CN103233453B - 一种原位土体勘察方法 - Google Patents

一种原位土体勘察方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103233453B
CN103233453B CN201310135806.7A CN201310135806A CN103233453B CN 103233453 B CN103233453 B CN 103233453B CN 201310135806 A CN201310135806 A CN 201310135806A CN 103233453 B CN103233453 B CN 103233453B
Authority
CN
China
Prior art keywords
soil body
pressure gauge
hollow rod
original position
surveying method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310135806.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103233453A (zh
Inventor
丁红岩
练继建
张浦阳
刘润
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201310135806.7A priority Critical patent/CN103233453B/zh
Publication of CN103233453A publication Critical patent/CN103233453A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103233453B publication Critical patent/CN103233453B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

本发明公开了一种原位土体勘察装置及勘察方法，勘察装置包括底端固定安装有锥体测头的空心杆件，空心杆件和锥体测头侧壁均安装有土压力计和孔隙水压力计，锥体测头的底部尖端开设有进出水口，进出水口密封连接有穿出空心杆件顶端的水路管线；勘察方法是先按一定速度将勘察装置压入并采集传感器数据；然后打开水泵，按同样速度下沉勘察装置，再次采集传感器数据；最后分别给出自重下沉和吸力下沉的下沉阻力。本发明的勘察装置和勘察方法模拟了吸力式基础下沉过程中土体所受到的扰动过程，考虑了吸力式基础下沉施工工艺对土体强度的影响，所测得到土体端阻力和侧模阻力能够更准确的反映吸力式基础在特殊施工工艺下的下沉阻力。

Description

一种原位土体勘察方法
技术领域
本发明涉及一种基础土壤的现场勘测技术，具体的说，是涉及一种可原位勘测土体参数的方法。
背景技术
土体勘察是结构物基础设计前的必要步骤，可以为基础设计提供必要的土质参数，土体勘察的准确性直接影响到结构物基础的安全度。
目前在海洋工程中，土体勘察方法主要包括取芯法、十字板法和CPT静力触探等方法。取芯法取得的土样一般要在土工试验室进行土体参数的确定，所用到的土体约束条件和现场土体的实际受力状态往往有较大差别。十字板法和CPT法虽然是现场勘查方法，但所用勘察工具和方法与实际结构物基础下沉施工和使用状态的受力情况不甚相同，得到的参数往往还需由经验系数换算取得。
综上所述，现有的土体勘测方法所使用的勘探设备和勘测方法通常和海洋工程中的基础型式相差较远，往往出现勘测结果不够精确的问题。特别是当吸力式基础，例如筒型基础、箱筒型基础、吸力锚等出现后，其特殊的借助吸力下沉的施工方法会对基础周围土体产生一定影响。吸力式基础施工过程通常包括自重下沉和吸力下沉两个过程，自重下沉是依靠结构重量下沉一定的深度而达到重力和阻力平衡的过程，同时形成与土体的密闭条件；然后通过潜水泵等设备抽水/气进行吸力下沉，使得基础内外产生压力差克服下沉阻力继续下沉到位。
由于吸力式基础通过基础内部抽水/气造成的基础内外压力差进行下沉，因此基础周围土体会在吸力作用下产生渗流现象，破坏土体原状结构，而下沉结束后，土体又会产生重塑现象。如果不考虑施工效应，直接利用针对原状土的勘测方法指导吸力式基础设计将出现较大误差。
发明内容
本发明要解决的是现有海洋工程中的土体勘测方法应用于吸力式基础时，勘测结果不够精确的技术问题，提供一种原位土体勘察方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种原位土体勘察方法，该方法所利用的勘察装置包括顶端封闭的空心杆件，所述空心杆件的底端固定安装有空心结构的锥体测头，所述空心杆件和所述锥体测头侧壁均安装有径向均布的土压力计和径向均布的孔隙水压力计，所述土压力计和所述孔隙水压力计分别由上到下直线对齐且间距相等；所述锥体测头的底部尖端开设有进出水口，所述进出水口密封连接有穿出所述空心杆件顶端的水路管线，所述水路管线与所述空心杆件顶部密封连接；
包括如下步骤：
(1)按0.01mm/s～10mm/s的速度将所述勘察装置下沉，同时所述土压力计采集第一土压力数据、所述孔隙水压力计采集第一水压力数据；
根据所述第一土压力数据和所述第一水压力数据，按照勘察规范确定基础自重下沉过程的端阻力建议值q1和侧模阻力建议值f1，得出自重下沉阻力Qd1＝f1As1+q1Ap，其中As1为自重下沉过程的基础入土侧面积，Ap为基础底端端面积；
(2)打开水泵，使水流沿所述进出水口流出或吸入，按0.01mm/s～10mm/s的速度将所述勘察装置下沉，利用所述土压力计采集第二土压力数据、所述孔隙水压力计采集第二水压力数据，所述水泵的压力设置为与基础吸力下沉施工过程中相同的水压；
根据所述第二土压力数据和所述第二水压力数据，按照勘察规范确定基础吸力下沉过程的端阻力建议值q2和侧模阻力建议值f2，吸力下沉阻力Qd2＝f2As2+q2Ap，其中As2为吸力下沉过程的基础入土侧面积，Ap为基础底端端面积。
步骤(1)中勘察装置下沉的深度至少为一倍的基础高度。
步骤(2)中勘察装置下沉的深度至少为二倍的基础高度。
步骤(2)中的水泵压力为-10m～10m水头。
所述空心杆件的长度为10m～60m、外径为10cm～30cm。
每至少四个所述土压力计和每至少四个所述孔隙水压力计在空心杆件的同一高度径向均布，并且同一高度的所述土压力计和所述孔隙水压力计间隔设置。
所述空心杆件上的所述土压力计的上下间距和所述孔隙水压力的上下间距均为0.5m～1m。
所述锥体测头上的所述土压力计的上下间距和所述孔隙水压力的上下间距均为5cm～10cm。
所述进出水口的直径为1～10mm。
所述进出水口设置有加筋土工布。
本发明的有益效果是：
本发明的勘察方法模拟了吸力式基础下沉过程中土体所受到的扰动过程，考虑了吸力式基础下沉施工工艺对土体强度的影响，所测得到土体端阻力和侧模阻力能够更准确的反映吸力式基础在特殊施工工艺下的下沉阻力。
附图说明
图1是本发明所提供的原位土体勘察装置的结构示意图；
图2是图1的A-A截面图。
图中：1，空心杆件；2，锥体测头；3，土压力计；4，孔隙水压力计；5，进出水口；6，水路管线。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1至图2所示，本实施例披露了一种原位土体勘察装置，主要由空心杆件1、锥体测头2、土压力计3、孔隙水压力计4和水路管线6构成。
空心杆件1为顶端封闭的空心圆杆，通常情况下，其长度为10m～60m，外径为10cm～30cm。当勘测深度超过单个空心杆件1的长度时，可通过续接其他空心杆件1加长。
空心杆件1侧壁安装有多个土压力计3和孔隙水压力计4，每四个土压力计3和每四个孔隙水压力计4在空心杆件1的同一高度径向均布，并且同一高度的土压力计3和孔隙水压力计4间隔设置。土压力计3由上到下直线对齐；孔隙水压力计4由上到下直线对齐，并且上下相邻两个土压力计3和上下相邻两个孔隙水压力计4的间距相等，间距均为0.5m～1m。
锥体测头2同样为空心结构，其锥体尖端向下地安装于空心杆件1下端口，可以通过螺丝扣或螺栓与空心杆件1固定连接。锥体测头2侧壁也径向均布地安装有土压力计3和孔隙水压力计4，其上的土压力计3和孔隙水压力计4分别与空心杆件1上的土压力计3和孔隙水压力计4对齐布置，并且锥体测头2上的上下相邻两个土压力计3和上下相邻两个孔隙水压力计4的间距相等，间距均为5cm。
锥体测头2的尖端开设有进出水口5，进出水口5的直径通常为1～10mm。进出水口5通过螺栓固定有加筋土工布，用于防止土体进入到锥体测头2以及空心杆件1内腔。进出水口5与水路管线6密封连接，水路管线6由进出水口5沿锥体测头2和空心杆件1延伸到空心杆件1顶端并穿出，与水泵相连接；水路管线6与空心杆件1顶部也密封连接。
利用上述勘察装置的原位土体勘察方法，具体步骤如下：
(1)第一次勘察：按0.01mm/s～10mm/s的速度，利用液压加载设备将本勘察装置压入海床内，同时土压力计3采集第一土压力数据、孔隙水压力计4采集第一水压力数据。勘察装置压入的勘察深度至少为一倍的基础高度，勘察深度是指勘察装置锥体测头底端至海床表面的距离。
根据第一土压力数据和第一水压力数据，按照现行勘察规范(如我国海洋工程或挪威船级社相关土工试验和基础规范)的计算方法，可以确定基础自重下沉过程的端阻力建议值q1和侧模阻力建议值f1，从而得出基础的自重下沉阻力Qd1＝f1As1+q1Ap，其中As1为自重下沉过程的基础入土侧面积，Ap为基础底端端面积。
(2)第二次勘察：打开水泵，水流沿锥体测头2底端的进出水口5流出或吸入，仍按0.01mm/s～10mm/s的速度重新将本勘察装置下沉，利用土压力计3采集第二土压力数据、孔隙水压力计4再次采集第二水压力数据。第二次勘察中勘察装置压入的勘察深度至少为二倍的基础高度，勘察深度是指勘察装置锥体测头底端至海床表面的距离。
其中水泵的压力设置为与吸力式基础的吸力下沉施工过程相同的水压，该压力一般为-10m～10m水头。
根据第二土压力数据和第二水压力数据，按照现行勘察规范(如我国海洋工程或挪威船级社相关土工试验和基础规范)的计算方法，可以确定基础吸力下沉过程的端阻力建议值q2和侧模阻力建议值f2，从而得出基础的吸力下沉阻力Qd2＝f2As2+q2Ap，其中As2为吸力下沉过程的基础入土侧面积，Ap为基础底端端面积。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种原位土体勘察方法，该方法所利用的勘察装置包括顶端封闭的空心杆件，所述空心杆件的底端固定安装有空心结构的锥体测头，所述空心杆件和所述锥体测头侧壁均安装有径向均布的土压力计和径向均布的孔隙水压力计，所述土压力计和所述孔隙水压力计分别由上到下直线对齐且间距相等；所述锥体测头的底部尖端开设有进出水口，所述进出水口密封连接有穿出所述空心杆件顶端的水路管线，所述水路管线与所述空心杆件顶部密封连接；
其特征在于，包括如下步骤：
(1)按0.01mm/s～10mm/s的速度将所述勘察装置下沉，同时所述土压力计采集第一土压力数据、所述孔隙水压力计采集第一水压力数据；
根据所述第一土压力数据和所述第一水压力数据，按照勘察规范确定基础自重下沉过程的端阻力建议值q1和侧模阻力建议值f1，得出自重下沉阻力Qd1＝f1As1+q1Ap，其中As1为自重下沉过程的基础入土侧面积，Ap为基础底端端面积；
(2)打开水泵，使水流沿所述进出水口流出或吸入，按0.01mm/s～10mm/s的速度将所述勘察装置下沉，利用所述土压力计采集第二土压力数据、所述孔隙水压力计采集第二水压力数据，所述水泵的压力设置为与基础吸力下沉施工过程中相同的水压；
根据所述第二土压力数据和所述第二水压力数据，按照勘察规范确定基础吸力下沉过程的端阻力建议值q2和侧模阻力建议值f2，吸力下沉阻力Qd2＝f2As2+q2Ap，其中As2为吸力下沉过程的基础入土侧面积，Ap为基础底端端面积。
2.根据权利要求1所述的一种原位土体勘察方法，其特征在于，步骤(1)中勘察装置下沉的深度至少为一倍的基础高度。
3.根据权利要求1所述的一种原位土体勘察方法，其特征在于，步骤(2)中勘察装置下沉的深度至少为二倍的基础高度。
4.根据权利要求1所述的一种原位土体勘察方法，其特征在于，步骤(2)中的水泵压力为-10m～10m水头。
5.根据权利要求1所述的一种原位土体勘察方法，其特征在于，所述空心杆件的长度为10m～60m、外径为10cm～30cm。
6.根据权利要求1所述的一种原位土体勘察方法，其特征在于，每至少四个所述土压力计和每至少四个所述孔隙水压力计在空心杆件的同一高度径向均布，并且同一高度的所述土压力计和所述孔隙水压力计间隔设置。
7.根据权利要求1所述的一种原位土体勘察方法，其特征在于，所述空心杆件上的所述土压力计的上下间距和所述孔隙水压力的上下间距均为0.5m～1m。
8.根据权利要求1所述的一种原位土体勘察方法，其特征在于，所述锥体测头上的所述土压力计的上下间距和所述孔隙水压力的上下间距均为5cm～10cm。
9.根据权利要求1所述的一种原位土体勘察方法，其特征在于，所述进出水口的直径为1～10mm。
10.根据权利要求1所述的一种原位土体勘察方法，其特征在于，所述进出水口设置有加筋土工布。
CN201310135806.7A 2013-04-18 2013-04-18 一种原位土体勘察方法 Expired - Fee Related CN103233453B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310135806.7A CN103233453B (zh) 2013-04-18 2013-04-18 一种原位土体勘察方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310135806.7A CN103233453B (zh) 2013-04-18 2013-04-18 一种原位土体勘察方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103233453A CN103233453A (zh) 2013-08-07
CN103233453B true CN103233453B (zh) 2015-08-19

Family

ID=48881517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310135806.7A Expired - Fee Related CN103233453B (zh) 2013-04-18 2013-04-18 一种原位土体勘察方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103233453B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107871026A (zh) * 2016-09-26 2018-04-03 天津大学 一种适用于砂土中筒型基础正压下沉阻力计算方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105200971B (zh) * 2015-10-22 2017-01-18 青岛理工大学 一种桩土界面土和孔隙水压力测试装置及方法
CN105258824B (zh) * 2015-11-05 2018-04-13 白云 一种盾构隧道水土压力监测棒
CN106351248B (zh) * 2016-10-17 2018-06-15 天津大学 一种用于海洋静力触探的座底装置
CN108426746A (zh) * 2018-06-14 2018-08-21 秀盛源（天津）水运工程技术有限公司 水下浮泥测量取样器
CN109030774A (zh) * 2018-06-28 2018-12-18 贵州大学 一种渔业湖泊土壤勘察检测装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3435380A1 (de) * 1984-09-27 1986-04-03 Glötzl, Gesellschaft für Baumeßtechnik mbH, 7512 Rheinstetten Bohrlochsonde zur messung von wasserdrucken im baugrund
CN2139953Y (zh) * 1991-04-06 1993-08-11 中国有色金属工业总公司西安勘察院 工程地质勘察用的压水试验装置
CN1532547A (zh) * 2003-03-25 2004-09-29 中国海洋大学 波浪作用下土体原位孔压和影响深度的监测装置
CN1955380A (zh) * 2006-06-12 2007-05-02 铁道第三勘察设计院 岩土工程原位旋转触探的测试方法及其专用设备
EP1939605A1 (en) * 2005-10-17 2008-07-02 National University Corporation Nagoya University Coupled calculator of water and soil skeleton and coupled calculation method of water and soil skeleton
CN101358449A (zh) * 2008-09-11 2009-02-04 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种地基加固区内孔隙水压力测量装置
CN101761311A (zh) * 2009-12-29 2010-06-30 清华大学 水下岩土钻探设备及水下岩土勘探方法
CN101775792A (zh) * 2010-01-26 2010-07-14 化学工业岩土工程有限公司 土试样的三轴剪切试验***及排水固接方法
CN102011389A (zh) * 2010-11-11 2011-04-13 广东永基建筑基础有限公司 岩土体原位测试设备及利用该设备的测试方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3435380A1 (de) * 1984-09-27 1986-04-03 Glötzl, Gesellschaft für Baumeßtechnik mbH, 7512 Rheinstetten Bohrlochsonde zur messung von wasserdrucken im baugrund
CN2139953Y (zh) * 1991-04-06 1993-08-11 中国有色金属工业总公司西安勘察院 工程地质勘察用的压水试验装置
CN1532547A (zh) * 2003-03-25 2004-09-29 中国海洋大学 波浪作用下土体原位孔压和影响深度的监测装置
EP1939605A1 (en) * 2005-10-17 2008-07-02 National University Corporation Nagoya University Coupled calculator of water and soil skeleton and coupled calculation method of water and soil skeleton
CN1955380A (zh) * 2006-06-12 2007-05-02 铁道第三勘察设计院 岩土工程原位旋转触探的测试方法及其专用设备
CN101358449A (zh) * 2008-09-11 2009-02-04 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种地基加固区内孔隙水压力测量装置
CN101761311A (zh) * 2009-12-29 2010-06-30 清华大学 水下岩土钻探设备及水下岩土勘探方法
CN101775792A (zh) * 2010-01-26 2010-07-14 化学工业岩土工程有限公司 土试样的三轴剪切试验***及排水固接方法
CN102011389A (zh) * 2010-11-11 2011-04-13 广东永基建筑基础有限公司 岩土体原位测试设备及利用该设备的测试方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107871026A (zh) * 2016-09-26 2018-04-03 天津大学 一种适用于砂土中筒型基础正压下沉阻力计算方法
CN107871026B (zh) * 2016-09-26 2019-11-15 天津大学 一种适用于砂土中筒型基础正压下沉阻力计算方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103233453A (zh) 2013-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103233453B (zh) 一种原位土体勘察方法
CN106814407B (zh) 基于单一钻孔变形测量确定岩体三维地应力的方法
CN108090291B (zh) 一种预测承压水悬挂式帷幕基坑涌水量的计算方法
CN110005407B (zh) 盐穴储气库稳定性评价方法
CN113655542B (zh) 一种基于地球物理的干热岩开发阶段储层信息获取方法
CN106437698A (zh) 用于勘探取样或原位测试的水下平台及其使用方法
CN110929390B (zh) 一种基于地下水水文地质试验的数值模拟检测方法
CN110705095A (zh) 一种岩溶地面塌陷分析方法
CN206428688U (zh) 一种静力触探探头
CN106372297A (zh) 砂土岩溶地层中盾构与溶洞安全垂直距离的确定方法
CN109556653A (zh) 一种带有液压吸力筒基础的原位管土作用测试***及其测试方法
CN103643668A (zh) 一种建筑工程基坑监测的方法
CN109359373B (zh) 一种预测承压含水层减压降水引发地表沉降的方法
CN111695228A (zh) 一种缝洞型碳酸盐岩油藏的多尺度裂缝建模方法
CN108842821A (zh) 一种钻爆法修建海底隧道合理埋深的计算方法
CN204676517U (zh) 海洋场地地层的原位剪切波速测试装置
CN108678672A (zh) 深水浅部复杂岩性地层导管高效置入及井口稳定预测方法
CN107908901A (zh) 一种基坑施工中承压水降水对周边环境影响的计算方法
Haimson The effect of lithology, inhomogeneity, topography, and faults, on in situ stress measurements by hydraulic fracturing, and the importance of correct data interpretation and independent evidence in support of results
CN104776818A (zh) 一种超声波桩底沉渣厚度测量仪
CN102562052A (zh) 密井网浅层套损危害体识别方法
CN112309088A (zh) 一种利用土洞气体监测预警岩溶塌陷的装置及工作方法
Sparrevik Offshore wind turbine foundations state of the art
CN108343431B (zh) 一种基岩裂隙地下水***流网探究方法
Zhao et al. A field test data research based on a new hydraulic parameters quick test technology

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150819

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee