专利名称：基于孔压静力触探确定土体渗透系数的方法
技术领域：
本发明涉及的是一种建筑工程技术领域的方法，具体是一种基于孔压静力触探确定土体渗透系数的方法。
背景技术：
土体的渗透系数是基坑降水设计、地基沉降估算、边坡的稳定分析等岩土工程设计的一个重要参数，准确获取土体的渗透系数具有重要的工程实际意义。工程中确定土体渗透系数的方法主要有室内试验和现场试验。室内试验存在较多缺点1) 土样扰动较大；2)无法准确地模拟现场条件；3)工作量大、试验时间长、费用高。室内试验测出的渗透系数与现场土体的真实值有较大的差异，尤其当地基中有较多薄砂层或软弱夹层时，误差更大。目前的现场试验测试复杂，工作面和工作量较大，时间长，成本比较高。随着原位测试技术的不断发展，孔压静力触探技术作为一种新型的原位测试技术，已经在工程勘察中得到了广泛应用，如划分土层、判别土类、确定土层参数等。孔压静力触探，即孔隙水压力静力触探，是在标准静力触探的探头上安装了透水器及量测孔隙水压力的传感元件，通过连续测量锥头处的锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力来进行原位测试，具有费用低、可靠性好、勘探周期短、设备轻、操作简单等优点。目前用孔压静力触探确定土体渗透系数方法主要为经验方法和消散试验。前者地域性较强，不确定性因素较高，偏差较大；后者需要针对不同的土层进行试验，工作量大，耗时长，成本高。因此，迫切需要一种不用消散试验、而用孔压静力触探直接就可以准确测试土体渗透系数的方法，从而给工程勘察带来巨大的便利。经对现有的技术文献检索发现,2005年Elsworth等在《Journal of Geotechnicaland Geoenvironmental Engineering》(2005，Vol. 131，No. 5ρρ· 643-653)上发表的“Permeability determination from on-the-fIy piezocone sounding (基于？L 压静力触探快速确定渗透性)” 给出了一个半理论半经验的确定方法，但是该方法仅仅适用于部分排水条件的土和透水性较好的砂土。基于Elsworth的研究，Chai等于2011年￠: ((Geotechnique)) (2011, Vol. 61, No. OOpp. 1-10)上发表的 “Estimating hydraulicconductivity from piezocone sounding (基于孔压静力触探计算渗透系数)”也给出了一个确定渗透系数的方法，但是该方法依靠经验假定初始超孔压分布函数是对特定的黏性地层适用，所得的测试结果与我国的地层差异很大，难于直接应用。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种土体渗透系数的确定方法，通过孔压静力触探报告确定现场土层划分和相关参数，同时根据密度试验得到现场土的重度，从而确定孔压静力触探的标准参数和渗透系数指数，根据土层划分确定土层分布系数，最终确定土体的渗透系数，从而给岩土勘察设计带来方便。本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤
第一步、通过孔压静力触探报告确定孔压静力触探孔的深度H、锥头半径a和相对地下水位Hw,并且用Robertson 土层分类图确定土层划分。所述孔压静力触探是指将锥头角度为60°、底面积为1000mm2、侧壁摩擦筒表面积为15000mm2的标准的孔压静力触探贯入仪以O. 02m/s的贯入速度压入土体中，从而测试锥尖阻力q。、侧壁摩阻力fs和孔隙水压力ua。所述孔压静力触探孔的深度是指从孔压静力触探孔口到孔底的距离。所述相对地下水位是指从孔压静力触探孔口至地下水位的距离，地下水位位于孔压静力触探孔口之下时，相对地下水位为负值；地下水位位于孔压静力触探孔口之上时，相对地下水位为正值。所述Robertson 土层分类图是指以摩阻比&(%)为横坐标、锥尖阻力q。为纵坐绘成的土层分类图，按照测试数据，该图可将地基土分成不同的土层。所述摩阻比Rf是指侧壁摩阻力fs和锥尖阻力q。的比值，取百分数。所述土层划分是指地基土是成层的，不同的土层具有不同的性质。通过土层划分确定孔压静力触探孔的深度范围内的土层总数η以及各土层的深度。第二步、从不同土层获取土样，进行密度试验，确定土层重度。所述获取土样是指用薄壁取土器，在现场测试深度范围内取土，用于做室内密度试验，取土量根据试件量确定，以每层土不少于三个试件为宜。所述密度试验是指通过环刀法等密度试验方法测得各土层的湿密度，并计算相应的重度。 所述土的重度满足公式Y = Pg其中，Y为土的重度，P为湿密度，g为重力加速度，近似取10m/s2。第三步、根据第一步得到的孔压静力触探孔的深度、锥头半径和相对地下水位和第二步得到的土层重度参数确定孔压静力触探的标准参数，即孔隙水压比和标准锥尖阻力。所述孔隙水压比满足公式
权利要求
1.一种基于孔压静力触探确定土体渗透系数的方法，其特征在于包括以下步骤第一步、通过孔压静力触探报告确定孔压静力触探孔的深度H、锥头半径a和相对地下水位Hw,并且用Robertson 土层分类图确定土层划分；第二步、从不同土层获取土样，进行密度试验，确定土层重度；第三步、根据第一步得到的孔压静力触探孔的深度、锥头半径和相对地下水位和第二步得到的土层重度参数确定孔压静力触探的标准参数，即孔隙水压比B,和标准锥尖阻力Qt ；第四步、根据第三步得到的孔压静力触探的标准参数确定渗透系数指数；所述渗透系数指数满足公式 当 BqQt〈0. 45 时，
2.根据权利要求1所述的基于孔压静力触探确定土体渗透系数的方法，其特征在于，第一步中，所述孔压静力触探是指将锥头角度为60°、底面积为1000mm2、侧壁摩擦筒表面积为15000mm2的标准的孔压静力触探贯入仪以O. 02m/s的贯入速度压入土体中，从而测试锥尖阻力q。、侧壁摩阻力fs和孔隙水压力ua。
3.根据权利要求1所述的基于孔压静力触探确定土体渗透系数的方法，其特征在于，第一步中，所述Robertson 土层分类图是指以摩阻KRf(%)为横坐标、锥尖阻力q。为纵坐绘成的土层分类图，按照测试数据，该图将地基土分成不同的土层。
4.根据权利要求1所述的基于孔压静力触探确定土体渗透系数的方法，其特征在于，第二步中，所述获取土样是指用薄壁取土器，在现场测试深度范围内取土，用于做室内密度试验，取土量根据试件量确定，每层土不少于三个试件。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于孔压静力触探确定土体渗透系数的方法，其特征在于，第三步中，所述孔隙水压比满足公式
6.根据权利要求5所述的基于孔压静力触探确定土体渗透系数的方法，其特征在于，所述标准锥尖阻力满足公式
7.根据权利要求6所述的基于孔压静力触探确定土体渗透系数的方法，其特征在于，所述初始竖向有效应力是指土体中土颗粒所传递的竖向粒间应力，满足公式
8.根据权利要求1-4任一项所述的基于孔压静力触探确定土体渗透系数的方法，其特征在于，第五步中，所述α是指土层系数，具体为黏土取O. 5，粉质黏土取O. 3，粉土取O.1，砂质粉土取O. 05，砂土取O. Olo
全文摘要
本发明提供了一种基于孔压静力触探确定土体渗透系数的方法，步骤为第一步、通过孔压静力触探报告确定孔压静力触探孔的深度、锥头半径和现场地下水位高度，并且用Robertson土层分类图确定土层划分；第二步、从不同土层获取土样，进行密度试验，确定土层重度；第三步、根据第一步和第二步得到的参数确定孔压静力触探的标准参数，即孔隙水压比和标准锥尖阻力；第四步、根据第三步得到的孔压静力触探的标准参数确定渗透系数指数；第五步、根据土层划分确定初始超孔压径向分布中的土层系数；第六步、根据上述第一步到第五步的结果，确定土的渗透系数。本发明可以比较准确的确定土体的渗透系数，给土体渗透性的勘察设计带来了很大的方便。
文档编号E02D1/00GK103061320SQ20131000528
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月7日 优先权日2013年1月7日
发明者沈水龙, 王君鹏, 许烨霜, 尹振宇 申请人:上海交通大学