[发明专利]基于动力触探指标标定系统评价钙质土相对密实度的方法

说明书

本发明公开了一种基于动力触探指标标定系统评价钙质土相对密实度的方法：钙质土样烘干，确定其ρ_d,max、ρ_d,min、d₅₀、C_u；计算各D_ri下每类钙质土样的ρ_di；测出不同ρ_di下每类钙质土样的贯入锤击数、每次探头的累积贯入深度；分别绘成锤击数—累积贯入深度散点图，拟合每条直线斜率为p_index,i；得到绘制散点图；拟合得到与D_ri表达式；得到与D_ri表达式；用绝对系数基本量纲表示物理量；按照各物理量的量纲排列成“量纲矩阵”，求解π₁、π₂；确定动力触探试验物理量和轻型动力触探试验物理量之间关系；推得动力触探试验贯入指标；代入上述表达式，得到新表达式。

技术领域

本发明涉及一种评价钙质土相对密实度的方法，更具体的说，是涉及一种基于动力触探指标标定系统评价钙质土相对密实度的方法。

背景技术

在大陆架和海岸线一带广泛分布着钙质土地基。由于钙质土特有的物理力学性质，使其在工程特性上与陆相沉积物存在着较大的差异。因此，提出一种新的、能够快速、准确地预测钙质土地基相对密实度的方法对于这些地区现场工程的设计和施工至关重要。

对于钙质砾、钙质砂等非粘性土来说，相对密实度D_r是评价其压实程度的主要指标。D_r的计算公式如式(1)：

其中，D_r为相对密实度，ρ_d,max为该类土最大干密度，ρ_d,min为该类土最小干密度，ρ_d为土样干密度。由式(1)可得若要采用常规土力学试验的方法测试土体相对密实度，则需预先取得原状土样以确定其现场干密度。然而，许多条件下取原状土样是很难实现的。因此，为避免试验室方法的困难，在《ASTM D6951–03(2006)》、《DIN EN ISO 22476-2:2012-03(2012)》以及《岩土工程勘察规范》(GB-50021-2001)中，均提到按现场动力触探试验指标评价地基土密实度。

动力触探试验是指利用一定的锤击能量将一定规格的圆锥探头打入土中，根据贯入锤击数来判别土层类别及推测土的各类工程特性，其示意图如图1所示。

由上述动力触探试验的定义可知，在使用该方法预测地基土相对密实度的过程中，贯入指标与土体相对密实度之间关系的确定至关重要。而目前通过贯入指标预测土体密实度的经验计算公式主要针对石英砂，若将其直接应用于钙质土会产生较大的误差。且现有经验公式大都不考虑土体粒径和级配的影响，从而造成其计算精度的降低。此外，目前世界上存在着多种形式的动力触探仪。例如，表1所示为《岩土工程勘察规范》(GB-50021-2001)规定的国内常见的三种形式的动力触探仪。不同形式的动力触探试验其所对应的贯入指标各不相同。故而，导致业内与之相关规范的表达式多且杂，从而为现场工程的设计和施工带来了诸多不便。

表1《岩土工程勘察规范》(GB-50021-2001)规定的三种动力触探仪

综上所述，提出一种新的适用于预测钙质土地基相对密实度，能够综合考虑其粒径和级配情况对土体贯入阻力影响，并能将不同类型的动力触探试验贯入指标进行相互转化的动力触探试验指标评价方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于动力触探指标标定系统评价钙质土相对密实度的方法，先通过室内模型试验确定《岩土工程勘察规范》(GB-50021-2001)规定的轻型动力触探试验指标与钙质土地基相对密实度之间的关系，再通过“量纲分析法”将这一关系推广到任意形式的动力触探试验，采用本发明预测出的钙质土地基相对密实度与实际情况更加相符。