静力触探试验(原理和应用)
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c q 、侧壁摩阻力s f 及摩阻比f R ，并对地基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s p ，双桥探头同时测得锥尖阻力c q 和侧壁摩阻力s f ，这些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c q 和侧壁摩阻力s 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
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。
浅谈并探讨静力触探试验相关内容
浅谈并探讨静力触探试验相关内容0 前言静力触探是一种先进的原位测试技术，自1917 年在瑞士应用以来，至今已有87 年的历史。
所谓原位测试就是在土层原来所处的位置基本保持土体的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下，测定土的工程力学指标。
其原理主要应用电阻率定律、电桥原理和材料弹性变形的虎克定律，即通过液压设备将安装有传感器的探头用静力压入土层中，同时通过探头上锥尖和侧壁各 2 组应变片将所受到的贯入阻力、摩擦力转化为电讯号传到计算机以曲线形式记录下来；以此来判断、分析地基土的物理力学指标。
[1]1 静力触探试验基本原理用静力将一个内部装有传感器的触探头匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受阻力自然也不一样，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记录下来。
再通过贯入阻力与土的工程地质性质之间的定性关系和系统相关关系，来达到取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等岩土工程勘察目的。
[2] 静力触探技术从产生到运用以来，经历过几次更新换代，目前已经形成了较为成熟的系统理论，主要有承载力理论、空穴扩张理论、应变路径理论等。
静力触探试验成为当前粘性软土地基岩土工程勘察技术中的首要选择，具有无可比拟的优势。
[4]刘彬[3]等人应用ABAQUS 软件建立D-P 模型，对静力触探贯入过程中周围土体应力及应变进行模拟分析，以内摩擦角φ=10°为了对有限元计算的结果进行了分析，得出：（1）在同一深度处，从探头中心向四周，距离椎体越远径向应力越小，在贯入过程中探头对周围土体扰动的影响范围有限；（2）轴向应力影响的范围比径向更小；（3）位移最大的位置靠近探杆并向四周快速减小，至10 倍探杆半径时基本减小为零；（4）地表附近很小范围内，土体有向上的位移即土体有隆起，之后向下位移逐渐增大，在探头附近达到最大。
μr的最大值位于探杆和锥尖周围等。
2 静力触探试验目的静力触探主要适用于粘性土、粉性土、砂性土。
第三章静力触探试验
第三章静力触探试验资环学院吴道祥2.1 概述静力触探试验(Static ConePenetration, CPT)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。
2.1 概述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。
按测量机理分:机械式静力触探和电测式静力触探。
按探头功能分:单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探。
电测式静力触探的优点:(1)测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用;(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。
2.1 概述根据静力触探，包括孔压静力触探试验结果，结合地区经验，可以用于以下目的:1)土类定名，并划分土层的界面;2)评定地基土的物理、力学、渗透性质的相关参数;3)确定地基承载力;4)确定单桩极限承载力;5)判定地基土液化的可能性。
2.1 概述静力触探试验适应于软土、粘性土、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，而且可以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素的影响。
静力触探试验中不能对土进行直接的观察、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。
2.2 静力触探试验的仪器设备一、贯入系统1.贯入装置1)液压式静力触探机(10-20t)2.2 静力触探试验的仪器设备2)手摇链条式静力触探机(2-3t);2.2 静力触探试验的仪器设备3)电动机械式静力触探机(4-5t)。
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。
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：静力触探技术的发明和应用，对工程勘察业具有革命性的意义，以简单、快捷、经济、准确的特点成为岩土工程勘察重要的原位测试手段。
本文简述了静力触探技术的发展历史、试验原理及现今静力触探新技术和发展方向。
主要就以下方面进行探讨：岩土力学分层和岩土类别判定；估算地基承载力特征值及单桩承载力。
关键词：静力触探，工程勘察技术，应用1、静力触探的发展历史静力触探技术的雏形最早于1917年出现在瑞典铁路工程中，当时采用的是螺旋锥头式静力触探；1930年荷兰开始使用尖锥试验，国际上称为荷兰静力触探，方法较瑞典法更为直观，在业内影响较大。
但终究是一种机械式静力触探。
后由我国土力学、岩石力学专家陈宗基教授于1954年引入国内，但由于适用范围限制及使用经验缺乏最终放弃使用。
静力触探技术的革命性发展源于上世纪50年代末期电阻应变微米测试传感技术的出现。
随即产生革命性的新思路——设计一套力学电学传感装置，该装置贯入地层时直接感受土层的阻力变化，将物理阻力变化转化为电学信号变化，并接收、存储这种电学信号，再利用阻力值和电学信号的对应关系把电学信号的变化解读为阻力值的变化。
这就是最早发展革命性电测静力触探的概念设计。
我国于1962年开始经过两年多的奋力探索，于1964 年试制成功，并在建工系统内推广使用。
荷兰在1969年出版《1 gm_medelelingen》专辑（the dutchstatic penetration test with the adhesion jacket cone）时表示正在研制甚至接近成功的电测静力触探。
并于1970 年于美国土木工程学会SMFE 学报上发表了荷兰的CPT。
到1980年荷兰部长级代表团访问中国建筑科学研究院，参观了我国的CPT。
回国后撰写的访华报告中指出：中国的CPT发展比荷兰早5~6 年。
回顾历史，由原建工部综合勘察研究院研制成功，并由全国四十多个勘察、设计、科研单位齐心协力发展起来的一整套电测静探（CPT）的仪器、机具、方法与实用经验，是国际首创的新技术成就，这也坚定了我国深入发展CPT的决心和信心。
岩土工程勘察 第七章 静力触探试验
Rf
fs qc
孔压静力触探探头
贯入装置
加压装置：液压传动式、手摇链条式及电动丝杆式； 反力系统：地锚、重力堆载（物探车）。
量测装置
土层阻力量测是通过量测变形柱的变形计算； 变形柱的变形一般是通过应变片来测量。
（4）静力触探技术要求
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% ;
（5）试验成果及应用
动力触探 N H 曲线
按力学性质划分土层
绘制单孔触探锤击数N与H深度的关系曲线，再 结合地质资料对土层进行分层。
注意：采用多孔资料或与钻探及其他原位测试资料 进行综合分析。分析触探曲线时，同样应考虑到曲 线上的超前或滞后现象。
确定砂土、圆砾卵石孔隙比
根据重型动力触探的试验结果可确定砂土、圆 砾、卵石的孔隙比。
（1）试验目的
定性划分不同性质的土层；查明土洞、滑动面和 软硬土层分界面；检验评估地基土加固改良效果。 定量估算地基土层的物理力学参数，如确定砂土 孔隙比、相对密度等以及土的变形和强度的有关参 数，评定天然地基土的承载力和单桩承载力。
（2）试验原理
圆锥动力触探试验中，一般以打入土中一定距 离（贯入度）所需落锤次数（锤击数）来表示探头 在土层中贯入的难易程度。
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
Cu
qc 0
NK
原位总得上覆压力
静力触探测试原理方法及内业整理
静力触探测试原理方法及内业整理1 静力触探测试原理静力触探的工作过程是用静力将探头压到土层中去。
在贯入过程中，由于埋藏在地层中的各种土的物理力学性质不同，因此，探头遇到的阻力也不同，有的土软，阻力就小，有的土硬，阻力就大。
土的软硬正是土的力学性质的一种体表现。
所以贯入阻力是从一个侧面反应了土的强度。
根据这样一种内部联系，我们利用探头中的阻力传感器，将贯入阻力通过电子量测记录仪表把它显示和记录下来，并利于贯入阻力和土的强度之间存在的一定关系，确定土的力学指标，划分土层，进行地基土评价和提供设计所有需参数。
当静力触探的探头在静压力作用下，均速向土层中贯入时，探头附近一定范围内的土体受到压缩和剪切破坏，同时对探头产生贯入阻力。
一般的说，同一种土层中贯入阻力大，土层的力学性质好，承载力高。
反之，贯入阻力小，土层软弱，承载力低。
在生产中利用静力触探与土的野外载荷试验对比，或静力触探贯入阻力与桩基承载力及土的物理学性质的指标对比，运用数理统计的方法，可以建立各种相关方程(经验关系)。
这样，只要知道土层的贯入阻力即可确定该层土的地基承载力等指标参数。
静力触探主要由两部分组成:一是贯入系统—由加压装置及反力装置组成;二是量测系统—由装在探头中的阻力传感器和量测仪表组成。
2 静力触探的现场测试2.1 操作前的准备及注意事项1 数据记录系统操作前准备及注意事项1) 检查电源:如用外接电源时，必须检查确认是220V交流电时，如为电瓶等直流电源，需检查其直流电压为12V，方可接入静探微机。
打开开关检查微机显示是否正常，无异常情况后方可使用。
2) 检查发讯机:角机插座接好后，打开仪表，拨动发讯角机并检查静探微机是否有讯号接收。
3) 在开始工作前，操作人员必须填写测试孔号、日期、时间、测试探头编号等项，工作结束后记录测试深度。
2 现场操作前的准备及注意事项1) 作业前需了解工程类型、工程特点、可能的基础类型及埋深，孔位、孔深、测试目的。
地基承载力试验检测(静力触探法)(一)
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(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。
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
静力触探测试原理方法及内业整理
静力触探测试原理方法及内业整理1静力触探测试原理静力触探的工作过程是用静力将探头压到土层中去。
在贯入过程中，由于埋藏在地层中的各种土的物理力学性质不同，因此，探头遇到的阻力也不同，有的土软，阻力就小，有的土硬，阻力就大。
土的软硬正是土的力学性质的一种体表现。
所以贯入阻力是从一个侧面反应了土的强度。
根据这样一种内部联系，我们利用探头中的阻力传感器，将贯入阻力通过电子量测记录仪表把它显示和记录下来，并利于贯入阻力和土的强度之间存在的一定关系，确定土的力学指标，划分土层，进行地基土评价和提供设计所有需参数。
当静力触探的探头在静压力作用下，均速向土层中贯入时，探头附近一定范围内的土体受到压缩和剪切破坏，同时对探头产生贯入阻力。
一般的说，同一种土层中贯入阻力大，土层的力学性质好，承载力高。
反之，贯入阻力小，土层软弱，承载力低。
在生产中利用静力触探与土的野外载荷试验对比，或静力触探贯入阻力与桩基承载力及土的物理学性质的指标对比，运用数理统计的方法，可以建立各种相关方程(经验关系)。
这样，只要知道土层的贯入阻力即可确定该层土的地基承载力等指标参数。
静力触探主要由两部分组成：一是贯入系统—由加压装置及反力装置组成；二是量测系统—由装在探头中的阻力传感器和量测仪表组成。
2静力触探的现场测试2.1操作前的准备及注意事项1数据记录系统操作前准备及注意事项1)检查电源：如用外接电源时，必须检查确认是220V交流电时，如为电瓶等直流电源，需检查其直流电压为12V，方可接入静探微机。
打开开关检查微机显示是否正常，无异常情况后方可使用。
2)检查发讯机：角机插座接好后，打开仪表，拨动发讯角机并检查静探微机是否有讯号接收。
3)在开始工作前，操作人员必须填写测试孔号、日期、时间、测试探头编号等项，工作结束后记录测试深度。
2现场操作前的准备及注意事项1)作业前需了解工程类型、工程特点、可能的基础类型及埋深，孔位、孔深、测试目的。
2)了解作业场地的地形和交通情况。
井下静力触探技术原理与应用
目录
• 井下静力触探技术概述 • 井下静力触探技术应用领域 • 井下静力触探技术优势与局限性 • 井下静力触探技术实践案例
目录
• 井下静力触探技术安全操作规范 • 井下静力触探技术未来展望
01
井下静力触探技术概述
定义与特点
定义
井下静力触探技术是一种在井下进行 原位测试的方法，通过在钻孔中施加 恒定的静力载荷，测量土体的变形和 地层阻力，以评估地层的工程性质。
了解地下水状况
优化地下水资源利用
通过静力触探可以了解地下水位、水 压和水质等信息，为地下水研究提供 基础数据。
静力触探可以为地下水资源利用提供 参考，帮助优化水资源配置和利用方 案。
评估地下水污染风险
根据静力触探得到的地层参数，可以 评估地下水污染的风险，为环境保护 提供依据。
岩土工程
评估岩土性质
矿产资源开发
确定矿体位置
通过静力触探可以了解地 下矿体的位置、形态和分 布情况，为矿产资源开发 提供基础数据。
评估矿产资源量
根据静力触探得到的地层 参数，可以估算矿产资源 的储量和质量，为资源开 发提供依据。
优化采矿方案
静力触探可以为采矿方案 提供参考，帮助优化采矿 工艺和降低采矿成本。
地下水研究
绘制出矿区地层结构图、岩石力学性质曲 线和地下水分布图，为矿区开采和安全生 产提供重要参考。
案例二：某地下水研究项目
目的
通过井下静力触探技术了解地下水水位、水压和 水质情况，为地下水资源评价和开发利用提供依 据。
过程
在研究区域内选定若干个钻孔，将静力触探探头 放入钻孔中，通过液压装置施加恒定压力，同时 记录地下水水位、水压数据，采集水质样本进行 分析。
第三节静力触探试验案例
土层 中粗砂 上海粉土 湿陷性黄土
13
f0=0.098qc+0.019
f0=0.089qc+0.075 f0=0.108qc+0.064 f0=0.0813qc+0.09 f0=(0.033— 0.025)qc f0=0.1qc
黄土地基
大庆粘性土、 粉土、 大庆粘性土 大庆粉土 砂土 粘性土
14
15
d.绘制归一化超孔压消散曲线 ①静止孔隙水压力及均衡孔隙水压力 静止孔隙水压力按测试土层中的静水压 力计值 U 均衡孔隙水压力取孔压消散达稳定时的 孔压值 U ut u w / u0 u w ②各时刻的归一化超孔压比 按下式计算 U
③以 为纵轴，以时间t(s)的对数lgt为横轴， 绘制归一化的超孔压消散曲线
七、测试成果的应用
CPT 在土木工程中的应用特别广泛 1.土层划分: 绘制CPT的贯入曲线（包括qc-H，fs-H，FR-H ）， 然后根据相近的qc、fs和FR，将触探孔分层—— 力学分层，并计算各参数的平均值。 结合钻探取样，考虑临界深度进一步分层——工 程地质分层，并定土名。
• 临界深度 • 模型试验及实测表 明，地表厚层均质 土的贯入阻力自地 表向下是逐渐增大 的。当超过一定深 度后，阻力才趋近 一个常数值，这个 土层表面一定深度 就称为临界深度。 • 临界深度在砂土中 表现明显，在粘土 中基本不存在。
二、测试设备与种类
设备组成： 1. 触探主机和反力装置 • 触探主机可分为液压 式和机械式 • 反力装置可分为自重 式和锚式 2. 测量与记录显示装置 3. 探头和探杆
触探主机为液压传动式的，反力装置为自重式。
触探主机为液压传动式的，反力装置为地锚式。
4.2 静力触探试验
1
0.5
0
0
锥头阻力
孔隙水压力
摩阻比
qc (100kPa)
u(100kPa)
FR (%)
50 100 150 200 10 5 0 0
2
4
疏松至密实粗砂 土夹有细砂层
10
深度（m）
细砂土含粉土
正常固结的
粘质粉土
砂=10%
粉砂=70% 粘粒=20%
20
液限=38%
塑性指数
I p=15% k=8×10 -7cm/s
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500MΩ； ④ 深度记录的误差不应大于触探深度的±1%；
⑤ 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； ⑥ 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； ⑦ 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；试验过程不 得松动探杆。
（4）试验的终止
当遇到以下情况时，静力触探试验的贯入应该终止: ➢ 要求的贯入长度或深度已经达到; ➢ 圆锥触探仪的倾斜度已经超过了允许范围; ➢ 当允许的最大贯入力已经达到。 ➢ 任何对试验设备可能造成损坏的因素都可以使试验被迫终止。
5. 静力触探试验资料整理
贯入数据的处理： 回零修正 触探参数的计算
置
qsia qpa
静力触探试验
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。
轻型静力触探试验计算
轻型静力触探试验计算轻型静力触探试验是一种常用的土壤力学试验方法，用于确定地下土层的物理和力学性质。
本文将介绍轻型静力触探试验的基本原理、设备和操作步骤，并探讨其在工程勘察中的应用。
一、轻型静力触探试验的原理轻型静力触探试验是一种通过测量土壤在施加轴向荷载下的变形来推断土层性质的试验方法。
其原理基于以下假设：在轻型静力触探试验中，土体的变形主要是由于土壤颗粒间的相互排列和应力传递引起的。
通过测量土体在施加荷载下的变形，可以推断土体的物理和力学性质。
二、轻型静力触探试验的设备轻型静力触探试验主要使用轻型静力触探设备。
该设备由探头、探杆和测力计组成。
探头是一个圆柱形的钢制探头，通过探杆与测力计相连。
测力计用于测量施加在探头上的轴向荷载。
探杆是一根细长的钢管，可以由多段组成，便于延伸到不同深度。
三、轻型静力触探试验的操作步骤1. 准备工作：检查设备的完好性，确保探头、探杆和测力计的连接牢固。
校准测力计，使其读数准确。
2. 定位和布设：确定试验点的位置，并使用标杆进行标记。
根据设计要求，布设探杆，确保探杆的垂直度和稳定性。
3. 探杆插入：将探杆轻轻插入土层中，直至到达设计深度。
插入过程中，应注意探杆的竖直度和稳定性。
4. 施加荷载：在插入到设计深度后，通过探杆顶端施加轴向荷载。
荷载的大小应根据设计要求确定，并逐渐施加，直至达到预定值。
5. 测量变形：在施加荷载的过程中，使用测力计测量探头上的轴向荷载。
同时，观察并记录土层的变形情况，包括土壤的沉降、土壤的变形特征等。
6. 数据记录：根据测力计的读数和土层的变形情况，记录数据。
可以使用数据记录仪或手动记录。
7. 数据处理：根据试验数据，进行数据处理和分析。
可以使用数学模型或计算机软件进行数据处理，得出土层的物理和力学性质参数。
四、轻型静力触探试验的应用轻型静力触探试验广泛应用于工程勘察中，特别是土层的勘察和地基设计。
其应用主要有以下几个方面：1. 地质勘察：通过轻型静力触探试验，可以了解地下土层的分布、厚度和性质。
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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。
静力触探技术在岩土工程中的应用在于：对地基土进行力学分层并判别土的类型；确定地基土的参数（强度、模量、状态、应力历史）；砂土液化可能性；浅基承载力；单桩竖向承载力等。
图2-1 静力触探示意及其曲线（a）静力触探示意及土层剖面（b）静力触探曲线试验设备和方法试验设备静力触探仪一般由三部分构成，即：①触探头，也即阻力传感器；②量测记录仪表；③贯入系统：包括触探主机与反力装置，共同负责将探头压人土中。
目前广泛应用的静力触探车集上述三部分为一整体，具有贯入深度大（贯入力一般大于100kN）、效率高和劳动强度低的优点。
但它仅适用于交通便利、地形较平坦及可开进汽车的勘测场地使用。
贯入力等于或小于50kN者，一般为轻型静力触探仪，使用时，一般都将上述三部分分开装运到现场，进行测试时再将三部分有机地联接起来。
在交通不便、勘测深度不大或土层较软的地区，轻型静力触探应用很广。
它具有便于搬运、测试成本较低及灵活方便之优点。
静力触探仪的贯入力一般为20~100kN，最大贯入力为200kN，因为细长的探杆受力极限不能太大，太大易弯曲或折断。
贯入力为20~30kN者，一般为手摇链式电测十字板-触探两用仪。
贯入力大于50kN者，一般为液压式主机。
在参考资料中对触探仪有较为详尽的介绍。
（一）探头1．探头的种类及规格探头是静力触探仪的关键部件。
它包括摩擦筒和锥头两部分，有严格的规格与质量要求。
目前，国内外使用的探头可分为三种类型（见图2-2和2-3）。
（1）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。
这种探头结构简单，造价低，坚固耐用。
此种探头曾经对推动我国静力触探测试技术的发展和应用起到了积极的作用，自60年代初开始应用以来，积累了相当丰富的经验，已建立了关于测试成果和土的工程性质之间众多的经验关系式。
由于测试成本低，被勘测单位广泛采用。
但应指出，这种探头功能少，其规格与国际标准也不统一，不便于开展国际交流，其应用受到限制。
（2）双桥探头：它是一种将锥头与摩擦筒分开，可同时测锥头阻力和侧壁摩擦力两个参数的探头。
国内外普遍采用，用途很广。
（3）孔压探头：它一般是在双用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。
孔压探头最少可测三种参数，即锥尖阻力、侧壁摩擦力及孔隙水压力，功能多，用途广，在国外已得到普遍应用。
在我国，也会得到越来越多的应用。
此外，还有可测波速、孔斜、温度及密度等的多功能探头，不再一一介绍。
常用探头的规格见表2-1。
探头的功能越多，测试成果也越多，用途也越广；但相应的测试成本及维修费用也越高。
因而，应根据测试目的和条件，选用合适的探头。
表2-1中各类型探头的底面积不同，主要是为了适应不同的土层强度。
探头底面积越大，能承受的抗压强度越高；另一个原因是可有更多的空间安装附加传感器。
但在一般土层中，应优先选用符合国际标准的探头，即探头顶角为60︒，底面积为10cm2，侧壁摩擦筒表面积为150cm2的探头，其成果才具有较好的可比性和通用性，也便于开展技术交流。
（二）量测记录仪表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：①电阻应变仪；②自动记录绘图仪；③数字式测力仪；④数据采集仪（微机控制）。
1. 电阻应变仪从60年代起直到70年代中期，一直是采用电阻应变仪。
电阻应变仪具有灵敏度高、测量范围大、精度高和稳定性好等优点。
但其操作是靠手动调节平衡，跟踪读数，容易造成误差；因为是人工记录，故不能连续读数，不能得到连续变化的触探曲线。
2. 自动记录仪我国现在生产的静力触探自动记录仪都是用电子电位差计改装的。
这些电子电位差计都只有一种量程范围。
为了在阻力大的地层中能测出探头的额定阻力值，也为了在软层中能保证测量精度，一般都采用改变供桥电压的方法来实现。
早期的仪器为可选式固定桥压法，一般分成4-5档，桥压分别为2、4、6、8、10V，可根据地层的软硬程度选择。
这种方式的优点是电压稳定，可靠性强；但资料整理工作量大。
现在已有可使供桥电压连续可调的自动记录仪。
3. 数字式测力仪数字式测力仪是一种精密的测试仪表。
这种仪器能显示多位数，具有体积小、重量轻、精度高、稳定可靠、使用方便、能直读贯入总阻力和计算贯入指标简单等优点，是轻便链式十字板-静力触探两用机的配套量测仪表。
国内已有多家生产。
这种仪器的缺点是间隔读数，手工记录。
4. 微机在静探中的应用以上介绍的各种仪器的功能均比较简单，虽然能满足一般生产的需要，但资料整理时工作量大，效率低。
用微型计算机采集和处理数据已在静力触探测试中得到了广泛应用。
计算机控制的实时操作系统使得触探时可同时绘制锥尖阻力与深度关系曲线、侧壁摩阻力与深度关系曲线；终孔时，可自动绘制摩阻比与深度关系曲线。
通过人机对话能进行土的分层，并能自动绘制出分层柱状图，打印出各层层号、层面高程、层厚、标高以及触探参数值。
（三）贯入系统静力触探贯入系统由触探主机（贯入装置）和反力装置两大部分组成。
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。
触探主机按其贯入方式不同，可以分为间歇贯入式和连续贯入式；按其传动方式的不同，可分为机械式和液压式；按其装配方式不同可分为车装式、拖斗式和落地式等。
现场操作要点1．贯入、测试及起拔要点（1）将触探机就位后，应调平机座，并使用水平尺校准，使贯入压力保持竖直方向，并使机座与反力装置衔接、锁定。
当触探机不能按指定孔位安装时，应将移动后的孔位和地面高程记录清楚。
（2）探头、电缆、记录仪器的接插和调试，必须按有关说明书要求进行。
（3）触探机的贯入速率，应控制在1-2cm/s内，一般为2cm/s；使用手摇式触探机时，手把转速应力求均匀。
（4）在地下水埋藏较深的地区使用孔压探头触探时，应先使用外径不小于孔压探头的单桥或双桥探头开孔至地下水位以下，而后向孔内注水至与地面平，再换用孔压探头触探。
（5）探头的归零检查应按下列要求进行：1）使用单桥或双桥探头时，当贯入地面以下0.5~1.0m后，上提5~10cm，待读数漂移稳定后，将仪表调零即可正式贯入。
在地面以下1~6m内，每贯入1~2m提升探头5~10cm，并记录探头不归零读数，随即将仪器调零。
孔深超过6m后，可根据不归零读数之大小；放宽归零检查的深度间隔。
终孔起拔时和探头拔出地面后，亦应记录不归零读数。
2）使用孔压探头时，在整个贯入过程中不得提升探头。
终孔后，待探头刚一提出地面时，应立即卸下滤水器，记录不归零读数。
（6）使用记读式仪器时，每贯入0.1m或0.2m应记录一次读数；使用自动记录仪时，应随时注意桥压、走纸和划线情况，做好深度和归零检查的标注工作。
（7）若计深标尺设置在触探主机上，则贯入深度应以探头、探杆人土的实际长度为准，每贯入3~4m校核一次。
当记录深度与实际贯入长度不符时，应在记录本上标注清楚，作为深度修正的依据。
（8）当在预定深度进行孔压消散试验时，应从探头停止贯入之时起，用秒表记时，记录不同时刻的孔压值和锥尖阻力值。
其计时间隔应由密而疏，合理控制。
在此试验过程中，不得松动、碰撞探杆，也不得施加能使探杆产生上、下位移的力。
（9）对于需要作孔压消散试验的土层，若场区的地下水位未知或不确切，则至少应有一孔孔压消散达到稳定值，以连续2h内孔压值不变为稳定标准。
其它各孔、各试验点的孔压消散程度，可视地层情况和设计要求而定，一般当固结度达60%~70%时，即可终止消散试验。
（10）遇下列情况之一者，应停止贯入，并应在记录表上注明。
1）触探主机负荷达到其额定荷载的120%时；2）贯入时探杆出现明显弯曲；3）反力装置失效；4）探头负荷达到额定荷载时；5）记录仪器显示异常。
（11）起拔最初几根探杆时，应注意观察、测量探杆表面干、湿分界线距地面的深度，并填人记录表的备注栏内或标注于记录纸上。
同时，应于收工前在触探孔内测量地下水位埋藏深度；有条件时，宜于次日核查地下水位。
（12）将探头拔出地面后，应对探头进行检查、清理。
当移位于第二个触探孔时，应对孔压探头的应变腔和滤水器重新进行脱气处理。
（13）记录人员必须按记录表要求用铅笔逐项填记清楚，记录表格式，可按以上测试项目制作。
2. 注意事项（1）保证行车安全，中速行驶，以免触探车上仪器设备被颠坏。
（2）触探孔要避开地下设施（管路、地下电缆等），以免发生意外。
（3）安全用电，严防触（漏）电事故。
工作现场应尽量避开高压线、大功率电机及变压器，以保证人身安全和仪表正常工作。
（4）在贯入过程中，各操作人员要相互配合，尤其是操纵台人员，要严肃认真、全神贯注，以免发生人身、仪器设备事故。
司机要坚守岗位，及时观察车体倾斜、地铺松动等情况，并及时通报车上操作人员。