一种基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法，属于岩土工程勘察技术领域，包括如下步骤：勘探拟研究土体地质情况；基于所述地质情况设计旁压试验并钻设试验钻孔；将旁压器伸入所述试验钻孔中，进行旁压试验，获取拟研究土体至少两组试验数据；将所述至少两组试验数据代入新建立的土体抗剪强度指标表达式中，计算所述拟研究土体的抗剪强度指标。本发明专利技术提供了一种基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法，通过直接测取拟研究土体天然状态下的相关试验参数，并通过该组参数计算获得该拟研究土体的抗剪强度指标，避免了拟研究土体受地质条件变化而影响其参数的准确性。确性。确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法


[0001]本专利技术属于岩土工程勘察
，具体涉及一种基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法。

技术介绍

[0002]随着我国社会经济的高速发展，建筑行业作为社会经济高速发展的重要驱动力之一，其整体的发展增长速率也随着社会经济高速发展逐渐呈现出越来越快的增速趋势。而基坑支护、边坡支挡等技术属于建筑行业中较为关键的
，其相关设计是否准确合理直接关系到建筑支挡防护措施是否稳定可靠。
[0003]而在基坑支护和边坡支挡技术方向上，土体抗剪强度指标作为基坑支护和边坡支挡设计过程中必不可少的关键设计参数，该土体抗剪强度指标准确与否直接影响到工程的安全和质量，例如，土体抗剪强度指标过高会导致工程施工的安全带来一定的隐患；而土体抗剪强度指标过低则会造成工程投资的增加及社会资源的浪费。
[0004]现有技术中，对于土体抗剪强度指标的检验通常采用取样进行室内土工试验、现场原位测试。其中，取样进行室内土工试验时需要在勘察过程中采取原状土样并将其运输到实验室里进行试验。在该途径存在以下主要弊端：(1)需在勘察过程中采取原状土样，土样取出后其应力环境发生了变化，土的物理力学特性较原始状态也有所改变；且在土样采取、保存、运输、装卸过程当中难免会对土样造成扰动；另外，土工试验操作过程较为繁琐，制备人员的操作熟练程度对制备的土样性能也存在一定的影响。(2)室内试验开展时，土样的应力路径较原始状态是不同的，其发生了卸载回弹和再压缩剪切的过程，同时其围压条件、排水条件、实际剪切面状况等都是在室内理想状态下进行的，与工程现场的实际情况不尽相同。(3)对于填土、砂类土、碎石类土等无黏性土或少黏性土，勘察过程中很难采取到原状土样，即使通过严苛的手段采取到原状土样，也需要进行针对粗粒土的大型直剪或大型三轴剪切试验，此类实验操作更为复杂、要求更为严格，而且一般的岩土试验室往往缺乏此类大型直剪仪或大型三轴仪，针对粗粒土的室内剪切试验很难开展，其抗剪强度指标很难通过该途径获取。
[0005]现场原位测试一般采用十字板剪切试验、现场直剪试验等，其均是在现场原位进行，基本保持了土体的天然状态，较室内试验有更强的代表性，但仍存在一定的不足：(1)上述对剪切位移的控制中多采用机械式系统，故障率偏高。(2)剪切探头附近土体应力环境复杂，被剪切土体面积受不同土质影响较大，无法精确确定，且探头在剪切方向受到前方土体被动土压力影响。(3)十字板剪切试验往往仅适用于测定饱和软黏土不排水条件下的抗剪强度指标。现场直剪试验可适用于岩体及一般土体，而对于软黏土、松散土其适用性有待提高；另外该试验设备体积较大、操作较复杂、需人工开挖或平整形成试验坑槽、试验周期较长、试验费用较高，一般工程运用得不多。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了一种基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法，能够直接、准确的获取拟研究土体的相关参数，不会受到拟研究土体地质条件变化而影响该研究土体参数的准确性，并且通过该相关参数合理的获得该拟研究土体的抗剪强度指标。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法，包括如下步骤：
[0008]勘探拟研究土体地质情况；
[0009]基于所述地质情况设计旁压试验并钻设试验钻孔；
[0010]将旁压器伸入所述试验钻孔中，进行旁压试验，获取拟研究土体至少两组试验数据；
[0011]将所述至少两组试验数据代入土体抗剪强度指标表达式中，计算所述拟研究土体的抗剪强度指标。
[0012]作为本专利技术的进一步优选，所述土体抗剪强度指标表达式根据朗肯被动土压理论推导形成。
[0013]作为本专利技术的进一步优选，所述土体抗剪强度指标表达式为：
[0014][0015]式中，为内摩擦角；c为黏聚力；K
p
为被动土压力系数；z为采集试验数据时的深度，z1、z2分别为第一组试验数据采集深度和第二组试验数据采集深度；σ
p
为被动土压力，σ
p1
、σ
p2
分别为第一组试验数据采集的被动土压力和第二组试验数据采集的被动土压力。
[0016]作为本专利技术的进一步优选，所述被动土压系数表示为且z1＞z2，σ
p1
＞σ
p2
，σ
p1
‑
σ
p2
＞γ(z1‑
z2)，γ为拟研究土体的重度。
[0017]作为本专利技术的进一步优选，从所述试验数据中多次挑选任意两组试验数据带入所述土体抗剪强度指标表达式得到多组土体抗剪强度指标。
[0018]作为本专利技术的进一步优选，所述试验数据的组数不小于4组，所能得到的所述土体抗剪强度指标组数最多不小于6组。
[0019]作为本专利技术的进一步优选，所述抗剪强度指标组数小于6组时，所述拟研究土体的抗剪强度指标为各组抗剪强度指标的平均值；所述抗剪强度指标组数大于或等于6组时，所述拟研究土体的抗剪强度指标为各组抗剪强度指标的标准值。
[0020]作为本专利技术的进一步优选，所述试验数据至少包括旁压试验深度、相应深度下极限压力，且所述极限压力等于被动土压力。
[0021]作为本专利技术的进一步优选，所述拟研究土体为无黏性土层时，所述土体抗剪强度指标表达式为：
[0022][0023]式中，为内摩擦角；c为黏聚力；σ
p
为被动土压力；z为采集试验数据时的深度；γ为拟研究土体的重度。
[0024]作为本专利技术的进一步优选，所述拟研究土体的重度通过现场采用灌砂法方式测定、取样进行室内试验、按工程经验类比估算中任一种确定。
[0025]上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0026]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
[0027](1)本专利技术的一种基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法，其通过采取现场勘探的方式准确获取拟研究土体的地质情况。并通过该拟研究土体的地质情况准确设计旁压试验的试验过程，并基于该旁压试验的试验过程，在拟研究土体对应位置开始试验钻孔，以提高后续旁压试验的试验效率。之后将旁压器放入试验钻孔中，进行旁压试验，获取拟研究土体的试验数据，并将该试验数据代入土体抗剪强度指标关系式中，有效解决对黏性土、少黏性土、无黏性的土体抗剪强度指标判断问题，具有适用性广、操作简便、试验效率高、使用费用低的特点。
[0028](2)本专利技术的一种基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法，通过在至少两组试验数据中选择任意两组试验数据代入土体抗剪强度指标表达式中，能够快速计算出该两组试验数据所对应的土体抗剪强度指标。并通过在至少两组试验数据中，灵活选择多组由任意两组试验数据构成的数据集合代入该土体抗剪强度指标表达式中，准确计算出该拟研究土体全方位、高准确的土体抗剪强度指标，为工程建本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：勘探拟研究土体地质情况；基于所述地质情况设计旁压试验并钻设试验钻孔；将旁压器伸入所述试验钻孔中，进行旁压试验，获取拟研究土体至少两组试验数据；将所述至少两组试验数据代入土体抗剪强度指标表达式中，计算所述拟研究土体的抗剪强度指标。2.根据权利要求1所述的基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法，其中，所述土体抗剪强度指标表达式根据朗肯被动土压理论推导形成。3.根据权利要求2所述的基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法，其中，所述土体抗剪强度指标表达式为：式中，为内摩擦角；c为黏聚力；K
p
为被动土压力系数；z为采集试验数据时的深度，z1、z2分别为第一组试验数据采集深度和第二组试验数据采集深度；σ
p
为被动土压力，σ
p1
、σ
p2
分别为第一组试验数据采集的被动土压力和第二组试验数据采集的被动土压力。4.根据权利要求3所述的基于旁压试验的土体抗剪强度指标的确定方法，其中，所述被动土压系数表示为且z1＞z2，σ
p1
＞σ
p2
，σ
p1
‑
σ
p2
＞γ(z1‑
z2)，γ为拟研究土体的重度...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄冠，常超，李祖学，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：