[发明专利]一种精确评估扁铲侧胀仪上原位应力的方法

说明书

本发明公布了一种精确评估扁铲侧胀仪上原位应力的方法，属于岩土工程勘察设计领域，具体涉及扁铲侧胀仪试验数据处理分析过程。所要解决的技术问题是提供一种精确评估扁铲侧胀仪原位应力的方法，不仅能够计算扁铲侧胀传统试验土体压力‑位移线性关系的情况，还能够精确计算扁铲侧胀仪试验土体压力‑位移非线性关系的情况。采用的技术方案是：采用图形的方法来确定扁铲侧胀压力‑位移关系曲线屈服点Y，Y＝ex+f‑gh^x，其中e、f为线性渐近线的参数，g表示非线性部分的范围，h表示非线性速率。然后通过一个拟合后屈服荷载曲线拟合方程来确定扁铲侧胀仪上的原位应力P₀。

技术领域

本发明属于岩土工程勘察设计领域，具体涉及一种精确评估扁铲侧胀仪上原位应力的方法。

背景技术

扁铲侧胀试验由意大利Marchetti教授30多年前发明，作为一个常规的表征场地特性的装置，已被广泛用于岩土工程实践中，其具体是利用气压使扁铲探头上的钢膜片侧向膨胀，分别测得膜片中心侧向膨胀不同距离(0.05mm和1.1mm这两个特定位置)时的气压值，根据测得的气压与变形关系，获取地基土的参数，能够给岩土工程师提供一个简单有效的工具来获取准确、可信的土的性质如土的状态，应力历史，扁铲侧胀模量。随着扁铲侧胀的全世界范围内普遍使用，各种修正的扁铲侧胀试验提出为了不同的目的，在这些修正的设备中，扁铲侧胀试验能够产生一个完整的压力-位移曲线，通过比较标准扁铲侧胀试验两个特定位移点(0.05mm和1.1mm)处的压力读数，一个完整的压力-位移的扁铲侧胀试验曲线让我们更清楚地理解扁铲侧胀技术，同时也表明在评估土性质方面有希望改善。

修正的第一次原位应力(P₀)在扁铲侧胀试验中是很重要的，因为求土性指数I_D、水平应力指数K_D以及扁铲侧胀模量E_D等这些常用的参数时都需要输入中间参数原位应力P₀，那么确定P₀的任何误差都会导致土体性质的不能正确评估甚至无误判。

在标准的扁铲侧胀试验中，P₀来自假定线性的压力-位移曲线关系，可以从膜侧向膨胀为0.05mm和1.10mm的压力值反推。如下公式：

p₀＝1.05(A-z_M+ΔA)-0.05(B-z_M-ΔB)

p₁＝B-z_M-ΔB

p₂＝C-z_M+ΔA

p₀膜片向土中膨胀之前的接触压力，kPa；p₁膜片膨胀至1.10mm时的压力，kPa；p₂膜片回到0.05mm时的终止压力，kPa；ΔA,ΔB为通过标定得到膜片的标定值，用于对A，B读数进行修正。z_M压力表零漂，kPa。

这样可以看到P₀不能直接测试，但实际上是在零位移时的一个修正压力值。这种方法对于线性的压力-位移关系可以准确地，可重复地求的P₀，但是对于土体呈现高度非线性压力-位移关系就会估计不准，有偏差。

而对于目前扁铲侧胀试验处理手段只能适用于土体具有线性的压力-位移关系。很显然对于土体呈现非线性的压力-位移关系时采用传统的扁铲侧胀试验方法显得很局限且不准确。

本发明基于常规的扁铲侧胀试验，提出了一种能够精确评估扁铲侧胀仪原位应力的方法，简单实用，结果准确，为岩土工程勘测设计提供正确有效的测试参数。

发明内容