静力触探
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
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
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
标准贯入试验、静力触探、动力初探对比
标准贯入试验、静力触探、动力初探对比1、名词解释：标准贯入试验：质量为63.5kg的穿心锤，以76cm的落距自由下落，将标准规格的贯入器自钻孔孔底预打15cm，测记再打入30cm的锤击数的原位试验方法。
静力触探试验：以静压力将一定规格的锥形探头压入土层，根据其所受阻抗力大小评价土层力学性质，并间接估计土层各深度处的承载力、变形模量和进行土层划分的原位试验方法。
动力触探试验：用一定质量的击锤，以一定的自由落距将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入土中的一定深度所需的锤击数，判定土的性质的原位试验方法。
2、解析：标准贯入试验：动力触探的一种，是在现场测定砂土或黏性土的地基承载力的一种方法。
它利用一定的锤击功能将一定规格的对开管式贯入器打入钻孔孔底的土中，根据打入土中的贯入阻抗判别土层的变化及土的工程性质。
静力触探试验：采用静力方式均匀地将标准规格的探头压入土中，通过量测探头贯入阻力以测定土的力学特性的原位测试方法。
一般在黏性土、粉土和砂土及相应的处理土地基中较为适用，对于含少量碎石土层，其适用性应根据碎石含量、粒径级配等条件而定。
静力触探试验能较为直观地评价土的均匀性和地基处理效果，结合载荷试验成果或地区工程实践经验，能推定土的承载力及变形参数。
动力触探试验：用标准质量的重锤，以一定高度的自由落距，将标准规格的圆锥形探头贯入土中，根据打入土中一定距离所需的锤击数，判定土的力学特性。
共分为轻型动力触探、重型动力触探和超重型动力触探三种：轻型动力触探试验适用于评价黏性土、粉土、粉砂、细砂地基及其人工地基土形状、地基处理效果和判定地基承载力；重型动力触探试验适用于评价黏性土、粉土、砂土、中密以下的碎石土及其人工地基以及极软岩的地基土性状、地基处理效果和判定地基承载力，也可用于检验砂石桩和初凝状态的水泥搅拌桩、旋喷桩、灰土桩、夯实水泥土桩、注浆加固地基的成桩质量、处理效果以及评价强夯置换效果及置换墩着底情况；超重型动力触探试验适用于评价碎石土、极软岩和软岩等地基土性状和判定地基承载力，也可用于评价强夯置换效果及置换墩着底情况。
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。
静力触探法研究综述
静力触探法研究综述静力触探法是一种常用的地质勘探方法，已被广泛应用于工程地质、地质灾害等领域。
本文将从静力触探法的基本原理、设备及操作、数据解析等方面进行综述。
一、静力触探法基本原理静力触探法利用一根细长的探头在垂直方向向地下进行推进，测量不同深度下的推进阻力和地下土壤的稳定性，从而判断地下土层的性质和特性。
在静力触探法中，土壤的阻力是通过探头与土体相互作用而产生的，探头的下降速度相对较小，土体的变形、固结等因素对探头下降产生的影响可以忽略不计。
因此，通过测量探头下降的阻力大小，我们就可以了解到不同深度处的土壤的稳定性以及地层构成等信息。
二、静力触探法设备及操作静力触探法设备通常由静力触探机、探针、同步采集仪等组成。
其中，静力触探机是整个设备的核心，负责将探测探头向下推入土体。
静力触探机的设计应该具有以下特点：1.具有稳定的推力，在不同的土层中都能可靠稳定推进。
2.具有较高的精度，可以测量出不同深度下的土壤推力。
3.可以自动控制设备和采集数据，提高测量效率和准确性。
在使用静力触探法时，需要注意以下操作步骤：1.确定试验点位置，并先进行标识。
2.根据试验点的情况选择相应的连续探头或分段探头。
3.将静力触探机和探头组装好，并将探头插入土壤中。
4.推进探头过程中，应根据推进的阻力大小和下降速度来判断地下土层的性质和特性。
5.达到设定深度后，记录下测量结果，并将探头取出。
三、静力触探法数据解析静力触探法测量获得的数据量大，需要进行综合解析后才能得到有效的结果。
常见的数据解析方法主要有以下几种：1.经验方法：依据经验公式确定土层的物理和机械性质，如密度、抗压强度等。
2.统计方法：通过建立地层统计模型和实际观测值的比较，对土体性质进行综合解析，如地层划分、土层厚度等。
3.数值方法：利用有限元、边界元等数值方法对土体结构分析，得到更精确的地下结构模型和土壤力学性质参数，以预测地面沉降、振动等情况。
总之，静力触探法是一种常用的基础地质勘探方法，通过测量地下土层的推进阻力大小，可以了解到地层的物理、力学等性质，具有很高的实用价值。
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一种常用的土壤力学试验方法，用于确定土壤的力学性质和地层的承载能力。
本文旨在制定静力触探试验的实施细则，以确保试验的准确性和可靠性。
二、试验目的静力触探试验的主要目的是确定土壤的下列性质：1. 土壤的密实度和颗粒间的磨擦角；2. 土壤的承载力和变形特性；3. 土壤的水平地应力和垂直地应力。
三、试验设备和材料1. 静力触探机：应选择具有合适的静力触探能力和稳定性的设备，并定期进行校准和维护。
2. 钻杆和触探头：应选择适合试验需求的钻杆和触探头，并确保其质量和尺寸符合相关标准。
3. 记录仪：应使用高精度的记录仪器，以确保试验数据的准确性和可靠性。
4. 其他辅助设备和材料：如水泥、水桶、测量工具等。
四、试验前的准备工作1. 土壤勘探：在进行静力触探试验前，应进行充分的土壤勘探工作，以确定试验点的位置和土层分布情况。
2. 环境调查：应对试验点周围的环境进行调查，包括地下水位、地质构造等因素的影响。
3. 试验点准备：在试验点周围清除杂物，确保试验点平整且无障碍物。
五、试验操作步骤1. 安装设备：将静力触探机放置在试验点上，并进行稳定固定。
安装钻杆和触探头，并确保其与设备连接坚固。
2. 开始试验：启动静力触探机，将钻杆和触探头缓慢下压到预定深度，同时记录下压力和下沉深度。
3. 数据记录：使用记录仪器实时记录下压力和下沉深度的变化。
在试验过程中，应注意观察土壤的变化情况，并记录相关观察结果。
4. 试验结束：当触探头达到设计深度或者无法继续下压时，住手试验并记录最大下压力和对应的下沉深度。
5. 数据处理：根据试验数据计算土壤的密实度、磨擦角、承载力等指标，并绘制相应的试验曲线和图表。
六、数据分析和结果解读1. 数据分析：对试验数据进行统计和分析，计算土壤的力学性质指标，并进行数据的验证和比较。
2. 结果解读：根据试验结果，评估土壤的承载能力和变形特性，并提出相应的建议和措施。
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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。
贯入设备装在汽车上工作方便，工效比较高，但由于汽车底盘距地面过高，使钻杆施力点距离地面的自由长度过大，当下部遇到硬层而使贯入阻力突然增大时易使钻杆弯曲或折断，应考虑降低施力点距地面的高度。
触探钻杆通常用外径Φ32～35mm、壁厚为5mm以上的高强度无缝钢管制成，也可用Φ42mm的无缝钢管。
为了使用方便，每根触探杆的长度以1m为宜，钻杆接头宜采用平接，以减小压入过程中钻杆与土的摩擦力。
（三）探头
1.探头的工作原理
将探头压入土中时，由于土层的阻力，使探头受到一定的压力。
土层的强度愈高，探头所受到的压力愈大。
通过探头内的阻力传感器(以下简称传感器)，将土层的阻力转换为电讯号，然后由仪表测量出来。
为了实现这个目的，需运用三个方面的原理，即材料弹性变形的虎克定律、电量变化的电阻率定律和电桥原理。
传感器受力后要产生变形。
根据弹性力学原理，如应力不超过材料的弹性范围，其应变的大小与土的阻力大小成正比,而与传感器截面积成反比。
因此，只要能将传感器的应变大小测量出，即可知土阻力的大小，从而求得土的有关力学指标。
如果在传感器上贴上电阻应变片，当传感器受力变形时，应变片也随之产生相应的应变从而引起应变片的电阻产生变化，根据电阻定律，应变片的阻值变化与电阻丝的长度变化成正比，与电阻丝的截面积变化成反比，这样就能将传感器的变形转化为电阻的变化。
但由于传感器在弹性范围内的变形很小，引起电阻的变化也很小，不易测量出来。
为此，在传感器上贴一组电阻应变片，组成一个电桥电路，使电阻的变化转化为电压的变化，通过放大，就可以测量出来。
因此，静力触探就是通过探头传感器实现一系列量的转换：土的强度—土的阻力—传感器的应变—电阻的变化—电压的输出，最后由电子仪器放大和记录下来，达到测定土强度和其他指标的目的。
2.探头的结构
目前国内用的探头有三种(如图4﹣5所示)，一种是单桥探头，另一种是双桥探头。
此外还有能同时测量孔隙水压的两用（ps～u）或三用qc～u～fs)探头，即在单桥或双桥探头的基础上增加了能量侧孔隙水压力的功能。
(1)单桥探头；单桥探头由带外套筒的锥头、弹性元件(传感器)、顶柱和电阻应变片组成，锥底的截面积规格不一，常用的探头型号及规格见表4﹣2，其中有效侧壁长度为锥底直径的1.6倍。
(2)双桥探头。
单桥探头虽带有侧壁摩擦套筒，但不能分别测出锥头阻力和侧壁摩擦阻力。
双桥探头除锥头传感器外，还有侧壁摩擦传感器及摩擦套筒。
侧壁摩擦套筒的尺寸与锥底面积有关。
双桥探头结构见图4﹣5，其规格见表4﹣3。
(3)探头的密封及标定
要保证传感器高精度地进行工作，就必须采取密封、防潮措施，否则因传感器受潮而降低其绝缘电阻，使零飘增大，严重时电桥不能平衡，测试工作无法进行。
密封方法有包裹法、堵塞法、充填法等。
用充填法时应注意利用中性填料，且填料要呈软膏状，以免对应变片产生腐蚀或影响讯号的传递。
（四）量测记录仪器
目前我国常用静力触探的量测记录仪器有两种类型，一种为电阻应变仪，另一种为自动记录仪。
1.电阻应变仪
电阻应变仪由稳压电源、振荡器、测量电桥、放大器、相敏检波器和平衡指示器等组成。
应变仪是通过电桥平衡原理进行测量的。
当触探头工作时，传感器发生变形，引起测量电桥电路的电压平衡发生变化，通过手动调整电位器使电桥达到新的平衡，根据电位器调整程度就可确定应变的大小，并从读数盘上直接读出。
2.自动记录仪
自动记录仪是由通用的电子电位差计改装而成，它能随深度自动记录土层贯入阻力的变化情况，并以曲线的方式自动绘在记录纸上，从而提高了野外工作的效率和质量。
它主要由稳压电源、电桥、滤波器、放大器、滑线电阻和可逆电机组成。
由探头输出的信号，经过滤波器以后，产生一个不平衡电压，经放大器放大后，推动可逆电机转动，与可逆电机相连的指示机构，就沿着有分度的标尺滑行，标尺是按讯号大小比例刻制的，因而指示机构所显示的位置即为被测讯号的数值。
近年来已有将静力触探试验过程引入微机控制的行列。
即在钻进过程中可显示和存入与各深度对应的qc和fs值，起拔钻杆时即可进行资料分析处理，打印出直观曲线及经过计算处理的各土层的qc、fs平均值，并可永久保存，还可根据要求进行力学分层。