密度孔压静力触探的测试理论和工程应用综述*

加 瑞 赵 栋

(①天津大学， 建筑工程学院， 天津 300350， 中国) (②天津大学， 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室， 天津 300350， 中国)

0 引 言

在各类工程设计和施工之前，首先需要通过室内试验或现场原位测试获得土体的物理力学性质指标。室内试验需要钻孔取样，而土样在采样、运送、保存和制备时会不可避免地发生应力释放和受到扰动(沈珠江， 1996)。原位测试是在工程场地的原位应力条件下对土体进行测试，与室内试验相比，具有更能真实反映土体的天然结构及天然应力状态下的特性、测定土体的范围大、试验周期短等优点(沈小克等， 2016； 陈晓坚， 2019； 薛润坤等， 2020)。为了取得准确可靠的土体物理力学性质指标，在工程地质勘察中必须进行一定数量的现场原位测试(孙家齐等， 2007)。孔压静力触探试验(CPTU)是指将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中量测其锥尖阻力qc、侧壁摩阻力fs及孔隙水压力u的原位测试方法，因具有采集数据多、测试连续、快速高效、费用低廉等优点，已成为目前工程勘察中应用最为广泛的原位测试方法(Lunne et al.，1997； 蔡国军等， 2013； 刘松玉等， 2013； 胡越等， 2020)，其测试数据可用于划分土层(Robertson， 1990)以及估计不排水抗剪强度(Cai et al.，2010)、渗透系数(Chai et al.，2016)等土体物理力学参数。

但CPTU不能原位测量土的密度，而密度是土体最基本的物理性质指标之一(Cai et al.，2015； 陈鸿宾等， 2019)，是工程勘察需要首先确定的基本参数。核子密度仪利用γ射线的康普顿散射效应可以测量地层的密度，包括γ射线背向散射法和γ射线透射法两种方法(中华人民共和国行业标准编写组， 2014)，目前已在世界范围内成为密度测试的标准方法(ASTM， 2014，2017)，可快速、无损地现场测定土体、岩石和沥青混合料等的密度。……