静力触探
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
静力触探（Cone Penetration Test）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。
《岩土工程勘察规范》）（GB50021-2001)规定：静力触探试验适用于软土、一般黏性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。
静力触探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）一、试验前的准备工作试验前的准备工作有：1）设置反力装置（或利用车装重量）。
2）安装好压人和量测设备，并用水准尺将底板调平。
3）检查电源电压是否符合要求。
4）检查仪表是否正常。
5）检查探头外套筒及锥头的活动情况，并接通仪器，利用电阻档调节度盘指如调节比较灵活，说明探头正常。
二、现场试验现场试验步骤如下：1）将仪表与探头接通电源，打开仪表和稳压电源开关，使仪器预热15min。
2）根据土层软硬情况，确定工作电压，由于记录纸幅宽有限，所选择的工作电压，应使其曲线不会超过记录纸的幅宽范围。
将笔头调零，并在记录纸的开头写明孔号、探头号、标定系数、工作电压及日期。
3）先压入0.5m，稍停后提升10cm，使探头与地温相适应，将笔头重新调零以后每3~5m，要提升5~10cm，以检查记录笔回零情况。
4）贯入速度控制在0.5~ 1.0m/min。
5）接卸钻杆时，切勿使入土钻杆转动，以防止接头处电缆被扭断，同时应严防电缆受拉，以免拉断或破坏密封装置。
6）防止探头在阳光下暴晒，每结束一孔，应将探头锥头部分卸下，将泥沙擦洗干净，以保持顶柱及外套筒能自由活动。
三、静力触探试验的技术要求《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001)规定，静力触探试验的技术要求应符合下列规定：1）探头圆锥锥底底截面积应采用10cm2或15cm2，单桥探头侧壁高度应分别采用57mm或70mm，双桥探头侧壁面积应采用150~ 300cm2，锥尖锥角应为60o 。
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
静力触探试验
§6.4静力触探资料整理
《 岩 土 工 程 勘 察 规 范 》(GB-50021-2001) 的 第 10.3.3条：
“静力触探试验成果分析应包括下列内容： 1.绘制各种贯入曲线：单桥和双桥探头应绘制
§6.1静力触探试验概念
6.1.2静力触探试验特点
静力触探试验具有快速、精确、经济和节省人 力等特点。特别是对于地层变化较大的复杂场地以及 不易取得原状土样的饱和砂土和高灵敏度的软粘土地 层的勘察。
另外，静力触探试验还能够准确地确定桩尖持 力层，这是其余勘探手段难以比拟的。
§6.2静力触探试验设备
2
式中 △hi——第i段深度修正值；
θ,θi ——第i次和第i-1次实测的倾斜角。
触探结束时的总修正量为∑△hi，则实际的贯入
深度应为：
h hi
§6.4静力触探资料整理
6.4.1单孔资料整理
二.贯入阻力的计算
单桥探头的比贯入阻力、双桥探头的锥头阻力
及侧壁摩阻力按下列公式计算：
ps=Kp·εp
§6.4静力触探资料整理
6.4.1单孔资料整理 三.摩阻比的计算
摩阻比α是以百分率表示的各对应深度的锥头阻 力和侧壁摩擦力的比值：
α=fs/qc×100%
式中α——双桥探头的摩阻比。
§6.4静力触探资料整理
6.4.1单孔资料整理 四.绘制单孔静探曲线
使用微机触探时，可由微机自动完成需要的单 孔静探曲线。
§6.3静力触探试验要点
6.3.2现场试验工作
孔深超过6m后，可根据不归零数大小，放宽归 零检查的深度间隔。
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。
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。
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
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。
地基承载力试验检测(静力触探法)(一)2024
地基承载力试验检测(静力触探法)（一）引言概述：地基承载力试验检测是土木工程中非常重要的一项工作，它对于确保建筑物的安全稳定至关重要。
静力触探法作为一种常用的地基承载力试验方法，具有简便、经济、有效的特点。
本文将介绍静力触探法的工作原理，并分析其应用范围、试验设备的选择、试验过程的操作要点、试验结果的分析和数据处理等方面的内容。
一、静力触探法的工作原理1. 渗透阻力原理2. 摩阻力原理3. 静压力原理4. 配合试验数据解析原理5. 与其他试验方法的对比分析二、静力触探法的应用范围1. 土层类型的要求2. 地层深度的要求3. 工程类型的适用性4. 特殊条件下的适用性5. 设计阶段中的应用建议三、试验设备的选择和准备1. 触探钻杆和探头的选择2. 实际探测位置的规划3. 试验设备的校准和准备工作4. 环境因素对试验设备的影响5. 预防探头堵塞和损坏的策略四、试验过程的操作要点1. 钻孔操作的规范与流程2. 探头插入和移除的注意事项3. 试验中的数据记录与监测4. 试验装置的保养和维护5. 人员安全和施工环境的保障五、试验结果的分析和数据处理1. 渗透阻力-锤击数曲线的解读2. 摩阻力-锤击数曲线的解读3. 静压力-沉探数曲线的解读4. 结果与地基承载力评价标准的对比5. 数据处理与试验结果的可靠性分析总结：静力触探法作为地基承载力试验的一种常用方法，具有简便、经济、有效的特点。
通过详细介绍其工作原理、应用范围、试验设备的选择和准备、试验过程的操作要点以及试验结果的分析和数据处理，有助于工程师和相关人员更好地理解并应用该方法，确保建筑物的安全稳定性。
同时，要注意试验过程中的安全和环境保护问题，保证试验数据的可靠性。
静力触探试验(CPT)
液压式
电动式 反力装置 （地锚）
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 单桥有效 双桥摩擦 摩擦筒侧 锥角α／ 侧壁长 筒长 面积 度 L/mm L/mm Fs/cm2 60 57 179 200 60 70 219 300 60 81
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。
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）。
双桥 粘性土 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。
4）确定土的变形指标
Es = 3.11 ps + 1.14
5）确定土的强度参数
（上海粘性土）
cu ≈ qc / 15
静力触探试验
头锥角
.
11
双桥探头
.
12
孔压静力触探探头
除了具有双桥探头所需的各种部件外，还增加了由透水陶 粒做成的透水滤器和一个孔压传感器。透水陶粒要求其渗 透系数为(1.1士0.1) x10-5cm/s，抗渗能力为110士 5(kPa)。透水滤器的位置可镶嵌于探头的锥尖, 锥面或锥 尾，一般以对称3--6孔镶嵌于锥面为佳。孔压静力触探探 头具有能同时测定锥头阻力、侧壁摩擦阻力和孔隙水压力 的装置，同时还能测定探头周围土中孔隙水压力的消散过 程。
（2）孔压消散理论
.
20
4. 试验方法和技术要求
在静力触探试验工作之前，应注意搜集场区既有的工程 地质资料，根据地质复杂程度及区域稳定性，结合建筑物 平面布置、工程性质等条件确定触探孔位、深度，选择使 用的探头类型和触探设备。
（1）静力触探仪的选择
（2）试验等级及精度要求
（3）孔压探头的脱气处理
1.原始数据的修正
深度修正 零飘修正 锥尖阻力的修正 侧壁摩擦力修正
2.贯入阻力计算 3.绘制触探曲线
.
31
一、贯入数据的处理 1、原始数据的整理 回零修正 触探参数的计算
y k x'
锥尖阻力：qc Kq Xq 侧壁摩阻力： fs Kf X f 孔隙水压力： u ku xu
219
300
孔压
60
35.7
10
133.7
150
国际标准
60
43.7
15
179
200
.
14
记录仪器
我国的静力触探几乎全部采用电阻应变式传感器。因此， 与其配套的记录仪器主要有以下4种类型：
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。
《静力触探技术标准》
《静力触探技术标准》1. 引言静力触探技术是一种常用的地质勘探方法，广泛应用于土质、岩石、地下水等地质环境的研究和工程设计中。
本文旨在对《静力触探技术标准》进行深入研究和分析，探讨其在工程实践中的应用和意义。
2. 静力触探技术的基本原理2.1 静力触探设备静力触探设备主要由驱动装置、钻杆和钻头组成。
驱动装置通过旋转钻杆驱动钻头下沉，实现对地下土层的穿透。
2.2 钻杆与钻头静力触探中常使用的钻杆为实心连续螺旋桩，其具有较强的承载能力和抗弯刚度。
而钻头则是通过旋转切削土层，并将土样送入管内。
3. 静力触探技术标准与应用3.1 土质勘察与工程设计《静力触探技术标准》对于土质勘察和工程设计提供了详细的规范和指导。
通过静力触探测试，可以获取土层的力学性质、压缩性、液化潜势等重要参数，为土质工程的设计和施工提供依据。
3.2 岩石勘察与工程设计静力触探技术在岩石勘察与工程设计中也具有重要应用。
通过触探测试，可以获取岩石的强度、岩性、断裂带等信息，为岩石工程的设计和施工提供依据。
3.3 地下水勘察与水文地质研究静力触探技术在地下水勘察和水文地质研究中也有广泛应用。
通过测试井筒内土层的孔隙水压力变化，可以推断地下水位变化情况，并进一步分析地下水动态变化规律。
4. 静力触探技术标准的改进4.1 数据处理与分析《静力触探技术标准》在数据处理和分析方面还存在一些不足之处。
当前常用的数据处理方法主要是基于经验公式进行计算，存在一定的主观性。
因此，在标准改进中应加强对数据处理方法进行规范和统一。
4.2 技术装备的更新与发展随着科技的进步和技术装备的更新，静力触探技术也在不断发展和完善。
在标准改进中，应及时更新对设备参数和性能要求的规定，以适应新一代静力触探设备的应用。
5. 静力触探技术标准在工程实践中的应用案例5.1 案例一：地质灾害评估与预测静力触探技术可以通过对地下土层进行测试，获取土层性质和稳定性参数，从而评估地质灾害风险，并进行预测和预防。
静力触探试验
第 2章
2.1 试验设备和方法 2.2 基本测试原理 2.3 试验成果的整理分析 2.4 试验成果的应用 2.5 小 结
14
15
2.4.2 确定土类 静力触探的几种测试方法均可用于划分土类，但就其总 体而言，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，下面仅介绍《铁路工程地质原位测试规 程》TB 10041-2003 中利用双桥探头测试结果进行划分的方 法。
该方法利用了qc和Rf两个参数，其根据在于不同的土类不
相关规范的规定进行。主要应注意深度修正和零漂处理。
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3．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。
，E0，Es等），检验地基处理后的效果、测定滑坡的滑动面
以及判断地基的液化可能性等。关于这些方面的内容请见相 关参考资料。
21
3.5 小
结
总起来说，静力触探方便、快捷，对土层的扰动小，测 试连续进行，测试成本低，数据的重现性好，在岩土工程中 有着多方面的用途，在原位测试技术中占有举足轻重的地位。 静力触探的局限性除了对于硬土层难以穿越外，主要的还在 于测试手段较为单一，无法控制应力路径和应变路径，测试 时不能取样，测试时探杆的弯曲和倾斜较难控制，测试过程 和对测试结果的解释对经验的依赖性过强等等。 在工程中应用静力触探技术时应注意与其它测试手段联 合运用，注意对当地经验的获取和积累，测试过程要严格遵 守操作规程，发现异常情况要查明原因并尽早排除，对测试 成果的分析和解释要注意理论和经验并重。另外，检测工作 事关建筑物的安全，测试人员一定要有高度的责任心。 22
3.静力触探测试(一)
Wissa孔压探头（1975）
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多功能数字式孔压静力触探：
从20世纪90年代以来，探头的研制朝着多功 能化、数字式方向发展，在新型传感器技术的 支持下，出现了许多新的功能，如测地温、测 斜、地磁、地震波孔压静力触探（SCPT）、 电阻率孔压静力触探（RCPT）、可视化静力 触探（VisCPT）等等，静力触探技术得到了广 泛应用和进一步的发展。
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孔压静力触探仪（CPTU）：
最早的电测式孔压静力触探（Piezo-Cone Penetration Test，缩写PCPT，简称CPTU） 于1974年在Stockholm召开的第一届欧洲触 探试验会议（ESOPT-1）上发表，它是由挪 威土工研究所（NGI）的Janbu 和 Senneset 研制成功的。 与此同时，瑞典的Torstensson（1975）和 美国的Wissa等（1975）也研制出了能测孔 压的CPT。 CPTU可以同时测量锥尖阻力、侧壁摩阻力和 孔隙水压力。
Sleeve Load Cell Tip Load Cell
Pore Pressure Gage Teflon Filter
Sleeve Friction
Electrodes
Resistivity Electrodes
Friction Sleeve
CPT Tip
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可视化静力触探(Vision CPT)
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电测式的静力触探仪：
1948年，荷兰工程师Bakker研制出世界上第一个电测 式探头（Rotterdam cone），并申请了专利。 从1949年起，荷兰Delft土力学实验室开始研究电测探 头，并作了大量试验研究，1957年他们研制出第一台能 测侧阻力的电测式探头。 1965年荷兰Fugro与TNO联合推出了一种电测式探头， 其规格也是后来ISSMFE标准和许多国家标准的基础。 60年代后期，荷兰开始研制双桥（双用）式探头，用于 测量锥尖阻力和侧摩阻力，即现今所谓的Fugro探头， 此项成果发表于1971年。此后，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。
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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。
二、静力触探现场试验要点(一)试验前的准备工作试验前的准备工作有：1.设置反力装置(或利用车装重量)。
2.安装好加压和量测设备，并用水准尺将底板调平。
3.检查电源电压是否符合要求。
4.检查仪表是否正常。
5.检查探头外套筒及锥头的活动情况，并接通仪器，利用电阻挡调节度盘指针，如调节比较灵活，说明探头正常。
(二)现场试验现场试验步骤如下：1.将仪表与探头接通电源，打开仪表和稳压电源开关，使仪器预热15min。
2.根据土层软硬情况，确定工作电压，将仪器调零，并记录孔号、探头号、标定系数、工作电压及日期。
3.先压入0.5m，稍停后提升10cm，使探头与地温相适应，记录仪器初读数εo。
试验中每贯入10mm测记读数ε1一次。
以后每贯入3～5m，要提升5～10cm，以检查仪器初读数εo。
4.探头应匀速垂直压入土中，贯入速度控制在1.2m/min。
：5.接卸钻杆时，切勿使入土钻杆转动，以防止接头处电缆被扭断，同时应严防电缆受拉，以免拉断或破坏密封装置。
6.防止探头在阳光下暴晒，每结束一孔，应及时将探头锥头部分卸下，将泥沙檫洗干净，以保持顶柱及外套筒能自由活动。
(三)静力触探试验的技术要求静力触探试验的技术要求应符合下列规定：1.探头圆锥锥底截面积应采用10cm2或15cm2，单桥探头侧壁高度应分别采用57mm或70mm，双桥探头侧壁面积应采用150～300cm2，锥尖锥角应为60°。
2.探头测力传感器应连同仪器、电缆进行定期标定，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、温度漂移、归零误差均应小于1%FS，现场试验归零误差应小于3%，绝缘电阻不小于500MΏ。
3.深度记录的误差不应大于触探深度的±1%。
4.当贯入深度超过30m或穿过厚层软土后再贯入硬土层时，应采取措施防止孔斜或断杆，也可配置测斜探头，量测触探孔的偏斜角，校正土层界线的深度。
5.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饱和，并在现场采取措施保持探头的饱和状态，直至探头进入地下水位以下的土层为止。
在孔压静探试验过程中不得上提探头。
6.当在预定深度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，其计时间隔由密而疏合理控制；试验过程中不得松动探杆。
三、试验成果整理（一)单孔资料的整理1.初读数的处理初读数是指探头在不受土层阻力的条件下，传感器的初始应变的读数。
影响初读数的因素很多，最主要的是温度。
因为现场工作过程的地温与气温同探头标定时的温度不一样。
消除初读数影响的办法，可采用每隔一定深度将探头提升一次，在其不受力的情况下将应变仪调零一次，或测定一次初读数。
后者在进行应变量计算时，按下式消除初读数的影响式中：ε——应变量，με；ε1——探头压入时的读数με；εo——初读数με。
2.贯入阻力的计算将电阻应变仪测出的应变量ε，换算成比贯入阻力ps（单桥探头），或锥头阻力qc及侧壁摩擦力fs(双桥探头)。
3.摩阻比的计算摩阻比是以百分率表示的双桥探头的各对应深度的锥头阻力和侧壁摩擦力的比值（三）绘制触探曲线单桥和双桥探头应绘制ps～z曲线、qc～z曲线、fs～z曲线、Rf～z曲线；孔压探头尚应绘制ui～z曲线、qt～z曲线、ft～z曲线、Bq～z曲线和孔压消散ut～lgt曲线。
其中，Rf—摩阻比；ui—孔压探头贯入土中量测的孔隙水压力(即初始孔压)；qt—真锥头阻力(经孔压修正)；ft—真侧壁摩阻力(经孔压修正)；Bq—静探孔压系数,(四)划分土层界限根据静力触探曲线对土进行力学分层，或参照钻孔分层结合静探曲线的大小和形态特征进行土层工程分层，确定分层界线。
土层划分应考虑超前与滞后的影响，其确定方法如下：1.上下层贯入阻力相差不大时，取超前深度和滞后深度的中点，或中点偏向小阻值土层5～10cm处作为分层界面。
2.上下层贯入阻力相差1倍以上时，当由软层进入硬层或由硬层进入软层时，取软层最后一个(或第一个)贯入阻力小值偏向硬层10cm处作为分层界面。
3.上下层贯入阻力无甚变化时，可结合fs或Rf的变化确定分层界面。
(五)分层贯入阻力计算单孔各分层的贯入阻力，可采用算术平均法或按触探曲线采用面积法，计算时应剔除个别异常值(如个别峰值)，并剔除超前、滞后值。
计算勘察场地的分层阻力时，可按各孔穿越该层的厚度加权平均计算场地分层的平均贯入阻力，或将各孔触探曲线叠加后，绘制低值与峰值包络线，以便确定场地分层的贯入阻力在深度上的变化规律及变化范围。