6静力触探极限锥头阻力和临界深度的近似理论计算新方法

6 静力触探极限锥头阻力和临界深度的近似理论计算新方法 6.1 引言 在揭示静力触探贯入机理方面，主要采用刚塑性理论的纯剪切理论。而实际上静力触探在一定深度的土层中连续贯入，是高应力水平下探头周围附近土体大应变的塑性破坏与更外围土体小应变的弹性变形共同作用的结果。对于砂土，塑性区大多是剪胀或塑性流动。外围弹性区的压缩变形则吸收贯入体积的主体，即所谓的压缩机理的主要特征。无限土体中孔扩张理论由于其特殊性能够很好的考虑土体的压缩机理已被广泛用于解决静力触探和深基础承载力的有关岩土工程问题中。早期的孔扩张理论视孔周围塑性区土体为不可压缩的塑性固体，不考虑体变的影响，属于以剪切机理为主的弹塑性混合课题。20 世纪60 年代中期，Ladany i[79]从饱和黏性土的应力-体变关系试验成果中注意到塑性区有体变的现象，主张将其纳入孔扩张理论分析中。至70 年代，Vesic[36]给出考虑塑性区体变的孔扩张理论，但只是将其平均求出，不能分析体变在孔周围的空间分布情况。Baligh[54]在此基础上考虑曲线型强度包线的影响，由于两者的计算结果均受上覆压力的影响，是属于兼顾剪切和压缩机理的混合理论。目前，理论分析还不能解释静力触探锥头阻力的临界深度现象。破坏包络线的弯曲性只能使锥头阻力的增加速度逐渐减慢，而不能解释在某深度处锥头阻力会发生质的变化。孔扩张理论已经较成功地用于饱和黏性土中静力触探贯入阻力或桩端承载力的估算，然而在粒状土中的应用却受到许多因素的影响。如有关深度影响问题就不能用统一的力学机理来概括，其剪切、压缩、冲剪三大机理有各自的适用条件和计算方法[142]。另一方面，孔扩张理论既考虑了贯入过程中土的弹性变形，又考虑了塑性变形，并且它至少可以近似考虑贯入过程对初始应力状态的影响和锥头周围应力主轴的旋转将土体性质与锥头阻力计算紧密联系，可以体现土的体积压缩，剪切相对位移等非线性特征，能更好地合理反映被测试土体的实际状态。在建立锥头阻力的计算理论方面，国内外研究者越来越重视这一理论。如Mitchell[50]利用球孔和柱孔扩张压力的平均值分析静力触探的贯入阻力，Bellotti 等建议锥头阻力根据柱孔扩张压力推求[5]。目前，孔扩张理论的球形孔扩张与圆柱形孔扩张两种基本分析方法，究竟哪一种方法更能准确地描述静力触探的贯入机理，至今仍然存在争议。 魏杰[17,25]在人工均匀填筑的平潭标准砂中进行了较大数量的室内不同填筑密度的砂土中模型桩的贯入试验...