng)地進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工風(fēng)險(xiǎn)較高。在工程實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟土場(chǎng)地土體參數(shù)精確測(cè)量是降低工程風(fēng)險(xiǎn)和優(yōu)化工程設(shè)計(jì)的重要途徑，而達(dá)到快速、連續(xù)、準(zhǔn)確的測(cè)量不僅是對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的重要考驗(yàn)，更是工程界所面對(duì)的主要難題。

傳統(tǒng)土體參數(shù)的獲取主要是通過現(xiàn)場(chǎng)重力取樣或鉆孔取樣等方法獲取芯狀樣，繼而通過室內(nèi)試驗(yàn)完成土體相關(guān)參數(shù)的測(cè)量。但該種方法由于取樣過程對(duì)土體的擾動(dòng)以及室內(nèi)試驗(yàn)方法存在的局限性，很難準(zhǔn)確估計(jì)實(shí)際場(chǎng)地的土體性質(zhì)，這必然對(duì)工程造成不利的影響，甚至影響工程安全。近些年，現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)方法得到了快速發(fā)展，靜力觸探試驗(yàn)(CPT，CPTU)、原位T-bar試驗(yàn)，原位Ball-bar試驗(yàn)等方法得到了廣泛應(yīng)用，試驗(yàn)精度也得到了顯著提升，尤其對(duì)于軟土場(chǎng)地，這些實(shí)驗(yàn)方法體現(xiàn)了無法比擬的優(yōu)越性。然而，這些實(shí)驗(yàn)方法均是針對(duì)某一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)通過測(cè)量設(shè)備的豎向單次貫入或循環(huán)貫入來獲得土體參數(shù)，這對(duì)于單一目標(biāo)點(diǎn)的土體參數(shù)測(cè)量具有良好的適用性。但對(duì)于大范圍、長(zhǎng)距離的場(chǎng)地，已有試驗(yàn)方法得到的結(jié)果不能反應(yīng)土體參數(shù)在橫向的變化。通過設(shè)置較多的豎向鉆孔點(diǎn)可以從一定程度上獲得土體參數(shù)在地表平行向的變化關(guān)系，但由此導(dǎo)致的工程費(fèi)用和耗時(shí)的增加，使得實(shí)際工程中該種方案也變得不切實(shí)際。結(jié)合目前工程中遇到的問題，急需找到一種能夠?qū)崿F(xiàn)橫向、長(zhǎng)距離、連續(xù)測(cè)量土體參數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法，該方法對(duì)建立于軟土場(chǎng)地工程的設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)已有實(shí)驗(yàn)方法不能實(shí)現(xiàn)橫向長(zhǎng)距離土體參數(shù)測(cè)量的問題，本發(fā)明提出了一種可實(shí)現(xiàn)橫向連續(xù)測(cè)量土體參數(shù)的方法。該方法可適用于湖泊、沼澤、河流、海洋等底部軟弱土層的土體參數(shù)的橫向連續(xù)測(cè)量，最終服務(wù)于防波堤、海底油氣管線、電纜、光纜等依托于地表平行向長(zhǎng)距離淺層土體參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的工程。尤其是隨著深海油氣資源開發(fā)日益增多，依托本發(fā)明所提方法對(duì)海底土體參數(shù)進(jìn)行測(cè)量并應(yīng)用于海底管線、海底電纜等工程設(shè)施的設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)具有極為重要意義。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種軟土場(chǎng)地土體參數(shù)橫向連續(xù)測(cè)量方法，主要測(cè)量步驟如下：

步驟1、拖曳裝置前端布置土體強(qiáng)度測(cè)量裝置：多個(gè)土體強(qiáng)度測(cè)量裝置安裝于拖曳裝置前端，安裝數(shù)量根據(jù)待測(cè)土層深度的增加而增多，安裝方向指向拖曳裝置運(yùn)動(dòng)方向；采集土體強(qiáng)度測(cè)量裝置在橫向運(yùn)動(dòng)過程中的電壓信號(hào)，根據(jù)所測(cè)電壓信號(hào)與土體強(qiáng)度測(cè)量裝置所受阻力的轉(zhuǎn)換關(guān)系，確定土體強(qiáng)度測(cè)量裝置所受的阻力；再通過所得阻力與土體強(qiáng)度之間的關(guān)系，獲得沿運(yùn)動(dòng)方向連續(xù)變化的土體強(qiáng)度；