科学研究 > 代表性获奖项目简介 >
代表性获奖项目简介
高精度多功能岩土工程原位测试技术研究与工程应用体系
时间:2022-04-02 09:55:09 点击率:1

项目名称:高精度多功能岩土工程原位测试技术研究与工程应用体系

完成单位:东南大学、温岭市南光地质仪器有限公司

主要完成人:刘松玉、蔡国军、童立元、秦文虎、邹海峰、刘志彬、杜广印、

方  磊、陈  偲、孙立博、林军

奖励等级:江苏省科技进步一等奖(2015年)

项目简介:土工参数是各类工程设计的关键参数,土工参数确定不当经常造成重大工程浪费或工程灾害。与室内试验相比,原位测试技术确定土工参数具有准确、快速、连续、经济等优点,是准确掌握土体工程性质、优化工程设计的根本途径。本项目采用现代信息技术、数字技术和计算技术,对我国传统静力触探原位测试技术(CPT)进行更新换代,研发了新一代数字式多功能孔压静力触探原位测试系统(CPTU),创立了基于CPTU的我国土分类方法和土工设计参数的原位确定评价体系,形成了我国岩土工程CPTU测试应用成套技术。

(1)研发了我国新一代数字式多功能孔压静力触探原位测试系统(CPTU)

通过对引进的美国Vertek公司的CPTU测试系统的深入剖析,综合机械设计、力学及流体仿真、材料分析及传感器技术、电子技术、测试技术、嵌入式系统和计算机技术,成功研制出了我国新一代数字式多功能孔压静力触探原位测试系统(CPTU),包括岩土静力触探组合式传感器智能变送器,基于Controller Area Network, CAN (控制器局域网)总线的数据传输模块,触探深度变化指示器、岩土静力触探数据处理终端、应用系统等,并在传感器的智能化、扩展性、远程传输及深度上下变化的自动识别、数据处理终端功能的完备性等方面处于国际领先水平。

(2)创立了基于CPTU的我国土分类方法与工程特性评价体系

通过大量CPTU与钻探取样平行试验对比分析,采用归一化的多功能CPTU参数,创建了基于原位参数的我国规范土分类方法,大大提高了现场工程土分类方法的精度;针对土体工程特性的复杂性和不确定性,通过理论分析和现场试验对比,建立了采用CPTU原位测试参数确定土应力历史、状态参数、动力参数、强度特性、变形特性和固结渗流特性等工程特性指标的评价体系,根本提高了土工设计参数的可靠性 。

(3)建立了基于CPTU的构(建)筑物沉降变形和承载力确定方法

通过室内固结试验、CPTU现场测试和沉降实测资料反演对比分析,提出了基于原位CPTU参数的软土地基沉降变形计算方法,该方法快速可靠,更符合工程实际;根据大量桩基的现场试验资料分析对比,提出了采用CPTU有效锥尖阻力的单桩承载力预测方法和灌注桩承载力预测的折线法,大大提高了桩基承载力计算的可靠性。 

(4) 提出了电阻率CPTU评价特殊地基性质的技术方法

率先开展了土的电阻率特性研究,对结构性土、污染土体的电阻率特征进行了系统的试验研究,提出了结构性土的电阻率模型;对典型污染场地进行了现场电阻率CPTU和室内电阻率测试对比,建立了污染场地地基土物理化学特性、力学特性和电阻率的相关关系,提出了电阻率CPTU评价污染特性的新方法,形成了污染场地的快速评价技术。

上述CPTU原位测试技术应用体系一举解决了我国岩土工程界30余年来长期存在的技术问题,形成了新一代数字式CPTU测试系统“SEU@CPTU”和智能分析应用软件“东大华宁CPTU软件”,发展了我国原位测试技术,主要技术经济指标处于国际领先水平。

项目已获得授权国家发明专利10项,申请国家发明专利18项,授权实用新型专利16项,授权软件著作权10项。已发表学术论文106篇,其中SCI收录30篇,EI收录74篇,ISTP收录4篇,出版专著1部。发表杂志包括美国ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering、美国ASTM Geotechnical Testing Journal、美国TRB: Journal of the Transportation Research Board、Soil Dynamics and Earthquake Engineering、Engineering Geology等国际权威期刊。以该技术为主要研究对象的博士论文《现代数字式多功能CPTU技术理论与工程应用研究》获得了2012年全国百篇优秀博士论文奖。

上述创新性成果已在我国沿海高速公路、泰州长江大桥、南京第四长江大桥、南京禄口机场扩建工程等公路、桥梁、建筑、机场、港口、地铁工程等工程领域中得到推广应用,取得了显著的社会经济效益,直接经济效益愈4亿元。

3