孔压静力触探(CPTU)确定地基土压缩模量方法研究.docx

孔压静力触探(CPTU)确定地基土压缩模量方法研究
引言
地基土压缩模量是评估地基变形特性的重要参数之一。传统的测定方法包括三轴压缩试验、固结仪试验等。然而，这些试验需要大量的土样和昂贵的试验设备，且不能模拟实际场地应力状态。孔压静力触探（CPTU）是一种新型地基测试技术，其可以通过测量孔壁摩阻力来间接评估地基土壤力学参数。因此，本文旨在研究利用CPTU测量确定地基土压缩模量的方法。
CPTU测试原理
CPTU测试利用一个用荷物质量挂重型钢丝绳的钻杆，将一个圆柱形的探头缓慢推进土中。当探头进入土壤时，由于其前端面积很小，因此前端的孔隙水被压缩并向后排出。同时，在土壤孔隙水排出过程中，圆柱体外周部分上升，产生一定的阻力。探头前端还有一对电极，用来测量土壤的孔隙水电导率和孔隙水压力。由于自重荷载的作用，探头在土层中停止时的孔隙水压力为零。根据终止孔压的罗森法则（RosenMethod），可以计算出垂直于孔壁的孔壁摩阻力。在有效孔隙压缩系数的作用下，孔底产生的总摩阻力可以转换为土壤的剪切强度参数。因此，CPTU测试结果可以用于确定地基土壤力学参数。
CPTU方法评估地基土压缩模量的主要步骤
第一步：测量土壤重度（γ）和孔隙比（e）
为了准确测量土壤压缩模量，需要测量土壤重度（γ）和孔隙比（e）的值。地面上需要实测土壤样品，并进行实验室试验。其中，孔隙比是由样品重度和水密度（ρw）计算得出的。
e=(γ/ρw)-1
第二步：计算孔隙沉降模量（Es1）
将CPTU测试结果中的过剩孔隙水压缩系数（Cc）和E0值用于计算孔隙沉降模量（Es1）。用于计算Es1的表达式如下：
Es1=[(1+e)/(1-e)]*(Cc/(1+e))*γ
第三步：计算静态压缩模量（Ecs）
将孔隙沉降模量（Es1）和恒定应力剪切模量（G0）用于计算静态压缩模量（Ecs）。用于计算Ecs的表达式如下：
Ecs=3G0(1-2ν)/(1+ν)+6Es1
其中，ν为泊松比。
第四步：计算动态压缩模量（Ecd）
因为地面周围的环境和周围土壤的变化可能会对静态应力下的地基施加动态载荷，因此，需要计算动态压缩模量（Ecd）。
Ecd=Ecs/[(1+(2πfτ)^2)^0.5]
其中，fτ为主应力频率。
结论
本文研究了利用CPTU测试方法确定地基土压缩模量的方法。通过分析CPTU测试方法的原理和步骤，得到了计算孔隙沉降模量、静态压缩模量和动态压缩模量的公式。这些公式在实际工程中可以用来评估地基土壤的力学性质。因为CPTU测试方法既方便，又经济，而且可以在应力状态下进行测试，因此，在地基勘探和评估方面具有广泛的应用前景。