CN113832944A - 一种利用单桥静力触探测试的路基固结度评价方法 - Google Patents

一种利用单桥静力触探测试的路基固结度评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用单桥静力触探测试的路基固结度评价方法，该方法利用静力触探测试对路基下土层与路基外未受路基荷载影响的土层进行CPT测试，利用CPT测试得到锥尖阻力计算土层的不排水抗剪强度，从而得到路基下土层在路基荷载作用下的不排水抗剪强度增量，通过不排水抗剪强度增量求得路基下土层的平均固结度。本方法采用CPT测试技术可得路基荷载下地基的平均固结度，方便经济、快速准确，更真实地反映土体的固结特性，为路基后期沉降预测或改扩建工程地基处理方案选择提供依据。

Description

一种利用单桥静力触探测试的路基固结度评价方法
技术领域
本发明涉及一种基于CPT原位测试的路基固结度评价方法，属于地基处理的技术领域。
背景技术
计算路堤荷载作用下公路软土地基的工后沉降，对道路养护具有十分重要意义。另外，软土条件上既有道路的拓宽改造工程中，由于原有道路经过长期使用，路基沉降的稳定性较高，道路拓宽后，新旧路基之间容易产生沉降差，进而造成路基不均匀变形，甚至产生路面破坏等病害。通过路堤下地基固结度评价，计算地基剩余沉降，可为既有路基改扩建工程中新老路堤的软基处理方案选择提供技术支持。因此如何通过简单的方法求得路基下地基的固结度就显得十分重要。
发明内容
技术问题： 本发明所要解决的技术问题在于针对现有的理论与公式对土体固结度的计算比较繁复，不便应用于工程实践，为此提供了一种利用单桥静力触探测试进行路基固结度计算的方法。该方法步骤简单、设计合理且施工简便。同时该方法基于CPT测试技术，可在原位条件下求得路基荷载下地基的平均固结度，方便经济、快速准确，能更真实地反映土体的固结特性，为路基后期沉降预测或改扩建工程地基处理方案选择提供依据。
技术方案
一种利用单桥静力触探测试的路基固结度评价方法，利用静力触探测试对路基下土层与路基外未受路基荷载影响的土层进行CPT测试，利用CPT测试得到锥尖阻力计算土层的不排水抗剪强度，从而得到路基下土层在路基荷载作用下的不排水抗剪强度增量，通过不排水抗剪强度增量求得路基下土层的平均固结度。
具体包括如下步骤：
1）标记单桥静力触探测试点位置，测试点A位于路肩处，测试点B与测试点A位于同一横截面且垂直路基中心线，且测试点B与路堤坡脚的水平距离L大于2倍路基底面宽度a；
2）测试点A位于路肩处，采用钻机引孔，引孔深度等于路基高度h，利用单桥静力触探主机将单桥电测探头从引孔中垂直匀速压入地基，测定并记录比贯入阻力q s及贯入深度Z；
3）到达预定贯入深度后，停止贯入，起拔探杆和探头，对所述测试点B进行测试，测试方法与测试点A相同，直至测试结束；
4）依据步骤2）和步骤3）测试得到的比贯入阻力q s，利用不排水抗剪强度
Figure DEST_PATH_IMAGE001
分别计算得到测试点A和测试点B处各土层的不排水抗剪强度
Figure 312837DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，进而 得到各土层不排水抗剪强度增量
Figure 500236DEST_PATH_IMAGE004
，上述计算中，
q s为比贯入阻力，单位kPa；
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为总上覆应力，单位kPa，对于测试点A，
Figure 672460DEST_PATH_IMAGE006
，对于测试点 B，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 919902DEST_PATH_IMAGE008
为路堤土重度，单位kN/m3；
h为路基高度，单位m；
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为梯形荷载作用下的附加应力系数；
Figure 679042DEST_PATH_IMAGE010
为第i层土的重度，单位kN/m3，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为第i层土的厚度，单位m；
Figure 670131DEST_PATH_IMAGE012
为经验系数，根据地区经验确定，若无地区经验，取值范围宜为15~18。
5）计算路基下各土层固结度：利用公式
Figure DEST_PATH_IMAGE013
计算土层固结度，其中，
Figure 696862DEST_PATH_IMAGE014
为各土层不排水抗剪强度增量，单位kPa；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为测试点A的上覆应力，单位kPa；
由此得到各土层固结度
Figure 849626DEST_PATH_IMAGE016
，n为单桥静力触探深度内土层数。
6）根据各土层厚度加权计算路基下地基平均固结度，即
Figure DEST_PATH_IMAGE017
。
测试点A和测试点B的贯入深度相同，且贯穿软土层，到达持力层顶部，若软土层过厚时，最大贯入深度Z不小于路堤荷载的主要影响范围，即贯入深度Z>4b，b为路基顶面宽度。
有益效果：
采用上述方案后，本发明基于CPT原位测试的路基固结度评价方法具有以下有益效果：
1、本发明步骤简单、设计合理且施工简便，仅用到几个简单的计算公式，能很好的解决现有固结度计算理论和公式繁复的问题。可以方便设计人员用于工程实践。
2、本发明基于单桥静力触探(CPT)测试技术，可在原位条件求得路基荷载下地基的平均固结度，方便经济、快速准确，能更真实地反映土体的固结特性，为路基后期沉降预测或改扩建工程地基处理方案选择提供依据。
附图说明
图1为利用单桥静力触探(CPT)测试进行路基老路固结度计算的操作方法示意图。
图中标号说明：1-路堤；2-引孔；3-探孔1；4-探孔2；5,6-软土层；7-持力层。
图2为竖直梯形分布荷载下M点附加应力的计算示意图。
图中标号说明：a 1-左侧路肩宽度；a 2-右侧路肩宽度；b-路面宽度。
具体实施方式
下面根据附图所示实施方式阐述本发明。此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，不具限制性。本发明的范围不受以下实施方式的说明所限。
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例：
参照附图1。
利用单桥静力触探测试进行路基固结度计算，包括以下步骤：
1）平整场地，标记单桥静力触探测试点位置，测试点A位于路肩处，测试点B与测试点A位于同一横截面且垂直路基中心线，且测试点B与路堤坡脚的水平距离L大于2倍路基底面宽度a；
2）测试点A位于路肩处，因路基填土强度高，因此需要采用钻机引孔2，引孔2深度等于路基高度h 1。利用单桥静力触探主机将单桥电测探头从引孔2中垂直匀速压入地基，测定并记录比贯入阻力q s及贯入深度Z；
贯入深度应达到相对应土层的中心位置。测试点A和测试点B的贯入深度相同，且应贯穿软土层，到达持力层顶部，若软土层过厚时，最大贯入深度Z不小于路堤荷载的主要影响范围，即贯入深度Z>4b，b为路基顶面宽度。
3）到达预定贯入深度后，停止贯入，起拔探杆和探头。对所述测试点B进行测试，直至测试结束；
4）依据步骤2）和步骤3）测试得到的比贯入阻力q s，利用不排水抗剪强度
Figure 818764DEST_PATH_IMAGE001
分别计算得到测试点A和测试点B处各土层的不排水抗剪强度
Figure 207020DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，进 而可以得到各土层不排水抗剪强度增量
Figure 838989DEST_PATH_IMAGE020
。上述计算中：
q s为比贯入阻力（kPa）；
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为总上覆应力（kPa），对于测试点A，
Figure 677501DEST_PATH_IMAGE022
，对于测试点 B，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
；
Figure 926080DEST_PATH_IMAGE024
为路堤土重度（kN/m3）；
h为路基高度（m）；
Figure DEST_PATH_IMAGE025
为梯形荷载作用下的附加应力系数，可由钻孔左右两侧，即图2中Ⅰ，Ⅱ部分的 附加应力系数
Figure 744126DEST_PATH_IMAGE026
求得，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure 230602DEST_PATH_IMAGE028
应根据
Figure DEST_PATH_IMAGE029
来确定，
Figure 505594DEST_PATH_IMAGE030
根据
Figure DEST_PATH_IMAGE031
来确定。其中
Figure 710311DEST_PATH_IMAGE032
为左 侧路肩宽度；
Figure DEST_PATH_IMAGE033
为右侧路肩宽度；
Figure 597626DEST_PATH_IMAGE034
为钻孔左侧路面宽度；
Figure DEST_PATH_IMAGE035
为钻孔右侧路面宽度；Z为 贯入深度。当(
Figure 938609DEST_PATH_IMAGE036
时，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
的值可取为：
Figure 384503DEST_PATH_IMAGE038
Figure DEST_PATH_IMAGE039
为第i层土的重度（kN/m3）；
Figure 76515DEST_PATH_IMAGE040
为第i层土的厚度（m）；
Figure DEST_PATH_IMAGE041
为经验系数，具体根据地区经验确定；若无地区经验，取值范围宜为15~18；
5）计算路基下各土层固结度：利用公式
Figure 236363DEST_PATH_IMAGE042
计算土层固结度，其中， 为各土层不排水抗剪强度增量（kPa）；
Figure DEST_PATH_IMAGE043
为测试点A的上覆应力（kPa）。
由此可得到各土层固结度
Figure 697432DEST_PATH_IMAGE044
，n为单桥静力触探深度内 土层数。
6）根据各土层厚度加权计算路基下地基平均固结度，即
Figure DEST_PATH_IMAGE045
。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的实施例方法、结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (3)

1.一种利用单桥静力触探测试的路基固结度评价方法，其特征在于，对路基下土层与路基外未受路基荷载影响的土层进行静力触探测试，利用静力触探测试得到锥尖阻力计算土层的不排水抗剪强度，从而得到路基下土层在路基荷载作用下的不排水抗剪强度增量，通过不排水抗剪强度增量求得路基下土层的平均固结度。
2.根据权利要求1所述的利用单桥静力触探测试的路基固结度评价方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1）标记单桥静力触探测试点位置，测试点A位于路肩处，测试点B与测试点A位于同一横截面且垂直路基中心线，且测试点B与路堤坡脚的水平距离L大于2倍路基底面宽度a；
2）测试点A位于路肩处，采用钻机引孔，引孔深度等于路基高度h，利用单桥静力触探主机将单桥电测探头从引孔中垂直匀速压入地基，测定并记录比贯入阻力q s及贯入深度Z；
3）到达预定贯入深度后，停止贯入，起拔探杆和探头，对所述测试点B进行测试，测试方法与测试点A相同，直至测试结束；
4）依据步骤2）和步骤3）测试得到的比贯入阻力q s，利用不排水抗剪强度
Figure 970271DEST_PATH_IMAGE001
分别计算得到测试点A和测试点B处各土层的不排水抗剪强度
Figure 858593DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 960672DEST_PATH_IMAGE003
， 进而得到各土层不排水抗剪强度增量
Figure 578735DEST_PATH_IMAGE004
，上述计算中，
q s为比贯入阻力，单位kPa；
Figure 990125DEST_PATH_IMAGE005
为总上覆应力，单位kPa，对于测试点A，
Figure 896901DEST_PATH_IMAGE006
，对 于测试点B，
Figure 786360DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 977038DEST_PATH_IMAGE008
为路堤土重度，单位kN/m3；
h为路基高度，单位m；
Figure 293750DEST_PATH_IMAGE009
为梯形荷载作用下的附加应力系数；
Figure 687822DEST_PATH_IMAGE010
为第i层土的重度，单位kN/m3，
Figure 380972DEST_PATH_IMAGE011
为第i层土的厚度，单位m；
Figure 927622DEST_PATH_IMAGE012
为经验系数，根据地区经验确定，若无地区经验，取值范围宜为15~18；
5）计算路基下各土层固结度：利用公式
Figure 680814DEST_PATH_IMAGE013
计算土层固结度，其中，
Figure 562183DEST_PATH_IMAGE014
为各土层不排水抗剪强度增量，单位kPa；
Figure 793444DEST_PATH_IMAGE015
为测试点A的上覆应力，单位kPa；
由此得到各土层固结度
Figure 693136DEST_PATH_IMAGE016
，n为单桥静力触探深度内 土层数；
6）根据各土层厚度加权计算路基下地基平均固结度，即
Figure 617229DEST_PATH_IMAGE017
。
3.根据权利要求2所述的基于单桥静力触探原位测试的路基固结度评价方法，其特征在于：测试点A和测试点B的贯入深度相同，且贯穿软土层，到达持力层顶部；
若软土层过厚时，最大贯入深度Z不小于路堤荷载的主要影响范围，即贯入深度Z>4b，b为路基顶面宽度。
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