[发明专利]基于孔压静力触探确定土体渗透系数的方法

说明书

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 Geotechnical and Geoenvironmental Engineering》(2005,Vol.131,No.5pp.643-653)上发表的“Permeability determination from on-the-fly piezocone sounding（基于孔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年在《Géotechnique》(2011,Vol.61,No.00pp.1-10)上发表的“Estimating hydraulic conductivity 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H_w，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0.02m/s的贯入速度压入土体中，从而测试锥尖阻力q_c、侧壁摩阻力f_s和孔隙水压力u_a。

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R_f(%)为横坐标、锥尖阻力q_c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R_f是指：侧壁摩阻力f_s和锥尖阻力q_c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n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。