Plaxis输入CPT数据时的注意事项

1 引言

Plaxis是一个非常优秀的岩土工程分析软件，特别在处理软土以及土与结构的相互作用方面。Plaxis提供的创建钻孔工具能够快速地把钻孔数据转变为计算模型。一种方法是手工输入地层【PLAXIS的模拟方法初探 (P1); PLAXIS的创建钻孔工具】;另一种方法是输入CPT数据。不过，现场测得的CPT数据不能直接输入到Plaxis中，需要在输入之前转换成Plaxis能够识别的格式。因此这个笔记强调了输入CPT数据时的一些注意事项。

2 CPT文件格式

输入CPT数据的步骤为：使用"创建钻孔"工具(_borehole)>"场数据(Field Data)"添加钻孔，添加CPT文件即可。由于欧洲是CPT的鼻祖，因此Plaxis首先接受GEF(Geotechnical Exchange Format)-CPT的标准数据格式。不过，在北美很少使用GEF格式，两个最大的CPT公司Greggdrilling和ConeTec都使用的是COR数据格式【静力触探试验(CPT) ConeTec文件格式解读(CPT数据解释)】，因此当把这些现场数据输入到Plaxis时，需要修改成Plaxis指定的格式。

(1) 首先需要增加钻孔点的坐标值(X,Y,Z)，如果不设置，则默认为(0,0,0);

(2) 其次需要增加一行参数说明：

d[m]  q[MPa]  f[kPa]  u[kpa]

第1列是探测深度d(depth)，第2列是端阻力qc(Cone resistance), 第3列是摩阻力fs(Sleeve friction resistance), 第4列是动态孔隙压力u(Pore pressure)。这一行似乎必不可少，假如缺少这一行说明，孔隙压力u不会导入，从而导致划分出的地层出错。下图中左边显示的是正确的导入结果，右边显示的是错误的导入结果。

3 地层划分原理

当CPT数据导入到Plaxis后，Plaxis根据Soil Behavior Type(SBT)原理划分地层。Plaxis提供了两种选择：一种是"CUR 3图层", 欧洲推荐使用的解释方法；另一种是"Robertson"，北美主要使用的解释方法。此外，Plaxis提供了一个"最小厚度"的输入，默认值是0.5m，这个数值用来合并地层，一般情况下使用这个值即可，如果根据SBT划分出来的地层太多，可以适当提高这个阈值，例如0.8m, 对于直接持力层和下卧层来说，最好不超过1m，这可根据相邻钻孔的数据，载荷大小以及工程师的工程判断来综合确定。下图比较了不同的选择对于地层划分的影响。

第一个图使用了Robertson方法划分地层，最小厚度取0.5m, 可以看出划分出许多地层；第二个图使用了CUR方法划分地层，它仅划分为两层，除了第一层外，它把其余的都合并成为一层；第三个图使用了Robertson方法划分地层，但是把最小厚度设置为1m，可以看出，一些薄的地层已经被合并。总的来说，Robertson方法比CUR方法划分的地层更多。

目前，Plaxis还不能把SBT产生的图层名称自动输入到模型的材料名称，当定义每层的材料参数时，必须手工输入地层名。下图所示的是原始的SBT，导入到Plaxis后的地层以及生成的地层模型。

4 单位转化

当输入CPT时，深度单位必须是公制单位"m", 不能使用英制单位"feet"。在北美的工程实践中，公制单位和英制单位经常混合着使用。因此当原始CPT数据是英制单位时，必须把所有的英制单位转换为公制单位，深度单位是"m"，q_c, f_s和u的单位是"kPa"。Plaxis不能对单位进行转换，如果不转换单位，尽管不影响地层的划分，但在Plaxis中显示的图形数值是错误的，如下图所示。

但实际上，输入数据使用的单位是"metres,tsf,tsf,psi", 对应于Plaxis的m/kPa单位格式，正确的图形数值如下图所示。

北美两家最知名的CPT公司Greggdrilling和ConeTec在工作中使用的单位不同，Greggdrilling偏爱使用"metres,tsf,tsf,psi",而ConeTec偏爱使用"meters,bar,bar,m"。当处理数据用于不同用途时，需要对单位来回换算。一些在CPT中经常使用的单位换算总结如下：

1ft = 0.3048m1bar = 1kg/cm^2 = 100kPa  = 100kN/m^21tsf = 96kPa14.5 psi = 100kPa1m of water = 9.81kPa