原位静力触探试验确定土体强度参数的分析方法

静力触探是用静力将探头按一定速率勻速压入土中，连续量测其贯入阻力(锥头 阻力、侧壁摩阻力)。静力触探是一种简单、准确、快速和经济的岩土工程原位测试方法。可用于

①划分土层，判定土层类别，查明软、硬夹层及土层在水平和垂直方向的均勻性；

② 评价地基土的工程特性(容许承载力、压缩性质、不排水抗剪强度、水平向固结系数、饱和砂 土液化势、砂土密实度等)；

③探寻和确定桩基持力层，预估打入桩沉桩可能性和单桩承载 力；

④检验人工填土的密实度及地基加固效果。土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一。

工程中的基坑支护设计、地基承载力、土坡稳定等问题都与土的抗剪强度直接相关。土的强度 参数(粘聚力和内摩擦角)是和土的强度有关工程问题的重要参数。静力触探试验测试贯入过程中贯入阻力(锥头阻力、侧壁摩阻力)，不能直接提供 土的强度参数。研究者根据室内土的强度试验和现场静力触探试验对比资料，建立了相关 经验关系，例如可以用静力触探探头阻力查表确定砂土的密度、变形模量、内摩擦角、粉 质土和黏性土的液性指数、黏土和粉质黏土的变形模量、黏聚力和内摩擦角。但是上述方法 主要为地区性经验公式，贯入机理不清，应用不够广泛。

为现场静力触探试验中探头贯入过程模拟提供了一种比较现实、误差小、能获得准确可靠的强度参数的分析方法，并可在现场进行试件强度参数的测定。原位静力触探试验确定土体强度参数的分析方法，包括以下步骤：先建立静力触探试验数值分析模型，在此基础上，用摩尔库伦模型计算土体的本构，用弹性探头模型，用有限元几何模型计算大变形模型；第二步，用静力触探试验数值计算横阻和横阻，得出横阻和横阻的误差函数；第三步，利用非线性优化算法对第二步的目标函数进行优化，结合数值计算和非线性优化反演方法，通过反复迭代使其快速收敛到全局优解；第四，确定待测土体强度参数的优值，建立实测贯入阻力与岩土体强度参数的对应关系，岩土体强度参数为内聚力和内摩擦角。与现有技术相比，采用上述技术方案，利用反演的强度参数预测的贯入阻力与实测的贯入阻力吻合较好，误差较小，表明该方法能够很好地模拟静力触探中探头的贯入过程，得到的强度参数准确可靠，解决了静力触探无法直接获得土体强度参数的问题。