考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法技术

本发明专利技术涉及深厚覆盖层土体原位相对密度的确定技术领域，公开了一种考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法。本发明专利技术包括以下步骤：根据钻孔勘探试验确定覆盖层土体沿覆盖层深度方向的分层分布情况及其代表性级配；根据不同土层的土性特点，进行现场原位试验，确定不同土层能反映覆盖层原位状态的力学指标特征值；基于室内试验确定重塑样力学指标随相对密度和应力条件的变化关系；基于现场原位试验确定的覆盖层力学指标特征值，结合室内试验确定的重塑样相应力学指标特征值随相对密度和应力条件的变化关系曲线，确定土体的原位相对密度。本发明专利技术更接近实际情况，土体原位相对密度确定准确率高。

【技术实现步骤摘要】
考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法
本专利技术涉及深厚覆盖层土体原位相对密度的确定
，特别是涉及一种考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法。
技术介绍
随着我国国民经济建设的发展和西部大开发战略的实施，涉及覆盖层地基的土石坝建设工程项目越来越多，规模越来越大。特别是位于西南、西北等地区的水利水电工程大多建在深厚覆盖层地基上。如已建的瀑布沟心墙堆石坝(坝高125m)，坝基覆盖层厚度达420m-500m；在建的新疆阿尔塔什面板堆石坝(坝高165m)，覆盖层最大厚度94m；规划中的云南其宗心墙堆石坝(坝高356m)，覆盖层厚度达60-127m。深厚覆盖层上建设高土石坝建设，将覆盖层计算在内，其厚度达到400m级以上。目前土石坝建设使用的比较传统的方法，是采用工程类比法设计，将各部分结构作为一个整体系统，采用有限元等数值方法分析坝体、防渗体及地基的应力应变及强度、稳定性等静、动力工作性状，采用数值计算结果结合工程经验综合评价其安全性。在计算机及计算技术高度发展的今天，数值计算和综合评价结果的可靠性，主要取决于计算中所采用的土体本构模型是否能正确反映材料的应力应变关系及强度特性，以及模型参数的确定是否反映实际原位土体的实际情况。现有大多数的施工和研究应用中，覆盖层无粘性土体工程力学特性参数是基于室内实验相对密度制样控制进行测试的。具体的做法是在现场采取散状样，运至实验室，按照相对密度重新制样，在实验室模拟现场土体的应力条件和工程建设和运行期间的应力条件，进行室内模拟试验，确定土体的工程力学特性参数。由于覆盖层无黏性土体埋深大，结构性强，很容易受到扰动，很难取得真正意义上的“原状样”，特别是对于砂土和砂卵砾石等无粘性土，取样十分困难，更不用说取得原状样了。因此，室内试验制样控制的相对密度的准确性较差，与原位土体相差较大。而一个地区的覆盖层土体随着深度的不同会具有种类不同的土层，土层种类的不同，其现场取样的精准度也会有不同的差异，更加大了室内试验制样控制相对密度的准确性差异。
技术实现思路
本专利技术提供一种结合现场原位试验和室内试验，使室内基于相对密度控制的覆盖层土体重塑样试验中获得的工程力学参数更接近实际情况，土体原位相对密度准确率高的考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法。解决的技术问题是：现有覆盖层土体相对密度的确定方法，取样难以准确表达土体原位状态，室内试验制样控制的相对密度的准确性较差，与原位土体相差较大。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、根据钻孔勘探试验确定覆盖层土体沿覆盖层深度方向的分层分布情况及其代表性级配；步骤二、根据不同土层的土性特点，进行现场原位试验，确定不同土层能反映覆盖层原位状态的力学指标特征值；步骤三、基于室内试验确定重塑样力学指标随相对密度和应力条件的变化关系；步骤四、基于现场原位试验确定的覆盖层力学指标特征值，结合室内试验确定的重塑样相应力学指标值随相对密度和应力条件的变化关系曲线，确定土体的原位密度。本专利技术考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，进一步的，步骤一的具体操作方法包括以下步骤：(1.1)、根据钻孔勘探试验，对不同深度处土体进行颗粒级配分析；(1.2)、根据颗粒级配分析结果，将覆盖层土体分为碎石土层、砂土层、粉土层和粘性土层，确定覆盖层土体的大层分布情况，并获得各大层的颗粒级配曲线；(1.3)、根据各大层的颗粒级配分析结果，进一步区分出各大层内的亚层；(1.4)、确定最终的土体分层情况，并绘制深厚覆盖层的代表性级配曲线。本专利技术考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，进一步的，步骤(1.3)中亚层的确定方法，包括以下步骤：(1.3.1)对同一大层内、不同深度的土体进行进一步的分类；按照GB50021-2009《岩土工程勘察规范》中的相关规定，对不同深度位置处的土体进行分类定名；(1.3.2)分析各钻孔土体沿深度方向的土体分类情况，创建亚层。本专利技术考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，进一步的，步骤(1.3.2)中还可按照GB50021-2009《岩土工程勘察规范》中的相关规定，将在同一大层中含量50％以上的主成分颗粒按照粒径范围进行粗、中、细的划分，以确定不同钻孔、不同深度处的土体是否为相同类别。本专利技术考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，进一步的，步骤(1.3.2)中对于不同的钻孔中均出现，被定名为相同类的厚度不小于1m的土体，划分为同一亚层，对于个别钻孔中出现，而其他钻孔中未出现的，可不作为亚层考虑。本专利技术考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，进一步的，步骤二中现场原位试验包括波速试验、标准贯入试验、静力触探试验和大型贯入试验，根据覆盖层土体的特点选择不同的现场试验，当覆盖层土体为砂土时，采用波速试验、静力触探试验或标准贯入试验，当覆盖层土体为砂卵砾石料时，采用波速试验或大型贯入试验。本专利技术考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，进一步的，步骤三的具体操作方式为：采用步骤一确定的不同土层的代表性级配，在现场采取满足代表性级配的覆盖层土体材料，针对不同土层制备不同相对密度的重塑样，对重塑样模拟现场土体的原位应力条件，进行相应于原位试验的室内模拟试验，据此确定特定应力条件下重塑样的力学指标特征值，进而确定室内重塑样力学指标特征值随相对密度和固结应力变化关系曲线。本专利技术考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，进一步的，步骤四的具体操作方式为：根据现场试验确定的覆盖层力学指标特征值，将其作为室内模拟试验值，结合室内模拟试验力学指标值随相对密度和应力条件的变化关系，确定对应于覆盖层力学指标特征值的室内模拟试验值所对应的相对密度，即为覆盖层无黏性土体的现场相对密度。本专利技术考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，结合了能够较好地反映覆盖层无黏性土体现场相对密度的原位试验和能够进行不同相对密度、不同固结应力条件控制的室内试验，根据覆盖层无黏性土体特点，选择合适的现场试验确定能反映覆盖层相对密度的力学指标特征值，在室内通过确定不同相对密度状态条件下对应于现场试验的室内模拟试验的力学指标值随相对密度和固结应力条件的变化关系，进而根据现场试验应力条件下确定的覆盖层无黏性土体现场试验力学指标特征值，结合室内试验，确定现场相对密度，可以获得更接近实际情况的覆盖层无黏性土体现场相对密度值，能够为基于室内相对密度制样控制的重塑样力学试验提供准确的制样控制指标，为深厚覆盖层上水利水电工程安全评价提供依据，提高安全性评价的准确性和精确度。本专利技术在进行覆盖层无黏性土体特性分析的过程中，结合相关规范和经验，对土体分布情况进行了详细的分类划分，准确的掌握了覆盖层的土体分布情况，并在室内试验中准确合理的还原了实际覆盖层分布情况，在经济合理的前提下使重塑样更加接近实际情况，提高试验的准确性和精确度。下面结合附图对本专利技术的考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、根据钻孔勘探试验确定覆盖层土体沿覆盖层深度方向的分层分布情况及其代表性级配；步骤二、根据不同土层的土性特点，进行现场原位试验，确定不同土层能反映覆盖层原位状态的力学指标特征值；步骤三、基于室内试验确定重塑样力学指标随相对密度和应力条件的变化关系；步骤四、基于现场原位试验确定的覆盖层力学指标特征值，结合室内试验确定的重塑样相应力学指标值随相对密度和应力条件的变化关系曲线，确定土体的原位相对密度。

【技术特征摘要】
1.考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、根据钻孔勘探试验确定覆盖层土体沿覆盖层深度方向的分层分布情况及其代表性级配；步骤二、根据不同土层的土性特点，进行现场原位试验，确定不同土层能反映覆盖层原位状态的力学指标特征值；步骤三、基于室内试验确定重塑样力学指标随相对密度和应力条件的变化关系；步骤四、基于现场原位试验确定的覆盖层力学指标特征值，结合室内试验确定的重塑样相应力学指标值随相对密度和应力条件的变化关系曲线，确定土体的原位相对密度。2.根据权利要求1所述的考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，其特征在于：步骤一的具体操作方法包括以下步骤：(1.1)、根据钻孔勘探试验，对不同深度处土体进行颗粒级配分析；(1.2)、根据颗粒级配分析结果，将覆盖层土体分为碎石土层、砂土层、粉土层和粘性土层，确定覆盖层土体的大层分布情况，并获得各大层的颗粒级配曲线；(1.3)、根据各大层的颗粒级配分析结果，进一步区分出各大层内的亚层；(1.4)、确定最终的土体分层情况，并绘制深厚覆盖层的代表性级配曲线。3.根据权利要求2所述的考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，其特征在于：步骤(1.3)中亚层的确定方法，包括以下步骤：(1.3.1)对同一大层内、不同深度的土体进行进一步的分类；按照GB50021-2009《岩土工程勘察规范》中的相关规定，对不同深度位置处的土体进行分类定名；(1.3.2)分析各钻孔土体沿深度方向的土体分类情况，创建亚层。4.根据权利要求3所述的考虑土层种类确定深厚覆盖层土体原位相对密度的方法，其特征在于：步骤(1.3.2)中还可按照GB50021-2009《岩土工程...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉生，刘小生，赵剑明，汪小刚，温彦锋，刘启旺，杨正权，李红军，殷旗，田继雪，朱凯斌，王龙，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11