静力触探试验新技术
静力触探试验
05
CATALOGUE
静力触探试验的优缺点
优点
无损检测 连续测试 快速简便 适用范围广
静力触探试验是一种无损检测方法，不会对土体造成破坏，能 够保证土体的完整性和原状结构。
静力触探试验可以连续进行，能够获取土体中不同深度的物理 性质参数，如锥尖阻力、侧摩阻力等。
静力触探试验操作简便，测试速度快，能够提高工程勘察的效 率。
地层参数的确定
土层厚度
通过静力触探试验结果，确定各土层 的厚度和分布范围。
土层承载力
根据静力触探数据计算各土层的承载 力，为工程设计提供依据。
土层压缩性
分析土层的压缩性指标，判断土层的 稳定性及沉降量。
土层抗剪强度
通过静力触探试验结果，确定土层的 抗剪强度参数，评估边坡稳定性。
地层评价与工程建议
地层评价
根据静力触探试验结果，对各土层进行 评价，确定其工程性质和适用性。
风险评估
结合地层评价结果，对工程中可能存 在的风险进行评估，并提出相应的防
范措施。
工程建议
根据地层评价结果，提出针对性的工 程措施和建议，如地基处理、边坡防 护等。
监测方案
根据工程需求和地层特点，制定合理 的监测方案，对工程实施过程中的土 层变化进行实时监测。
对硬土和岩石不适用
静力触探试验不适用于硬土和岩石地层，因为锥尖阻力可能会非常大 ，导致无法进行测试。
需要经验丰富的操作员
静力触探试验需要经验丰富的操作员进行操作，以确保测试结果的准 确性和可靠性。
06
CATALOGUE
静力触探试验的案例分析
案例一：某地区软土层的静力触探试验
总结词
了解软土层的物理性质
目的
浅析静力触探试验的发展及应用
静 力触探按探 头功 能分 为 ：单桥静 力 触探 、双桥静 力
１ 国 内外 发展 背 景
静力触探试 验 （ｔ ｉ ｃｎ ｅｅｒｔｎ ｔ ｔ简称 Ｃ Ｔ） ｓ ｔ ｏｅｐｎｔ ｉ ｅ ， ａｃ ａｏ ｓ Ｐ 是 原位测试技术 中最 重要 的一 种。它 利用 准静 力 以恒 定 的贯 入速率将标准 规格 的 圆锥 探 头 通过 一 系列 探 杆压 入 土 中 ， 同时测记贯人过程 中探 头所 受 的阻力 ，从 而 间接判 定 土体
Ｃ ｎ ） ９ ７年 荷 兰 Ｄ ｌ 土 力 学 实 验 室 研 制 出 第 一 台 能 测 ｏ ｅ 。１５ ｅ ｔ ｆ
定 侧 摩 阻 力 的 电测 式 探 头 。 １８ ９ ０年 Ｒ ｙ等 设 计 了 第 一 台 能 ｏ
同时测定 锥 尖 阻 力 、侧 摩 阻 力 和 孔 隙 压 力 的 三 相 探 头 。
文献标识码 ：Ａ
２ 静 力触探 试验 的设 备 和类 型
静力触探装 置一般 由探 头 、灌入 设 备和数 据采集 系 统
三 部 分 组 成 。如 图 １ 示 。针 对 静 力 触 探 试 验 前 后 的 校 准 所
文章编号 ：１７ ４ １ ２ １ ）０ ０ ６ ０ ６２— ０ １（ ０ １ ４— ０ ７— ２
参 考 文 献：
３ １２ 土 的分 类 ．．
Ｂ ｇｍ ｒ ｅｅ ａｍ采用机械锥研究荷 兰土体 时首 先建 议采 用摩 阻比Ｒ Ｆ进 行土 的分类 ；Ｒ ｂｒ ｏ 又先后建 议采 用修 正 ｏｅｔ ｎ等 ． ｓ
后的锥尖阻力 和孔压 比进行 土的分类 。 目前 ，国际上普遍 采用用标准化的锥 尖阻力 一侧壁摩 阻力 （ 相关性查 Ｑ 一Ｆ ） Ｓ Ｔ （ ｏ ｅ ａｉｕ ｙｅ 表 的方法来确定土的类型。 Ｂ ｎ ＳｉＢ ｈｖｏｒ ｐ ） ｌ Ｔ
第三章静力触探试验
第三章静力触探试验资环学院吴道祥2.1 概述静力触探试验(Static ConePenetration, CPT)是利用准静力以恒定的贯入速率将一定规格和形状的圆锥探头通过一系列探杆压入土中，同时测记贯入过程中探头所受到的阻力，根据测得的贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质的现场试验方法。
2.1 概述静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷兰锥”试验。
按测量机理分:机械式静力触探和电测式静力触探。
按探头功能分:单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探。
电测式静力触探的优点:(1)测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用;(2)测试数据精度高，再现性好;(3)采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果可由计算机自动处理，减少了工作强度。
2.1 概述根据静力触探，包括孔压静力触探试验结果，结合地区经验，可以用于以下目的:1)土类定名，并划分土层的界面;2)评定地基土的物理、力学、渗透性质的相关参数;3)确定地基承载力;4)确定单桩极限承载力;5)判定地基土液化的可能性。
2.1 概述静力触探试验适应于软土、粘性土、粉土、砂类土和含有少量碎石的土层。
与传统的钻探方法相比，静力触探试验具有速度快、劳动强度低、清洁、经济等优点，而且可以连续获得地层的强度和其他方面的信息，不受取样扰动等人为因素的影响。
静力触探试验中不能对土进行直接的观察、鉴别，而且不适用于含较多碎石、砾石的土层和很密实的砂层。
2.2 静力触探试验的仪器设备一、贯入系统1.贯入装置1)液压式静力触探机(10-20t)2.2 静力触探试验的仪器设备2)手摇链条式静力触探机(2-3t);2.2 静力触探试验的仪器设备3)电动机械式静力触探机(4-5t)。
2.2 静力触探试验的仪器设备2.探杆探杆是传递贯入力的媒介，为保证触探孔的垂直，探杆一般采用高强度合金无缝钢管制造。
探杆也有一定的规格和要求，应有足够的强度，应采用高强度无缝管材，其屈服强度不宜小于600MPa。
实验一静力触探试验实验报告书(一)2024
实验一静力触探试验实验报告书（一）引言概述：在地质工程领域中，静力触探试验是一种常用的地质勘探方法。
本实验旨在通过静力触探试验，对不同地层的力学性质进行研究，为工程项目的设计和施工提供可靠的地质数据和参数。
本报告将详细介绍实验的目的、方法、结果和讨论，并总结本次实验的主要结论。
大点1：实验目的1.1 研究不同地层的力学性质。
1.2 掌握静力触探试验的操作方法。
1.3 分析实验结果，评估地层的承载能力。
小点1.1.1 确定实验区域的选取标准。
小点1.1.2 选择合适的试验点位。
小点1.1.3 确定试验的深度范围。
小点1.2.1 了解静力触探仪器的使用方法。
小点1.2.2 制定合理的试验方案。
小点1.2.3 准备必要的触探工具和配件。
小点1.3.1 对触探曲线进行解读和分析。
小点1.3.2 计算地层的强度指标。
小点1.3.3 归纳地层的特征及承载能力。
大点2：实验方法2.1 选取实验区域，并确定试验点位。
2.2 准备静力触探仪器和配件。
2.3 进行静力触探试验。
2.4 记录实验数据。
2.5 分析触探曲线和计算地层参数。
小点2.1.1 考虑地质条件和实验要求。
小点2.1.2 考察试验点位的可行性和典型性。
小点2.1.3 确定试验点位的布设方式。
小点2.2.1 确保触探仪器和配件的完好性。
小点2.2.2 配置稳定的触探装置。
小点2.2.3 调试仪器和配件的工作状态。
小点2.3.1 按照试验方案进行触探操作。
小点2.3.2 控制触探速度和触探力的稳定性。
小点2.3.3 保护试验设备和人身安全。
小点2.4.1 记录试验点位的具体位置。
小点2.4.2 记录试验过程中的观测和操作。
小点2.4.3 清理试验现场，整理实验数据。
小点2.5.1 采用曲线解读法分析触探曲线。
小点2.5.2 根据地质力学原理计算地层参数。
小点2.5.3 综合分析结果，对各地层进行评价。
大点3：实验结果和分析3.1 触探曲线的特征及解读结果。
静力触探试验
1 概述 2 试验设备 3 试验技术要求 4 成果应用
1 概述
静力触探（CPT），是用静力将探头 以以一定的速率压入土中，利用探头 内的力传感器，通过电子量测器将探 头收到的贯入阻力记录下来，可以达 到了解图层工程性质的目的。
CPT主要适合于黏性土、粉土和中等密实度以下的砂土等土质情况。由于目前尚无 法提供足够大的稳固压入反力，对于含较多碎石、砾石的土和很密实的砂土一般不 适合采用。此外总的测试深度不能超过80m。
2.3 量测记录仪器
电阻应变仪
自动记录仪
3 静力触探试验技术要求
触探头应匀速垂直压入土中，贯入速率为1.2m/min； 触探头的测力传感器连同仪器、电缆应进行定期标定，室内探头标定测力传感 器的非线性误差、重复性误差、滞后误差、温度零漂、归零误差均应小于1%FS （full scale），现场试验归零误差应小于3% ，绝缘电阻不小于500MΩ 深度记录误差不应大于触探深度的±1% ; 当贯入深度大于30m，或穿过厚层软土层再贯入硬土层时，应防止孔斜或触探 杆断裂，也可配置测斜探头量测触探孔偏斜角，以修正土层界线深度。 孔压探头在贯入前，应在室内保证探头应变腔为已排除气泡的液体所充满，并 在现场保持探头应变腔的饱和状态，直至探头进入地下水位以下土层。在孔压静 探试验中不得上提探头，以免出现真空负压，破坏应变腔的饱和状态。 当进行孔压消散试验时，应量测停止贯入后不同时间的孔压值，其计时间隔应 由密而疏。试验过程中不得松动探杆。
2 试验设备
贯入装置 探头 量测系统
静力触探试验设备
静力加压装置
探 头
电 测
装
置
qsia qpa
静力触探试验
2.1 贯入设备
一、加压装置
静力触探试验在工程勘察技术中的实用意义
静力触探试验在工程勘察技术中的实用意义摘要：一、静力触探试验的概述二、工程勘察技术中静力触探试验的作用三、静力触探试验在工程勘察中的应用实例四、静力触探试验的优势与局限性五、未来发展展望正文：一、静力触探试验的概述静力触探试验（Static Cone Penetration Test，简称SCPT）是一种在地面或地下进行的岩土工程勘察方法。
通过该试验，可以获得地基土层的力学性质、工程特性等关键信息，为工程建设提供重要依据。
静力触探试验在我国工程勘察领域得到了广泛的应用，具有很高的实用价值。
二、工程勘察技术中静力触探试验的作用1.地基土层性质的判定：静力触探试验通过测量钻头在土层中的贯入阻力，可以判断土层的性质、均匀性及变化趋势，为地基设计和基础选型提供依据。
2.土层参数的获取：静力触探试验可测定土层的厚度、密度、剪切波速等物理力学参数，为工程设计提供详细的数据。
3.地下水位及土层液限的确定：静力触探试验可在钻孔中安装压力计和流量计，测定地下水位及其变化，判断土层的液限。
4.地基承载力的评估：静力触探试验可通过计算钻头贯入过程中的阻力与深度关系，评估地基承载力。
三、静力触探试验在工程勘察中的应用实例1.高速公路建设：在高速公路工程勘察中，静力触探试验可用于评估路基土壤的承载力、均匀性等特性，为设计提供依据。
2.桥梁基础工程：在桥梁基础工程中，静力触探试验可用于调查河床、两岸边坡等地基土层的性质，为基础设计提供数据支持。
3.港口与航道工程：静力触探试验在港口与航道工程中，可帮助了解海底土层的承载力、稳定性等特性，为海底基础工程设计提供参考。
四、静力触探试验的优势与局限性1.优势：静力触探试验设备轻便、操作简便、成本较低，适用于各种地质条件和场地。
试验结果可靠，对地基土层的评价具有较高的准确性。
2.局限性：静力触探试验的深度有限，对于深层地基的勘察效果不佳。
此外，试验结果受土层性质、钻头形状、操作技术等因素影响，需要综合其他勘察方法进行验证。
静力触探试验在工程勘察技术中的实用意义
静力触探试验在工程勘察技术中的实用意义摘要：静力触探技术的发明和应用，对工程勘察业具有革命性的意义，以简单、快捷、经济、准确的特点成为岩土工程勘察重要的原位测试手段。
本文简述了静力触探技术的发展历史、试验原理及现今静力触探新技术和发展方向。
主要就以下方面进行探讨：岩土力学分层和岩土类别判定；估算地基承载力特征值及单桩承载力。
关键词：静力触探，工程勘察技术，应用1、静力触探的发展历史静力触探技术的雏形最早于1917年出现在瑞典铁路工程中，当时采用的是螺旋锥头式静力触探；1930年荷兰开始使用尖锥试验，国际上称为荷兰静力触探，方法较瑞典法更为直观，在业内影响较大。
但终究是一种机械式静力触探。
后由我国土力学、岩石力学专家陈宗基教授于1954年引入国内，但由于适用范围限制及使用经验缺乏最终放弃使用。
静力触探技术的革命性发展源于上世纪50年代末期电阻应变微米测试传感技术的出现。
随即产生革命性的新思路——设计一套力学电学传感装置，该装置贯入地层时直接感受土层的阻力变化，将物理阻力变化转化为电学信号变化，并接收、存储这种电学信号，再利用阻力值和电学信号的对应关系把电学信号的变化解读为阻力值的变化。
这就是最早发展革命性电测静力触探的概念设计。
我国于1962年开始经过两年多的奋力探索，于1964 年试制成功，并在建工系统内推广使用。
荷兰在1969年出版《1 gm_medelelingen》专辑（the dutchstatic penetration test with the adhesion jacket cone）时表示正在研制甚至接近成功的电测静力触探。
并于1970 年于美国土木工程学会SMFE 学报上发表了荷兰的CPT。
到1980年荷兰部长级代表团访问中国建筑科学研究院，参观了我国的CPT。
回国后撰写的访华报告中指出：中国的CPT发展比荷兰早5~6 年。
回顾历史，由原建工部综合勘察研究院研制成功，并由全国四十多个勘察、设计、科研单位齐心协力发展起来的一整套电测静探（CPT）的仪器、机具、方法与实用经验，是国际首创的新技术成就，这也坚定了我国深入发展CPT的决心和信心。
六、静力触探试验
六、静力触探试验1. 试验的目的及意义通过静力触探试验，了解双桥经理处探探头的构造和标定方法，掌握试验的操作步骤及技术要求，处理试验数据得到地基土的锥尖阻力q 、侧壁摩阻力f 及摩阻比R ,并对地基csf土进行分层及土类鉴别。
2. 试验的适用范围静力触探试验适应于软土、粘性上、粉土、砂类土和含有少量碎石的土层。
与传统的钻探方法相比，静力触探试验具有速度快、劳动强度低、清洁、经济等优点，而且可连续获得地层的强度和其他方面的信息。
不受取样扰动等人为因索的影响。
这对于地基土在竖向变化比较复杂，而用其他常规勘探试验手段能大密度取土或测试来査明土层变化；对于在饱和砂土、砂质粉土及高灵敏性软土中的钻探取样往往不易达到技术要求，或者无法取样的情况。
静力触探试验均具有它独特的优越性。
因此,在适宜于使用静力触探的地区，该技术普遍受到欢迎。
但是，静力射探试验中不能对上进行直接的观察、鉴别，而且不适用于含较多碎石、砾石的土层和很密实的砂层。
3. 试验的基本原理静力触探试验是利用准静力以恒定的贯入速率将一定规格和形状的圆锥探头通过一系列探杆压入土中，同时测记贯入过程中探头所受到的阻力，根据测得的贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质的现场试验方法。
静力触探试验所能获得的土层信息与探头的性能有很大的关系。
单桥探头测得圆锥所受土体总的阻力，即贯入比阻力p ，双桥探头同时测得锥尖阻力q 和侧壁摩阻力f，这些scs 参数广泛用于桩基承载力设计中。
孔压探头是在双桥探头基础上增加了孔压测量传感器，因此测试过程中除了能够获得锥尖阻力q 和侧壁摩阻力f之外，还可以获得孔压u ,并可在静止状态下在某一深度进行孔cs压消散试验，得到土层固结特性。
4.试验仪器及制样工具静力触探试验设备主要包括探头、贯入主机、反力装置、探杆和记录仪组成•试验中采用设备如下：探头：多功能无绳静力触探探头,除了可以量测锥尖阻力和侧壁摩阻力外，还可以测得孔压、贯入深度和钻杆倾斜度；试验前需要在标定架上对静力触探探头进行标定，得到相应的标定系数。
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静力触探试验新技术
黄兴鹊
(欧美大地仪器设备中国有限公司, 北京100062)
摘要：本文总结了应用于静力触探试验的新技术以及使用这些新技术的重要意义。
关键词：无缆静力触探，原位试验
1. 静力触探试验
今天我们所使用的静力触探试验，二十年代起源于荷兰，当时形象地称为圆锥贯入试验（简称CPT）。
这种测试方法能提供丰富的地层信息，其原理是基于将探头匀速压入土中而测量其推力。
后来开发出带有双重探杆的系统，可以测量到锥尖阻力和局部摩擦力。
七十年代，电子式传感器被应用到探头上来，可以直接测量到锥尖阻力，同时可以得到其它一些参数。
自从电子科技与电脑被广泛应用以来，许多岩土工程试验方法即进入另一层次之发展阶段，原位测试已可以通过标准程序进行控制，从而得到迅速而精确的结果，其中以电子锥静力触探试验近几年的研究发展最受国际瞩目。
静力触探试验(CPT)用圆锥贯入阻力与侧壁摩阻力推定土层构造；并可利用附加装置测量土层中孔隙水压、地电阻率、温度等，以评估土层液化可能性。
静力触探试验试验资料分析与应用大致包括：
（1）土层判断
（2）土层分类
（3）使用u及q c推测OCR随深度的变化
（4）利用q c求粘土的不排水剪切强度
（5）利用孔隙水压的消散求土壤的压密系数和渗透系数
（6）其他土壤参数
（7） CPT测量资料在工程上的应用
2. 声学技术的应用
在做静力触探试验过程中，探头连着电缆存在很多隐患，不但在处理探杆时耗费时间，而且电缆和连接头容易意外损坏。
无缆静力触探系统取代传统的有缆静力触探系统，它使得静力触探试验变得更加方便、安全、高效。
而且，使得试验过程中自动加接探杆成为可能。
声学技术应用于静力触探试验是目前应用最为广泛的一种无缆静力触探解决方案，其传输距离取决于探杆和土层条件，可以达到20～200m。
声学技术所解决的是，不用信号电缆而将测试数据从探头发送到地面，它通过一个微处理器将测量数据转换成音频信号，通过探杆传送到安装在地面的检波器。
地面检波器通过电缆与CPT接口箱相连而接收测量数据；贯入深度通过光电传感器传给CPT 接口箱。
应用无缆静力触探系统，除了可避免因电缆而引起的风险，还可以在贯入过程中注入润滑剂减少摩擦力，这意味着可以增加贯入深
度，即使在锥尖阻力相对很高的情况。
在起拔钻杆时还可以向孔中注入膨润
土，密封孔口，以避免污染扩散。
声学无缆静力触探基本系统包括：
（1）探头：下部装置传感器和读数
电路，上部装置电池和数据发送电路。
（2）同步深度计数器：同步贮存测
量数据与相应的贯入深度。
贯入时将数
据保存，而加压梁抬升时不保存数据。
（3）检波器：拾取从探头发送来的音频信号测试数据，安装在贯入驱动设
备上，置于探杆的顶部。
（4）CPT 接口箱：地面检波器、同步深度计数器和数据采集电脑都连接到CPT 接口箱上，从探头和同步深度计数器上接收到的音频测试数据被转换成可读PC 格式。
3. 光学技术的应用
光学技术与声学技术一样，也是解决静力触探
试验的测试数据无电缆传输的方案之一。
系统功能
部件主要包括：探头电子舱适配器、探杆内光学传
感器、触探设备顶部的照相机、数据采集仪。
光学无缆静力触探技术，是通过连接到电子锥
顶部的一个电子舱适配器来实现的。
这个适配器就
像常用的丝扣转换接头一样。
它包含光学传输六个
测试参数数据的全部电子元件，以及数据备份储存
的非永久存贮器。
数据扫描频率为每秒五次。
光学传感器安装在探杆顶部，照相机安装在触
探设备顶部。
测试数据通过光学传感器传输给照相
机。
光学传感器在连接探杆时被安置于探杆顶部。
数据采集仪将照相机传输来的数据进行即时数
据储存和实时显示，而测试命令通过光学传送器从
数据采集仪发送给电子锥。
如果是人工加接探杆，
数据传输可以中断10s 钟而不会丢失数据。
4. 无线电波技术的应用
无线电波技术的应用，仍然是解决静力触探试验的测试数据无电缆传输的一种解决方案。
无线电波在空心探杆内进行传播，从而将探头测试数据传输到地面。
与声学无缆静力触探技术相比，应用无线电波无缆静力触探技术，其数据传输量将提高一千倍！这不但可以提高测试采样率和测试分辨率，而且它能实现地震探头SCPT 测试数据的无缆传输，或者将探头内置照相机在贯入过程中拍摄的穿透地层的照片实时传输到地面。
图1. 声学静力触探系统
图2. 光学静力触探部件
5. 静力触探连续贯入技术
静力触探试验给岩土工程勘察和原位试验提供了一种有效的方法，但常常丢失软弱薄夹层的信息，而这些薄夹层往往是岩土工程师非常关心的。
传统静力触探需要一套活塞将探头压入土层中。
然而当活塞每次结束向下行程后向上返回时测试即被中断，一直要等到活塞回复到顶部位置再次向下贯入，这个过程中，整米间隔处的细粒土薄层的数据会因消散效应或者摩阻力的累积而丢失或者受到影响。
而解决这一问题的办法，人们想到了连续贯入！要实现连续贯入需要解决的三个技术前提是：无电缆数据传输技术、加接探杆过程中贯入过程不间断、探杆实现自动加接。
（1）数据传输技术
光学无电缆静力触探技术为实现连续贯入的数据传输提供了保障。
（2）加接探杆过程中贯入过程不间断
这些年来为达到向下连续贯入的目的而出现过很多种的设计，直到现在才给出了一个简便的解决方案，实现了这些功能及完美技术：基于“分程”工作模式的各自都装备了液压夹具的双活塞贯入系统。
连续贯入触探最大特点就在于液压夹具系统，它是整个测试系统的重要部分。
其工作模式是：
在向下运动过程中由上部夹具自动夹住探杆，并根据其行程距离的终结而自动释放，并且夹紧功能自动交由下部液压夹具来承担。
液压夹具的夹持直径范围是可调的。
它可以安装在各种触探车上。
（3）实现自动加接探杆
加接探杆由全自动探杆操作系统自动完成。
由机械手从探杆贮存架取下探杆，并安置于前一根探杆的顶部，然后由安装在上梁上的自动丝扣旋紧装置将探杆拧紧，而此过程中探杆仍然不中断地继续贯入。
静力触探连续贯入技术，使得：
•不会因加接探杆丢失整米间隔处的薄层地层信息
•避免因整米间隔加接探杆造成的土体收缩摩阻力累积影响
•不会形成消散而影响孔隙水压力测试
2002年初，第一台全自动连续贯入静力触探系统已经正式投入使用，经实践证明其性能及测试精度可靠、使用方便、节省时间。
参考文献（略）。