[发明专利]测量软黏土的不排水剪切强度的系列探头及试验方法

说明书

本发明提供一种测量软黏土的不排水剪切强度的系列探头，每个探头包含牵引部分和锥头主体部分，其特征在于，根据锥头主体部分的形状，分为圆锥型锥头、球型锥头和实心圆柱型锥头，在三种锥头侧壁均设有深度标尺。具体地，所述圆锥型锥头，总重60g、锥角为60°、锥头高度25mm；所述球型锥头，总重60g、球体半径22mm；所述实心圆柱型锥头，总重60g、实心圆柱半径22mm。本发明同时给出利用所述的系列探头实现的测量软黏土的不排水剪切强度的试验方法，称其为落锥法。本发明具有测试方便，效率高，准确度也较高的优点。

技术领域

本发明属于海洋工程地基勘察领域，特别涉及一种可以快速测量极软的饱和粘土不排水强度的计算体系。

背景技术

与内陆的岩土工程不同，海洋独特的沉积特点使得海床浅层的沉积物多为软黏土。由于表层饱和软黏土的强度很小，采用常规的测试方法很难准确确定其强度。作为海洋工程中非常重要的参数，准确的确定土的不排水强度是保证海洋工程结构物稳定安全的前提。

黏土的不排水抗剪强度大小受多种因素的影响，如试验方法、加载速率、初始应力状态、应力路径等。传统的黏土不排水抗剪强度的测试方法有很多种，可以分为室内试验和原位试验两类。室内试验有：单剪试验、直剪试验、无侧限抗压试验、扭剪试验以及三轴试验等；原位试验有：十字板试验、袖珍贯入试验、CPT试验、旁压试验、全流贯入仪试验等等。

但是，处于深海表层的饱和软黏土，不排水剪切强度非常低、灵敏度高，这些黏土多处于固体状态与流体状态之间。因此，三轴试验以及直剪试验等室内试验无法正常开展，这给确定饱和软黏土的不排水抗剪强度的增加了难度；而原位试验由于各种原因，很难得到表层土体的准确参数，确定的抗剪强度多是依靠工程经验选取参数进行计算。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种可靠、简洁、准确的测定软黏土，尤其是饱和软黏土不排水剪切强度的系列探头及试验方法，通过向土体落锥后测得的锥头贯入深度确定软黏土的不排水剪切强度。为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案予以实现：

一种测量软黏土的不排水剪切强度的系列探头，每个探头包含牵引部分和锥头主体部分，其特征在于，根据锥头主体部分的形状，分为圆锥型锥头、球型锥头和实心圆柱型锥头，在三种锥头侧壁均设有深度标尺。

优选地，所述圆锥型锥头，总重60g、锥角为60°、锥头高度25mm；所述球型锥头，总重60g、球体半径22mm；所述实心圆柱型锥头，总重60g、实心圆柱半径22mm。

本发明同时提供一种所述的系列探头实现的测量软黏土的不排水剪切强度的试验方法，称其为落锥法。包括以下步骤：

(1)将土样搅拌均匀，按照已知的密度填入试样杯中，制作多组软黏土试样；

(2)按照从低到高的顺序确定第一、第二、第三测试分界点；

(3)选择圆锥型探头进行试验；

(4)将试样放置水平面上，将锥头调节到锥尖恰好接触到土样表面的高度；

(5)设定计时时间，释放锥头，使得锥头能够在重力作用下自由下落；计时结束后，获取锥头贯入深度h，以此作为测试结果；

(6)如果测试结果小于第一测试分界点，则判断该土体不宜采用落锥法进行不排水强度的测试；

(7)如果测试结果大于第三分界点，则判断不适宜采用圆锥型探头进行不排水强度的测试；

(8)选择球型探头重复步骤(4)和(5)，如果测试结果大于第二分界点，则选择实心圆柱型锥头进行不排水强度的测试；

(9)重复步骤(4)和(5)，记录测试结果；

(10)对于三个分界点确定的不同区间，选用相应的测试结果，将锥头贯入深度h带入下列公式计算黏土的不排水剪切强度Su：