基于CPTU的寧波黏性土不排水抗剪強(qiáng)度確定研究

李學(xué)鵬，楊曉娟，蔡國(guó)軍，李 飚，林 軍

(1.東南大學(xué) 江蘇省城市地下工程與環(huán)境安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210096；2.東南大學(xué) 交通學(xué)院 巖土工程研究所，江蘇 南京 210096；3.江西省公路工程監(jiān)理公司，江西 南昌 330002；4.浙江省工程勘察院，浙江 寧波 315012)

基于CPTU的寧波黏性土不排水抗剪強(qiáng)度確定研究

李學(xué)鵬1，2，楊曉娟3，蔡國(guó)軍1，2，李 飚4，林 軍1，2

(1.東南大學(xué) 江蘇省城市地下工程與環(huán)境安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210096；2.東南大學(xué) 交通學(xué)院 巖土工程研究所，江蘇 南京 210096；3.江西省公路工程監(jiān)理公司，江西 南昌 330002；4.浙江省工程勘察院，浙江 寧波 315012)

黏性土的不排水抗剪強(qiáng)度是黏性土的重要力學(xué)指標(biāo)，對(duì)于地鐵車站的設(shè)計(jì)是非常重要的。由于獲得無擾動(dòng)試樣的困難或成本限制，現(xiàn)代原位測(cè)試技術(shù)已廣泛用于不排水抗剪強(qiáng)度的評(píng)價(jià)之中。以寧波地鐵車站為工程背景，采用多功能孔壓靜力觸探技術(shù)(CPTU)對(duì)黏性土進(jìn)行土層測(cè)試和評(píng)價(jià)。介紹了CPTU測(cè)試技術(shù)的基本原理；根據(jù)十字板剪切強(qiáng)度反演孔壓圓錐系數(shù)(NΔu)，提出了不排水抗剪強(qiáng)度與超靜孔壓的關(guān)系，并探討了孔壓圓錐系數(shù)與孔壓參數(shù)比的關(guān)系；將基于CPTU測(cè)試技術(shù)的不排水抗剪強(qiáng)度與室內(nèi)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，采用CPTU測(cè)試技術(shù)能有效地評(píng)價(jià)黏性土的不排水抗剪強(qiáng)度；基于十字板剪切試驗(yàn)的不排水抗剪強(qiáng)度與基于CPTU測(cè)試技術(shù)的超靜孔壓有著較好的相關(guān)性；孔壓圓錐系數(shù)與孔壓參數(shù)比有著較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

巖土工程；黏性土；不排水抗剪強(qiáng)度；CPTU；十字板剪切試驗(yàn)

0 引 言

不排水抗剪強(qiáng)度(Su)是黏性土十分重要的力學(xué)特性參數(shù)，對(duì)黏性土的強(qiáng)度特性分析和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)具有重要作用[1-6]。目前，確定黏性土不排水抗剪強(qiáng)度的方法大致可分為室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)兩大類。室內(nèi)試驗(yàn)主要包括快剪試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等，而現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)主要由十字板剪切試驗(yàn)(FVT)、扁板側(cè)脹試驗(yàn)(DMT)和靜力觸探試驗(yàn)(CPT)等[7-9]。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)評(píng)價(jià)黏性土的不排水抗剪強(qiáng)度有了一定的研究。曾玲玲等[10-11]通過對(duì)福州天然沉積黏土原狀樣及不同初始含水率重塑樣進(jìn)行三軸固結(jié)不排水抗剪試驗(yàn)，探討了土的結(jié)構(gòu)性對(duì)天然沉積黏土強(qiáng)度的影響規(guī)律。由于土樣在取樣及保存中很難保持原位應(yīng)力狀態(tài)，故而采用室內(nèi)試驗(yàn)方法進(jìn)行不排水抗剪強(qiáng)度的評(píng)價(jià)在工程應(yīng)用上受到了一定的限制，使得現(xiàn)代原位測(cè)試方法得到了廣泛的應(yīng)用。劉松玉等[12]對(duì)連云港海相黏土和蘇州太湖沖湖積相黏土進(jìn)行了孔壓靜力觸探試驗(yàn)(CPTU)，以此評(píng)價(jià)江蘇黏性土的不排水抗剪強(qiáng)度。童立元等[13]通過CPTU試驗(yàn)對(duì)橋梁基礎(chǔ)中的黏性土進(jìn)行不排水抗剪強(qiáng)度的估算。K.SENNESET等[14]建議采用對(duì)錐尖阻力qc修正后的有效錐尖阻力qe來估算Su，T.LUNNE等[15]通過超凈孔隙水壓力Δu來評(píng)價(jià)Su。

相比于室內(nèi)試驗(yàn)以及傳統(tǒng)的靜力觸探,孔壓靜力觸探(CPTU)試驗(yàn)除了能提供錐尖阻力qc、側(cè)壁摩阻力fs，還能提供孔隙水壓力u以及土體電阻率ρ等參數(shù)，而這些參數(shù)對(duì)于土體的參數(shù)評(píng)價(jià)具有重要的參考價(jià)值[16-19]。鑒于CPTU自身的優(yōu)勢(shì)，CPTU測(cè)試技術(shù)已在國(guó)外得到了廣泛的應(yīng)用，但在國(guó)內(nèi)的科學(xué)研究和工程應(yīng)用還需要進(jìn)一步推廣。

基于此，對(duì)寧波地鐵車站黏性土進(jìn)行了多功能CPTU原位測(cè)試，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切試驗(yàn)，通過十字板剪切試驗(yàn)得到的不排水抗剪強(qiáng)度反演得到孔壓圓錐系數(shù)NΔu，并得到孔壓參數(shù)比Bq與圓錐系數(shù)的關(guān)系,以此來確定黏性土不排水抗剪強(qiáng)度，并探求寧波地鐵車站黏性土CPTU參數(shù)與不排水抗剪強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系。

1 試驗(yàn)研究

1.1 場(chǎng)地描述

本次現(xiàn)代多功能CPTU試驗(yàn)場(chǎng)地位于寧波市地鐵車站臘梅路站。臘梅路站沿規(guī)劃的院士路高架東側(cè)南北向設(shè)置，現(xiàn)狀位置為原大漕村村舍。站位東側(cè)為拆遷空地，南側(cè)為在建臘梅路延伸段，西側(cè)南部為高樓，西側(cè)北部為寧波體育運(yùn)動(dòng)學(xué)校。該測(cè)試場(chǎng)地地形較為平坦，地貌類型單一，屬于沖湖積平原，巖土種類較多，巖性多變，均一性較差，且廣泛分布有淤泥質(zhì)土和軟弱黏性土等特殊性土。根據(jù)該地區(qū)多功能CPTU試驗(yàn)，結(jié)合鉆孔資料，場(chǎng)地揭露深度內(nèi)原狀土層自上而下可分為：黏土、淤泥質(zhì)黏土、黏土、粉砂。該測(cè)試場(chǎng)地附近無明顯地表水，原有河塘處已被填埋形成暗浜，由于場(chǎng)地地勢(shì)較低，雨季時(shí)地勢(shì)低洼處會(huì)有明顯積水現(xiàn)象。根據(jù)地下水含水層介質(zhì)、水動(dòng)力特征及其賦存條件，可將場(chǎng)地內(nèi)地下水分為孔隙潛水、孔隙承壓水和基巖裂隙水。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)采用東南大學(xué)巖土工程研究所于2005年引進(jìn)的美國(guó)Hogentogler原裝多功能數(shù)字化車載式CPTU系統(tǒng)。對(duì)寧波市地鐵車站臘梅路站進(jìn)行了CPTU試驗(yàn)，該測(cè)試場(chǎng)地CPTU試驗(yàn)孔位布點(diǎn)如圖1?，F(xiàn)場(chǎng)共鉆孔5個(gè)，孔號(hào)分別為CPTU1，CPTU2，CPTU3，CPTU4，CPTU5。臘梅路站的南側(cè)是高新區(qū)站，北側(cè)是三官堂站?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集使用Enhanced Field Computer System 4.0計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使用CONEPOLT和CLEANUP軟件得到數(shù)據(jù)列表。值得注意的是，本次試驗(yàn)運(yùn)用電阻率CPTU探頭，該探頭不僅可測(cè)錐尖阻力qc、側(cè)壁摩阻力fs，孔隙水壓力u，還能提供土體電阻率ρ[20-21]。該探頭的錐角為60°，側(cè)壁摩擦筒表面積為150 cm2，錐底截面積為10 cm2。

圖1 寧波地鐵臘梅路站CPTU試驗(yàn)孔位布點(diǎn)Fig.1 Layout of CPTU test points at Lamei Station of Ningbo Subway

1.3 測(cè)試原理

CPT的技術(shù)原理是將一個(gè)內(nèi)部裝有傳感器的探頭勻速地壓入土中，而不同的土層對(duì)探頭的阻力由傳感器以電信號(hào)的形式輸入到記錄儀表中，通過分析探頭阻力確定土層工程特征。在CPT技術(shù)的基礎(chǔ)上，CPTU技術(shù)增加了孔隙水壓力測(cè)試元件，即在探頭錐肩處增加了孔壓元件。而這孔壓元件實(shí)際上就是一個(gè)高濾水性的多孔濾石，該孔壓測(cè)試元件具有高透水性、低氣滲性特征。因此CPTU技術(shù)可測(cè)試貫入工程土體孔壓的連續(xù)變化或消散過程。而筆者采用的探頭是在普通CPTU探頭的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)電阻率傳感器，安裝在標(biāo)準(zhǔn)CPTU探頭后部，主要由4個(gè)銅質(zhì)電極及電路系統(tǒng)組成。其電路系統(tǒng)與4個(gè)電極同步，連續(xù)測(cè)量?jī)蓪?duì)電極間的電壓變化，并根據(jù)歐姆定律編制的程序計(jì)算電極周圍土體的電阻率大小。

通過建立在孔穴擴(kuò)張理論基礎(chǔ)上的理論解和半經(jīng)驗(yàn)-半理論解[22]，建立了超孔隙水壓力Δu與Su的關(guān)系式(1)，采用量測(cè)的孔隙水壓力來估算Su：

(1)

式中：NΔu為孔壓圓錐系數(shù),根據(jù)孔穴擴(kuò)張理論，NΔu的理論值大致為2～20；u0為靜水壓力；u2為CPTU錐肩位置量測(cè)的孔隙水壓力；Δu為超孔隙水壓力。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 典型測(cè)試曲線

在寧波地鐵臘梅路站共進(jìn)行了5個(gè)CPTU試驗(yàn)孔，試驗(yàn)深度均超過了25 m，最深的達(dá)到了27.85 m。利用錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力、孔隙水壓力和土體電阻率等CPTU測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)土體進(jìn)行均質(zhì)性檢驗(yàn)，確定均質(zhì)土體的邊界，進(jìn)行力學(xué)分層。圖2給出了本次CPTU試驗(yàn)的典型結(jié)果。

圖2 典型CPTU測(cè)試結(jié)果Fig.2 Test results of typical piezocone penetration test

由圖2可見，試驗(yàn)場(chǎng)地分層從上到下大致為黏土，淤泥質(zhì)黏土，粉質(zhì)黏土，粉砂。錐尖阻力是CPTU測(cè)試的重要內(nèi)容，幾乎所有基于CPTU測(cè)試數(shù)據(jù)估算的巖土工程參數(shù)都與其有關(guān)?？梢郧宄乜闯?，該孔號(hào)的地表面大概有1 m左右的硬殼層，該土體錐尖阻力值較大，具有一定的強(qiáng)度。硬殼層下有很深的軟土，該軟土以黏土和淤泥質(zhì)黏土為主，其黏性土的錐尖阻力值普遍較小，該軟土具有含水率高、孔隙比大、低強(qiáng)度、黏粒含量高等顯著特征。當(dāng)深度超過26 m的時(shí)候，粉砂層的錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力明顯增大，而此處孔壓逐漸減小。該場(chǎng)地地下水位在1.0 m處，地下水位以上土體的電阻率值較大，而進(jìn)入地下水位以下時(shí)土體的電阻率值較小。

2.2 不排水抗剪強(qiáng)度與超靜孔壓的關(guān)系

從Δu與Su的關(guān)系式(1)中可以看出，可根據(jù)Δu求出土體的不排水抗剪強(qiáng)度Su。然而孔壓圓錐系數(shù)NΔu=2～20。為精確得出該試驗(yàn)段的孔壓圓錐系數(shù)值，通過現(xiàn)場(chǎng)的十字板剪切試驗(yàn)求得的不排水抗剪強(qiáng)度值來反演孔壓圓錐系數(shù)值。從十字板剪切試驗(yàn)得到的黏性土的不排水抗剪強(qiáng)度Su比較小，最小值為16 kPa；位于淤泥質(zhì)黏土中,最大值大致為80 kPa，位于粉質(zhì)黏土中。而CPTU測(cè)試得到的孔隙水壓力u2值減去靜水壓力u0值可與十字板剪切試驗(yàn)得到的Su值對(duì)應(yīng)起來。圖3為現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切試驗(yàn)得到的Su與NΔu的關(guān)系圖，通過擬合得到基于CPTU測(cè)試的Su與Δu的關(guān)系式(2)：

(2)

圖3 基于十字板剪切試驗(yàn)反演寧波黏性土NΔu值Fig.3 Pore pressure cone coefficient (NΔu) of Ningbo clayey soil based on the inversion of field vane shear tests

由圖3可見，隨著超靜孔隙水壓力的增大，土的抗剪強(qiáng)度也隨之增大，通過25處數(shù)據(jù)擬合后得到的寧波地鐵車站黏性土NΔu=8.62，相關(guān)性R2=0.88。式(2)為CPTU測(cè)試的Su與Δu的相關(guān)關(guān)系。在得到CPTU參數(shù)Δu后，即可通過式(2)計(jì)算得到土體不排水抗剪強(qiáng)度值。

2.3 孔壓圓錐系數(shù)與孔壓參數(shù)比的關(guān)系

研究表明，錐尖阻力的測(cè)試精度和可靠度比側(cè)壁摩阻力高，故而基于CPTU測(cè)試技術(shù)的土分類方法主要采用凈錐尖阻力qt和孔壓參數(shù)比Bq。其實(shí)孔壓參數(shù)比的作用不僅在于CPTU土層分類，它對(duì)CPTU其它參數(shù)的評(píng)價(jià)也有著重要的參考價(jià)值?？讐簠?shù)比Bq的定義如式(3)：

(3)

qt=qc+u2(1-a)

(4)

式中：σv0為總上覆應(yīng)力；qt為經(jīng)過面積修正的錐尖阻力；a為有效面積比，a=Aa/Ac(Aa，Ac分別為頂柱和錐底的橫截面積)；qc為錐尖阻力。

孔壓圓錐系數(shù)Δu與孔壓參數(shù)比Bq有著對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過CPTU測(cè)試可得到連續(xù)的孔壓參數(shù)比值。圖4為寧波地鐵車站測(cè)試場(chǎng)地黏性土中二者的相關(guān)關(guān)系。從圖4中可知NΔu與Bq的關(guān)系如式(5)：

(5)

圖4 孔壓參數(shù)比Bq與孔壓圓錐系數(shù)NΔu關(guān)系Fig.4 Relationship between pore pressure parameter ratio (Bq) and pore pressure cone coefficient (NΔu)

圖4 給出的孔壓參數(shù)比Bq與孔壓圓錐系數(shù)NΔu關(guān)系表明孔壓圓錐系數(shù)與孔壓參數(shù)比成線性關(guān)系，孔壓圓錐系數(shù)可近似擬合為11.1倍的孔壓參數(shù)比。從圖4可知，在CPTU測(cè)試技術(shù)中，可以運(yùn)用已知的CPTU測(cè)試參數(shù)孔壓參數(shù)比Bq來求得孔壓圓錐系數(shù)NΔu，繼而求出不排水抗剪強(qiáng)度，因此，孔壓參數(shù)比在CPTU測(cè)試技術(shù)中有著十分重要的作用。

圖5給出了基于室內(nèi)三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)得到的Su值與基于NΔu法的CPTU測(cè)試得到的Su值的對(duì)比。此處NΔu值為圖3所擬合的結(jié)果(即NΔu= 8.62)。因CPTU測(cè)試技術(shù)是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的測(cè)試，故而在通常情況下CPTU測(cè)試值要高于室內(nèi)試驗(yàn)值。而從圖5中可以看出，基于CPTU測(cè)試得到的黏性土的Su值與室內(nèi)Su值的差距不大，最大差距在30%以內(nèi)。

圖5 基于CPTU測(cè)試得到的Su值與室內(nèi)試驗(yàn)得到的Su值對(duì)比Fig.5 Contrast of Su obtained from CPTU and laboratory tests

本次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與室內(nèi)測(cè)試造成的最大誤差有近30%。主要原因：①室內(nèi)試驗(yàn)不可避免造成的誤差；②黏性土在取樣過程中造成的土樣擾動(dòng)；③試驗(yàn)儀器的精確度有限?？紤]上述原因，CPTU測(cè)試得到的黏性土的Su值與室內(nèi)Su值十分吻合，故而CPTU測(cè)試技術(shù)估算黏性土的Su值是可行的。

3 結(jié) 論

筆者研究了采用CPTU測(cè)試技術(shù)進(jìn)行黏性土的不排水抗剪強(qiáng)度Su值的評(píng)價(jià)，建立了寧波地鐵車站臘梅路站地下黏性土的不排水抗剪強(qiáng)度與超靜孔壓的關(guān)系以及孔壓圓錐系數(shù)與孔壓參數(shù)比的關(guān)系，得出了如下結(jié)論：

1)黏性土中超靜孔隙水壓力越大的地方，其抗剪強(qiáng)度也更大。寧波地鐵車站黏性土的不排水抗剪強(qiáng)度與超靜孔壓成線性關(guān)系，其孔壓圓錐系數(shù)NΔu值為8.62。

2)孔壓參數(shù)比在CPTU測(cè)試技術(shù)中有著十分重要的作用?？讐簣A錐系數(shù)與孔壓參數(shù)比有著對(duì)應(yīng)關(guān)系，寧波地鐵車站臘梅路站黏性土的孔壓圓錐系數(shù)可近似擬合為11.1倍的孔壓參數(shù)比。

3)基于CPTU測(cè)試技術(shù)與室內(nèi)試驗(yàn)得到的不排水抗剪強(qiáng)度Su值誤差較小，因此，基于CPTU測(cè)試技術(shù)評(píng)價(jià)不排水抗剪強(qiáng)度Su值是可行的。

[1] CHEN Y J, KNLHAWY F H. Undrained strength interrelationships among CIUC, UU, and UC tests[J].JournalofGeotechnicalandGeoenvironmentalEngineering,1993,119(11):1732-1750.

[2] KOKUSHO T, HARA T, HIRAOKA R. Undrained shear strength of granular soils with different particle gradations[J].JournalofGeotechnicalandGeoenvironmentalEngineering,2004,130(6):621-629.

[3] TANI K, CRAIG W H. Development of centrifuge cone penetration test to evaluate the undrained shear strength profile of a model clay bed[J].SoilsandFoundations,1995,35(2):37-47.

[4] LOW H E, LUNNE T, ANDERSEN K H, et al. Estimation of intact and remoulded undrained shear strengths from penetration tests in soft clays[J].Geotechnique,2010,60(11):843-859.

[5] 曹宇春，楊建輝. 基于有效固結(jié)應(yīng)力法確定結(jié)構(gòu)性黏性土不排水抗剪強(qiáng)度[J]. 巖土力學(xué),2013,34(11):3087- 3090. CAO Yuchun, YANG Jianhui. Undrained shear strength determination of structured clays based on effective consolidation stress method[J].RockandSoilMechanics,2013,34(11):3087-3090.

[6] 龔曉南. 軟黏土地基土體抗剪強(qiáng)度若干問題[J]. 巖土工程學(xué)報(bào),2011,33(10):1596-1598. GONG Xiaonan. Some problems concerning shear strength of soil in soft clay ground[J].ChineseJournalofGeotechnicalEngineering,2011,33(10):1596-1598.

[7] CAI G J, LIU S Y, TONG L Y, et al. Assessment of direct CPT and CPTU methods for predicting the ultimate bearing capacity of single piles[J].EngineeringGeology,2009,104(1):211-222.

[8] CAI G J, PUPPALA A J, LIU S Y. Characterization on the correlation between shear wave velocity and piezocone tip resistance of Jiangsu soft clays[J].EngineeringGeology,2014,171(13):96-103.

[9] TEH C I, HOULSBY G T. An analytical study of the cone penetration test in clay[J].Geotechnique,1991,41(1):17-34.

[10] 曾玲玲, 曾俊, 陳福全, 等. 天然沉積結(jié)構(gòu)性黏土的不排水強(qiáng)度性狀[J]. 巖土工程學(xué)報(bào),2014,36(6):1072- 1075. ZENG Lingling, ZENG Jun, CHEN Fuquan, et al. Undrained shear strength behavior of natural sedimentary structural clay[J].ChineseJournalofGeotechnicalEngineering,2014,36(6):1072-1075.

[11] 曾玲玲, 洪振舜, 劉松玉. 考慮固結(jié)路徑影響的天然沉積土不排水剪切試驗(yàn)研究[J]. 東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,42(4):744-748. ZENG Lingling, HONG Zhenshun, LIU Songyu. Experimental study on undrained shear behavior of natural sedimentary clays under various consolidation stress paths[J].JournalofSoutheastUniversity(NaturalScience),2012,42(4):744-748.

[12] 劉松玉, 蔡國(guó)軍, 童立元. 現(xiàn)代多功能CPTU技術(shù)理論與工程應(yīng)用[M]. 北京: 科學(xué)出版社,2013. LIU Songyu, CAI Guojun, TONG Liyuan.TheTheoryandEngineeringApplicationofPiezoconePenetrationTest[M]. Beijing: Science Press,2013.

[13] TONG L Y, WANG Q, DU G Y. Determination of undrained shear strength using piezocone penetration test in clayed soil for bridge foundation[J].JournalofSoutheastUniversity(EnglishEdition),2011,27(2):201-205.

[14] SENNESET K，JANBU N，SVANO G．Strength and deformation parameters from cone penetration tests[C]//ProceedingsoftheSecondEuropeanSymposiumonPenetrationTesting. Rotterdam: Balkema Publishers，1982.

[15] LUNNE T, CHRISTOPHERSEN H P, TJELTA T I. Engineering use of piezocone data in North Sea clays[C]//Proceedingsofthe11thInternationalConferenceonSoilMechanicsandFoundationEngineering. Rotterdam: Balkema Publishers,1985.

[16] SU S F, LIAO H J. Influence of strength anisotropy on piezocone resistance in clay[J].JournalofGeotechnicalandGeoenvironmentalEngineering,2002,128(2):166-173.

[17] KURUP P U, VOJIADJIS G Z, TUMAY M T. Calibration chamber studies of piezocone test in cohesive soils[J].JournalofGeotechnicalandGeoenvironmentalEngineering,1994,120(1):81-107.

[18] CAI G J, LIU S Y, TONG L Y, et al. Field evaluation of undrained shear strength from piezocone penetration tests in soft marine clay[J].MarineGeoresourcesandGeotechnology,2010,28(2):143-153.

[19] ROBERTSON P K, SULLY J P, WOELLER D J, et al. Estimation coefficient of consolidation from piezocone tests[J].CanadianGeotechnicalJournal,1992,29(4):551-556.

[20] 蔡國(guó)軍, 劉松玉, 邵光輝, 等. 基于電阻率靜力觸探的連云港海相黏土成因特征分析[J]. 巖土工程學(xué)報(bào),2008,30(4):529-535. CAI Guojun, LIU Songyu, SHAO Guanghui, et al. Analysis of formation characteristics of marine clay based on resistivity cone penetration test(RCPT)[J].ChineseJournalofGeotechnicalengineering,2008,30(4):529-535.

[21] 蔡國(guó)軍，張濤，劉松玉，等. 江蘇海相黏土電阻率與巖土特性參數(shù)間相關(guān)性研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)，2013,35(8):1470-1471. CAI Guojun, ZHANG Tao, LIU Songyu, et al. Relationship between electrical resistivity and geotechnical characteristic parameters for Jiangsu marine clay[J].ChineseJournalofGeotechnicalEngineering,2013,35(8):1470-1471.

[22] LUNNE T，ROBERTSON P K，POWELL J J M．ConePenetrationTestinginGeotechnicalPractice[M]. London: Blackie Academic and Professional,1997.

Determination of Undrained Shear Strength of Clayey Soil in Ningbo Based on CPTU

LI Xuepeng1, 2, YANG Xiaojuan3, CAI Guojun1, 2, LI Biao4, LIN Jun1, 2

(1. Jiangsu Key Laboratory of Urban Underground Engineering and Environmental Safety, Southeast University, Nanjing 210096, Jiangsu, P. R. China; 2. Institute of Geotechnical Engineering, School of Transportation, Southeast University, Nanjing 210096, Jiangsu, P. R. China; 3. Jiangxi Highway Engineering Supervision Company, Nanchang 330002, Jiangxi, P. R. China; 4. Zhejiang Engineering Survey Institute, Ningbo 315012, Zhejiang, P. R. China)

The undrained shear strength is an important physical property of clayey soils and is also very valuable to the design of subway. According to the difficulty and cost constraint of obtaining the undisturbed samples of high quality, a modern in-situ test was commonly applied to evaluate the undrained shear strength. In the case study of Ningbo Subway, the piezocone penetration test (CPTU) was used to test and evaluate the clayey soil. Firstly, the basic operation principles of piezocone penetration test were introduced. Secondly, according to the pore pressure cone coefficient (NΔu) obtained from the inversion of field vane shear test, the relationship between undrained shear strength and excess pore pressure was analyzed, and the relationship between the pore pressure cone coefficient and pore pressure parameter ratio was also discussed. Moreover, the results of undrained shear strength based on the piezocone penetration test were contrasted with the results obtained from laboratory test. It is shown that piezocone penetration test can be used for effective evaluation of undrained shear strength of clayey soil; the undrained shear strength obtained from field vane shear test has a good relevance with the excess pore pressure obtained from piezocone penetration test; and the pore pressure cone coefficient and pore pressure parameter ratio have some corresponding relation with each other.

geotechnical engineering; clayey soil; undrained shear strength; piezocone penetration test; field vane shear test

2015-09-29；

2015-12-05

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41330641,41202203)；全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文作者專項(xiàng)資金項(xiàng)目(201353)；江蘇省杰出青年基金項(xiàng)目(BK20140027)；教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃 (NCET-13-0118)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(2242013R30014)

李學(xué)鵬(1984—)，男，江西萍鄉(xiāng)人，博士研究生，主要從事原位測(cè)試技術(shù)方面的研究。E-mail：lixuepeng1984@126.com。

蔡國(guó)軍(1977—)，男，山東兗州人，博士，教授，主要從事現(xiàn)代原位測(cè)試、地基處理等方面的研究。E-mail：focuscai@163.com。

10.3969/j.issn.1674-0696.2016.06.05

U452.1+2;TU413

A

1674-0696(2016)06-020-04