公路2013年9月第9期 HIGHWAY Sep 2013 Na 9 文章编号：0451-0712(2013)09-0056-06 中图分类号：U45549 文献标识码：B 孔压静力触探(CPTU)计算软土固结系数 及其在港珠澳大桥工程中的应用 王建军，刘鑫，王晨涛，陈多才，刘存林 《中交公路提侧得计验有奥公司卧立市10008) 摘要：介绍孔压静力触探(CPTU)原理，详细叙述了利用CPTU试验资料计算软土固结系数的方法和步骤。 结合港珠澳大桥岛隧工程的CPTU试验进行了实例计算，结果表明：孔隙水压力静力触探测试求出的固结系数比室 内图结试验所求固结系数大1一2个数量缓：针对两种固结系数进行了大量统计对比研究，发现两者之间存在很好的 线性相关关系， 关能词：孔压静力触探：固结系数：回自分析；港珠携大桥岛隧工程 随若我国经济稳步快速发展.公路建设的步伐 体固结过程，但是只能用来验证设计参数的正确与 也逐步向大规模、高难度、新技术等方向迈进。苏通 否，无法在的期设计阶段利用该法得到固结系数，因 长江大桥，杭州湾跨海大桥、西喉门大桥、青岛跨海 此也就无法直接为设计提供准确可靠的土体参数， 大桥等一批跨江、跨海大桥的建成通车，充分体现」 孔隙水压力静力触探(CPTU)是近30年来岁 我国经济与技术实力。目前正处于建设中的世界最 展起来的新型原位测试技术，可求取土的原位固结 长的踏海大桥一进珠速大桥，其中“岛隧工程”是丁 系粉，有若内试验和其他现场试验无法比拟的 程技术最复杂，建设难度最大的部分，要在软弱地基 点：试验时间短、扰动小、方便经济、快速准确，更能 上建设至今世界上最长的海底沉管隧道，在水深1( 真实地反映士体的固结特性，日益受到我国学者和 m且款土厚度达3050m的海中建造人工岛，面 广大岩土工程师的重视)。 临着复杂的软土问题，尤其是软土的固结。 固结是指由于振动或者外荷找的作用，土体内 1孔随水压力静力触探(CPTU)摄沫 产生超孔隙水压力，在水头差的作用下，士体内部发 孔隙水 力静力触探技术 生渗流，导致土中水排出，超孔隙水压力消散，土保 孔隙水压力静力触探(Piezocone Penetratio 孔隙比降低，因发生体积变化而压密的时间过程。 Test),简称孔压静探(CPTU),于20世纪70年代 固结系数是体现固结过程快慢的指标，作为软土地 研制成功，我国从80年代知开始引进该持术，位品 基变形分析和软土地基加固设计的关键参数，它的 与标准的申式圆锥静力触授贯入仪(CPT)相结 准确获取具有重要的工程实践意义 合，在探头上安装滤水器及量测孔隙水压力的传感 目前，固结系数的获取方法主要有两种：第一种 元件，使得在探头贯入饱和土体的过程中，连续测亡 方法是通过现场取原状土样进行室内试验加以测 探头锥尖阻力（▣）和侧壁摩阻力(f,),同时量测士 定。但由于土样的获取和运输过程中受到扰动，室 的孔隙水压力(“)，当在预定深度停止贯入时，还可 为试玲的应力状态与土样原位的实际情的差异 量测因贯入产生的超赠水压力八）随时间的消 及土体各向异性等因素的影响，造成固结系数 的室 散过程，直至超孔隙水压力全部消散， 到稳定的静 内试验值与原始真实值存在一定程度的差异：第 种方法是利用在施工期、预压期和营运期荷载作用 格款生 下的沉降过程反算求得，此方法可以客观地反映土 自20世纪80年代初，国外的Baligh等(1981) 收路日期.2013-07-15 (C)1994-019 China Academic Joumal Electronie Publishing House.All rights reserved.htp://www.enki.net公路 ２０１３年９月 第９期 ＨＩＧＨＷＡＹ Ｓｅｐ．２０１３ Ｎｏ．９ 文章编号：０４５１－０７１２（２０１３）０９－００５６－０６ 中图分类号：Ｕ４５５．４９ 文献标识码：Ｂ 孔压静力触探（ＣＰＴＵ）计算软土固结系数 及其在港珠澳大桥工程中的应用 王建军，刘 鑫，王晨涛，陈多才，刘存林 （中交公路规划设计院有限公司 北京市 １０００８８） 摘 要：介绍孔压静力触探（ＣＰＴＵ）原 理，详细叙述了利用 ＣＰＴＵ 试验资料计算软土固结系数的方法和步骤。 结合港珠澳大桥岛隧工程的 ＣＰＴＵ 试验进行了实例计算，结果表明：孔隙水压力静力触探测试求出的固结系数比室 内固结试验所求固结系数大１～２个数量级；针对两种固结系数进行了大量统计对比研究，发现两者之间存在很好的 线性相关关系。 关键词：孔压静力触探；固结系数；回归分析；港珠澳大桥岛隧工程 随着我国经济稳步快速发展，公路建设的步伐 也逐步向大规模、高难度、新技术等方向迈进。苏通 长江大桥、杭州湾跨海大桥、西堠门大桥、青岛跨海 大桥等一批跨江、跨海大桥的建成通车，充分体现了 我国经济与技术实力。目前正处于建设中的世界最 长的跨海大桥－港珠澳大桥，其中“岛隧工程”是工 程技术最复杂、建设难度最大的部分，要在软弱地基 上建设至今世界上最长的海底沉管隧道，在水深１０ ｍ 且软土厚度 达３０～５０ｍ 的 海 中 建 造 人 工 岛，面 临着复杂的软土问题，尤其是软土的固结。 固结是指由于振动或者外荷载的作用，土体内 产生超孔隙水压力，在水头差的作用下，土体内部发 生渗流，导致土中水排出，超孔隙水压力消散，土体 孔隙比降低，因发生体积变化而压密的时间过 程。 固结系数是体现固结过程快慢的指标，作为软土地 基变形分析和软土地基加固设计的关键参数，它的 准确获取具有重要的工程实践意义。 目前，固结系数的获取方法主要有两种：第一种 方法是通过现场取原状土样进行室内试验加以测 定。但由于土样的获取和运输过程中受到扰动、室 内试验的应力状态与土样原位的实际情况的差异以 及土体各向异性等因素的影响，造成固结系数的室 内试验值与原始真实值存在一定程度的差异；第二 种方法是利用在施工期、预压期和营运期荷载作用 下的沉降过程反算求得，此方法可以客观地反映土 体固结过程，但是只能用来验证设计参数的正确与 否，无法在前期设计阶段利用该法得到固结系数，因 此也就无法直接为设计提供准确可靠的土体参数。 孔隙水压力 静 力 触 探（ＣＰＴＵ）是 近３０年 来 发 展起来的新型原位测试技术，可求取土的原位固结 系数，有着室内试验和其他现场试验无法比拟的优 点：试验时间短、扰动小、方便经济、快速准确，更能 真实地反映土体的固结特性，日益受到我国学者和 广大岩土工程师的重视［１］。 １ 孔隙水压力静力触探（ＣＰＴＵ）概述 １．１ 孔隙水压力静力触探技术 孔隙 水 压 力 静 力 触 探 （ＰｉｅｚｏｃｏｎｅＰｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ），简称孔 压 静 探（ＣＰＴＵ），于２０世 纪７０年 代 研制成功，我国从８０年代初开始引进该技术，它是 与标准的电测式圆锥静力触探贯入仪（ＣＰＴ）相 结 合，在探头上安装滤水器及量测孔隙水压力的传感 元件，使得在探头贯入饱和土体的过程中，连续测试 探头锥尖阻力（ｑｃ）和 侧 壁 摩 阻 力（ｆｓ），同 时 量 测 土 的孔隙水压力（ｕ），当在预定深度停止贯入时，还可 量测因贯入产生的超孔隙水压力（△ｕ）随时间的消 散过程，直至超孔隙水压力全部消散，达到稳定的静 水压力（ｕ０）［２］，并由此探求软土的固结系数。 １．２ 国内外研究概况［３］ 自２０世纪８０年代初，国外的 Ｂａｌｉｇｈ等（１９８１）、 收稿日期：２０１３－０７－１５