T型全流触探仪机理分析及海洋工程应用综述

2019-07-10张先锋

城市建设理论研究（电子版） 2019年1期

张先锋

中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司湖南长沙 410014

引言

新型的海洋CPTU技术在现实海洋工程中的利用十分少见，并且国内针对海洋CPTU技术的运用的研究工作严重的却是，进而充分的全面的结合国外海洋CPTU技术运用的成功经验联系当前海洋工程的现实情况对国内海洋工程行业CPTU技术的健康发展会起到积极的影响作用。

1 全流触探仪

以往陈旧形式的海洋原位测试技术涉及到两个层面，即十字板剪切试验和CPTU测试。其中前者会对海洋软土的结构造成一定的损坏，进而使得软土层出现不稳定的情况，然而巨大的海上静力接触试验获得的信息表示，在实施海上软土CPTU试验的时候最终取得的信息的准确度与海水的深度存在一定的关联，导致这个问题的根源主要有：首先，在实施测试贯入操作的时候因为软土的强度水平较差，与海底的高压状态相比较，贯入的阻力的增加幅度较差也会造成测量准确度的缩减。其次因为不同的面积效应的优化具备不稳定的特点，并且上层土层对于贯入操作会形成一定的制约。Randolph借助增大触探仪器投影的覆盖面积的形式，结合专业的理论指出了一个全新的全流触探仪能够高效的将以上问题加以解决。

2 T型全流触探仪的机理研究

利用T型全流触探仪设备针对海底的软土层的情况实施探测的时候，探测结果十分的不稳定。Yafrate等利用专业的方法来实施分析研究之后得出结论，全流触探仪能够对海底软土层的重塑土Su和灵敏度（St）两项重点参数加以探测。Randolph在上世纪末期的时候设计出了适合使用到海底软土层探测工作的T型全流触探仪，并且说明了其可以被用在软土不排水抗剪强度的测量之中。Randolph等经过大量的试验验证提出了导致NT-bar的理论解与试验解二者之间存在严重的差别的根源往往是因为灵敏度，应变软化以及应变反应速度等诸多因素的影响。

2.1 理论研究

T形触探仪的阻力系数(NT-bar)，可利用全流理论塑性理论解通过测试所得修正后的贯入阻力(qT-bar)估算Su：

贯入阻力的孔压及上覆土重的修正公式为

式中，Nu,ref为应变速率γref=1%/hour时的阻力系数值。破坏系数δ可描述软土逐渐软化过程中的抗剪强度值与理想状态强度关系：

式中，qm为实测锥尖阻力，u0为静孔隙水压力，α为静面积比，As为连接轴截面积，Ap为触探仪水平轴向的投影面积。

关于触探仪表面摩擦系数α的上限解及其线性拟合：

2.2 数值模拟

Zhou等部分研究人员经过研究分析之后获得结论，贯入的过程中因为软土层会形成较高水平状态的应变率，并且软土流经T型触探仪表层的时候往往都会出现变化，进而全流触探仪在现实使用的过程中务必要充分的对应变率以及应变软化两项反应加以侧重关注，针对阻力系数实施调整。

应变软化得出阻力系数与剪切应变率和总的塑性剪切应变值相关联：

式中，δrem为完全重塑时所对应软土的破坏系数值，是完全重塑土抗剪强度与去原状土抗剪强度比值，与灵敏度St互为倒数；

2.3 试验研究

针对T型触探仪在实际的运用中存在的问题加以分析，之后我们获知T型触探仪的长径比如果达到一定的范围内的时候是不会形成对贯入阻力的制约的，进而务必要在实际运用的时候关注探测仪的长径比这个参数。

3 海洋工程应用

在最近的几年时间里，在我国社会科学技术水平大幅度提升的影响下，也促进了海洋工程开发工作的逐渐扩充，这就对岩体勘探工作提出了更高的挑战。目前力学问题已经成了影响海洋沉积物分析的一个难点，导致无法进一步的深入研究海洋沉积物情况，所以可以考虑通过应用全留触探仪的相关技术去进行直接的信息获取，从而保证分析的各项指标能够准确的获取。近海经历触探测试工作的开展通常涉及到井下系统以及海床结构。针对海水较深的地区，测试工作往往以海床系统为重点。在工程技术水平不断提升的影响下，使得工程持续时间在逐渐的缩短，这样就对工程设计工作造成了一定的困难，诸如海底各类线路电缆结构的设计，管道的安设，大规模海洋工程基础，扩大航道宽度等等，针对各类不同的天气情况对于海床以及海底地形的稳定性给出更多的要求。全流触探仪在实施不排水抗剪强度测量工作的时候与以往陈旧的测探方式相比较获得的结果更加的精准稳定。其次可以利用其实施针对各种不同参数的测量凑自耦。测试能够使用到工程地质评估环节之中，但是不得不说的是全流触探仪对于土层分层的时候的参数变化的感应十分迟钝，进而不适合使用到对土层的精准划分工作之中。