第七章静力触探试验.
水文地质第七章 工程地质原位测试及勘察
动力触探试验DPT
一、动力触探试验原理：
动力触探（Dynamic Penetration Test 简称DPT）是利用一 定的落锤能量，将一定尺寸、一定形状的探头打入土中，根据 打入的难易程度（可用贯入度、锤击数或单位面积动贯入阻力 来表示）判定土层性质的一种原位测试方法。 可分为圆锥动力触探和标准贯入试验两种。
（四）、施工勘察 施工阶段勘察的目的和任务就是配合设计、施工单位进行勘 察，解决与施工有关的岩土工程问题，并提出相应的勘察资 料。当遇下列情况之一时，需进行施工勘察： 1）基坑或基槽开挖后，岩土条件与原勘察资料不符。 2）深基础施工设计及施工中需进行有关地基监测工作。 3）地基处理、加固需进行检验工作。 4）地基中溶洞或土洞较发育，需进一步查明及处理。 5）在工程施工中或使用期间，当边坡体、地下水等发生未 曾估计到的变化时，应进行检测，并对施工和环境的影响进 行分析评价。
4、可大大缩短Βιβλιοθήκη 基土层勘察周期。主要方法：
1、静力载荷试验 2、触探试验 3、圆锥动力触探 4、标准贯入试验 5、十字板剪切试验 6、扁铲侧胀试验 7、旁压试验 8、波速测试 9、现场大型直剪试验 10、块体基础振动试验
静力载荷试验CPT
一、基本原理与意义：
静力载荷试验就是在拟建建 筑场地上，在挖至设计的基础埋 置深度的平整坑底放置一定规格 的方形或圆形承压板，在其上逐 级施加荷载，测定相应荷载作用 下地基土的稳定沉降量，分析研 究地基土的强度与变形特性，求 得地基土容许承载力与变形模量 等力学数据。
二、动力触探试验目的： 利用动力触探试验可以解决如下问题： 1）划分不同性质的土层。当土层的力学性质有显著差异， 而在触探指标上有显著反映时，可利用动力触探进行分层 和定性地评价土的均匀性，检查填土质量，探查滑动带、 土洞和确定基岩面或碎石土层的埋藏深度等。 2）确定土的物理力学性质。确定砂土的密实度和黏性土 的状态，评价地基土和桩基承载力，估算土的强度和变形 参数等。
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。
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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
第七章静力触探试验.
N 63,5 N 63,5
注：如在地下水位以下，则应采用经过地下水位校正后的锤击数
对地下水位以下的中、粗、砾砂、圆砾、卵 石，上述锤击数还要经过进一步校正，其计算公 式如下：
N 63,5 1.1N 63,5 1.0
重型动力触探试验触探杆长度校正系数
评价地基土的承载力
单桥探头的圆锥底面积 15cm2，底部带7cm高的 滑套，锥角60°。
根据单桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单 桩竖向极限承载力标准值时，如无当地经验，可按下 式计算：
Quk Qsk Qpk u qsik li psk Ap
当 p sk 1 p sk 2 时 当
p sk 1 psk 2 时
通过一定的机械装置，用准静力将标准规格的金 属探头垂直均匀地压入土层中，同时利用传感器或机 械量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力，并根据测 得的阻力情况来分析判断土层的物理力学性质。
（3）试验设备
静力触探试验系统组成： ① 探头； ② 贯入装置； ③ 量测系统。
探头 静力触探探头规格
岩土工程勘察规范
psk psk 2
1 p sk ( p sk 1 p sk 2 ) 2
式中
Qsk 、 Q pk ——分别为总极限侧阻力标准值和总极限端阻力标准值；
u ——桩身周长；
q sik ——用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第 i 层土的极限侧阻力； li ——桩周第 i 层土的厚度；
——桩端阻力修正系数，可按表 5.3.3-1 取值；
双桥探头测试结果划分土层类别
评价地基土的强度参数 A 估算饱和黏性土的不排水抗剪强度
qc 0 Cu NK
锥头系数
静力触探试验(原理和应用)
静力触探试验(原理和应用)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，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。
基本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。
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。
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。
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。
规定的加工精度是为了保证探头的几何尺寸，限制探头几何尺寸的误差，同时也是为了使探头各部件能够正常工作。
选用的探头几何尺寸及加工精度必须符合我国规定的标准。
岩土工程勘察 第七章 静力触探试验
数据采集
记录贯入阻力的大小和变化情 况，以及土壤的性质和状态等 信息。
结果整理与分析
根据采集的数据整理和分析结 果，评估土壤的工程性质，为 岩土工程设计和施工提供依据
。
02
静力触探试验设备与工具
静力触探试验设备与工具 静力触探试验设备与工具
触探头
触探头是静力触探试验的核心部件，通常由硬质合金或碳化钨制成，具有较高的 耐磨性和抗压强度。其形状和规格应根据不同的试验需求进行选择，以适应不同 的岩土层和试验目的。
总结词
准确反映土层性质
详细描述
在某高速公路建设项目中，通过静力触探试验，准确探测了各土层的物理性质， 如土壤颗粒组成、含水率、密度等，为设计提供了可靠的土层参数，确保了高 速公路的安全性和稳定性。
案例二：某城市住宅区建设的静力触探试验
总结词
指导地基处理方案
详细描述
在某城市住宅区建设中，通过静力触探试验，确定了地基的 承载力和压缩模量，为设计提供了可靠的地基参数。根据试 验结果，设计人员制定了合理的地基处理方案，确保了住宅 区的安全性和稳定性。
03
静力触探试验方法
试验前的准备
场地调查
了解场地地形、地貌、地 下水位、土层分布等基本 情况，为后续试验提供基 础数据。
设备选择
根据试验需求选择合适的 静力触探设备，包括触探 头、钻杆、钻机等。
试验计划制定
明确试验目的、试验方法、 试验步骤和数据处理方法， 确保试验过程顺利进行。
触探操作流程
钻孔
安装触探头
施加压力
数据采集
在预定位置钻孔，孔径 应满足触探头插入要求。
将触探头安装在钻杆上， 确保触探头与钻杆连接
静力触探试验
静力触探试验1）根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将地锚缓慢旋转拧下，两根地锚相距约0.8m，然后将地面铲平，铺上两块木垫板．2）与底架槽钢，用4个M8螺钉连接好后，安放在垫木板上，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，继续旋入使其顶紧底架槽钢，旋压时注意贯入支架必须与地面垂直，若不垂直可将一边螺钉继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，可松开螺钉，抽动一边垫板（高的一端）使垫板下土向两边推去减少其高度，以保证支架垂直地面。
3）把带有一端电缆线的探头与已穿好探杆的电缆线相连接，用涤沦绝缘胶带纸缠封插头处，以防进水受潮和增加插座抗拉力。
将第一根探杆连接，连接时一手握住探头，一手握住每一节探杆，探头不动，转动探柑，使其连接。
切勿转动探头，以免电缆线断裂。
4）将带有探头已穿好电缆的探杆，放在触探机一侧，取出带有探头的第一节探杆，将第一节探杆从上面板土对着下面板的圆孔中穿过，使探头杆在下面板的圆孔中，对号中心，将第二节探杆和第一探杆连接。
5）将静力触探侧力仪放在探杆两旁，电缆线的另一端与静力触探测量仪接好。
仪表的接线和调整，见静力触探测量仪使用说明书。
仪表调整时需将探头垂直悬空避免阳光直射，将U型卡块卡在探杆接头上，将山形压板，放在U型卡块的下面，使其两边槽卡住链条，中间卡住探杆，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。
6）仪表调整完毕准备工用就绪，就开始工作。
可由4人操作，分工是两人专管摇把，以均匀的速度将探杆压下，一人放取U型卡块在探杆接头和山型板兼顾接探杆，一人记录测量仪表读数。
静力触探试验
1次。
6.当测定孔隙水压力消散时，应在预定的深度或涂层停止贯入
，并按适当的时间间隔或自动测读孔隙水压力消散值，直至基
本稳定。
7. 当 贯 入 到 预 定 深 度 或 出 现 下 列 情 况 之 一 时 ， 应 停 止 贯 入 。
—触探主机达到额定贯入力；探头阻力达到最大容许压力。
—反力装置失效。 —发现探杆弯曲已经达到不能容许的程度
而言，单桥探头测试的参数太少，精度较差，常常需要和钻探
及经验相结合.
3 求浅基承载力
用静力触探法求地基承载力的突出优点是快速、简便、有
效。我国对使用静力触探法推求地基承载力经验公式很多。
在使用经验公式时应注意使用的条件和地域性。《工业与民
用建筑工程地质勘察规范》（TJ21-77）中采用的公式如下：
砂土：
。
8.试验结束后应及时起拔探杆，并记录仪器的回零情况。探头
精品课件
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拔出后应立即清洗上油，妥善保管，防止探头被曝晒或受冻。
四.实验结果
1．单孔触探成果应包括以下几项基本内容 （1）各触探参数随深度的分布曲线； （2）土层名称及潮湿程度（或稠度状态）； （3）各层土的触探参数值和地基参数值； （4）对于孔压触探，如果进行了孔压消散试验，尚应附 上孔压随时间而变化的过程曲线；必要时，可附锥尖阻力 随时间而改变的过程曲线。 2.触探曲线的绘制 当使用自动化程度高的触探仪器时，需要的曲线均可自动 绘制，只有在人工读数记录时才需要根据测得的数据绘制 曲线。 需要绘制的触探曲线包括ps~h或qc~h、fs~h和Rf （=f/q×100%）~h曲线。
精品课件
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五.实验数据应用
1.划分土层 划分土层的根据在于探头阻力的大小与土层的软硬程度
静力触探试验
、静力触探试验：指通过一定的机械装置，将某种规格的金属触探头用静力压入土层中，同时用传感器或直接量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力，以此来判断、分析确定地基土的物理力学性质。
静力触探试验适用于粘性土，粉土和砂土，主要用于划分土层，估算地基土的物理力学指标参数，评定地基土的承载力，估算单桩承载力及判定砂土地基的液化等级等。
（多为设计单位采用）。
2、动力触探试验：指利用锤击功能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入土中的阻抗大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理力学性质，对地基土作出工程地质评价。
动力触探试验适用于强风化、全风化的硬质岩石，各种软质岩及各类土；动力触探分为轻型、重型及超重型三类。
目前承建单位一般选用轻型和重型。
①轻型触探仪适用于砂土、粉土及粘性土地基检测，（一般要求土中不含碎、卵石），轻型触探仪设备轻便，操作简单，省人省力，记录每打入30cm的锤击次数，代用公式为R=（0.8×N-2）×9.8（R-地基容许承载力Kpa ， N-轻型触探锤击数）。
②重型触探仪：适用于各类土，是目前承建单位应用最广泛的一种地基承载力测试方法，该法是采用质量为63.5kg的穿心锤，以76cm的落距，将触探头打入土中，记录打入10cm的锤击数，代用公式为y=35.96x+23.8( y-地基容许承载力Kpa ， x-重型触探锤击数)。
3、标准贯入试验：标准贯入试验是动力触探类型之一，其利用质量为63.5 kg 的穿心锤，以76cm的恒定高度上自由落下，将一定规格的触探头打入土中15cm，然后开始记录锤击数目，接着将标准贯入器再打入土中30 cm，用此30 cm的锤击数（N）作为标准贯入试验指标，标准贯入试验是国内广泛应用的一种现场原位测试手段，它不仅可用于砂土的测试，也可用于粘性土的测试。
锤击数（N）的结果不仅可用于判断砂土的密实度，粘性土的稠度，地基土的容许承载力，砂土的振动液化，桩基承载力，同时也是地基处理效果的一种重要方法。
7.岩土工程勘察-第七章-岩土工程原位测试-王亚军
oa段：
E
pb(1 2 ) I
s
平板载荷试验
Plate Loading Test
载荷试验
浅层平板静力载荷试验的基本原理
承压板 地基土
糯扎渡现场碾压 平板载荷试验
平板载荷试验
现场载荷试验
按地基载荷试验确定地基的承载力特值
7.1.3 试验设备
桁架
位移计
千斤顶 静载荷试验装置
地锚
常用的静载试验设备
对于饱和软黏土 地基，曲线多呈缓变 形可采用下面两曲线 确定地基承载力。
lg p lg s曲线 p s 曲线
p
lg p lg s曲线
p s 曲线 p
② 相对沉降法
我国《建筑地基基础设计规范》中规定，当承压 板面积为0.25~0.5 ㎡时对于低压缩性土和砂性土．在 p-s 曲线上取 s/b = 0.01~0.015 所对应的荷载作为地基 承载力特征值，对于中、高压缩性的土取 s/b = 0.02 所对应的荷载作为地基承载力特征值，但其值不应大 于最大加载量的一半。
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算得变形模量：
E0
(1 2 )
p s
d
4
4
1 0.252 0.0124
0.351.128 23.44
MPa
从上述计算过程可以看出，在数据处理和分析过程中 不是太精确，规范的规定对很多情况也不是太明确，一般 应借助于经验和理论知识，且应偏于安全。
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③ 确定基床反力系数
基准基床系数可根据承压板边长 30cm 的平 板载荷试验的曲线的初始直线段的荷载与其相应 沉降量之比来确定，即：
③ 极限荷载法
我国《建筑地基基础设计规范》中规定， 当极限荷载小于对应比例界限荷载的2倍时， 取极限荷载的一半作为地基的承载力特征值。
静力触探试验
静力触探试验静力触探(CPT)是用静力将探头以一定的速率压入土中，利用探头内的传感器，通过电子量测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，可以达到了解土层工程性质的目的。
第一节静力触探的贯入设备一、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。
适用于较大设备难以进入的狭小场地的浅层地基现场测试。
2、齿轮机械式静力触探：主要组成部件有：变速马达(功率2.8～3.0kW)、伞形齿轮、丝杆、导向滑块、支架、底板、导向轮等。
因其结构简单，加工方便，既可单独落地组装，也可装在汽车上，但贯入力较小，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，一般是将载重卡车改装成轿车型静力触探车，其动力来源既可使用汽车本身动力，也可使用外接电源，工作条件较好，最大贯入力可达200kN。
二、反力装置静力触探的反力有三种形式：1、利用地锚作反力：当地表有一层较硬的黏性土覆盖层时，可使用2～4个或更多的地锚作反力，视所需反力大小而定。
锚的长度一般为1.50m左右，应设计成可以拆卸式的，并且以单叶片为好。
叶片的直径可分成多种，如25、30、35、40cm，以适应各种情况。
地锚通常用液压拧锚机下入土中，也可用机械或人力下入。
手摇式轻型静力触探设备采用的地锚，因其所需反力较小，锚的长度也较短，为1.20m，叶片直径则为20cm。
2、用重物作反力：如表层土为砂砾、碎石土等，地锚难以下入，此时只有用压重物来解决反力问题，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4～5t。
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，如反力仍不足时，可在汽车上装上拧锚机，可下入4～6个地锚，也可在车上装载一厚度较大的钢板或其它重物，以增加触探车本身的重量。