土壤物理力学参数的不确定性

文摘   2025-01-03 22:19   北京  
摘要:岩土参数不确定性对预测土壤行为至关重要,受测量质量、土壤固有变异性和从特定测试推导参数所用模型准确性的影响(Phoon & Kulhawy 1999a)。理解这种不确定性对于制定基于可靠性分析的计算方法至关重要——一种即将纳入阿根廷基础设计标准(目前以CIRSOC 402草案形式)的设计范式。本文利用布宜诺斯艾利斯市1000多个钻孔数据分析了潘帕斯组土壤的物理力学性质。具体研究了天然含水量、单位重量、击数和阿特伯格极限等物理性质,以及有效粘聚力和内摩擦角等力学强度参数。本研究旨在提高该地区岩土评估的预测性和可靠性。

1. 引言 

- 背景:讨论了土工参数不确定性对预测土壤行为的重要性,以及这些不确定性如何影响工程设计。

- 研究目的:目的是分析布宜诺斯艾利斯市Pampeano地层土壤的物理和力学参数的变异性,使用超过1000个钻孔的数据。

2. 土壤固有变异性

- 土壤变异性:介绍了土壤参数固有变异性的概念,包括趋势函数和变异分量。

- 统计方法:讨论了如何使用统计方法来量化土壤的固有变异性,包括标准差和变异系数的计算。

3. Pampeano地层

- 地层描述:详细描述了布宜诺斯艾利斯市中心Pampeano地层的典型土壤剖面,包括不同的地质单元和它们的工程特性。

4. 数据库

- 数据收集:介绍了基于2008年至2023年期间进行的376次地质工程调查的数据收集过程,包括1010个标准贯入试验(SPT)。

5. 分类和排除标准

- 分类:根据专业判断和已知的地层子单元描述,对数据库中的试验进行分类。

- 排除标准:定义了排除极端值的标准,以避免不连贯的结果。

6. 物理参数 

- 直方图分析:对每个Pampeano地层子单元的物理参数(如自然湿度、单位重量、Atterberg极限等)进行了直方图分析,并拟合了不同的分布函数。

7. 力学参数

- 标准贯入试验:分析了标准贯入试验(SPT)的打击次数,考虑了能量和应力水平的校正。

- 三轴试验:讨论了在不同条件下进行的三轴试验结果,包括固结-排水(CIDC)和固结-不排水(CIUC)试验。

8. 结论

- 研究结果:总结了Pampeano地层土壤参数的统计变异性分析结果,强调了在工程设计中考虑土壤参数不确定性的重要性。

- 设计建议:建议在阿根廷的工程设计规范中整合可靠性分析,以优化安全性和效率。

- 未来工作:提出了未来工作的方向,包括增加数据库的丰富性,进行空间变异性分析,并在地方规范中整合这些分析。

文章通过分析Pampeano地层土壤参数的统计变异性,为布宜诺斯艾利斯地区的岩土工程设计提供了科学依据,并强调了在设计中考虑不确定性的重要性。

参考文献

Codevilla, M., Fernández, P. M., & Tasso, N. (2024). Uncertainty in the physical and mechanical parameters of the soils of the Pampeano Formation in the City of Buenos Aires.

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