1. 引言 (Introduction)
- 背景：文章讨论了在离岸风电场项目中，锥形穿透测试（CPT）作为土壤亚表面调查的首选工具的重要性。CPT的解释涉及力学土壤特性的确定，这并不简单。传统的CPT解释基于校准室试验，但这些试验耗时且成本高。
- 研究目的：研究旨在通过数值模拟CPT来补充实验室试验，提高对土壤行为的理解，并提供额外数据，如锥尖附近的位移分布，这些数据在现场难以测量。
2. 方法 (Methods)
- 材料点法（MPM）：介绍了MPM，这是一种用于大变形分析的数值方法，通过在背景网格中移动材料点（MPs）来处理大变形问题。
- 土壤模型：介绍了三种土壤模型：DeltaSand、带有颗粒间应变的超塑性模型（Hypo + IGS）和带有小应变刚度的硬化土壤模型（HSsmall）。
3. 实验案例研究 (Experimental case studies of CPT)
- 卡尔斯鲁厄沙CPT：描述了在卡尔斯鲁厄沙中进行的CPT实验，包括实验设置、土壤样本的特性和测试条件。
- 库克斯哈文沙CPT：描述了在库克斯哈文沙中进行的CPT实验，包括MARUM校准室（MARCC）的使用和实验条件。
4. 参数校准 (Parameter calibration)
- 卡尔斯鲁厄沙的土壤模型校准：使用实验室试验数据对DeltaSand、Hypo + IGS和HSsmall模型进行了校准。
- 库克斯哈文沙的DeltaSand校准：对库克斯哈文沙的DeltaSand模型进行了校准，以便在CPT模拟中使用。
5. 数值建模的CPT (Numerical modeling of CPTs)
- 卡尔斯鲁厄沙的CPT模拟：描述了使用MPM对卡尔斯鲁厄沙进行CPT模拟的过程，包括几何定义、网格敏感性分析和模拟结果的比较。
- 库克斯哈文沙的CPT模拟：描述了使用DeltaSand模型对库克斯哈文沙进行CPT模拟的过程，包括几何定义、网格敏感性分析和模拟结果的比较。
6. 讨论 (Discussion)
- 模型性能评估：讨论了三种土壤模型在单元测试和CPT模拟中的表现，以及小应变参数对CPT结果的影响。
7. 结论 (Conclusions)
- 研究发现：DeltaSand模型在不同相对密度下表现良好，与实验数据的一致性较好，使其成为穿透模拟的实用选择。所有模型在预测锥尖附近增量土壤变形时都倾向于高估，显示出在模拟地质问题时准确表示局部土壤响应的局限性。
- 模型改进：尽管小应变参数对DeltaSand和HSsmall模型的CPT结果影响不大，但基本超塑性模型在锥尖附近的应力较低，导致锥阻抗低于Hypo + IGS和实验结果。
- 未来工作：需要进一步的研究来评估模型在其他土壤条件下的适用性，如未排水条件和循环加载。
参考文献
Fetrati M, Galavi V, Goodarzi M, Mörz T, Kreiter S. Simulation of cone penetrometer tests in sand using three advanced constitutive models: A comparative study. Computers and Geotechnics. 2024;176:106683.
