[发明专利]一种软土场地土体软化参数长距离连续测量方法

说明书

本发明提供了一种软土场地土体软化参数长距离连续测量方法，拖曳装置底端布置土体应变软化关系测量装置，拖曳装置主动或被动在软土层内行走，确保拖曳装置在行走中部分贯入待测土层，通过调整拖曳装置上方配重及拖拽角度控制其入土深度。采用该方法避免了传统单点竖向测量方法由于试验点的特殊性对软化参数测量结果的影响，通过一次拖拉试验即可完成土体应变软化参数的横向长距离连续现场测量，所测参数可用于指导防波堤工程、海底油气管线、电缆、光缆等工程的设计及施工。尤其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底土体软化参数进行测量并应用于海底管线、海底电缆等工程设施的设计及海底边坡稳定性评价具有重要意义。

技术领域

本发明属于岩土、地质和环境等技术领域，涉及一种软土场地土体软化参数长距离连续测量方法，该方法尤其适用于水下土体软化参数调查。

背景技术

软土作为一种不良土体，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，在软土场地进行的结构设计和施工风险较高。土体的软化现象作为影响结构物承载能力及稳定性的重要因素之一，实现软土场地土体软化参数的精确、连续测量对降低工程风险和优化工程设计具有重要意义。

传统土体软化参数获取的主要方法是通过现场重力取样或钻孔取样等方法获取芯状土样，继而通过室内循环单剪、环剪、全流贯入仪(T-bar、Ball-bar)循环试验完成土体软化参数的测量。但此类方法由于取样过程对土体的扰动以及试验方法存在的局限性，很难准确估计实际场地的土体软化参数，这必然对工程造成不利的影响甚至影响工程安全。近些年，现场原位试验方法得到了快速发展，原位全流贯入(T-bar、Ball-bar)试验得到了广泛应用，试验精度也得到了显著提升，尤其对于软土场地，这些实验方法体现了无法比拟的优越性。然而，此类原位试验方法对于单一目标点土体软化参数的测量具有良好的适用性，但对于大范围长距离的场地，此方法不能沿地层方向连续测量土体软化参数。通过设置较多的竖向钻孔点可以反应一定距离范围内的土体软化参数变化情况，但由此导致的工程费用和时间的增加，使得该方案在实际工程中变得不切实际。因此，结合目前工程中遇到的问题，急需找到一种能够实现横向长距离连续测量土体软化参数的实验方法，该方法对建立于软土场地工程的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体软化参数的问题，本发明提出了一种可横向连续测量土体软化参数的方法，该方法可适用于湖泊、沼泽、河流、海洋等底部软弱土层的土体软化参数的测量，用于防波堤、海底油气管线、电缆、光缆等依托于浅层土体软化参数进行设计和施工的工程。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，进行海底土体软化参数进行测量，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：

一种软土场地土体软化参数长距离连续测量方法，步骤如下：

步骤1、拖曳装置底端布置土体应变软化关系测量装置：多个土体应变软化关系测量装置安装于拖曳装置底端，安装方向为指向拖曳装置运动方向，确保多个土体应变软化关系测量装置位于同一行进线上；拖曳装置在土体内行进过程中，同一位置土体受到拖曳装置底端多个土体应变软化关系测量装置的扰动；通过土体应变软化关系测量装置所测电压信号与阻力之间的转化关系，获得土体应变软化关系测量装置行进中的阻力；对同一位置土体，即获得土体应变软化关系测量装置所受阻力与其对应的扰动土体的土体应变软化关系测量装置个数之间的关系；结合扰动土体的土体应变软化关系测量装置个数与土体发生的累积塑性应变之间的关系，继而获得阻力和累积塑性应变之间的关系；结合土体应变软化关系测量装置所受阻力与土体强度之间的关系，最终确定土体强度与累积塑性应变之间的关系，即土体应变软化关系；

步骤2、拖曳装置主动或被动在软土层内行走，确保拖曳装置在行走中部分贯入待测土层，通过调整拖曳装置上方配重及拖拽角度控制其入土深度。