静力触探.docx

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静力触探

班级勘查1201

姓名

学号

指导老师李传金

2015年5月29号

静力触探试验

1.静力触探实验概述

静力触探试验（英文缩写CPT），是把具有一定规格的圆锥形探头借助机械匀速压入土中，以测定探头阻力等参数的一种原位测试方法。

它分为机械式和电测式两种。

静力触探试验仪器设备主要由触探主机和反力装置、测量与记录显示装置、探头、探杆等部分组成。

静力触探测试成果进行相关计算可以得到比贯入阻力ps、锥尖阻力qc侧壁摩擦力fs摩阻比FR及孔隙水压力U。

等指标绘制qc、fs、ps、FR、U等随着深度（纵坐标）的变化曲线，进而划分土层；求取各土层工程性质指标；确定桩基参数。

是指利用压力装置将有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测土的贯入阻力，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。

静力触探加压方式有机械式、液压式和人力式三种。

静力触探在现场进行试验将静力触探所得比贯入阻力（Ps）与载荷试验、土工试验有关指标进行回归分析，可以得到适用于一定地区或一定土性的经验公式，可以通过静力触探所得的计算指标确定土的天然地基承载力。

静力触探的贯入机理与建筑物地基强度和变形机理存在一定差异性，故不经常使用。

2.静力触探实验基本原理

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。

3.静力触探试验适用范围

主要适用于粘性土、粉性土、砂性土。

就黄河下游各类水利工程、工业与民用建筑工程、公路桥梁工程而言，静力触探适用于地面以下50m内的各种土层，特别是对于地层情况变化较大的复杂场地及不易取得原状土的饱和砂土和高灵敏度的软粘土地层的勘察，更适合采用静力触探进行勘察

4.静力触探试验优缺点

优点：

（1）测试连续、快速，效率高，功能多，兼有勘探与测试的双重作用；

（2）采用电测技术后，易于实现测试过程的自动化，测试成果可由计算机自动处理，大大减轻了人的工作强度。

缺点：

（1）贯入机理不清，无数理模型

（2）对碎石类土和密实砂土难以贯入，也不能直接观测土层。

5.静力触探的贯入设备

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。

6.静力触探试验量测系统

包括：

探头和记录仪器

探头：

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。

探头包括摩擦筒和锥头两部分。

按探头功能分：

单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探

记录仪器：

国内静力触探量测仪器有数字式电阻应变仪、电子电位差自动记录仪、微电脑数据采集仪。

7.静力触探探头

（1）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。

这种探头结构简单，造价低，坚固耐用。

但应指出，这种探头功能少，其规格与国际标准也不统一，不便于开展国际交流，其应用受到限制。

（2）双桥探头：

它是一种将锥头与摩擦筒分开，可同时测锥头阻力和侧壁摩擦力两个参数的探头。

国内外普遍采用，用途很广。

（3）孔压探头：

它一般是在双用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。

孔压探头最少可测三种参数，即锥尖阻力、侧壁摩擦力及孔隙水压力，功能多，用途广，在国外已得到普遍应用。

此外，还有可测波速、孔斜、温度及电导率等

的多功能探头。

（探杆是将机械力传递给探头以使探头贯入的装置。

它有两种规格，即探杆直径与锥头底面直径相同（同径）与小于锥头底面直径两种，每根探杆长度为1m）

8.记录仪器

我国的静力触探几乎全部采用电阻应变式传感器。

因此，与其配套的记录仪器主要有以下4种类型：

①电阻应变仪；

②自动记录绘图仪；

③数字式测力仪；

④数据采集仪

此外还可以利用静探微机进行量测记录。

静探微机由主机、交流适配器、连接盒、深度控制器等组成。

可以按深度和时间间隔两种方式进行采样。

9.静力触探试验过程及要点

（1）在静力触探试验工作之前，应注意搜集场区既有的工程地质资料，根据地质复杂程度及区域稳定性，结合建筑物平面布置、工程性质等条件确定触探孔位、深度，选择使用的探头类型和触探设备。

（2）率定探头，求出地层阻力和仪表读数之间的关系，以得到探头率定系数，一般在室内进行。

新探头或使用一个月后的探头都应及时进行率定。

（2）现场测试前应先平整场地，放平压入主机，以便使探头与地面垂直；下好地锚，以便固定压入主机。

（4）将电缆线穿入探杆，接通电路，调整好仪器。

（5）边贯入，边测记，贯入速率控制在1~2cm/s。

此外，孔压触探还可进行超孔隙水压力消散试验，即在某一土层停止触探，记录触探时所产生的超孔隙水压力随时间变化（减小）情况，以求得土层固结系数等。

10.注意事项

触探机就位后，应调平机座，并使用水平尺校准，使贯入压力保持竖直方向，并使机座与反力装置衔接、锁定。

触探机的贯入速率应控制在1-2cm/s，一般为2cm/s；使用手摇式触探机时，手把转速应力求均匀。

使用记读式仪器时，每贯入0.1m或0.2m时应记录一次读数。

遇下列情况时应停止贯入：

a、触探主机负荷达到其额定荷载的120%时；

b、贯入时探杆出现明显弯曲；

c、反力装置失效；

d、探头负荷达到额定荷载时；

e、记录仪器显示异常。

11.静力触探资料整理

在对资料进行整理前必须注意以下几点对结果的影响：

临界深度、探头的几何形状和贯入深度、孔隙水压力、温度的影响、关于量测的正确性、探孔的偏斜、孔压传感器的位置与尺寸

数据整理：

1）对原始数据进行检查与校正，如深度和零飘校正。

2）分别计算下列数据

贯入阻力ps=Kpεp 、

锥尖阻力 qc=Kcεc ，

侧壁摩擦力fs=Kfεf，

摩阻比FR=fs/qc*100%，

孔隙水压力 U=Kuεu

以上各式中：

Kp、Kc、Ku、Kf—分别为单桥探头、双桥探头、孔压探头的锥头的有关传感器及摩擦筒的率定系数；εp、εc、εu、εf—为相对应的应变量（微应变）。

3）分别绘制qc、fs、ps、FR、U随着深度（纵坐标）的变化曲线。

（如下图示例）

12.静力触探成果分析与应用

静力触探成果应用很广，主要可归纳为以下几方面：

划分土层；求取各土层工程性质指标；确定桩基参数。

1）划分土类

根据Ps，Ps大的一般为砂层，Ps小的一般为粘土层。

在划分土类时，以qc为主，结合fs（或FR），并在同一层内的触探参数值基本相近为原则。

不同的土有不同的FR，砂类土FR通常小于或等于1，粘性土FR常大于2。

2）确定地基土的承载力

用静力触探确定地基承载力一般依据的是经验公式，是建立在静力触探与载荷试验的对比关系上；确定的是地基承载力的基本值需经过深、宽修正；地基土的成因、时代及含水量等对静力触探求地基承载力的经验公式有影响，经验公式有地区性

3）确定沙土密实度

根据ps值大小确定沙土密实度

4）确定沙土的内摩擦角

5）确定粘性土的状态

6）估算单桩承载力

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，沉桩对桩周土的扰动大，沉降速度慢。

最后应与桩载荷测试配合使用，互相验证。

其中，双桥静力触探远比单桥静力触探精度高，在桩基勘察中应优先采用。

13.总结

静力触探试验方法较为简便，它可以提供有关土的密度、强度等方面岩土设计参数，用这种方法可确定剖面沿深度的变化情况，可探明建筑物及所在场地的地基土分布特征。

但是静力触探也常常产生各种误差、比如野外试验的适用土层范围之一的“含少量碎石的土”造成的误差、静力触探孔倾斜造成的误差、探头贯入速率过大或不均匀造成的误差、温度漂移，归零误差等造成的累计误差、触探探头不定期率定、探头进水造成的误差、单一静探曲线分层定名造成的误差等。

所以，在进行静力触探试验时，不能仅仅单一地依赖仪器试验得到的结果而对场地进行评价而应多方面进行考虑消除或者减小误差。

总之，静力触探试验是岩土工程勘察必要又重要的手段之一，通过施工图审查，一定程度上保证了包括静力触探在内的全部勘察手段综合确定的成果资料可靠性。

只有确保了由静力触探等原位测试和钻探等勘察手段，并结合实践经验等方法综合确定的岩土设计参数可靠性，才能确保施工图地基基础设计依据的可靠性。

14.参考文献

静力触探的重要事项归纳 --广东佛山地质勘察第一队网站

浅析静力触探试验的发展及应用----付超

静力触探试验在工程勘查中的应用----强鲁斌，徐萍

静力触探试验的贯入机理研究--王斌州