第五章—静力触探教程文件
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
[PPT]静力触探实验讲义课件ppt
![[PPT]静力触探实验讲义课件ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/b739194ea0116c175e0e48a3.png)
35.7
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50.4
ห้องสมุดไป่ตู้
81
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单桥探头
P
单桥探头只能测定一个触探指标—比贯入阻力ps， ps A
双桥探头
双桥探头能同时测出锥尖阻力和侧壁摩阻力。故可
用于单桩的模型试验，分别测得单桩桩尖承载力和侧
壁摩擦力。
锥尖阻力 q c 和侧壁摩阻力 f s分别定义如下：
MPa) -
-
-
-
- 11.5 -
-
5.0 5.6 6.0 7.5 9.0
13.0 15.0
用静力触探试验的锥尖阻力qc或比贯入阻力ps估算砂土变 形模量的关系式见下表：
实用关系式
静力触探试验实施细则
静力触探试验实施细则一、引言静力触探试验是土力学领域中常用的一种试验方法，用于评估土壤的力学性质和地基的承载力。
本文档旨在提供静力触探试验的实施细则，包括试验前的准备工作、试验过程中的操作步骤和试验后的数据处理方法。
二、试验前的准备工作1. 确定试验区域：根据工程需要，选择代表性的试验点位，并确定试验区域的范围。
2. 土壤勘察：进行土壤勘察，了解试验区域的土层分布、土质特征和地下水位等情况。
3. 设计试验方案：根据勘察结果，制定试验方案，确定试验的深度和触探次数等参数。
4. 准备试验设备：确保试验设备完好，并进行必要的校准和检查。
三、试验过程中的操作步骤1. 安装触探设备：根据试验方案，选择合适的触探设备，并进行正确的安装和调试。
2. 进行触探试验：按照试验方案的要求，进行触探试验，记录触探桩的下沉深度和阻力。
3. 数据记录与监测：使用数据采集系统实时记录触探数据，并进行实时监测。
4. 触探终止判据：根据试验方案中规定的触探终止判据，确定试验结束的条件。
5. 触探桩的回收：将触探桩回收，并进行必要的清洗和维护。
四、试验后的数据处理方法1. 数据整理：将采集到的触探数据进行整理，包括触探桩的下沉深度和阻力等信息。
2. 数据分析：根据试验方案的要求，对触探数据进行分析，计算得到土壤的力学性质和地基的承载力等参数。
3. 结果评定：根据分析结果，评定试验区域的土壤承载力是否满足工程设计要求。
4. 报告撰写：根据试验结果编写试验报告，包括试验目的、方法、结果和结论等内容。
五、安全注意事项1. 在试验过程中，要严格遵守相关的安全操作规程，确保人员和设备的安全。
2. 试验现场应设置明显的警示标志，防止无关人员进入试验区域。
3. 操作人员应熟悉试验设备的使用方法，并佩戴必要的防护装备。
4. 在进行试验时，要注意观察试验设备的运行情况，及时发现并处理异常情况。
六、质量控制1. 在试验过程中，要严格按照试验方案的要求进行操作，确保试验数据的准确性和可靠性。
静力触探
静力触探试验静力触探试验是用静力将探头以一定的速率压入土中，利用探头内的力传感器，通过电子量测仪器将探头受到的贯入阻力记录下来。
由于贯入阻力的大小与土层的性质有关，因此通过贯入阻力的变化情况，可以达到了解土层的工程性质的目的。
静力触探试验可根据工程需要采用单桥探头、双桥探头或带孔隙水压力量测的单、双桥探头，可测定比贯入阻力(ps)、锥尖阻力(qc)侧壁阻力(fs)和贯入时的孔隙水压力（u）。
静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。
一、静力触探的试验设备静力触探设备试验由加压装置、反力装置、探头及量测记录仪器等四部分组成：（一）加压装置加压装置的作用是将探头压入土层中，按加压方式可分为下列几种。
1.手摇式轻型静力触探。
利用摇柄、链条、齿轮等用人力将探头压入土中。
用于较大设备难以进入的狭小场地的浅层地基土的现场测试。
2.齿轮机械式静力触探。
主要组成部件有变速马达(功率2.8～3kW)、伞形齿轮、丝杆、稻香滑块、支架、底板、导向轮等。
其结构简单，加工方便，既可单独落地组装，也可装在汽车上，但贯入力小，贯入深度有限。
3.全液压传动静力触探。
分单缸和双缸两种。
主要组成部件有：油缸和固定油缸底座、油泵、分压阀、高压油管、压杆器和导向轮等。
目前在国内使用液压静力触探仪比较普遍，一般最大贯入力可达200kN。
(二)反力装置静力触探的反力用三种形式解决：1.利用地锚作反力。
当地表有一层较硬的粘性土覆盖层时，可以是使用2～4个或更多的地锚作反力，视所需反力大小而定。
锚的长度一般1.5m左右，叶片的直径可分成多种，如25、30、35、40cm，以适应各种情况。
2.用重物作反力。
如地表土为砂砾、碎石土等，地锚难以下入，此时只有采用压重物来解决反力问题，即在触探架上压以足够的重物，如钢轨、钢锭、生铁块等。
软土地基贯入30m以内的深度，一般需压重物40～50kN。
3.利用车辆自重作反力。
将整个触探设备装在载重汽车上，利用载重汽车的自重作反力。
静力触探
静力触探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，但不适于卵石、砾石地层。
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，故不常使用。
测定砂的地基承载力，一般采用标准贯入试验法。
一、静力触探的工作原理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。
二、静力触探的适用条件及特点2.1 静力触探的适用条件静力触探主要适用于粘性土、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。
2.2 静力触探的特点静力触探既是一种原位测试手段，也是一种勘探手段，它和常规的钻探——取样——室内试验等勘探程序相比，具有快速、精确、经济和节省人力等特点。
此外，在采用桩基工程勘察中，静力触探能准确地确定桩端持力层等特征也是一般常规勘察手段所不能比拟的。
三、探头的尺寸、加工精度及机械性能3.1 探头的尺寸和加工精度，直接影响着触探资料的准确性。
统一探头几何尺寸的目的是为了使触探试验资料能够相互引用与对比。
静力触探仪操作规程 静力触探仪常见问题解决方法
静力触探仪操作规程静力触探仪常见问题解决方法静力触探仪操作规程：▲依据地质勘探的布点要求，选取好位置，先在触探试验点两旁的地上拧两个地锚，拧前用铁锹在锚地点挖一个V型坑，坑深25—30cm,然后将地锚竖在V 型槽内以缓慢的速度拧下，拧锚时用地锚压铁套在地锚杆上，将两根加力杆分别插在地锚压铁两边，两人或多人以推磨状地锚缓慢旋转拧下，两根地锚相距约0.8m，然后将地面铲平，铺上两块木垫板。
▲与底架槽钢，用4 个M8 螺钉连接好后，安置在垫木板上，使两根已下好的锚位于支架两边，两根槽钢的中部，再将地锚压铁套在锚杆上，使底架槽钢与压铁相互连接，插好地锚销钉，将 4 个蝴蝶螺丝钉旋在地锚压铁的螺孔中，矩形旋入使其顶紧底架槽钢，施压时注意贯入支架必需与地面垂直，若不垂直可将一边螺钉连续旋入以达到垂直的目的，如贯入支架与地面倾斜，螺钉压紧已无法调整，可以松开螺钉，抽动一边垫板（高的一端）使垫板下土向两边推去削减其高度，以保证支架垂直地面。
▲把带有一端电缆线的探头与已穿好探杆的电缆线相连接，用涤纶绝缘胶带纸缠封插头处，以防进水受潮和加添插座的抗拉力。
将*根探杆连接，连接时一手握着探头，一手握着每节探杆，探头不动，转动探杆，使其连接。
切勿转动探头，以免电缆线断裂。
▲将带有探头已穿好的电缆的探杆，放在触探机一侧，取出带有探头的*节探杆，将*节探杆从上面板上对峙下面板的圆孔中穿过，使探头干在下面板的圆孔中，对好中心，将第二节探杆和*探杆连接。
▲将经过触探测力仪放在探杆旁边，电缆线的另一端与静力触探测量仪接好。
仪表的接线盒调整，见静力触探测量仪使用说明书。
仪表调整时需将探头垂直空避开阳光直射，将U 型卡块卡在探杆街头上，将山形压板放在U 型卡块的下面，使其两边槽卡主链条，重击卡主探杆，转动摇把使山形压板卡住的两根链条上的加长销由下向上运动，直至加长销带动山形板及探杆抬起，悬空垂直地面，读取初读数。
▲仪表调整完毕准备工作就绪，就开始工作。
(完整版)静力触探试验(原理和应用)
静力触探试验静力触探测试〔static cone penetration test〕简称静探（CPT）。
静力触探试验是把一定规格的圆锥形探头借助机械匀速压人土中，并测定探头阻力等的一种测试方法，实际上是一种准静力触探试验。
荷兰人在20世纪40年代提出了静力触探技术和机械式静力触探仪。
试验是用机械装置把带有双层管的圆锥形探头压人土中，在地面上用压力表分别量测套筒侧壁与周围土层间的摩阻力（f s）和探头锥尖贯入土层时所受的阻力（q c）。
电测静力触探试验于1964年首先在我国研制成功。
原建工部综合勘察院成功地研制了世界上第一台电测静力触探仪，即我国目前普遍应用的单桥（单用）探头静力触探仪。
利用电阻应变测试技术，直接从探头中量测贯入阻力，并定义为比贯入阻力。
20世纪60年代后期，荷兰开始研制类似的电测静力触探仪，探头为双桥式的。
此项成果发表于1971年。
从20世纪70年代开始，电测静力触探的发展使静力触探有了新的活力，发展迅猛，应用普遍。
其中，最重要的发展是国际上于20世纪80年代初成功研制了可测孔隙水压力的电测式静力触探，简称孔压触探.（CPTU）。
它可以同时测量锥头阻力、侧壁摩擦力和孔隙水压力，为了解土的更多的工程性质及提高测试精度提供了极大的可能性和现实性。
目前在我国使用的静力触探仪以电测式为主。
静力触探具有下列明显优点：（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。
由于以上原因，电测静力触探是目前应用最广的一种土工原位测试技术，本章将重点加以叙述和讨论。
静力触探的主要缺点是对碎石类土和密实砂土难以贯入，也不能直接观测土层。
在地质勘探工作中，静力触探常和钻探取样联合运用。
图2-1是静力触探示意和得到的测试曲线。
从测试曲线和地层分布的对比可以看出，触探阻力的大小与地层的力学性质有密切的相关关系。
第五章—静力触探
二、试验的仪器设备
（一）试验设备的组成 （二）贯入系统 （三）测量和记录显示装置 （四）探头 （五）探杆、电缆线等
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（一）试验设备组成
1.贯入系统：由触探主机和反力装置组成
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。 触探主机按传动方式分为电动机械式、液压式和手摇链条式。 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 置可分为压重式、地锚式以及地锚与重物联合式。
2．优缺点： 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，不受取样扰动影响； （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。
缺点：贯入机理不清；静力触探不能对土样进行直接的观
察、鉴别；不适用于含较多碎石、砾石的土层和很密实的砂层。
2.测量与记录显示装置 3.探头 4.探杆和电缆线等
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（二）贯入系统
（1）静力触探车：触探主机为液压传动式的，反力装置为压 重式。油缸总推力达10～20t，软粘土地区触探深度达60m左 右。
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（2）拖挂式静力触探车：触探主机为液压传动式的，反力 装置为地锚式。
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（3）落地式手推静力触探车：触探主机为液压传动式的， 反力装置为压重式+地锚式。
目前的土力学还不能完善的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 的近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。
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（二）静力触探试验的贯入机理
1、qc和fs存在“临界深度”：
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fs，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不 再增加。 临界深度与土的密实度和探头的直径有关，密实度越 大，探头直径越大，临界深度也越大。一般qc比fs要大。
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（3）孔压探头
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。 孔压探头可测即锥头阻力、侧壁摩擦力及孔隙水压力u 功能多，用途广，在国外已得到普遍应用。
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(1.1士 0.1) ×10-5cm/s，抗渗能力为110 ± 5(kPa)。透水滤器的位置可镶 嵌于探头的锥尖, 锥面或锥尾。 微孔材料可以是微孔不锈钢、微孔陶瓷、微孔砂石、微孔塑料 等。
（三）测量与记录显示装置
量测记录仪表主要有4种类型：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。
电阻应变仪
数字式测力仪 (秦皇岛信恒电子科技有限公司)
自动记录绘图仪工作系统
TCY型孔压静力触探数据采集仪
（四）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。
分为四大类型：单桥探头、双桥探头、孔压探头和多 功能探头
（一）静力触探试验的定义（CPT）
一、概述
（二）静力触探试验的发展
1932年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。 到20世纪60年代，出现了电测静力触探，使静力触探的测试精 度、自动化程度等都得到了提高。70年代又出现了新型的孔压静 力触探技术。 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 了广泛的应用，是我国目前应用最广的原位测试技术。 目前，静力触探技术也朝着多功能化发展，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、 土壤电阻以及地下水pH值等。
透水滤器在锥头底部
透水滤器在锥头
透水滤器在锥面
3
一、概述
（一）静力触探试验的定义（CPT）
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。
动力触探 静力触探 扁铲侧胀
旁压
十字板
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一、概述
2．优缺点： 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，不受取样扰动影响； （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。
缺点：贯入机理不清；静力触探不能对土样进行直接的观
察、鉴别；不适用于含较多碎石、砾石的土层和很密实的砂层。
（4）小型液压式静力触探仪 ：触探主机为液压传动式的， 反力装置为地锚式。
（5）CLD型静力触探-十字板剪切两用仪：触探主机为机械 传动式的，反力装置为地锚式。贯入能力2～3t，软粘土地 区触探深度可超过20m。
（6）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 的因素： ①贯入设备能力的大小； ②触探头截面的大小及其与探杆的配合； ③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。
通常探头包括摩擦筒和锥头两部分。
（1）单桥探头
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——比贯入阻力Ps 。 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。
（2）双桥探头
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qc和侧壁摩擦力fs两个参数的探头。 国内外普遍采用，用途很广。
2.测量与记录显示装置 3.探头 4.探杆和电缆线等
（二）贯入系统
（1）静力触探车：触探主机为液压传动式的，反力装置为压 重式。油缸总推力达10～20t，软粘土地区触探深度达60m左 右。
（2）拖挂式静ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ触探车：触探主机为液压传动式的，反力 装置为地锚式。
（3）落地式手推静力触探车：触探主机为液压传动式的， 反力装置为压重式+地锚式。
一、概述
（三）静力触探试验的分类
按探头功能分为： 单桥静力触探； 双桥静力触探； 孔隙水压力静力触探(Piezo Cone penetration Test)，是可 测孔隙水压力的静力触探，简称孔压触探(CPTU)。
（四）静力触探的优缺点及适用性
1．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。
第五章 静力触探试验
1
主要内容
一、概述 二、试验的仪器设备 三、试验原理 四、试验方法及技术要求 五、试验资料的整理与分析 六、试验成果的工程应用
2
一、概述
（一）静力触探试验的定义 （二）静力触探试验的发展 （三）静力触探试验的分类 （四）静力触探试验的优缺点及适用性 （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； ➢ 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； ➢ 确定单桩极限承载力； ➢ 判定地基土液化的可能性。
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
较早的静力触探试验车
静力触探试验车测试结果示意图
3. 孔压触探的优点：
由于不同土体的渗透性差别很大，CPTU量测孔隙水压力的灵敏
度很高，能够分辨1~2cm厚的薄土层土性的变化，因而可以详细分 层。特别是在区分砂层和粘土层方面精度很高。
可以量测到孔隙水压力，从而有可能进行有效应力分析。 可以估算土体的渗透系数和固结系数。 可以测定土层不同深度的静止水压力，获得地下水条件的资料。 可以区分排水、部分排水和不排水的贯入条件。 可计算土的超固结比，评价土层应力历史，计算静止侧压力系数。
二、试验的仪器设备
（一）试验设备的组成 （二）贯入系统 （三）测量和记录显示装置 （四）探头 （五）探杆、电缆线等
（一）试验设备组成
1.贯入系统：由触探主机和反力装置组成
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。 触探主机按传动方式分为电动机械式、液压式和手摇链条式。 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 置可分为压重式、地锚式以及地锚与重物联合式。