文档介绍：硕士学位论文开题报告表
学号: 2015220524
姓名: 卫才皇
导师姓名: 杨令强王君鹏
学科、专业: 防灾减灾及防护工程
所属学院: 土木建筑学院
填表说明
本表若用电脑录入,用小四号楷体填写,不得改动表格格式,内容力求详尽,如栏内填写不下,可另加附页。
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表内所列项目要全部填写,不留空白。用A4纸双面打印。
2015 年 5 月 15 日
学科、专业
防灾减灾及防护工程
研究方向
孔压静力触探
学位论文题目
现代多功能CPTU的数值模拟
论文类型
基础研究
应用研究
综合研究
其他
√
论文选题的目的、意义和研究动态:
1. 选题目的及意义
近十几年来,我国经济建设高速发展,高速公路、铁路、桥梁及港口码头等大型交通基础设施建设日新月异,工程规模与建设水平处于国际空前水平。然而,工程建设中经常出现设计参数不可靠或不完全,施工过程中不断变更设计,沉降计算可靠性低,桥梁桩基设计随意性大等等问题,往往造成巨大经济损失或工程安全问题,影响正常营运。产生这些题的主要原因是岩土参数确定与设计方法与实际不符合。由于岩土工程参数与复杂多变的自然条件密切联系,确定岩土工程参数与合理设计往往成为工程建设的难点,是保证工程质量、缩短工程周期、降低工程造价、提高工程经济效益和社会效益的关键技术之一。钻孔取样、室内试验会造成土样扰动,试验结果难以反映地基岩土的真实状况,原位测试技术是在天然位置对岩土工程性能进行测试的一种技术,它勿需取样,简便快捷,是准确获得土性参数的有效方法。因此,研究基于高精度现场原位测试理论与技术,建立基于原位测试的土木工程设计计算理论,是当前我国工程领域迫切需要解决的重要课题。
静力触探技术(Cone ration Test,CPT)是岩土工程原位测试的主要技术之一,具有快速便捷、不需取样、数据量大、测试可靠等优点,尤其适用于高速公路、铁路这种线形分布、范围宽广的大型工程。但目前,我国工程设计中,主要采用我国上世纪60年代开发的单桥或双桥CPT技术,近几十年来几乎没有发展,存在着功能单一、技术粗糙、测试精度低、稳定性差和应用面窄等问题,与发达国家广泛使用的现代数字式多功能孔压静力触探试验(Piezocone ration Test,CPTU)存在巨大差距。
在此背景下,针对目前国内CPT测试技术与国际通用CPTU技术在理论研究与应用上的巨大差距和工程设计中存在的困难,而现代多功能数字式CPTU测试系统价格昂贵,国内高校很少具有备置条件,故很难对高速公路工程与大型桥梁工程等进行现场测试。通过对现代数字式多功能CPTU测试理论机理、工程设计应用方法等进行研究,采用数值模拟方式对多功能CPTU的新应用仿真,经济、周期短,与工程应用对比分析,为我国研制和开发多功能CPTU提供参考资料,实现CPTU功能进一步优化以及为CPTU在国内的普及具有积极意义。
2. 国内外研究现状及研究成果
原始的静力触探设备为螺旋锥头式静探仪。该仪器操作复杂,不便应用,受外界因素影响较大测试精度较低,1930年,荷兰人设计了“荷兰静力触探试验”,其使用的设备简称“荷兰锥”,用于测试浅层软土的物理力学性质指标。在1948年荷兰鹿特丹召开的第2届国际土力学基础会议上,该试验被视为最有效测定锥头贯入阻力的深层测试方法。1954年,我国学者陈宗基首次将该技术用于黄土地区,但测试效果不甚理想,原因是:杆与管之间的摩擦力极大地抵消,掩盖或歪曲了原有的锥尖阻力;钻杆自重产生的负压力及土层摩阻力使得靠地面油压表显示的锥尖贯入阻力读数失真;土体进入钻杆与套管之间的空隙,产生极大的假贯入阻力。1950年,在“荷兰锥”的基础上,Vermeiden和Plantema设计了带有一定长度的侧壁摩擦筒的圆锥形探头,较好的解决了上述问题,现有静力触探设备仍采用该结构,1962年,我国原建筑工程部综合勘察研究院成功研制了电阻应变式静力触探仪,有效消除了旧式静力触探设备装置的各项误差,大大提高了测试精度,为静力触探方法在工程中的广泛运用提供了坚实基础。1980年以后,国外研制了具有多功能的静力触探探头,在量测锥尖贯入阻力和侧壁摩擦阻力的同时,还可以量测侧向应力、热传导率、地温、倾斜、地震波、电阻率等参数,并逐步代替了单一型探头。随着电子技术的快速发展和机械制造工艺的提升,静力触探设备由单一的单桥探头逐步发展到双桥探头、孔压静探探头、波速静探探头、密度静探探头、地震静探探头等;探测深度由原来的不足10m到现在的近100m;记录方式由传统的人工读数到自动记录,设备传输由原有的电缆传输发展到无电缆声波传输,作业方式由人工向半自动、全自动作业方式转变;工程应用范围由浅层软土扩展至砂土、粉土、黏土