T型全流触探贯入仪作用机理及海洋软土工程应用研究

发布时间：2020-06-28 15:45

【摘要】：随着我国沿海地区海洋资源的不断开发以及国家“海上丝绸之路”发展战略的提出,我国海洋工程建设日新月异,呈现出由近海、浅海向远海、深海的发展趋势。海洋工程规模与难度的不断增大,对海洋工程设计过程中的敏感性、安全性、耐久性,特别是对动力荷载及循环荷载效应及其相关设计参数的评价提出了更高的要求。因此发展更为可靠的海洋岩土工程勘察技术迫在眉睫。孔压静力触探(CPTU)技术是目前国内外海洋工程勘察所采用的最为主要的原位测试方法,具有快速、经济、可靠的特点。然而国外大量测试结果指出在海底高围压应力环境下,传统CPTU测试技术难以控制高孔隙水压力环境对测量精度的影响,以及不等面积效应修正及上覆土应力修正的不确定性,往往造成测试精度随测试水深的增加而下降。在此基础上,国外学者基于全流动full-flow理论相继提出几种新型的全流触探贯入仪(Full Flow Penetrometer)以解决上述问题。全流触探贯入仪测试技术主要包括T型和球型两种类型,具有有效增加测试精度,减小静水压力和上覆土重的修正影响,减小测试中土体刚度、应力各向异性影响的特点。且该测试技术能够通过循环贯入测试对软土的重塑不排水抗剪强度进行测定,并进一步评价软土的灵敏度与结构性。T型全流触探测试在我国海洋工程中的研究和推广应用对于提高我国沿海地区海洋软土工程勘察的可靠性、保障海洋工程安全性具有重大意义。本研究采用自主研发的CPTU测试系统及T型全流触探测试仪,以福建沿海滨海相淤泥质软土场地工程建设为依托,通过数值模拟研究、室内模型槽试验研究以及现场贯入试验研究相结合的手段,总结了T型全流触探测试在实际工程应用中的方法,并通过对试验数据的研究,建立其对滨海软土场地土体不排水抗剪强度、灵敏度等工程性质的评价方法。主要研究内容如下:(1)基于ABAQUS有限元分析软件,对T型全流触探贯入仪在软土中的贯入过程进行大变形有限元模拟,对贯入过程中土体的强度特性与贯入仪所受阻力之间的关系进行分析,初步得出T型贯入仪贯入阻力N_(T-bar)的取值,并进一步通过贯入过程中贯入仪周边土体的应力应变变化情况研究贯入过程中土的破坏形式以及贯入的影响范围等。(2)研究进行T型全流触探贯入仪室内模型槽试验,包括单次贯入测试、循环贯入测试以及变速率贯入测试。通过对比CPTU、球型贯入仪及十字板剪切测试数据,分析了T型全流触探贯入仪评价软土不排水抗剪强度s_u的可靠性。分析单次贯入测试与循环贯入测试结果,提出T型贯入仪对软土不排水抗剪强度以及灵敏度的评价方法。分析变速率贯入测试,研究了贯入速率对T型贯入仪贯入阻力的影响。(3)以福建省沿海滨海相淤泥质软土场地工程建设为依托,进行T型全流触探与多功能CPTU现场试验。研究对试验数据进行分析,并结合数值模拟及室内模型槽试验研究结果,建立T型全流触探测试对软土不排水抗剪强度、灵敏度等力学性质的评价方法。对循环贯入试验结果进行分析,通过总结实测贯入阻力q_m、净贯入阻力q_(net)以及循环贯入阻力值q_(cyc)与循环次数n之间的关系,建立福建省沿海软土场地的T型全流触探测试土体强度衰减经验关系。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P75;TU447
【图文】：

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图 1-1 CPTU 内部结构示意图[4]根据传统锥形探头在海底软土中所了一种基于 full-flow 理论的全流触全流动触探测试技术作为一种新型靠性好、采集数据量大、测试过程探测试技术应用较少，尤其缺少 T 型因此，研究 T 型全流触探贯入仪的机位测试技术的发展具有重要的理论

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图 1-1 CPTU 内部结构示意图[4]4 年根据传统锥形探头在海底软土中所测数提出了一种基于 full-flow 理论的全流触探贯T 型全流动触探测试技术作为一种新型海洋、可靠性好、采集数据量大、测试过程快捷流触探测试技术应用较少，尤其缺少 T 型全[5]。因此，研究 T 型全流触探贯入仪的机理研中原位测试技术的发展具有重要的理论意义

【参考文献】