第39卷增刊2 岩土 工程学报 Vol.39 Supp.2 2017年10月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering 0ct.201 D0:10.11779/CJGE2017S205 基于CPTU测试的港珠澳大桥砂土液化评价方法研究 段伟，黎国军“，刘松玉，祝刘文，杜字： 1.东南大学岩士工程丽究所，江苏南京21006：2.中交第四务工程粉察设计院有限公可，广东广州510275) 摘要：地震液化是引起地基失稳和上部结构损害的直接原因之一，因此，液化评价是土工抗震勘察中的重要内容， ,通过CPTU数据与标准贯入试路 剪切被速试验结果分析比 一万面建 可靠的CPT 数据与SPT、野 速的相关关系：另一方面利用CPTU液化判别方法，对岛魔 化势进行了评估 别液化结果进行对比验证，得出基于CPTU液化判别法具有一定优势。研究结果可为类似重要工程勒察 笑高依压静力触暴：液化：期阻力此：剪切：标试验 中图分类号，1443 文献标识码：A 文章编号：1000-45482017)S2-0236-04 作者简介：段(1989-男，博士研究生，主要从事现代原位测试技术方面的研究。E-mal:dv@163.com Evaluation method for sand liquefaction of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge based on cPTU tests DUAN Wei'CAI Guo-iun'LIU Song-vu'ZHU Liu-wen'DU Yu? (1.Institute of Geotechnical Engineering.Southeast Un ersity.Naniine 210096.China 2 CCCC.FHDI En ing Co.Ld,Guangzhou 510275.Ch earthquake liquefaction ison of thedire causes for unstable ground andd eof upper structure.Therefore the liquefaction asse ment is an important part of anti-seismic investigation in engineering.By taking the island and tunne project of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge as an example.the CPTU data is compared with the results of standard penetration tests and shear wave velocity tests.On one hand.the correlations between CPTU data and SPT shear wave velocity are established.On the other hand,the the island tue is by the method of CPTUand has certain advantages and may provide basis for similar. Key words:piezocone penetration test:liguefaction,cyclic resistance ratio:shear wave velocity:standard penetration test 0引 了CpTI成果解译，分析了CpTJ与切波速、SpT之 在地震作用下，土体液化往往会引起地基不均匀 间的相关性，利用CPTU、剪切波速、SPT进行了该场 沉陷，因此成为相关学者热点关注的课题之一。目前 地液化判别分析比较。 对于地震液化的判别，主要分为室内试验与原位测试， 1砂土液化评估方法 国际上针对液化评估较多采用Seed简化法)，该 有基于静力触探(CPT)、标准贯入(SPT)、剪切 法最初是利用标准贯入试验，在国际地震工程研究中 波速(V)法等，随着地震液化方面理论与试验研究 心(NCEER)研讨会上将该法扩展到CPT/CPTU测试 等不断突破，试验手段与技术的不断创新与改进，以 技术中，因CPTU测试具有连续性，可重复性，能提 孔压静力触探(CPTU)四为代表的政进原位测试方法 供地层数据的连续曲线，因此，通过CPTU数据能对 成为从小应变到大应变水平能 确定土体性质的最常 用的现场原位测试方法，在地震液化评价应用领域取 基金项目：国家重点研发计划深怒(2016Y下C0020国家自然科写 得良好效果。 本文首先介绍了基于CPTU测试的砂土液化判别 KYCX171024江苏省普酒高研究生科研创新计 方法，结合港珠澳大桥岛隧工程砂土液化场地，进行 收稿日期：2017-08-02 话讯作者(E-mai止focuscaig163.com (C)1994-019 China Academie Joumal Eleetronie Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
第 39 卷 增刊 2 岩 土 工 程 学 报 Vol.39 Supp.2 2017年 10月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Oct. 2017 基于 CPTU 测试的港珠澳大桥砂土液化评价方法研究 段 伟 1 ，蔡国军*1，刘松玉 1 ，祝刘文 2 ，杜 宇 2 (1. 东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 210096；2. 中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510275) 摘 要：地震液化是引起地基失稳和上部结构损害的直接原因之一，因此，液化评价是土工抗震勘察中的重要内容。 以港珠澳大桥岛隧工程为例，通过 CPTU 数据与标准贯入试验、剪切波速试验结果分析比较，一方面建立了可靠的 CPTU 数据与 SPT、剪切波速的相关关系；另一方面利用 CPTU 液化判别方法，对岛隧砂土液化势进行了评估，并与 SPT、 剪切波速判别液化结果进行对比验证，得出基于 CPTU 液化判别法具有一定优势。研究结果可为类似重要工程勘察提 供参考依据。 关键词：孔压静力触探；液化；周期阻力比；剪切波速；标贯试验 中图分类号：TU443 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2017)S2–0236–04 作者简介：段 伟(1989– )，男，博士研究生，主要从事现代原位测试技术方面的研究。E-mail: zbdxdw@163.com。 Evaluation method for sand liquefaction of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge based on CPTU tests DUAN Wei1 , CAI Guo-jun1 , LIU Song-yu1 , ZHU Liu-wen2 , DU Yu2 (1. Institute of Geotechnical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China; 2. CCCC-FHDI Engineering Co. Ltd., Guangzhou 510275, China) Abstract: The earthquake liquefaction is one of the direct causes for unstable ground and damage of upper structure. Therefore, the liquefaction assessment is an important part of anti-seismic investigation in engineering. By taking the island and tunnel project of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge as an example, the CPTU data is compared with the results of standard penetration tests and shear wave velocity tests. On one hand, the correlations between CPTU data and SPT, shear wave velocity are established. On the other hand, the sand liquefaction potential of the island tunnel is evaluated by the method of CPTU and compared with the liquefaction results of SPT and shear wave velocity. The results show that the liquefaction method of CPTU has certain advantages and may provide reference basis for similar engineering survey. Key words: piezocone penetration test; liquefaction; cyclic resistance ratio；shear wave velocity；standard penetration test 0 引 言 在地震作用下，土体液化往往会引起地基不均匀 沉陷，因此成为相关学者热点关注的课题之一。目前 对于地震液化的判别，主要分为室内试验与原位测试， 为了扰动小，能够代表土层原始应力状态指标，工程 中广泛使用原位测试方法。典型的现场原位测试方法 有基于静力触探（CPT）、标准贯入（SPT）、剪切 波速（Vs）法等，随着地震液化方面理论与试验研究 等不断突破，试验手段与技术的不断创新与改进，以 孔压静力触探（CPTU）[1]为代表的改进原位测试方法 成为从小应变到大应变水平能够确定土体性质的最常 用的现场原位测试方法，在地震液化评价应用领域取 得良好效果。 本文首先介绍了基于CPTU测试的砂土液化判别 方法，结合港珠澳大桥岛隧工程砂土液化场地，进行 了CPTU成果解译，分析了CPTU与剪切波速、SPT之 间的相关性，利用CPTU、剪切波速、SPT进行了该场 地液化判别分析比较。 1 砂土液化评估方法 国际上针对液化评估较多采用Seed简化法[2]，该 法最初是利用标准贯入试验，在国际地震工程研究中 心（NCEER）研讨会上将该法扩展到CPT/CPTU测试 技术中[3]，因CPTU测试具有连续性，可重复性，能提 供地层数据的连续曲线，因此，通过CPTU数据能对 ─────── 基金项目：国家重点研发计划课题(2016YFC0800201)；国家自然科学 基金项目（41672294）；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目 （KYCX17_0139） 收稿日期：2017–08–02 *通讯作者（E-mail: focuscai@163.com） DOI：10.11779/CJGE2017S2057
增刊2 段伟，等。基于CPTU测试的港珠澳大桥砂土液化评价方法研究 237 地层进行连续液化判别，生成抗震液化剖面。 根据参数，分别对n和k进行取值，参数O和 1.1基于CPTU液化评估方法 F的求解，详见文就[31 其干CT】液化判别法分为确定性方法与概密 1.2基于SPT及剪切波速K,液化评估方法 法，工程应用中一般采用确定性方法，即安全系数法 基于SPT及剪切波速K进行CRR的计算具体参 可表示为F=CRR/CSR3,若F>1,则判别为液化。 考文献[3，限于篇幅，在此不再论述 (1)等效周期应力比的求解 1.3CPTU数据与SPT、V的相关性 根据场地的地震基本设计参数可计算周期应力 国内外学者做了大量有关CPT几U与$PT之间相关 比，目前普遍采用的是Sed等l提出计算式，考虑到 性的研究工作.Rob son进行了(gJP)No比值与土体 震级的影响，最终等效周期应力比CSR5的求解为 平均粒径D 相关关系的研究，得出土体的 均粒宿 CSR=0.dm (1) 跟土体类型相关的结论。因此，Roberston针对不同卖 型的土体提出(aP VN建议值。Jefferies等提出基于 式中口SR,。为通时需级化别系勒转拖头为雪级 的CPT-SPT相关关系，话用干。一406的十体。 M,=7.5下的周期应力比：G。和σ。分别为计算深度 国外对与CPTU数据的相关性做了大量研究， 处土体总上覆应力和有效上覆应力(kP阳) 为地 最具代表性方法见表1。 面最大加速度 :为重力加速度 m/s') 为应力折减系数：MSF为震级比例系数。参数求解具 21 试验研究 体见文献[3]。 21 场地描述 (2)周期阻力比的求解 式验场地位于珠江三角洲入海口， 场区一带分利 很多学者提出了不同的基于CPT试技术计笔 的饱和粉土及砂土层有：14层全新世海相沉积中 CRR的方法4，下面主要介绍RobC ison法 层、22层早更新世陆相沉积粉细砂层、33层晚更新世 提出基于CPT液化势评估方法，后 海陆交互相沉积粉细砂层、34层晚更新世海陆交互相 来进行了修正，提出了修正的CRR计算模型，其具 沉积中砂层、42层晚更新世冲状积相沉积粉细秒层 体求解过得如下。 43层晚更新世冲洪积相沉积含砾细砂层、44层晚更 引入应力指数n对CPTU推尖阻力测试值讲行归 世冲洪积相沉积中砂层和 层晚更新世冲洪积相沅 一标准化处理， 反映了所贯入土体的应力水平，应力 积粗砂层。根据《建筑抗震设计规范》(GB50O11 指数n为 2010)引及《公路桥梁抗震设计细则》(TGTB02 n=0.381.+0.05(c1p,)-0.15≤1.0 2) -01一2008)4的初判准则，初判仅14层全新世松 式中，。为士体类型指标参数， 中砂有液化热，应做讲 一步判断。根据美国 .=V3.47-gQ}+122+gF (3) CEER研讨 上的规定 年代为第四纪更新 式中，Q为归一化锥尖阻力，F,为摩阻比。 以前的粉土及砂土可判为不液化土，纯砂(N)0>30 通过引入细粒修正系数k对标准化的维尖阻力 时可判为不液化土。据此可初判：45层(N,)>30, Qm进行修正，得到标准化的纯砂锥尖阻力es=kC。 不其备发生液化的条件，可不考虑砂土液化对场地的 最后基于Qc 周期阻力比CRR的求解 影响：14层、22层、33层、34层、42层、43层、44 层需进行进一步液化判别 2.2CPTU试验设备 CRR= (4) )00 本次CPTU试验采用美国Vertek孔压探头。所使 (e<50) 用探头集成了常规CPT、孔压、倾斜功能模块。 表1剪切波速评估汇总表 Table 1 Summary of evaluation of shear re velocity 方法序县 方法 站速平传公C 话用十厚 方法 Baldi等t网 y=277a.)a') 非胶结新近沉积砂层 方 Mayne等 方法 Hegazy等 y=0.1lgg-11.4/g,100 所有土层 方法4 V=118.81gf)+18.5 所有士层 方法5 Robertson2 V=10(q.-o)/P 非胺结的全新世一中新世土层 C)19942019Chim tronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.ne
增刊 2 段 伟，等. 基于 CPTU 测试的港珠澳大桥砂土液化评价方法研究 237 地层进行连续液化判别，生成抗震液化剖面。 1.1 基于 CPTU 液化评估方法 基于 CPTU 液化判别法分为确定性方法与概率 法，工程应用中一般采用确定性方法，即安全系数法， 可表示为 Fs=CRR/CSR7.5，若 Fs 1，则判别为液化。 （1）等效周期应力比的求解 根据场地的地震基本设计参数可计算周期应力 比，目前普遍采用的是Seed等[2]提出计算式，考虑到 震级的影响，最终等效周期应力比CSR7.5的求解为 v0 max 7.5 d v0 CSR 0.65 / MSF a r g 。 (1) 式中 CSR7.5 为通过震级比例系数转换为震级 s M 7.5 下的周期应力比； v0 和 v0 分别为计算深度 处土体总上覆应力和有效上覆应力（kPa）；amax 为地 面最大加速度（m/s2 ）；g 为重力加速度（m/s2 ）；rd 为应力折减系数；MSF 为震级比例系数。参数求解具 体见文献[3]。 （2）周期阻力比的求解 很多学者提出了不同的基于 CPTU 测试技术计算 CRR 的方法[4-5]，下面主要介绍 Robertson 法。 Robertson 等[4]提出基于 CPT 液化势评估方法，后 来进行了修正，提出了修正的 CRR 计算模型，其具 体求解过程如下。 引入应力指数 n 对 CPTU 锥尖阻力测试值进行归 一标准化处理，反映了所贯入土体的应力水平，应力 指数 n 为 c v0 a nI p 0.381 0.05( / ) 0.15 1.0 ≤ ， (2) 式中，Ic为土体类型指标参数， 2 2 c tn r I (3.47 lg ) (1.22 lg ) Q F ， (3) 式中，Qtn 为归一化锥尖阻力，Fr为摩阻比。 通过引入细粒修正系数 kc 对标准化的锥尖阻力 Qtn进行修正，得到标准化的纯砂锥尖阻力 Qtncs=kcQtn。 最后基于 Qtncs，周期阻力比 CRR 的求解： 3 tncs tncs tncs tncs 93 0.08 (50 160) 1000 CRR= 0.833 0.05 ( 50) 1000 Q Q Q Q ≤ ＜ ＜ 。(4) 根据参数 Ic 分别对 n 和 kc进行取值，参数 Qtn和 Fr的求解，详见文献[3]。 1.2 基于 SPT 及剪切波速 Vs 液化评估方法 基于 SPT 及剪切波速 Vs 进行 CRR 的计算具体参 考文献[3]，限于篇幅，在此不再论述。 1.3 CPTU 数据与 SPT、Vs 的相关性 国内外学者做了大量有关CPTU与SPT之间相关 性的研究工作。Robertson进行了(qc/Pa)/N60比值与土体 平均粒径D50相关关系的研究[6]，得出土体的平均粒径 跟土体类型相关的结论。因此，Roberston针对不同类 型的土体提出(qc/Pa)/N60建议值。Jefferies等[7]提出基于 Ic的CPT-SPT相关关系，适用于Ic 4.06的土体。 国外对 Vs 与 CPTU 数据的相关性做了大量研究， 最具代表性方法见表 1。 2 试验研究 2.1 场地描述 试验场地位于珠江三角洲入海口，场区一带分布 的饱和粉土及砂土层有：14 层全新世海相沉积中砂 层、22 层早更新世陆相沉积粉细砂层、33 层晚更新世 海陆交互相沉积粉细砂层、34 层晚更新世海陆交互相 沉积中砂层、42 层晚更新世冲洪积相沉积粉细砂层、 43 层晚更新世冲洪积相沉积含砾细砂层、44 层晚更新 世冲洪积相沉积中砂层和 45 层晚更新世冲洪积相沉 积粗砂层。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011－ 2010）[13]及《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02 －01－2008）[14]的初判准则，初判仅 14 层全新世松 散中砂具有液化势，应做进一步判断。根据美国 NCEER 研讨会上的规定，地质年代为第四纪更新世 以前的粉土及砂土可判为不液化土，纯砂 1 60 ( ) 30 N 时可判为不液化土。据此可初判：45 层 1 60 ( ) 30 N ， 不具备发生液化的条件，可不考虑砂土液化对场地的 影响；14 层、22 层、33 层、34 层、42 层、43 层、44 层需进行进一步液化判别。 2.2 CPTU 试验设备 本次 CPTU 试验采用美国 Vertek 孔压探头。所使 用探头集成了常规 CPT、孔压、倾斜功能模块。 表 1 剪切波速评估汇总表 Table 1 Summary of evaluation of shear wave velocity 方法序号 方法 剪切波速评估公式 适用土层 方法 1 Baldi 等[8] 0.13 0.27 s t vo V q 277( ) ( ) 非胶结新近沉积砂层 方法 2 Mayne 等[9] 0.627 s t V q 1.75( ) 黏性土层 方法 3 Hegazy 等[10] 1.67 0.3 s t st V q fq [10.1 lg 11.4] [ / 100] 所有土层 方法 4 Mayne[11] s s V f 118.8lg( ) 18.5 所有土层 方法 5 Robertson[12] c (0.55 1.68) 0.5 s t vo a [10 ( )/ ] I V qP 非胶结的全新世—更新世土层
成 岩士工程学报 2017年 一定偏差，其中方法4偏差较大。原因可能是由于摩 3CPTU成果解译 阳力￡稳定性差，采用该参数讲行V预测时表现出转 3.1CPTU与SPT相关性分析 大的离散性 鉴于此，通过统计分析，建立黏性土 该工程补充地质勘察采用英标标贯器进行了大量 切波速与锥尖阻力的关系（图3），提出适用于该地 ST试验，对SPT试验进行了能量校正，有关英标与 区CPT几U数据与V的相关关系如下： 国标的标贯成果相关性、差异性、转换分析见廖先斌 V=174g028 (5) 等的研究，在此不再赘述。 350 将本工程SP CPTU数据进行对比分析 限于篇幅，选取典型土层可得出以下相关关系，见图1。 0 =157-081 50 CPTU-K 1234567890 图3港珠澳区域的CPTU数掘与剪切波速的相关关系 data and v in Kon Zhuhai macao Brido 在砂土中，将Robertson2公式修正，建立相关关 系如图4所示。 Fig.I Correlation between g.and SPT of typical laver 40 由上述对比分析结果可得港珠澳地区土层 CPTU-SPT相关关系汇总见表2，可看出，整体误差 值在18.2% 20@之问.处+层比玉 土误差稍大 2港珠波地 T相关关 Table 2 Relationship between CPTU and SPT in HongKong n=7620.52 Zhuhai Macao Bridg 15 2.0 地层编号 土体类型 (g/P,N测(gP,o 2530 图4与关系 21 黏土一粉质黏士 1. 09 Fig 4 Co lation hetween L and v 3,32,41 1.6 1.3 33.34.42 粉细砂，中砂，混少 24 经过分析推荐采用下式评估砂土的剪切波速 3.0 (q-o)p (⑥) 434445 量黏 41 3.3 3.2CPTU数据与波速测试的相关性分析 4砂土液化判别分析 本次还进行悬挂式P-S波速试验，将表1中前4 基于CPTU判别结果 种经验公式评估方法与实测值进行对比分析，典型结 采用前述CPTU判别标准，判别结果如图5所示。 果如下图2。 液化区线 是流化区 非液化区城 法 方法4： 030600,2010180210240 120 图5基于CPTU数据液化判别 Fig.5 Liquefaction discrimination based on CPTU data 由图5可知：14层为可液化土层，22层为局部可可 图2剪切波速对比 液化土层，33层、34层绝大多数区域呈现非液化性 Fig 2 Comparison of shear wave velocities 在部分地段呈现液化性 42层 43层 44层均为 分析发现， 上述4种方法的评估结果与实测值有 液化土层。 (C)1994-019 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.ne
238 岩 土 工 程 学 报 2017 年 3 CPTU 成果解译 3.1 CPTU 与 SPT 相关性分析 该工程补充地质勘察采用英标标贯器进行了大量 SPT 试验，对 SPT 试验进行了能量校正，有关英标与 国标的标贯成果相关性、差异性、转换分析见廖先斌 等[15]的研究，在此不再赘述。 将本工程SPT试验结果与CPTU数据进行对比分析， 限于篇幅，选取典型土层可得出以下相关关系，见图1。 图 1 典型层 qt–SPT 相关关系 Fig. 1 Correlation between qt and SPT of typical layer 由上述对比分析结果可得港珠澳地区土层 CPTU-SPT 相关关系汇总见表 2，可看出，整体误差 值在 18.2%～20%之间，砂土层中比黏土误差稍大。 表 2 港珠澳地区 CPTU-SPT 相关关系表 Table 2 Relationship between CPTU and SPT in HongKong- .Zhuhai Macao Bridge 地层编号 土体类型 (qt/Pa)/N 测 (qt/Pa)/N60 21 黏土—粉质黏土 1.1 0.9 31, 32, 41 黏土—粉质黏土，夹 薄层细砂 1.6 1.3 33, 34, 42 粉细砂，中砂，混少 量黏土 3.0 2.4 43, 44, 45 中粗砂 4.1 3.3 3.2 CPTU 数据与波速测试的相关性分析 本次还进行悬挂式 P-S 波速试验，将表 1 中前 4 种经验公式评估方法与实测值进行对比分析，典型结 果如下图 2。 图 2 剪切波速对比 Fig. 2 Comparison of shear wave velocities 分析发现，上述 4 种方法的评估结果与实测值有 一定偏差，其中方法 4 偏差较大。原因可能是由于摩 阻力 fs 稳定性差，采用该参数进行 Vs 预测时表现出较 大的离散性。鉴于此，通过统计分析，建立黏性土剪 切波速与锥尖阻力的关系（图 3），提出适用于该地 区 CPTU 数据与 Vs 的相关关系如下： 0.28 s t V q 174 ， (5) 图 3 港珠澳区域的 CPTU 数据与剪切波速 Vs的相关关系 Fig. 3 The correlation between CPTU data and Vs in HongKong- .Zhuhai Macao Bridge 在砂土中，将 Robertson[12]公式修正，建立相关关 系如图 4 所示。 图 4 Vs与 Ic关系 Fig. 4 Correlation between Ic and Vs 经过分析推荐采用下式评估砂土的剪切波速： c (0.48 1.91) 0.5 s t vo a [10 ( ) / ] I V qp 。 (6) 4 砂土液化判别分析 4.1 基于 CPTU 判别结果 采用前述CPTU判别标准，判别结果如图5所示。 图 5 基于 CPTU 数据液化判别 Fig. 5 Liquefaction discrimination based on CPTU data 由图 5 可知：14 层为可液化土层，22 层为局部可 液化土层，33 层、34 层绝大多数区域呈现非液化性， 在部分地段呈现液化性，42 层、43 层、44 层均为不 液化土层
增刊2 段伟，等。基于CPTU测试的港珠澳大桥砂土液化评价方法研究 239 4.2基于SPT判别结果 [3]YOUD TL IDRISS I M.ANDRUS R D.et al.Liquefaction 判别结果如下：34层、42层、43层、44层均为 resistance of soils:summary report from the 1996 NCEER and 不液化土层：22层仅有一个钻孔有标准贯入试验液化 998 NCEER/NSE wotkshons on evaluation of liquefaction 判别结果，也显示为不液化 土层：33层除了个别位置 显示具有液化势外，总体上显示为不液化土：14层没 2710817-833 有标贯判别资料。 [4] 4,3基于剪切波速判别结果 liquefaction potential using penetration test Canadian 判别结果如下：34层、42层、43层、44层均为不 Geotechnical Journal.1998.35(3):442-459. [5]OLSEN R.Liquefaction analysis using the cone penetrometer 体上显 为 test (CPTC Eight World Conference on Earthquake 由判别结果可知，该地区全新世砂土、更新世上部 eerine 1984 地层的砂土易于地震液化，更新世中下部地层砂土为不 [6]ROBERTSON P K.CAMPANELLA R G WIGHTMAN A 易于液化。当锥尖阻力值或者实测击数一定的情况下， SPT-CPT correlations[J].ASCE J of Geotechnical 深度越小，上覆应力越小，所含黏粒含量越小（由土类 ngineering,1983,10911449-59 指激n和士体类型指标参数得到)的地层越容易液化。 [7]JEFFERIES M G DAVIES M P.Estimation of SPT N values from the CPTIML ASTM.1993. 5结 论 [8]BALDI G BELLOTTI R.GHIONNA V N.et al.Modulus of 本文采用CTU测试技术在港跌澳大桥工得讲行 sands from CPTs and DMTsICV/Proc.12th ICSMFE.1989 了应用，初步得到以下3点结论。 165-10 (1)3种方法对于厚层砂土的判别结果一致：而对 MAYNE PW.RIX G J.Correlations bet een shea wav 于薄层砂土，由于SPT和剪切波速试验间隔的影响，有 velocity and cone tip resistance in natural clays Soils and 效样本点数量非常有限，而CPTU能提供关于 地层数 Foundations,1995,35(2):107-110. 的连续曲线， 势更加明显 [10]HEGAZY Y A.MAYNE P W.Statistical correlations between 建立 J与SPT之 间的 长系，相关 Vs and cone penetration data for different soil types[Cl/ 好，整体误差值在182%一20%之间，砂土层比黏士 层的的误差稍大。建立了CPTU与被速之间的关系， Testi CPT195:173-178 可以看出4种方法预测值与实测值基本一致，方法4 [MAYNE P W.The Second James K.Mitchell Lecture 的偏差稍大。 undisturbed sand strength from seismic cone tests (3)通过研究经过孔隙水压力和上覆土压力力校 Geomechanics&Geoengineering.2006,1(4):239-257. 正过的CPTU数据与波速试验结果，对国外己有经验 121 ROBERTSON P K.Evaluation of flow liguefaction and 公式修正，.建立了可党的CpT!数据与前切波速的相 关性公式。对国外经验公式进行了修正 提出了适用 干珠三角洲的名 of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering.2009 该公式可作为国内CTU解 1366842-853. 译标准及规程制定的 个参考 I13引GB50011一2010建筑抗震设计规范S12010.4GB50011 2010 Guidelines for seismic design of buildings/S].2010.(in 参考文献： Chinese)》 I1邹海蜂，刘松玉，蔡国军，等.基于电阻者CPU的饱和砂 【14TGTB02-01一2008公路桥梁抗设计细则S1.20 土液化势评价研究岩土工程学报，2013,357)1280 (JTG/T B02-01-2008 Guidelines for seismic design of 1288.(ZOU Hai-fe ng-yu,CAI Gu highway bridgesIS1.2008.(in Chinese)) 山)廖先斌，郭晓勇，杜宇.英标和国标标贯设备试验结果 on piezocome penetration tests on resistivityJ.Chinese 相关性分析几.岩土力学.2013.341上182-185.L1A0 Joural of Geotechnical Engineering.2013.35(7):1280 Xian-bin,GUO Xiao-yong.DU Yu. 1288.(in Chinese)) standard penetration test results on British and Chinese [21 SEED H B.IDRISS I M.Simplified procedure for evaluatin standard equipments[J].Rock and Soil Mechanics,2013, soil liquefaction potential Joumal of the Soil Mechanics 34(1):182-185.(in Chinese)) and Foundations Division.ASCE,():1249-1273. (本文责编孙振远) C)1994-2019 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved. http://www.cnki.net
增刊 2 段 伟，等. 基于 CPTU 测试的港珠澳大桥砂土液化评价方法研究 239 4.2 基于 SPT 判别结果 判别结果如下：34 层、42 层、43 层、44 层均为 不液化土层；22 层仅有一个钻孔有标准贯入试验液化 判别结果，也显示为不液化土层；33 层除了个别位置 显示具有液化势外，总体上显示为不液化土；14 层没 有标贯判别资料。 4.3 基于剪切波速判别结果 判别结果如下：34 层、42 层、43 层、44 层均为不 液化土层；33 层除了个别位置显示具有液化势外，总 体上显示为不液化土，14 层和 22 层没有波速判别资料。 由判别结果可知，该地区全新世砂土、更新世上部 地层的砂土易于地震液化，更新世中下部地层砂土为不 易于液化。当锥尖阻力值或者实测击数一定的情况下， 深度越小，上覆应力越小，所含黏粒含量越小（由土类 指数n 和土体类型指标参数Ic得到）的地层越容易液化。 5 结 论 本文采用 CPTU 测试技术在港珠澳大桥工程进行 了应用，初步得到以下 3 点结论。 （1）3 种方法对于厚层砂土的判别结果一致；而对 于薄层砂土，由于 SPT 和剪切波速试验间隔的影响，有 效样本点数量非常有限，而 CPTU 能提供关于地层数据 的连续曲线，对于薄层砂土的液化判别优势更加明显。 （2）建立了 CPTU 与 SPT 之间的关系，相关性 好，整体误差值在 18.2%～20%之间，砂土层比黏土 层的的误差稍大。建立了 CPTU 与波速之间的关系， 可以看出 4 种方法预测值与实测值基本一致，方法 4 的偏差稍大。 （3）通过研究经过孔隙水压力和上覆土压力力校 正过的 CPTU 数据与波速试验结果，对国外已有经验 公式修正，建立了可靠的 CPTU 数据与剪切波速的相 关性公式。对国外经验公式进行了修正，提出了适用 于珠三角洲的经验公式，该公式可作为国内 CPTU 解 译标准及规程制定的一个参考。 参考文献： [1] 邹海峰, 刘松玉, 蔡国军, 等. 基于电阻率 CPTU 的饱和砂 土液化势评价研究[J]. 岩土工程学报, 2013, 35(7): 1280– 1288. (ZOU Hai-feng, LIU Song-yu, CAI Guo-jun，et al. Evaluation of liquefaction potential of saturated sands based on piezocome penetration tests on resistivity[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2013, 35(7): 1280– 1288. (in Chinese)) [2] SEED H B, IDRISS I M. Simplified procedure for evaluating soil liquefaction potential[J]. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, 1971, 97(9): 1249–1273. [3] YOUD T L, IDRISS I M, ANDRUS R D, et al. Liquefaction resistance of soils: summary report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF workshops on evaluation of liquefaction resistance of soils[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2001, 127(10): 817–833. [4] ROBERTSON P K, WRIDE C E. Evaluating cyclic liquefaction potential using cone penetration test[J]. Canadian Geotechnical Journal, 1998, 35(3): 442–459. [5] OLSEN R. Liquefaction analysis using the cone penetrometer test (CPT)[C]// Eight World Conference on Earthquake Engineering, 1984. [6] ROBERTSON P K, CAMPANELLA R G, WIGHTMAN A. SPT-CPT correlations[J]. ASCE J of Geotechnical Engineering, 1983, 109(11): 1449–59. [7] JEFFERIES M G, DAVIES M P. Estimation of SPT N values from the CPT[M]. ASTM. 1993. [8] BALDI G, BELLOTTI R, GHIONNA V N, et al. Modulus of sands from CPTs and DMTs[C]// Proc. 12th ICSMFE, 1989: 165–170. [9] MAYNE P W, RIX G J. Correlations between shear wave velocity and cone tip resistance in natural clays[J]. Soils and Foundations, 1995, 35(2): 107–110. [10] HEGAZY Y A, MAYNE P W. Statistical correlations between Vs and cone penetration data for different soil types[C]// Proceedings of the International Symposium on Cone Penetration Testing, CPT. 1995: 173–178. [11] MAYNE P W. The Second James K. Mitchell Lecture: undisturbed sand strength from seismic cone tests[J]. Geomechanics & Geoengineering, 2006, 1(4): 239–257. [12] ROBERTSON P K. Evaluation of flow liquefaction and liquefied strength using the cone penetration test[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2009, 136(6): 842–853. [13] GB50011—2010 建筑抗震设计规范[S]. 2010. (GB50011— 2010 Guidelines for seismic design of buildings[S]. 2010. (in Chinese)) [14] JTG/T B02—01—2008 公路桥梁抗震设计细则[S]. 2008. (JTG/T B02—01—2008 Guidelines for seismic design of highway bridges[S]. 2008. (in Chinese)) [15] 廖先斌, 郭晓勇, 杜 宇. 英标和国标标贯设备试验结果 相关性分析[J]. 岩土力学, 2013, 34(1):182–185. (LIAO Xian-bin, GUO Xiao-yong, DU Yu. Correlation analysis of standard penetration test results on British and Chinese standard equipments[J]. Rock and Soil Mechanics, 2013, 34(1): 182–185. (in Chinese)) (本文责编 孙振远)