[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

摘要

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ρd,max、ρd,min、d50、Cu；计算各Dri下每类钙质土样的ρdi；测出不同ρdi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pindex,i；得到绘制散点图；拟合得到与Dri表达式；得到与Dri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。

主权项

1.一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，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将现场取回的钙质土样烘干，通过土工试验确定每类钙质土样的最大干密度ρd,max、最小干密度ρd,min、平均粒径d50、不均匀系数Cu；步骤二，设定相对密实度Dri，根据步骤一中测得的最大干密度ρd,max、最小干密度ρd,min，计算出各种相对密实度Dri下每类钙质土样的干密度ρdi；步骤三，通过室内轻型动力触探模型试验，分别测出不同干密度ρdi下每类钙质土样的贯入锤击数，以及每次锤击完成后探头的累积贯入深度；步骤四，将步骤三中记录下的每类钙质土样的贯入锤击数、每次锤击完成后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，再利用最小二乘法分别将每幅图中的每组试验的数据点拟合成一条直线，每条直线的斜率称为此类钙质土样在相对密实度Dri下的贯入度pindex,i；步骤五，结合每组试验得到的p_index,i、相对密实度D_ri，以及步骤一中测得的平均粒径d₅₀、不均匀系数C_u，得到一系列(D_ri)数据点，再将这些数据点绘制成散点图；步骤六，采用最小二乘法对步骤五中数据点进行拟合，得到与D_ri之间关系的表达式；步骤七，由于《岩土工程勘察规范》(GB‑50021‑2001)中采用探头贯入30cm所需的锤击数N₁₀作为轻型动力触探试验的指标，因此得p_index,i＝300/N₁₀，将其代入步骤六表达式中，即得到与D_ri之间关系的表达式，该表达式即用于轻型动力触探试验预测现场钙质土地基的密实度；步骤八，由土力学可知，在轻型动力触探试验中，探头的累计贯入深度Dm是锤击能量Wm、探头直径dm以及土阻力qpm的函数，将这些物理量之间的关系写成一般函数的形式为：f(Dm,Wm,dm,qpm)＝0步骤九，用绝对系数基本量纲表示这些物理量，得：Dm为L Wm为FLdm为L qpm为FL‑2式中，F为力基本量纲，L为长度基本量纲；四个物理量包含两个基本量纲，故独立的无量纲参数组合π的个数为2个，即π1，π2；所有物理量组成的无量纲参数组合π的一般形式为：π＝DmaWmbdmcqpme式中，a、b、c、e均为一般常数量；按照各物理量的量纲排列成“量纲矩阵”，求解得步骤十，由于π数对于相似的物理现象具有不变的形式，故对于其它任意形式的动力触探试验，试验的物理量探头的累计贯入深度Dp、锤击能量Wp、探头直径dp、土阻力qpp和轻型动力触探试验物理量之间存在下述关系：步骤十一，根据《岩土工程勘察规范》(GB‑50021‑2001)，轻型动力触探试验的贯入指标为探头贯入深度300mm所需的锤击数N10，则由步骤十中的公式推得其它任意形式的动力触探试验的贯入指标，即探头贯入深度Dsp所需的锤击数Np：式中，mm为轻型动力触探仪的锤重，hm为轻型动力触探仪的落锤高度，mp为其它任意形式的的动力触探仪的锤重，hp为其它任意形式的动力触探仪的落锤高度；又根据《岩土工程勘察规范》(GB‑50021‑2001)，mm＝10kg，hm＝500mm，dm＝40mm，代入上式，得：通过上式即将轻型动力触探试验的贯入指标转化为其它任意类型动力触探试验的贯入指标；步骤十二，将步骤十一中的公式代入步骤七得到的与D_ri之间关系的表达式中，则得到的新达式即用于任意形式的动力触探试验预测现场钙质土地基的密实度。