第五章—静力触探教程文件课件.ppt

1、第五章 静力触探试验 一、概述一、概述 二、试验的仪器设备二、试验的仪器设备 三、试验原理三、试验原理 四、试验方法及技术要求四、试验方法及技术要求 六、试验成果的工程应用六、试验成果的工程应用 主主 要要 内内 容容 五、试验资料的整理与分析五、试验资料的整理与分析 一、概述一、概述u（一）静力触探试验的定义（一）静力触探试验的定义u（二）静力触探试验的发展（二）静力触探试验的发展u（三）静力触探试验的分类（三）静力触探试验的分类u（四）静力触探试验的优缺点及适用性（四）静力触探试验的优缺点及适用性u（五）静力触探试验的应用（五）静力触探试验的应用 静力触探试验静力触探试验是利用是利用准静力

2、准静力以恒定的贯入速率以恒定的贯入速率将一将一定规格和形状的定规格和形状的圆锥探头圆锥探头通过通过一系列探杆压入土中，同时测一系列探杆压入土中，同时测记贯入过程中探头所受到的记贯入过程中探头所受到的阻阻力力，根据测得的贯入阻力大小，根据测得的贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质来间接判定土的物理力学性质的现场试验方法。的现场试验方法。（一）静力触探试验的定义（一）静力触探试验的定义（CPT） 一、概述一、概述动力触探动力触探静力触探静力触探扁铲侧胀扁铲侧胀旁压旁压十字板十字板（一）静力触探试验的定义（一）静力触探试验的定义（CPT） 一、概述一、概述p 1932年静力触探首先在年静力触探首先

3、在荷兰研制成功荷兰研制成功，因此静力触探也叫，因此静力触探也叫“荷荷兰锥兰锥”试验。试验。p 到到20世纪世纪60年代，出现了年代，出现了电测静力触探电测静力触探，使静力触探的测试精，使静力触探的测试精度、自动化程度等都得到了提高。度、自动化程度等都得到了提高。70年代又出现了新型的年代又出现了新型的孔压静孔压静力触探技术力触探技术。p 我国从上世纪我国从上世纪60年代引入静力触探技术以来，该试验方法得到年代引入静力触探技术以来，该试验方法得到了广泛的应用，是我国目前了广泛的应用，是我国目前应用最广应用最广的原位测试技术。的原位测试技术。p 目前，静力触探技术也朝着目前，静力触探技术也朝着多功

4、能化发展多功能化发展，测试参数的范围也，测试参数的范围也越来越多，除岩土体的工程性质外，还可以测温、测斜、地磁、越来越多，除岩土体的工程性质外，还可以测温、测斜、地磁、土壤电阻以及地下水土壤电阻以及地下水pH值等。值等。（二）静力触探试验的发展（二）静力触探试验的发展 一、概述一、概述按探头功能分为：按探头功能分为：n 单桥静力触探单桥静力触探；n 双桥静力触探双桥静力触探；n 孔隙水压力静力触探孔隙水压力静力触探(Piezo Cone penetration Test)，是可，是可测孔隙水压力的静力触探，简称孔压触探测孔隙水压力的静力触探，简称孔压触探(CPTU)。（三）静力触探试验的分类（

5、三）静力触探试验的分类 一、概述一、概述（四）静力触探的优缺点及适用性（四）静力触探的优缺点及适用性1 1适用土层：适用土层： 适用于软土、粘性土、粉土、砂土类以及含少量碎石的土层。适用于软土、粘性土、粉土、砂土类以及含少量碎石的土层。2 2优缺点：优缺点：u 优点：优点：（1 1）测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用，不受取样扰动影响；作用，不受取样扰动影响；（2 2）测试数据精度高，再现性好；测试数据精度高，再现性好；（3 3）采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果可采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成

6、果可由计算机自动处理，减少了工作强度。由计算机自动处理，减少了工作强度。u 缺点：缺点：贯入机理不清贯入机理不清；静力触探静力触探不能不能对土样进行对土样进行直接的观直接的观察、鉴别察、鉴别；不适用于不适用于含较多碎石、砾石的土层和很密实的砂层。含较多碎石、砾石的土层和很密实的砂层。u 由于不同土体的渗透性差别很大，由于不同土体的渗透性差别很大，CPTU量测孔隙水压力的量测孔隙水压力的灵敏灵敏度很高度很高，能够分辨，能够分辨12cm厚的薄土层厚的薄土层土性的变化，因而可以详细分土性的变化，因而可以详细分层。特别是在区分砂层和粘土层方面层。特别是在区分砂层和粘土层方面精度很高精度很高。u可以量测

7、到孔隙水压力，从而有可以量测到孔隙水压力，从而有可能进行有效应力可能进行有效应力分析。分析。u可以估算土体的可以估算土体的渗透系数和固结系数渗透系数和固结系数。u可以测定土层不同深度的可以测定土层不同深度的静止水压力静止水压力，获得地下水条件的资料。，获得地下水条件的资料。u可以区分可以区分排水、部分排水和不排水的贯入条件排水、部分排水和不排水的贯入条件。u可计算土的可计算土的超固结比超固结比，评价土层，评价土层应力历史应力历史，计算，计算静止侧压力系数静止侧压力系数。3. 孔压触探的优点：孔压触探的优点：（五）静力触探试验的应用（五）静力触探试验的应用 用于土类定名，划分土层界面；用于土类定

8、名，划分土层界面； 评定地基土的物理、力学、渗透性质的相关参数；评定地基土的物理、力学、渗透性质的相关参数； 确定地基承载力；确定地基承载力； 确定单桩极限承载力；确定单桩极限承载力； 判定地基土液化的可能性。判定地基土液化的可能性。典型静力触探试验结果示例典型静力触探试验结果示例海床静力触探试验海床静力触探试验海床静力触探试验海床静力触探试验较早的静力触探试验车较早的静力触探试验车静力触探试验车测试结果示意图静力触探试验车测试结果示意图二、试验的仪器设备二、试验的仪器设备u（一）试验设备的组成（一）试验设备的组成u（二）贯入系统（二）贯入系统u（三）测量和记录显示装置（三）测量和记录显示装置

9、u（四）探头（四）探头u（五）探杆、电缆线等（五）探杆、电缆线等（一）试验设备组成（一）试验设备组成1.贯入系统：贯入系统：由触探主机和反力装置组成由触探主机和反力装置组成u 触探主机触探主机的作用是将底端装有探头的探杆一根一根地压入土中。的作用是将底端装有探头的探杆一根一根地压入土中。触探主机按传动方式分为触探主机按传动方式分为电动机械式、液压式和手摇链条式电动机械式、液压式和手摇链条式。u 反力装置反力装置的作用是平衡贯入阻力对贯入装置的反作用。反力装的作用是平衡贯入阻力对贯入装置的反作用。反力装置可分为置可分为压重式、地锚式以及地锚与重物联合式压重式、地锚式以及地锚与重物联合式。2.测量

10、与记录显示装置测量与记录显示装置3.探头探头4.探杆和电缆线等探杆和电缆线等（二）贯入系统（二）贯入系统（1）静力触探车：）静力触探车：触探主机为触探主机为液压传动式液压传动式的，反力装置为的，反力装置为压压重式重式。油缸总推力达。油缸总推力达1020t，软粘土地区触探深度达，软粘土地区触探深度达60m左左右。右。（2）拖挂式静力触探车：）拖挂式静力触探车：触探主机为液压传动式的，反力触探主机为液压传动式的，反力装置为地锚式。装置为地锚式。（3）落地式手推静力触探车：）落地式手推静力触探车：触探主机为液压传动式的，触探主机为液压传动式的，反力装置为压重式反力装置为压重式+地锚式。地锚式。（4）

11、小型液压式静力触探仪）小型液压式静力触探仪 ：触探主机为液压传动式的，触探主机为液压传动式的，反力装置为地锚式。反力装置为地锚式。（5）CLD型静力触探型静力触探-十字板剪切两用仪：十字板剪切两用仪：触探主机为机械触探主机为机械传动式的，反力装置为地锚式。贯入能力传动式的，反力装置为地锚式。贯入能力23t，软粘土地，软粘土地区触探深度可超过区触探深度可超过20m。 （6）贯入系统的贯入能力）贯入系统的贯入能力从设备角度来说，贯入系统的贯入能力主要取决于三方面从设备角度来说，贯入系统的贯入能力主要取决于三方面的因素：的因素：u 贯入设备能力的大小；贯入设备能力的大小；u 触探头截面的大小及其与探

12、杆的配合；触探头截面的大小及其与探杆的配合；u 反力装置能提供的反力大小。如果反力不够，整个贯反力装置能提供的反力大小。如果反力不够，整个贯入设备的能力就得不到充分发挥。入设备的能力就得不到充分发挥。（三）测量与记录显示装置（三）测量与记录显示装置量测记录仪表主要有量测记录仪表主要有4种类型：种类型：电阻应变仪、自动记录绘图电阻应变仪、自动记录绘图仪、数字式测力仪以及电脑数据采集仪。仪、数字式测力仪以及电脑数据采集仪。 电阻应变仪电阻应变仪数字式测力仪数字式测力仪(秦皇岛信恒电子科技有限公司秦皇岛信恒电子科技有限公司)自动记录绘图仪工作系统自动记录绘图仪工作系统TCY型孔压静力触探数据采集仪型

13、孔压静力触探数据采集仪 （四）探头（四）探头p 静力触探探头为地层阻力传感器，是静力触探仪的关静力触探探头为地层阻力传感器，是静力触探仪的关键部件。键部件。p 分为四大类型：单桥探头、双桥探头、孔压探头和多分为四大类型：单桥探头、双桥探头、孔压探头和多功能探头功能探头p 通常探头包括摩擦筒和锥头两部分。通常探头包括摩擦筒和锥头两部分。（1）单桥探头）单桥探头p 单桥探头是我国所特有的一种探头类型。它是将锥头与外单桥探头是我国所特有的一种探头类型。它是将锥头与外套筒连在一起，因而只能测量一个参数套筒连在一起，因而只能测量一个参数比贯入阻力比贯入阻力Ps 。p 这种探头结构简单，造价低，坚固耐用，

14、是我国使用最多这种探头结构简单，造价低，坚固耐用，是我国使用最多的一种探头。的一种探头。（2）双桥探头）双桥探头p 双桥探头：它是一种将锥头与摩擦筒分开。双桥探头：它是一种将锥头与摩擦筒分开。p 可同时测锥头阻力可同时测锥头阻力qc和侧壁摩擦力和侧壁摩擦力fs两个参数的探头。两个参数的探头。p 国内外普遍采用，用途很广。国内外普遍采用，用途很广。（3）孔压探头）孔压探头p 多用（孔压）探头：它一般是在双桥探头基础上再安装多用（孔压）探头：它一般是在双桥探头基础上再安装一种可测触探时产生的超孔隙水压力装置的探头。一种可测触探时产生的超孔隙水压力装置的探头。p 孔压探头可测即锥头阻力、侧壁摩擦力及

15、孔隙水压力孔压探头可测即锥头阻力、侧壁摩擦力及孔隙水压力up 功能多，用途广，在国外已得到普遍应用。功能多，用途广，在国外已得到普遍应用。透水滤器在锥头透水滤器在锥头底部 微孔滤水器透水滤器在锥面u 除了具有双桥探头所需的各种部件外，还增加了由除了具有双桥探头所需的各种部件外，还增加了由微孔材料微孔材料做成的透水滤器和一个孔压传感器做成的透水滤器和一个孔压传感器，要求材料的渗透系数为，要求材料的渗透系数为(1.1士士0.1) 10-5cm/s，抗渗能力为，抗渗能力为110 5(kPa)。透水滤器的位置可。透水滤器的位置可镶嵌于探头的镶嵌于探头的锥尖锥尖, 锥面或锥尾锥面或锥尾。u 微孔材料微孔

16、材料可以是微孔不锈钢、微孔陶瓷、微孔砂石、微孔塑可以是微孔不锈钢、微孔陶瓷、微孔砂石、微孔塑料等。料等。水滤器在水滤器在探头上的探头上的各种位置各种位置从外观上辨认三种探头从外观上辨认三种探头孔压探头孔压探头探头规格探头规格国际标准探头的规格：锥头顶角国际标准探头的规格：锥头顶角60、底面积、底面积10cm2、侧壁侧壁摩擦筒面积摩擦筒面积150cm2、透水石在锥底。透水石在锥底。探探 头头 种种 类类型型 号号锥头锥头摩摩 擦擦 筒筒标标 准准顶角顶角 / 直径直径/mm底面积底面积/cm2长度长度/mm表面积表面积/cm2I-16035.71057单桥单桥I-26043.71570我国独有我

17、国独有I-36050.42081II-06035.710133.7150双桥双桥II-16035.710179200国际标准国际标准II-26043.715219300孔压孔压6035.710133.7150国际标准国际标准6043.715179200（五）探杆与电缆（五）探杆与电缆探杆是传递贯入力的媒介，通常用外径为探杆是传递贯入力的媒介，通常用外径为323235mm35mm，壁厚为，壁厚为5mm5mm的高的高强度合金无缝钢管。每根探杆的长度以强度合金无缝钢管。每根探杆的长度以1m1m为宜。为宜。屏蔽电缆屏蔽电缆 （五）探杆与电缆（五）探杆与电缆三、试验的原理三、试验的原理u（一）静力触探探

18、头的工作原理（一）静力触探探头的工作原理u（二）静力触探贯入机理（二）静力触探贯入机理u（三）孔压静力触探贯入机理（三）孔压静力触探贯入机理（一）静力触探探头的工作原理（一）静力触探探头的工作原理 静力触探探头大部分采用电阻应变式测试技术。应变桥路有两静力触探探头大部分采用电阻应变式测试技术。应变桥路有两 种方式：种方式：半桥半桥和和全桥全桥。 探头的空心柱体上的应变桥路有两种布置方式。探头的空心柱体上的应变桥路有两种布置方式。受力后受力后，产生，产生 电位差电位差，毫伏计便指出流过的电流的大小，这个电流的大小与，毫伏计便指出流过的电流的大小，这个电流的大小与 空心柱体的受力伸长空心柱体的受力

19、伸长有关。有关。 在实际工作中，把空心柱体的微小应变所输出的在实际工作中，把空心柱体的微小应变所输出的微弱电压微弱电压，通，通 过电缆，传至电阻应变仪中的过电缆，传至电阻应变仪中的放大器放大器放大几千倍到几万倍后，放大几千倍到几万倍后， 就可用普通的指示仪表量测出来。就可用普通的指示仪表量测出来。（一）静力触探探头的工作原理（一）静力触探探头的工作原理半桥双臂布置半桥双臂布置不受力时：不受力时： D1D2=R1R2 UBD =0 D1D2承受拉力，承受拉力，R1R2处于自由状态，电阻不变。处于自由状态，电阻不变。受力后：受力后： （D1+D1）（）（D2 +D2）R1R2（1）半桥）半桥全桥四

20、臂布置全桥四臂布置D1D2承受拉力，承受拉力，D3D4处于受压状态。处于受压状态。不受力时：不受力时： D1D3=D2D4受力后：受力后： （D1+D1）（）（D3 +D3） （D2-D2）（）（D4 -D4） UBD 0 这种电测探头可以量测到的这种电测探头可以量测到的最大贯入阻力最大贯入阻力30MPa，且，且灵敏度高灵敏度高，可，可反映反映10kPa的贯入阻力变化。所量测的只是探头部分所承受的阻力，的贯入阻力变化。所量测的只是探头部分所承受的阻力，避避免了探杆与孔壁间摩擦的影响免了探杆与孔壁间摩擦的影响。必须。必须考虑温度的影响时考虑温度的影响时，应采用，应采用全桥全桥。（2）全桥）全桥（

21、二）静力触探试验的贯入机理（二）静力触探试验的贯入机理u 1、qc和和fs存在存在“临界深度临界深度”；u 2、静力触探的破坏机理与探头的几何形状、土类和、静力触探的破坏机理与探头的几何形状、土类和贯入深度有关；贯入深度有关；u 3、圆锥探头在贯入土中时，在其周围及底部土中会、圆锥探头在贯入土中时，在其周围及底部土中会形成一定的扰动区形成一定的扰动区 目前的土力学目前的土力学还不能完善的还不能完善的从理论上解析圆锥探头与从理论上解析圆锥探头与周围土体间的接触应力分布及相应的土体变形问题。已有周围土体间的接触应力分布及相应的土体变形问题。已有的近似理论分析可分为承载力理论分析、孔穴扩张理论分的近

22、似理论分析可分为承载力理论分析、孔穴扩张理论分析两类。析两类。（二）静力触探试验的贯入机理（二）静力触探试验的贯入机理1、qc和和fs存在存在“临界深度临界深度”：u 在均质土层中进行静力触探试验，不论锥尖阻力在均质土层中进行静力触探试验，不论锥尖阻力qc，还是侧壁摩阻力还是侧壁摩阻力fs，在一定深度范围内随着贯入深度的，在一定深度范围内随着贯入深度的增大而增大，但达到一定深度后，两者均达到极限值而增大而增大，但达到一定深度后，两者均达到极限值而不再增加。不再增加。u 临界深度与临界深度与土的密实度和探头的直径土的密实度和探头的直径有关，密实度越有关，密实度越大，探头直径越大，临界深度也越大。

23、一般大，探头直径越大，临界深度也越大。一般qc比比fs要大。要大。（二）静力触探试验的贯入机理（二）静力触探试验的贯入机理2、静力触探的破坏机理与探头的几何形状、土类和贯入、静力触探的破坏机理与探头的几何形状、土类和贯入深度有关深度有关u（1）松散砂土松散砂土中，探头的阻力主要决定于土的压缩性，多中，探头的阻力主要决定于土的压缩性，多为为刺入破坏刺入破坏；u（2）一般土和密实的砂土一般土和密实的砂土中，贯入深度小于临界深度时，中，贯入深度小于临界深度时，以以整体剪切破坏整体剪切破坏为主；达到临界深度以后，由于土的侧向约为主；达到临界深度以后，由于土的侧向约束增大，以束增大，以局部剪切破坏局部剪

24、切破坏为主。为主。（二）静力触探试验的贯入机理（二）静力触探试验的贯入机理3、圆锥探头在贯入土中时，在其周围及底部土中会形成一、圆锥探头在贯入土中时，在其周围及底部土中会形成一定的扰动区定的扰动区u（1）在）在软粘土软粘土中，由于扰动区的存在往往造成测试强度偏低；中，由于扰动区的存在往往造成测试强度偏低；u（2）在）在松砂松砂中，扰动区土体被挤压密实，测得强度偏高；中，扰动区土体被挤压密实，测得强度偏高；u（3）在）在密实砂密实砂中，砂粒甚至会被压碎。中，砂粒甚至会被压碎。（三）孔压静力触探的贯入机理（三）孔压静力触探的贯入机理octoct探头挤土引起的正应力探头挤土引起的正应力和刺入引起的剪

25、应力和刺入引起的剪应力 在探头在探头锥尖下面锥尖下面，由于，由于孔穴扩张孔穴扩张，孔压的变化主要受平，孔压的变化主要受平均正应力增大的影响，剪应力的变化影响不大；均正应力增大的影响，剪应力的变化影响不大； ut=u0+uoct+usut试验中量测的孔压；试验中量测的孔压；u0土层中的静止孔隙水压力；土层中的静止孔隙水压力；uoct由正应力变化引起的超孔压；由正应力变化引起的超孔压；us 由剪应力变化引起的超孔压。由剪应力变化引起的超孔压。探头探头圆柱部分圆柱部分，正应力逐渐衰减，剪应力成为孔压变化，正应力逐渐衰减，剪应力成为孔压变化的主要影响因素，由剪应力引起的超孔压因土的应力历的主要影响因素

26、，由剪应力引起的超孔压因土的应力历史不同，可正可负。史不同，可正可负。四、试验方法及技术要求四、试验方法及技术要求u（一）试验前的准备工作（一）试验前的准备工作u（二）孔压探头的校正与饱和处理（二）孔压探头的校正与饱和处理u（三）野外测试的关键步骤与注意事项（三）野外测试的关键步骤与注意事项u（四）试验的终止标准（四）试验的终止标准（一）试验前的准备工作（一）试验前的准备工作1、安装电缆、安装电缆将电缆按探杆的连接顺序一次穿齐，探杆应比计划深度将电缆按探杆的连接顺序一次穿齐，探杆应比计划深度多多23根，电缆长度应足够。根，电缆长度应足够。2、安放触探机、安放触探机平整地面，反力措施应能提供足够

27、的反力。平整地面，反力措施应能提供足够的反力。3、检查探头、检查探头应检查探头是否符合规定的规格，整个系统是否在标定应检查探头是否符合规定的规格，整个系统是否在标定后的有效期内。后的有效期内。（二）孔压探头的校正与饱和处理（二）孔压探头的校正与饱和处理校正的设备可分为两个主要部分：校正的设备可分为两个主要部分：可移动的活动架可移动的活动架和和量力环量力环1 1、测力传感器的校正、测力传感器的校正81076123459钢环测力式探头率定装置图钢环测力式探头率定装置图1-1-活动架上梁；活动架上梁；2-2-顶帽；顶帽；3-3-探头；探头；4-4-活动架；活动架；5-5-底座；底座；6-6-百分表；

28、百分表；7-7-钢环；钢环；8-8-传动箱；传动箱；9-9-手柄；手柄；10-10-顶针顶针校正的步骤校正的步骤:p （1）安装设备；）安装设备；p （2）把连着电缆线和记录仪表的探头安装上；）把连着电缆线和记录仪表的探头安装上；p （3）旋转手轮施加压力，边记录仪表上的读数）旋转手轮施加压力，边记录仪表上的读数 ；p （4）画压力）画压力-读数曲线，一般情况下应该是直线；读数曲线，一般情况下应该是直线；p （5）求校正系数）求校正系数k。K等于直线的斜率等于直线的斜率x)(kPaAP01 1、测力传感器的校正、测力传感器的校正N各级荷载Pi(kN)仪表读数x（;mV）加荷 卸荷 123412

29、34012345678910测力传感器的校正结果记录表测力传感器的校正结果记录表2 2、孔压探头的饱和处理、孔压探头的饱和处理u 孔压探头的饱和是正确量测孔压探头的饱和是正确量测孔压的关键，如果孔压的关键，如果没有饱和没有饱和会会含有气泡，量测时会有一部分含有气泡，量测时会有一部分孔隙水压力消耗在空气压缩上，孔隙水压力消耗在空气压缩上，使测试孔压使测试孔压数据失真数据失真。u 探头饱和的方法有探头饱和的方法有加热排气加热排气法法和和真空排气法。真空排气法。u 可以用水、硅油、甘油等对可以用水、硅油、甘油等对探头进行饱和处理。探头进行饱和处理。 孔压探头排气饱和装置孔压探头排气饱和装置储水瓶集水

30、器真空泵孔压探头排气器通大气通大气通大气（三）野外测试的关键步骤（三）野外测试的关键步骤（1）布孔位，平整场地；）布孔位，平整场地；（2）安装触探机）安装触探机 ，并调平机座（为使贯入压力保持垂，并调平机座（为使贯入压力保持垂直方向），把机座与反力装置衔接直方向），把机座与反力装置衔接 ；（3）将探头、测量电缆、探杆连接起来，并检查测量）将探头、测量电缆、探杆连接起来，并检查测量仪表，并调零；仪表，并调零；（4）将连着探杆的探头压入地下）将连着探杆的探头压入地下 ，同时记录深度值和，同时记录深度值和测量仪表的数据；测量仪表的数据；（5）在预定位置做孔压消散测试：停止贯入并记录超）在预定位置做孔

31、压消散测试：停止贯入并记录超孔压随时间的消散过程。孔压随时间的消散过程。静力触探试验测试过程静力触探试验测试过程记录探头所受的阻力记录探头所受的阻力侧摩阻力侧摩阻力锥尖阻力锥尖阻力（1）用静力触探为何能估计地基土的物理力）用静力触探为何能估计地基土的物理力学参数和地基承载力？学参数和地基承载力？（2）静力触探与打入桩的贯入过程有何异同？静力触探与打入桩的贯入过程有何异同？（1）静力触探的基本原理就是用准静力（相对动力触探而）静力触探的基本原理就是用准静力（相对动力触探而言，没有或很少冲击荷载）将一个内部装有传感器的触探头言，没有或很少冲击荷载）将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中，由于地

32、层中各种土的软硬不同，探头所受以匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受的阻力自然也不一样，传感器将这种大小不同的贯入阻力通的阻力自然也不一样，传感器将这种大小不同的贯入阻力通过电信号输入到记录仪表中记录下来，再通过贯入阻力与土过电信号输入到记录仪表中记录下来，再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等工程地质勘察目的。承载力等工程地质勘察目的。（2）静力触探贯入系统由触探主机（贯入装置）和反力

33、）静力触探贯入系统由触探主机（贯入装置）和反力装置两大部分组成。触探主机的作用是将底端装有探头的装置两大部分组成。触探主机的作用是将底端装有探头的探杆一根一根地压入土中。触探主机按其贯入方式不同，探杆一根一根地压入土中。触探主机按其贯入方式不同，可以分为间歇贯入式和连续贯入式；按其传动方式的不同，可以分为间歇贯入式和连续贯入式；按其传动方式的不同，可分为机械式（手摇链条和电动齿轮式）和液压式；按其可分为机械式（手摇链条和电动齿轮式）和液压式；按其装配方式不同可分为车装式、拖斗式和落地式等。而打入装配方式不同可分为车装式、拖斗式和落地式等。而打入桩的贯入过程是采用的动力的方法桩的贯入过程是采用的

34、动力的方法静力触探机理和桩的作用机理类似，静力触探相当于沉桩静力触探机理和桩的作用机理类似，静力触探相当于沉桩的模拟试验。与静力触探相比，桩的表面粗糙，直径大，的模拟试验。与静力触探相比，桩的表面粗糙，直径大，沉桩对桩周土的扰动大，沉降速度慢。沉桩对桩周土的扰动大，沉降速度慢。技术要求及注意事项技术要求及注意事项（1）触探机就位后，应调平机座，使用水平尺校准，使贯入压）触探机就位后，应调平机座，使用水平尺校准，使贯入压力保持竖直方向，并使机座与反力装置衔接、锁定。力保持竖直方向，并使机座与反力装置衔接、锁定。（2）一般触探试验中，使布置的触探孔距原有钻孔至少）一般触探试验中，使布置的触探孔距原

35、有钻孔至少2m。（3）触探主机应以轴向压力将探杆压入，对于前）触探主机应以轴向压力将探杆压入，对于前5m的探杆，弯的探杆，弯曲度不得大于曲度不得大于0.05%，后续探杆的弯曲度，在触探深度小于，后续探杆的弯曲度，在触探深度小于10m，不得大于不得大于0.2%；深度大于；深度大于10m时，不得大于时，不得大于0.1%。（4）探头圆锥锥底截面积应采用）探头圆锥锥底截面积应采用10cm2或或 15cm2时，单桥探头时，单桥探头侧壁高度应分别采用侧壁高度应分别采用 57mm或或70mm，双桥探头侧壁面积应采用，双桥探头侧壁面积应采用150-300cm2时，锥尖锥角为时，锥尖锥角为 60；（5）探头测力

36、传感器应连同仪器、电缆进行定期标定，室内探）探头测力传感器应连同仪器、电缆进行定期标定，室内探头标定测力传感器的非钱性误差、重复性误差、滞后误差、温度头标定测力传感器的非钱性误差、重复性误差、滞后误差、温度漂移、归零误差均在小于漂移、归零误差均在小于l%，现场试验归零误差应小于，现场试验归零误差应小于3%，绝，绝缘电阻不小于缘电阻不小于500M；（6）深度记录的误差不应大于触探深度的）深度记录的误差不应大于触探深度的1%； （7）当贯人深度超过）当贯人深度超过30m，或穿过厚层软土后再贯入硬土层时，或穿过厚层软土后再贯入硬土层时，应采取措施防止孔斜或断杆，也可配置测斜探头，测触探孔偏，应采取措

37、施防止孔斜或断杆，也可配置测斜探头，测触探孔偏斜角，校正土层界线的深度；斜角，校正土层界线的深度； （8）触探机的贯入速率应控制在）触探机的贯入速率应控制在1-2cm/s，一般为，一般为2cm/s；使用；使用手摇式触探机时，手把转速应力求均匀。手摇式触探机时，手把转速应力求均匀。技术要求及注意事项技术要求及注意事项（9）使用记读式仪器，每贯入）使用记读式仪器，每贯入0.1m或或0.2m应记录一次读数应记录一次读数。（10）在地下水埋藏较深的地区使用探头触探时，应先使用）在地下水埋藏较深的地区使用探头触探时，应先使用外径不小于孔压探头的单或双桥探头开孔至地下水位以下，外径不小于孔压探头的单或双桥

38、探头开孔至地下水位以下，而后向孔内注水与地面平，再换用孔压探头触探。而后向孔内注水与地面平，再换用孔压探头触探。（11）孔压探头在贯入前，在现场采取措施保持探头的饱和）孔压探头在贯入前，在现场采取措施保持探头的饱和状态，直至探头进入地下水位以下的土层为止；在孔压静探状态，直至探头进入地下水位以下的土层为止；在孔压静探试验过程中不得上提探头；当在预定深度进行孔压消散试验试验过程中不得上提探头；当在预定深度进行孔压消散试验时，应从探头停止贯入之时起，用秒表记时。时，应从探头停止贯入之时起，用秒表记时。（12）当移位于第二个孔时，应对孔压探头的应变腔和滤水）当移位于第二个孔时，应对孔压探头的应变腔和

39、滤水器重新进行脱气处理。器重新进行脱气处理。技术要求及注意事项技术要求及注意事项（四）试验的终止（四）试验的终止遇下列情况时应终止静力触探试验的贯入：遇下列情况时应终止静力触探试验的贯入：p 要求的贯入长度或深度已经达到；要求的贯入长度或深度已经达到；p 圆锥触探仪的倾斜度已经超过了量程范围；圆锥触探仪的倾斜度已经超过了量程范围；p 触探主机负荷达到其额定荷载的触探主机负荷达到其额定荷载的120%120%时；时；p 贯入时探杆出现明显弯曲；贯入时探杆出现明显弯曲；p 反力装置失效；反力装置失效；p 探头负荷达到额定荷载时；探头负荷达到额定荷载时；p 记录仪器显示异常。记录仪器显示异常。五、试验

40、资料的整理与分析五、试验资料的整理与分析u（一）原始数据的整理（一）原始数据的整理u（二）试验数据的修正（二）试验数据的修正u（三）静力触探试验影响因素分析（三）静力触探试验影响因素分析%100%100 cssqfR锥锥尖尖阻阻力力侧侧壁壁摩摩阻阻力力摩摩阻阻比比1、单桥触探试验数据整理、单桥触探试验数据整理ps 比贯入阻力（比贯入阻力（Mpa）；）；P 总贯入阻力（总贯入阻力（kN）；）；A锥底截面积（锥底截面积（cm2）；）；（一）原始数据的整理（一）原始数据的整理APps 2、双桥触探试验数据整理、双桥触探试验数据整理Aqcc锥底面积锥底面积锥尖总摩阻力锥尖总摩阻力Q sfsPfF外外套

41、套摩摩擦擦筒筒表表面面积积侧侧壁壁总总摩摩阻阻力力 3、孔压试验数据整理、孔压试验数据整理（1）计算锥尖阻力：）计算锥尖阻力： （一）原始数据的整理（一）原始数据的整理qT总锥尖阻力（总锥尖阻力（MPa）；）；qc 锥尖阻力（锥尖阻力（MPa）；）；与土质状态有关的经验系数；与土质状态有关的经验系数；锥端有效面积比，锥端有效面积比，=FA/A；A锥头全断面积（锥头全断面积（cm2）；）；FA锥头有效面积（锥头有效面积（cm2）；）；ud贯入时锥面测得的孔隙水压力（贯入时锥面测得的孔隙水压力（MPa）qT=qc+(1-)ud(2)(2)孔压参数比用孔压参数比用Bq ：土层上覆压力；土层上覆压力；

42、假定的静水压力，假定的静水压力，孔隙水压力；孔隙水压力；在某一深度测得的最大在某一深度测得的最大0vwwmax0vwmax huuuquuBwtq 静止孔隙水压力及均衡孔隙水压力静止孔隙水压力及均衡孔隙水压力静止孔隙水压力按测试土层中的静水压力计值静止孔隙水压力按测试土层中的静水压力计值均衡孔隙水压力取孔压消散达稳定时的孔压值均衡孔隙水压力取孔压消散达稳定时的孔压值各时刻的归一化超孔压比各时刻的归一化超孔压比 按下式计算按下式计算: wwtuuuuU0/ (3) (3)孔压消散数据的归一化处理孔压消散数据的归一化处理Uut消散至某时刻（消散至某时刻（t）的孔压值（）的孔压值（kPa）；）；uw

43、为原位静止孔压（为原位静止孔压（ kPa ）；）；u0消散试验孔压初始值（消散试验孔压初始值（ kPa ）。）。归一化超孔压消散曲线归一化超孔压消散曲线以以 为纵轴，以时间为纵轴，以时间t(s)的对数的对数lgt为横轴，绘制归一化的超孔压消为横轴，绘制归一化的超孔压消散曲线。散曲线。U （二）原始数据的修正（二）原始数据的修正（1）贯入深度修正）贯入深度修正 当记录深度与实际深度有出入时，应将深度误差当记录深度与实际深度有出入时，应将深度误差沿深度进行线性修正。沿深度进行线性修正。 单位长度修正后的贯入深度单位长度修正后的贯入深度 hi=licos（i+i-1）/2hi第第i段修正后的贯入深度

44、（段修正后的贯入深度（m）；）；li第第i段的贯入长度（段的贯入长度（m）；）；（i+i-1）第第i次及第次及第i-1次实测的偏斜角（次实测的偏斜角（）。）。（2）零漂修正）零漂修正（3）锥尖阻力的修正）锥尖阻力的修正当孔压量测的过滤器位于当孔压量测的过滤器位于u2位置时，锥尖阻力可用下式修正：位置时，锥尖阻力可用下式修正： qt修正后的锥尖阻力；修正后的锥尖阻力；qc实测锥尖阻力；实测锥尖阻力；u2在在u2位置量测的孔隙水压力；位置量测的孔隙水压力；a有效面积比，有效面积比，一般取一般取0.8400.840 。)1 ()1 (22qncctAAuquqq为确保试验精度，在试验之后和设备保养之

45、前，直接读取零读为确保试验精度，在试验之后和设备保养之前，直接读取零读数，以确定零漂值。数，以确定零漂值。（4）侧壁摩擦力的修正）侧壁摩擦力的修正 当同时在探头的当同时在探头的u2 和和u3位置安装孔压量测装置时，侧壁摩擦力位置安装孔压量测装置时，侧壁摩擦力可用下式修正：可用下式修正： ft=fs（u2Asbu3Ast）/Asft修正后的侧壁摩擦力；修正后的侧壁摩擦力；fs实测的侧壁摩擦阻力；实测的侧壁摩擦阻力；As摩擦套筒的表面积；摩擦套筒的表面积；Ast、Asb分别为套筒顶部与底部的横截面积；分别为套筒顶部与底部的横截面积； u2、u3在在u2、u3位置量测的孔隙水压力。位置量测的孔隙水压

46、力。包括包括qc-H，fs-H，Rs-H 等。等。（5）绘制触探曲线）绘制触探曲线q50正常固结的粘质粉土砂=10%粉砂=70%粘粒=20%液限=38%塑性指数Ip=15%k=810 cm/s30-7010深度（m）20细砂土含粉土疏松至密实粗砂土夹有细砂层10软粘土和粉土钻孔柱状图f(100kPa)s0.5摩阻力Hu010015020000HuFR摩阻比(100kPa)c锥头阻力u(100kPa)510孔隙水压力(%)42静力触探成果曲线及其相应土层划分静力触探成果曲线及其相应土层划分 1、探头规格、探头规格 单桥单桥PS 双桥双桥qc，fs PS qc qc，fs都随都随锥底面积锥底面积的

47、增大而减小；的增大而减小； 侧壁摩擦筒长度侧壁摩擦筒长度增大时，增大时，qc增大，增大， fs减小。减小。 探杆外径、摩擦筒与锥底面探杆外径、摩擦筒与锥底面直径直径应保持一致应保持一致 锥尖角度锥尖角度 60 探头形状及尺寸的标准化与科学化对测试成果的应用、探头形状及尺寸的标准化与科学化对测试成果的应用、交流和对比都有很重要的意义。交流和对比都有很重要的意义。 （三）静力触探试验影响因素分析（三）静力触探试验影响因素分析2、贯入速率、贯入速率 如果贯入速率大于如果贯入速率大于1cm/s以上时，读数受以上时，读数受贯入速率的影响就很贯入速率的影响就很小了。小了。 事实上，静力触探事实上，静力触探

48、的贯入速率一般用的贯入速率一般用2cm/s。3、温度影响、温度影响 温度变化会引起探头内部的电阻应变片伸长或缩短，从而使其温度变化会引起探头内部的电阻应变片伸长或缩短，从而使其阻值发生变化，导致测量结果的大误差。阻值发生变化，导致测量结果的大误差。 产生温度变化的重要原因之一是地面温度与地下温度的不同，产生温度变化的重要原因之一是地面温度与地下温度的不同，特别在夏天与冬天。特别在夏天与冬天。n 措施：措施：1）采用温度补偿或自动温度补偿应变片来补偿温度变化对探头）采用温度补偿或自动温度补偿应变片来补偿温度变化对探头测试数据的影响；测试数据的影响； 2）防止暴晒与受冻；）防止暴晒与受冻； 3）探

49、头贯入地下约）探头贯入地下约0.5-1.0m，停止贯入停止贯入5-10min，使探头的温度使探头的温度与地下的温度一致，然后调零。与地下的温度一致，然后调零。 进行孔压触探时，必须对进行孔压触探时，必须对探头进行严格饱和。探头进行严格饱和。 如果探头不饱和，则会滞如果探头不饱和，则会滞缓孔隙水压力的传递速度，使缓孔隙水压力的传递速度，使部分孔隙水压力消耗于压缩探部分孔隙水压力消耗于压缩探头内未排尽的空气上，严重影头内未排尽的空气上，严重影响测试成果的准确性。响测试成果的准确性。4、孔压探头的饱和问题、孔压探头的饱和问题5、透水滤器位置的影响、透水滤器位置的影响孔压探头上透水滤器的安装位置不同，

50、所测孔隙水压力也孔压探头上透水滤器的安装位置不同，所测孔隙水压力也不同。不同。当将透水滤器装在锥尖或圆锥侧面上时，对孔隙水压力的当将透水滤器装在锥尖或圆锥侧面上时，对孔隙水压力的变化反应灵敏，但易遭受破坏和磨损；装在圆锥底面上也可变化反应灵敏，但易遭受破坏和磨损；装在圆锥底面上也可以较灵敏地反应孔隙水压力的变化，并且使用寿命较长。以较灵敏地反应孔隙水压力的变化，并且使用寿命较长。u透水滤器在锥头u透水滤器在锥头底部 微孔滤水器uu1.10ur1r21.25透水滤器在锥面ur1ur2六、试验成果的工程应用六、试验成果的工程应用u（一）土层划分（一）土层划分u（二）土的类别划分（二）土的类别划分u