GI：对地表环境的探索（=狭义）
目的：风华，水文，岩石的特性进行探究。通过以下方法。A.探索，B取样，C 场地辅助工具，场地测试。
原始的目的：
1.选择合适的场地
2.场地的适应性
3.为设计做基础
4.探究之前的faliure
5.自然环境或者人文的改变对工作的影响
6.帮助预测工程当中的困难和可能的延迟
A 的常用方法：
- INspection pit (检验井)：用于识别底下的结构和设施(utilities)，如果不能用full-size的话可以采用trial 的井，（pit和 trench都需要：回填土要求：包括材料小于200mm或者不包括一些不适合的材料，压实不超过150mm那么高，）用完之后需要回填土（特别的 面积在0.5*0.5，深度不超过1.5m。对于trial pit (用于检查和记录地面，1.5*1.5 的面积，深度不超过3m)；介绍Trial Trench: 现行的挖掘，在规格上大于trial pit。对于trench，深度大于1.2米，周围可能会破裂出来，所以需要支撑 。如果pit没有挖掘许可，可以用动态探井作为标准（3个动态探井，800mm那么宽，填土之后，需要拿到3个动态探井，没100mm可以拿到10个孔）
- 便面混凝土的剥落：（500mm深度100-300mm）可以了解顶层和表层土壤（在切坡的地方）相当于就是给混泥土开一个检查区域。
- 动态探测（不小心翻译成了探井）：用来测土壤密度和填土的变化的工具。通过将一个自由落体的重物下降一个固定的高度。静态探测：用来评估墙的厚度和和覆盖层的厚度
B取样的工具：
1.螺旋转（auger）和手持转能够到200mm直径,深度在30和5m分别的
2.线缆冲击转，能够200mm至今，60m深在土壤和薄薄的岩石里面。对于粘性土，可以用土壤切割，无粘性土可以用shell，凿子用于石头。
3.声纳钻孔用于空心的覆盖层直到300mm直径，能够使得土壤快速恢复
4.旋转钻眼：最常见的下垫面（地下）探索工具：钻头尖尖旋转，角度偏离不高于半度，
分类（普通的）；没有取芯的转具，特点：快速，便宜在土壤和脆弱的岩石（有很多目的：安装一些piezometer，进行场地实验，逐步挖洞到目标层:特点cut接触范围的材料，不能恢复。转头用drag转头，HK的话最大深度40m，直径170mm）；第三种 带冲洗功能的没有转芯的转具（可以把一些附着力强的东西冲出来），空心的部分打孔。缺点：1.引发倒塌2.水会从空心部分流到松软的地面cutting部分3.在粗糙的部分，碎石不能够被冲出，容易被累积到洞的底部。优点：能很快到达岩石部分（便宜快速），这个地方的土壤被毁坏了也无妨 ；取样转头。用于支撑倒塌或者不稳定的地面以及对裂缝封口（以下又分为几种类型的（一、二、三个管）），；旋转取样，有核心孔的地方。经常用于在mansonry挡土墙和混凝土取样，能够测挡土墙的厚度和填土的性质以及厚度；（e）钻孔支撑平台,防止打滑，马力大，能够从垂直和竖直方向进行钻孔以任何角度；流体介质用作旋转转井，贵，但是不过会破坏结构; 便携式钻孔，便宜快速，针对不同材质，可以达到15m，对环境影响很小。能取回岩石样本。
Part 2：
B 取样 原因：获得岩石描述，因此可以得到详细的场地信息,以及实验室测试需要的样本。
采样的类型：a 钻孔，在borehole里面不断前进 b. 被一个小管截取（drive的方式）c 块状取样，产后官方提类似的样本在试验井里面获得（现在是通过采样器在borehole里面拿拿到圆柱形的）
采样的另一种分类：无/有破坏（eg）,无破坏的具体包括范围
采样size的要求：足够，尺寸也有要求（粒径尺寸大小分布）
对不同的采样类型：干扰的影响
钻孔：单管的，很少用于深层（取样管直接靠在样品上）造成了扰动。样品恢复不是很满意，这种单管的更多的用于测定水平或者倾斜的取样masonry 和承重墙的厚度
双管的：取样管固定在bearing上面，不会在样品上旋转，没有保护样品被润滑用的水影响到，从取样管里面获取样品是一种水力方式。用于好质量的中等风化-较好的岩石，适合于大的砾石但是不适合土壤采样。
三管: 有可拆卸的衬板（linear）保护芯样和免受水的影响，适合saprolite，填土和风化的填充物，（具体分为不可取回的三管，直径100mm），可取回的Mazier 74mm直径。
三管：可用于取的class 1的 塌积层（用大直径的三管钻孔），class 2-3可用可取回的三管。总的来说不舍和松的石头和软的粘土。
第二种取样方式：（driving）：用压的方式取样，包括SPT（标准贯入试验（standard penetration test，）获得Class 3，4 通过记录锤击数记为标准惯击术）， 开头取样器（不同的直径，长度450mm，比较强固的取样方式，不管动态还是静态取样都会带来扰动，设用于细的粗的土壤，不适合非常粗的土壤，最高能够获得Class 2的土壤，面积率表示唯一的程度，最好越小越好）和活塞取样器（适合于软和非常软eg 深度非常深小颗粒的粘土（clay和silt），最好可以到class1的类型）。
第三种取样方式：block 取样，贵，质量可以，在试验井的地方手工挖掘，很适合填土，塌积层和saprolite，对他们造成很小的扰动。（浅层 300*300*300mm浅层），class 1 的样本，也可以用于特殊走向的材料
Lecture 6: field test:
目的：探究岩石或者土壤的工程特性：强度、相对密度、一致性、变形、可压性、渗透率、discontinuity
场地实验（大比例影响很小，小比例的话做的小心的话，扰动会局部化以及可重复）实验位置会影响结果。所以小心地做的话，场地实验的值也可以信赖。
场地测试用来评估土壤参数：
场地测试和实验室测试的比较：
场地测试很有价值。因为有的实验太复杂了，比如:
1.有的性质的尺度太大，无法放到实验室（spcaing of discontinities）
2.sample的性质会有所改变
3.场地的条件很难拿模拟
4.在递交到实验室的过程会产生一些扰动
5.有一些地点，装置是无法到达的
场地实验的类型：2019 有34种，2015有17种
探测实验（probing）:反应目前填土的压实程度和范围，也可以获得填土的厚度（动态的可以获得密度，静态的可以获得挡土墙厚度（第五课说的））
动态测试的过程： 固定重物从固定位置掉下来，100次之后停止
探测实验: 特殊一种，标准渗透方法测试（SPT）：世界广泛使用，包括HK,特点：简单便宜。
目的:反应土壤强度，相对密度和其他参数
具体操作过程：（blow count 锤击数）
外面的厚壁管子被标准重物从固定高度掉下锤击，记录将分离形勺形取样器唯一300mm（从初始150mm出开始）。
SPt的不同标准：HK的，ASTM的
操作流程：1. 测试2.Seating drive （记录每75mm的撞击数，直到150mm，如果在一定的撞击过后没有达到150（这个撞击数不同的地方有不同规定）记录撞击数和达到的深度）2.test driving： （记录每75mm的撞击数，直到300mm，如果没达到300当一定的撞击数之后，像上一条一样，就记录撞击数N和下降的深度，终止实验）。这个地方 N的值： 达到300mm的撞击数（疑问，需要加 seating部分吗？ 答好像不用）
P23页 教如何计算N值
Spt的局限性：
- 砾石或者corestone 会造成数值偏大
- 许多因素会影响SPT的值
- 好像在那个测试的小地方，快速测试会对SPt有影响（不是很懂）
影响SPT的结果因素：一些因素应该注意修正
能量比例：
E=E实际的/EE理论的（MGH）（不同的方式，理论能量会有一个不同的值）
能量标准化（N60）
香港ER低的原因：
1. 锤子重力没矫正
2.rod 太靠近锤子中心，效率低
3.没有正确的操作
P32页 SPT 与土壤（相对密度，摩擦角，有效压力的关系图）
Spt 用的时候，值有特定使用范围。
Part 2:
其他的场地实验类型：（CPT 追星下降测试）
CPD的历史，用途：
1.bearing capacity
2.skin friction
3.测水压力
结构图：
参数获得：直接的，推导的
不同种类的CPD
摩擦比例：soil size 越小，摩擦系数越大
CpT 优势：
1.快，能够连续，在大范围
2.相对较经济
3.
劣势：
1.第一次投资很大
2.工人技术要求高
3.在测试中没有样本获得
4.下降率有限制，在gravel和黏具层
CpT：cone resistance 在可重复性和正确率上比 sleeve friction 好
P17页 ，说了在不同类型的土壤中（软，混合，硬）的参数范围及要求
P18 应用4：一个profile有很大范围
越soft(fine granin)，摩擦阻力越大，则core resistance 越小，sleeve friction 越小
相隔间距越小，相差的CPT结果可能会很大
Qt的值：需要用水压力来矫正。Qt=qc+U2(1-a)（在软的土里面），如果在干燥和沙土里面，Qt和Qc相同（soft，排水慢）
sleeve friction 也应该矫正，应为上下端的截面积不一样，如果一样的话，就不用矫正了。
CPT 下降速率（小的改变不有太大影响）和深度（大比例的cone可以用，当遇到硬层，增加深度，或者可以使用downhole方法）：
CPt停止的条件：大袋一定的深度+5个条件
CPT的应用：
1.profiling（+GI data）+ soil type+ soil 参数
其他的场地测试：
VST: soft-firm marine clay simple，shear stregth ,少 扰动，大的体积可用，方便，但是在更深
就不行（需要预先borehole）。需要borehole 。
FPT:
第七课： 三轴试验：
HK是基于极限强度来做设计的
三种标准实验：
- CU：
- CD
Confining pressure: 是个固定的值
在实验中测得都是Total Stress的值
竖直情况的力基本上是正应力
数值上 无论是 有效应力还是总应力，偏应力的值都相同 deviator
multiple ： 通过快到failure的时候，停止，然后对于下一阶段，改变confining pressure 的值
排水/不排水含义：不排水的情况下，土壤的承重不能消失了的话，压力就跑到水压力里面，由于正方向压力的增大，产生了孔隙水压力。反过来，排水的话，产生孔隙水压力会跑出去，增加的力跑到了土骨架里面，然后土体被压缩，孔隙比变减小（类比海绵和铁球排水）
实验步骤：
1.准备样品
2.saturation： 把他搞饱和， 让土壤全部饱和。
3.固结：drainag阀门是否关闭。
4.剪切： 错位变形。分为排水或者没有排水阶段
四种测量系统：
1.测力的（vertical force）
2.轴向变形：gauage 测量，形变除于总长度等于形变
3.体积变化 ：
4.压力部分：
- cell preesure 次应力
- back pressure： 用来saturation的 压力
- pore pressure ：u
UU： 这个阶段水压力不用去量。在剪切过程莫尔圆不变，cu也可以固定下来。摩擦角是0.看图就一目了然。
目的：判断饱和土在未排水情况下的强度。CU是 undrained 期间的 cohesion
疑问：1. 为啥莫尔圆是固定的》？
Cu：
特点：
- 需要测水压（和uu的区别）
疑问：
2. 是否可以用总的应力来画莫尔圆，这样的得到的frctional angle有用吗？有参考意义
BP 和土壤侧面的压力相同（如果back pressure 是220，confining pressure 是260，则cofining 实际是40kpa）增加了的需要一致，免得，免得土壤爆炸。
1.如何 设置 confining pressure
2.1.在多stage实验中，图像上怎么能确认是否到达了最大值。 什么状态才是failure，偏应力的最大？或者是 比例最大？ 还是？
答： 实验中，需要设置三个限制条件，电脑会判断，三个图像中，哪个图像到达局部最优点，开始下降，就停下来。如果都不停的话，限制strain的范围
3.通常情况下，不会只用三组试验，一般会有6-8组画莫尔圆，通常用距离最小的方法逼近这个圆。
CD测试
注意事项：
1.缓慢shear避免带来孔隙水压力
2.可以得到有效应力小，免得摩擦角和黏具cohesion
不同的三个测试有不同的测试：
比较图在PPt上
应力路径（CU和 CD）：
- t和s（平均主应力和切应力，对应莫尔圆顶点的切应力值）,代表莫尔圆的最高点
- q和p（在三轴方向，其实平行于平面的方向两个力大小相等，方向相反，所以就只有两个的独特值）
st：意义：eg：CDtest，st曲线是45的角的直线，pq是斜率为3的直线。（注意CUtest中 st曲线总应力也是1，因为cofining pressure 也是常数）
解释：用导数的定理。Δδ3不变的，所以是1
物理意义：CU：
1. （垂直方向）T的值是 偏应力的一半，所以他们两个同步上升和下降
2. 水平（可以看出总应力，水压力和有效应力）
effective stress path 是 偏应力和水压力的总和。
Lab Test 2：
解析一些重要参数。
莫库伦是一个cureve，
取决于：1.stress 范围 （C，摩擦角不一样）2.如何选择 cofining stress（1.找出 max normal （0-160Kpa）rh算出）。stress 范围就是 0-160. 然后就可以搞confine
2.到底选什么 failure criteria(会有不同)
1.各有优缺点2. critera 需要 统一，选了 ratio 不要选其他图像
2.confining 是20 ，实际上是 255（back pressure）+20;
drian test
1.选择两种 failure crireria 都一样
哪个会早点出现（undrianed）,取决于不同的土的类型
Soil 测试：
- atterberg test
- 水份测试
1.（被粒子吸附的，最靠近粒子的一部分）水分子。正电荷一端会被吸附到土壤表面（土壤表面负电），absorbed water， 1-2 nm 太少太小了。对atterberg 重要。不能被oven 排除。不在 水分计算里面。
2.能被 oven ，不能 air drying （也是吸附）
3 结合水
4. 重力水
5. 不能对土壤表现产生影响。50度超过，会被移除，如果用oven ，会造成多算了 水分。（所以香港用了两种方法测试水分）
水分计算：2+3+4
实际上：
水重量（质量差）/ dry soil（oven 之后的重量） （理论公式）
多干才可以：
1. 第一次之后2. 再测一次 4小时之后，质量的变化不超过0.1%
有疑问，用比较实验（如果差异明显（取决于 目的和原始数据），就用45°C）
MC 测试，很少单独用。用来获得其他参数。
用 MC得到 孔隙率
2. Undrianed shear strength 的cohesive 反比于 含水量 P14页
水分含量影响fine的土壤
2. Atterberg limits ,
目的： 土壤的抗破坏能力（只用来形容soft土壤）
弹性限度 plastic limit——liquid limit 他们是 MC（）
Ip=LL-Pl 弹性指数。
170-1.7 表示 undrianed
Plasticity：变形但是不rupture，不可恢复。集水的能力但不是变成液体的能力。
MC 不能判断是否 dry ，取决于岩石类型
Liquidity 判断 是否足够干。（只用于 fine的土）
2.可能有负数值
3. Atterberg 对coarse 没用，没意义。（CDG，用百分之10没必要代表所有）
6个作用：
1. 分类土壤 ——得到 工程属性，（LL，PI，PL），——获得持水量（获得多水不会得到液体），
2.compliabce（plasticity） 测试
3. 一致性测试： 监理，看满不满足建筑要求
4. shear strength
5. 变形评估
6.
hydrometer （sediments） 只用于silt
有gap的原因：
