[发明专利]一种软土场地结构-土界面摩擦参数长距离原位测量方法

说明书

本发明属于岩土、地质和环境等研究技术领域，提供了一种软土场地结构‑土界面摩擦参数长距离原位测量方法，拖曳装置底端设有多个凹槽，凹槽内布置摩擦板，摩擦板与安装于凹槽内的拉压传感器连接，确保摩擦板的下表面与土体接触并位于同一行进线上；一个拉压传感器平行于运动方向，另一个传感器垂直于运动方向；通过调整拖曳装置上方配重使摩擦板到达待测土层的指定深度。采用本发明所提方法，通过一次拖拽试验可完成土体与结构物界面摩擦参数的现场测量，为工程实践中土与结构相互作用研究提供了参数依据。

技术领域

本发明属于岩土、地质和环境等研究领域，涉及一种软土场地结构-土界面 摩擦参数长距离原位测量方法。

背景技术

结构-土界面摩擦问题在岩土工程中屡见不鲜，结构-土接触面常由于产生较 大剪应力导致接触面出现局部脱开、错位、滑动等非连续性变形现象，严重影 响结构承载性能及稳定性。软土作为一种不良地质土体，一般具有天然含水量 高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏 度高、透水性差等特点，因此对软土场地进行设计和施工风险较高。结构与土 之间的摩擦参数是结构承载力计算及稳定性评价的重要参数，实现软土场地结 构-土界面摩擦参数快速、连续、准确的测量是对实验方法的重要考验，尤其对 于海底管线、电缆等结构，由于其所处地质环境的复杂，进行摩擦参数的测量变得更为困难。

关于土与结构间界面摩擦问题，国内外外学者目前多从宏观角度通过室内 剪切试验进行界面剪切机理研究，国外研究起步较早，Potyondy(1961)最早利 用改进的剪切盒进行界面剪切试验，国内相关研究起步较晚，张嘎和张建民 (2005)等利用大型界面循环加载剪切仪进行了粗粒土与结构物接触面的单调 和循环剪切试验研究。结构-土界面摩擦参数的试验方法目前主要包括模型试验 和现场足尺试验两种。模型试验因其操作简便，可重复性强，一般认为是进行 摩擦参数研究最直接、有效的方式。但由于模型结构尺寸与土颗粒粒径之比远 小于原状结构，尺寸效应在一定程度上限制了模型试验的可靠性，加之模型试 验条件难于精确控制，目前研究成果大多局限于定性规律的研究，定量规律方 面的研究成果较少且相对于现场试验结果存在较大的误差。现场足尺试验可以 更好的获得结构在原位荷载条件下的界面摩擦参数，该试验方法对于单一目标 点的摩擦参数的测量具有良好的适用性。但对于大范围工程场地，只能通过多 实验点原位测量，采用该种方法面临着费时、费力的问题，因此工程实际中很 难被大范围应用。针对以上工程实际中存在的问题，本发明提出了一种能够实 现横向长距离连续测量土与结构界面摩擦参数的实验方法，该方法对建立于软 土场地的工程设计及稳定性评价具有重要的意义。

发明内容

针对已有实验方法不能实现横向长距离测量土与结构界面摩擦参数的问 题，本发明提出了一种软土场地结构-土界面摩擦参数长距离原位测量方法，该 方法可适用于湖泊、沼泽、河流、海洋等底部软弱土层的土与结构界面摩擦参 数的连续测量。尤其是随着深海油气资源开发日益增多，依托本发明所提方法 对海洋土与结构界面摩擦参数进行测量，对海底管线、海底电缆等工程设施的 设计及稳定性评价具有极为重要意义。

本发明的技术方案：

一种软土场地结构-土界面摩擦参数长距离原位测量方法，步骤如下：

步骤1、拖曳装置底端设有多个凹槽，凹槽内布置摩擦板，摩擦板与安装于 凹槽内的拉压传感器连接，确保摩擦板的下表面与土体接触并位于同一行进线 上；一个拉压传感器平行于运动方向，另一个传感器垂直于运动方向；通过调 整拖曳装置上方配重使摩擦板处于待测土层的指定深度；