基于CPT(静力触探技术)概率的土壤性质和分类

外文翻译

译文：

基于CPT（静力触探技术）土壤性质和概率的分类

K. Onder Cetin, M.ASCE ; 和Cem Ozan

摘要

由于在常规静力触探测试的土壤取样不足，有必要基于锥尖与侧壁摩擦值以及孔隙水渗透压力诱发期间和之后对土壤特点分类。目前可用的半经验方法表现出在评估土壤类型不确定。本文的静力触探为基础的土壤特征和分类方法是在试图提出一个新的可能，解决固有的不确定性问题的范围。为了标准化校正的锥尖阻力（q

t,1,net

）,归摩擦率（FR），细沙含量（FC），液限（LL），塑性指数（PI）和土壤类型组成的数据库与土壤分类系统的统一得到遵守这个目的。土壤分类实验室是测试钻孔取扰动样大部分2米内CPT洞的标准贯入试验。由此产生的数据库通过评估贝叶斯更新概率方法，允许充分和一致的表现不确定性,包括（1）模型的缺陷表示方法；（2）统计的不确定性；（3）固有的变异性。结论表明，

不同的FC，LL，PI和A线边界曲线随着一个新的CPT基础，在（q

t,1,net ）和（F

R

）领域提

出了一种简化的土分类方案。概率方法所建立的模型的可靠性通过一组数值实例进行了证明。

DOI: 10.1061/ASCE1090-024********:184

CE数据库主题词：静力触探试验;可塑性;液限;土壤分类;概率。

简介

基于地质及岩土工程资料汇编的目的，CPT圆锥贯入试验被广泛用于研究地下土壤特性。与D6066-98标准一致（美国ASTM2000），传统的CPT，将一个10平方厘米面积的钢锥以20毫米/秒液压推入土壤，并记录端阻力和侧壁摩阻力。由于它的鲁棒性和可重复性，其主要劣势是缺乏土壤取样，尽管最近出现了一些对传统CPT的改进试图消除这一缺点。这些有衡量次生孔隙压力（Janbu和Senneset1974年，Schmertmann1974年）；剪切波速（Campanella等人1986，罗伯逊等1986年）；在多个地点的渗透率（即 piezo-cone penetration test, CPTU or seismic cone penetration test, SCPT）；数字成像周围的土壤介质[即 vision CPT（Raschke 和 Hryciw 1997）]，以及多套筒（DeJong 和 Frost 2002）圆锥贯入，以提供其他的有用信息。然而，土壤分类仍广泛基于使用端阻力和摩擦或孔隙压力比来确定土壤分类的相关性。关于套筒摩擦或孔隙压力测量（或两者）土壤分类的优越性仍在争论中，这些辩论的一些论点提出：（1）制作不同的摩擦锥体套测量不同的设计，来确定侧壁摩擦测量可靠性和探针与孔隙压力测量的准确定;（2）评估土壤类型和土壤状况对膨胀或收缩孔压力测量影响的有关的问题;（3）解释孔隙压力测量中的不饱和或部分饱和土层;（4）锥体初始饱和度。

存在一个基于CPT数据评估土壤类型（或行为）的解决方案。（Baligh等 1980年，Douglas 和 Olsen 1981； Jones 和 Rust 1982； Senneset和Janbu1985； Olsen 和Malone 1988；Olsen 和 Koester 1995； Robertson 和 Campanella 1988；Robertson 1990年Olsen 和Mitchell 1995年；Robertson和 Wrid 1997年，Zhang 和 Tumay 1999）等图1和2所示。其中，罗伯逊最广泛使用的方法（1990年），Robertson 和 Wride进一步发展了（1997年），以使图表更适合电子表格分析，Olsen和Mitchell（1995），基于标准化锥尖阻力Q或q

cle

摩擦比（F）或摩擦比域在CPT数据的相对位置，土壤分类为砂，粉土，粘土等。虽然在实践中广泛使用，这些工作主要受到以下缺点：（1）中没有明确指数的形式定义作为连接的土分类区土壤指标实际参数，如，对“淤泥的混合物-粘土淤泥粉质粘土”索引定义对个别解决有关岩土工程的淤泥或粘土具体问题太含糊;（2）土壤分类的

界限，确定土壤分类区，大部分是主观确定;（3）大小和用于产生土壤分类数据库界限的质量是未记录的，因此，无法追查;（4）建议相关性，没有正式的概率基础，所以没有提供关于土壤分类见解的不确定性;（5）从完全不同应力及归一化方案实施的两种方法，明确解决缺乏共识。有人建议，现在更更多可以实现，但是，使用更强大和灵活的概率工具，以最大的优势利用目前土壤有效指标和分类数据和当前状态影响的知识处理和解释这些。

图1：土壤分类图表Robertson 和Wride建议[Robertson 和Wride（1997）]

图2：土壤分类图表Olsen 和 Mitchell 建议[改编自Olsen 和 Mitchell （1995）] 数据库编纂

正如表1总结，为发展CPT 为基础的土壤分类模式，由484CPT/标准贯入试验（SPT ）的数据组成，对数据库的目的（1）校正锥尖阻力（q t ）;（2）侧壁摩擦（f s ），（3）液限（LL ）;（4）可塑性指数（PI ）（5）细砂含量（FC ）和（6）土壤分类的基础上,编制统一土壤分类系统中具有代表性的深度随着标准贯入试验SPT 和地下水的水位。CPT 和SPT 资料是从七个不同的数据库，它们是：（1）太平洋地震研究中心（PEER ），Turkey ground failures database from 1999 Kocaeli earthquake （PEER2000b ）;（2）PEER ，地面失稳1999年Chi-Chi 地震（PEER2000年a ）台湾数据库（3）Karaca （2001）;（4）Buski east waste water treatment plant project （Cetin 等2002）;（5）Chin 等（1988）;（6）Mayne 等（1987）;最后（7）Gordon 和Mayne （1987）。所有的CPT 使用电子锥贯入探头进行了全面的校准。USCS 为基础的土壤类型，以及细沙含量和一致性限制，估计基于实验室的干扰（SPT ）的检索从钻孔样品的测试。为了开发一个标准贯入试验土壤样品之间数据一致映射和CPT ，CPT 记录与位于从2米多的CPT 钻孔匹配。对于符合标准贯入试验SPT 和CPT 对，程序和设备的校正（包括不平等的边界地区影响，）净端阻力（q T ，net ）随着侧壁摩擦（F S ）的值分别为暗算深度。均质土壤层次分别鉴定在5%，通过采用经典非参数Kendall 的测试和修改的Bartlett 统计程序静止不动的评估净端阻力（q T ，net ）和侧壁摩擦与深度值（Uzielli 等2004年）。对确定的均质土层阻力和侧壁的数据，然后套代数平均超过了相应的标准贯入试验土壤样品的深度范围，并进一步在净端阻力和F R 域匹配（i ）USCS —based 土壤类型;（ii ）FC;（iii ）LL;和（iv ）PI 数据（Ozan 2003）。图3-6说明（a ）FC;（b ）LL;（c ）PI;和（d ）土壤分类数据组。数据处理部分讨论了应力净端阻力（q T ，net ）归一化。