静力触探试验CPT
静力触探
Cu=0.071qc+1.28
Qc<700kPa
同济大学
Cu=0.039qc+2.7
Qc<800kPa
铁道部
Cu=0.0308ps+4.0
Ps=100 ～ 1500kPa 新 .0696ps-2.7
Ps=300～1200饱和软 粘土
武汉静探联合组
Cu=0.1qc
Ψ=0纯粘土
Qu = α b q cb Ab + U P ∑ f si l i β f
i =1
−
n
确定地基土承载力基本值f 用ps(kPa)或qc值(kPa)确定地基土承载力基本值 o (kPa) 或 确定地基土承载力基本值
实用公式
f0
适用条件 上海硬壳层 上海淤泥质粘性土 上海灰色粘性土 上海粉土 1500≦ 一般粘性土 1500≦ps≦6000 淤泥质土、一般粘性土、 淤泥质土、一般粘性土、老粘土 300≦ 300≦ps≦6000 淤泥质土、 300≦ 淤泥质土、一般粘性土 300≦ps≦3000 老粘性土 中、粗砂 粉、细砂 3000≦ 3000≦ps≦6000 1000≦ 1000≦ps≦10000 1000≦ps≦15000 1000≦
软 土 ， 0.3≦ps<5 软 土 ， 0.3≦ps<3 老粘性土
Es
和 变 形 模 量
3≦ps<6 ps<1.6 建设部综勘院 ps>4
软土，一般粘性土 粉土
Eo
2）砂土 砂土的压缩模量E、变形模量E0和初始切线模量Ei与静力触 探的锥尖阻力qc和贯入阻力qs均有一定的关系。如我国铁道 部《静力触探技术规则》提出估算砂土Es的经验值见下表
摩阻比-深度（Rfh）关系曲线
了解地基承载力检测常规方法：动力触探、静力触探别再傻傻分不清
了解地基承载力检测常规方法：动力触探、静力触探别再傻傻分不清一、综述其实我们所说的触探是地基承载力检测方法中四种检测方法之一：原位试验法（in-situ testing method），它是一种通过现场直接试验确定承载力的方法。
包括静力触探试验、动力触探试验（分为标准贯入试验、圆锥动力触探），又称载荷试验法，为最可靠的基本的原位测试法。
二、分类静力触探（CPT）：是把一定规格的圆锥形探头借助机械匀速压入土中，静力触探主要是检测土层密实度来推算地基承载力，适用于地面以下50m内的各种土层，更适用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。
简易静力触探仪静力触探车载静载试验，工程施工中一般用于桩的承载力检测。
动力触探试验（DPT）：简称动探，是利用一定质量的重锤，将与探杆相连接的标准规格的探头打入土中，根据探头贯入土中10cm 或30cm时（其中N10为每30cm记一次数，N63.5和N120为每10cm记一次数）所需要的锤击数，判断土的力学特性。
分为标准贯入测试和圆锥动力触探测试。
圆锥动力触探根据穿心锤质量和提升高度的不同，国内常用的落锤质量为10kg、63.5kg和120kg，分别称为轻型、重型和超重型动力触探。
一般将圆锥动力触探简称为动力触探或动探，将标准贯入测试简称为标贯。
动力触探、标准贯入试验适应土层圆锥动力触探类型轻型动力触探：锤重10kg，计每贯入30cm锤击数。
落距500mm，探头直径40mm，锥角60度。
适用于换填地基、粘性土、粉土、粉砂、细砂。
轻型动力触探仪重型动力触探：锤重63.5kg，计每贯入10cm锤击数，落距760mm，探头直径74mm，锥角60度。
适用于粘性土、粉土、砂土、中密以下的碎石土、极软岩。
重型动力触探仪超重型动力触探：锤重120kg，计每贯入10cm锤击数，落距1000mm。
适用于中密、密实砂卵石层，密实碎石土、极软岩和软岩等，不适用于砂类土、卵石层。
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
孔压探头
18
§2.2 静力触探试验的仪器设备
1）单桥探头 主要由外套筒、顶柱、空心柱等组成。
.
19
§2.2 静力触探试验的仪器设备
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。
ps值是单桥探头在贯入过程中所受到的总 的贯入阻力P与探头圆锥锥底截面积A的比值， ps = P/A。比贯入阻力反映了探头锥尖阻力和侧 壁摩擦阻力两部分的综合作用。
.
20
§2.2 静力触探试验的仪器设备
2）双桥探头 锥头与摩擦筒分开，可同时测锥尖阻力qc 和侧壁摩阻力fs两个参数的探头。
.
21
§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。探杆与接头的连接要有良好的互换性。每 根探杆的长度一般为1m，其直径应和探头直径相同； 但单桥探头探杆直径应比探头直径小。
孔压静探试验中，与先前孔之间的距离正常情况下应至少为孔 直径的25倍。
3.探杆平直度的检查
前5m，弯曲度不得大于0.05%，5m以后的，孔深小于10m时，
不得大于0.2%，大于10m时，不得. 大于0.1%。
38
§2.4 试验方法和技术要求
四、触探仪的贯入
1.进行贯入试验时，若遇到密实、粗颗粒或含碎 石颗粒较多的土层，在试验前应先进行预钻孔，必要 时使用套筒防止孔壁的坍塌。在软土或松散土中，预 钻孔应该穿过硬壳层。
静力触探、动力初探和标准贯入试验的区别
静力触探、动力初探和标准贯入试验的区别
静力触探（CPT）：是把一定规格的圆锥形探头借助机械匀速压入土中，并测定探头阻力。
分为机械式静力触探和电测式静力触探。
动力触探（DPT）：是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数（或以能量表示）来判定土的性质，并对土进行力学分层的一种原位测试方法。
分为标准贯入测试和圆锥动力触探测试。
圆锥动力触探根据穿心锤的重量分为轻型、重型、超重型动力触探，对应质量为10KG、63.5KG、120KG。
一般将圆锥动力触探简称为动力触探或动探，将标准贯入测试简称为标贯。
圆锥动力触探是连续贯入，连续分段计锤击数。
标准贯入测试（SPT）：是动力触探测试方法的一种，它与圆锥动力触探最大的区别是探头不同，标贯探头不是圆锥形，是空心圆柱形，即标准贯入器。
在测试方法上也不同，每次只能贯入45cm，穿心锤质量为63.5KG，只计贯入0.3m的锤击数N，没有下角标。
3_静力触探
轻便加压装置——液压动力、地锚式反力
履带式车载加压装置——液压动力、压重式反力
车载加压装置——液压动力、压重地锚联合式反力
静力触探 CPT——试验方法
试验准备 孔压探头饱和 触探机定位 探头贯入 孔压消散试验 试验终止
静力触探 CPT——试验方法
影响静力触探试验的因素
静力触探 CPT
测试原理
– 物理原理
探头压入时受到的阻力大小与土层的软硬程度成比例。 探头压入时，土层孔隙水渗入探头形成水压力。
– 传感原理
阻力测量：阻力转化为电阻片的变形，形成电信号。 孔压测量：孔压转化为电阻膜片的变形，形成电信号。
静力触探 CPT——仪器设备
量测系统
– 探头、探杆规格
探头贯入引起土超孔隙水压力，影响贯入阻力测量值。
– 贯入速率
温度变化导致传感器电阻应变片变形，产生数据“零飘”。
– 孔压探头饱和
探头倾斜导致贯入阻力测量失真 探杆弯曲倾斜一是导致贯入深度测量不准；二是不能有效地将
贯入力传导给探头
静力触探 CPT——试验方法
影响静力触探试验的因素
– 探杆
刚性传力杆，采用高强度无缝钢管做成。
– 反力装置
为探头的贯入提供反力：地锚、压重、地锚压重联合
CLD-4型 静力触探仪
主要技术参数：
贯入力：2吨 贯入速度：0.8～1.2m/mim 探杆长度：0.5m／支 整机重量：100kg。
江苏省如皋大地仪器有限公司
贯入油缸
轻便加压装置——液压动力、地锚式反力
静力触探 CPT——成果分析
绘制触探曲线、地层分层
ps
超前
A
滞后
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
10
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
11
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。
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双桥摩擦 筒长 L/mm
179
摩擦筒侧 面积 Fs/cm2
200
60
70
219
300
60
81
1）单桥探头 测比贯入阻力ps—包括 锥尖阻力和侧壁阻力：
ps
=
P A
2）双桥探头
可分别测出锥尖总阻力Qc和侧壁总摩
阻力Pf：
qc
=
Qc A
fs
=
Pf Fs
摩阻比：
Rs
=
fs qc
×100%
3）孔隙水压探头 可同时测孔隙水压力
5、探头的标定
找出探头内传感器的应变值与贯入阻力 之间的关系。
可在经过计量的材料试验机上进行。
1）固定桥压法 组装好设备，选好供桥电压；
逐级加荷，记录荷载及相应仪表输出毫 伏电压（或微应变）；再卸荷；平行标定 3～4次，检验其一致性；
绘荷载—输出曲线（直线），即为标定 曲线。
标定系数：
P
kN
K= P
⎧ ps ⎪⎪ 20
ps ≤ 1000kPa 粘性土
qsik = ⎨0.025 ps + 25 ps > 1000kPa
⎪ ⎪
p
s
⎩ 50
粉土及砂性土
Qu = u∑ fsiliβi + α qc Ap
双桥
βi
=
10.043
f
−0.55 si
粘性土
βi
=
5.045
f
−0.45 si
砂性土
α—桩端阻力修正系数，粘性土取2／3，饱和砂土取1／2。
正在进行静力触探试验
思考: 静力触探的工作原理及其成果应用？ 双桥探头的工作原理？
3） ΔR
ΔU转换
B
电桥平衡时， ΔU ＝0： R1
R2
R1 ⋅ R3 = R2 ⋅ R4
A
∆U
C
等桥壁：
R4
R3
R1 = R3 = R2 = R4
D
U
采用适当的贴法，当探头受力时，R1、 R3变小，R2、R4增大，有输出电压：
∆U = Kε (1+ µ) ⋅U ≈ Kε (1+ µ) ⋅U
2 + Kε (1+ µ)
2、探头工作原理及构造
静力触探仪— 探头（地层阻力传感器）
量测记录设备（自动数据采集仪）
贯入装置（加压、反力、探杆）
1）P
ε 转换
P = σ = Eε = E ∆L
F
L
2） ε
ΔR转换Βιβλιοθήκη 电阻应变片灵敏 度系数R = ρ L → ∆R / R = K ∆L = K ⋅ε ∆R = K ⋅ε ⋅ R
F
L
侧阻： 1cm代表5、10、 20kPa； 摩阻比： 1cm代表1％。
分层方法： 曲线变化趋势，及地区经验相结合； 以qc为主，结合考虑fs或Rf；
分层界限的“超前”、“滞后”问题；界限 往硬层靠5～10cm；
场地指标： 每一层的触探指标； 加权平均值（场地比较均匀）； 最小平均值（场地土质不均）。
静力触探试验（CPT）
• 试验目的:
了解静力触探的试验设备及试验步骤; 初步掌握试验资料的整理及成果的应用.
1、概述
利用准静力将触探头（内部装有传感器） 以均速压入土中， 以获取土层的贯入阻力，从 而判定土的物理力学性质。
优点：连续 快速 精确
尤其对不易取样的饱和砂、软粘土
不足：不能对土直接观察、鉴别
4）确定土的变形指标
Es = 3.11ps + 1.14 （上海粘性土）
5）确定土的强度参数
cu ≈ qc /15
qc = 3.1 ~ 4.0
6）判定砂土的液化
ϕ = 300（砂土）
pscr = ps0[1− 0.065(dw − 2)][1− 0.05(d0 − 2)]
地下水埋深
覆盖层厚度
下地锚
qs = Kq ⋅εq
fs = K f ⋅ε f
Rf
=
fs qs
×100%
3）绘图及分层 对电脑自
动记录仪，其直 接输出即为贯入 阻力的曲线，也 可输出文本文件。
ps − H qs − H fs − H
Rf − H
绘图比例尺： 深度：1：100
1：200
比贯入或端阻：
1cm代表0.5、1.0、2.0 MPa
A⋅ε
输 出ε
mV或 µε 改变供桥电压，重复上述步骤， 获得各种桥压下的标定系数。
2）标定供桥电压法 适用于供桥电压连续可调的自动记录仪。 先指定一个标定系数，计算仪表满量程
荷载； 给供桥电压一个初始值，施加满量程荷
载，看输出是否满量程，否则改变供桥电 压，直至输出满量程。
重复上述步骤，获得各种标定系数下的 供桥电压。
ps
超前
滞后
超前 滞后
4）影响因素
贯入速率 探头面积 探头结构形式 临界深度（浅部影响） 成层土
8、成果应用
1）确定土层剖面和土的类别、砂土密 实度
2）提供地基承载力 如对上海灰色粘土
f0 = 0.075 ps + 38 kPa
3）确定单桩承载力
Qu = u∑ qsikli + αb psb Ap 单桥
7、资料的整理
1）原始数据修正 （1）深度修正
倾斜修正 （2）零漂修正
按归零检查的 深度间隔按线
性内插法对 测试值加以修 正。
（3）曲线形状修正 （4）变换供桥电压修正
2）贯入阻力计算 对电脑自动记录仪，其直接输出即为贯
入阻力（可调）； 对电阻应变仪，贯入阻力指标按下式计
算：
ps = K p ⋅ε p
2
∆U ∝ ε ∝ P
3、静力触探设备
电动式 液压式 手摇式 静力触探车
电动式
反力装置 （地锚）
液压式
量测记录仪表： 双笔自动记录仪 微机自动采集、分析仪 角机
4、探头的类型
锥底面积 A/cm2
10 15 20
直径 D/mm
35.7 43.7 50.4
锥角α／ 度
60
单桥有效 侧壁长 L/mm
6、试验要点
1）准备工作 探头、钻杆选用，信号电缆检查； 自动记录系统检查 平整场地
2）操作要点 （1）选好勘探点；下地锚（位置、数 量）； （2）安装机架（水平）； （3）接上电缆、探头，调好自动记录仪； （4）穿入探杆，试压，检查记录是否正
（5）试验过程应注意消除温差的影响； （6）贯入速率为1.2m/min，±25％； （7）贯入深度记录误差不应大于触探深度的 1％； （8）探杆连接应快速、稳固； （9）贯入过程应注意地层变化，及时采取措 施；（停机、改变桥压） （10）终孔后，关闭记录，移开角机，起拔 钻杆； （11）起拔地锚； （12）移至下一勘探点，重新开始试验。