静力触探是用静力将探头按一定速率勻速压入土中,连续量测其贯入阻力(锥头 阻力、侧壁摩阻力)。静力触探是一种简单、准确、快速和经济的岩土工程原位测试方法。可用于
①划分土层,判定土层类别,查明软、硬夹层及土层在水平和垂直方向的均勻性;
② 评价地基土的工程特性(容许承载力、压缩性质、不排水抗剪强度、水平向固结系数、饱和砂 土液化势、砂土密实度等);
③探寻和确定桩基持力层,预估打入桩沉桩可能性和单桩承载 力;
④检验人工填土的密实度及地基加固效果。土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力,是土的重要力学性质之一。
工程中的基坑支护设计、地基承载力、土坡稳定等问题都与土的抗剪强度直接相关。土的强度 参数(粘聚力和内摩擦角)是和土的强度有关工程问题的重要参数。静力触探试验测试贯入过程中贯入阻力(锥头阻力、侧壁摩阻力),不能直接提供 土的强度参数。研究者根据室内土的强度试验和现场静力触探试验对比资料,建立了相关 经验关系,例如可以用静力触探探头阻力查表确定砂土的密度、变形模量、内摩擦角、粉 质土和黏性土的液性指数、黏土和粉质黏土的变形模量、黏聚力和内摩擦角。但是上述方法 主要为地区性经验公式,贯入机理不清,应用不够广泛。
为现场静力触探试验中探头贯入过程模拟提供了一种比较现实、误差小、能获得准确可靠的强度参数的分析方法,并可在现场进行试件强度参数的测定。原位静力触探试验确定土体强度参数的分析方法,包括以下步骤:先建立静力触探试验数值分析模型,在此基础上,用摩尔库伦模型计算土体的本构,用弹性探头模型,用有限元几何模型计算大变形模型;第二步,用静力触探试验数值计算横阻和横阻,得出横阻和横阻的误差函数;第三步,利用非线性优化算法对第二步的目标函数进行优化,结合数值计算和非线性优化反演方法,通过反复迭代使其快速收敛到全局优解;第四,确定待测土体强度参数的优值,建立实测贯入阻力与岩土体强度参数的对应关系,岩土体强度参数为内聚力和内摩擦角。与现有技术相比,采用上述技术方案,利用反演的强度参数预测的贯入阻力与实测的贯入阻力吻合较好,误差较小,表明该方法能够很好地模拟静力触探中探头的贯入过程,得到的强度参数准确可靠,解决了静力触探无法直接获得土体强度参数的问题。