静力触探试验(CPT)
岩土工程勘察与软件应用：静力触探试验
探杆外径、摩擦筒与锥底面直径应保持一致
锥尖角度 60°
探头形状及尺寸的标准化与科学化对测试成果的应用、交流和对比都有很重要的意义。
2、贯入速率
如果贯入速率大于1cm/s以上时，读数受贯入速率的影响就很小了
事实上，静力触探的贯入速率一般用2cm/s
3.温度影响
温度变化会引起探头内部的电阻应变片长度发生变化， 从而使其阻值发生变化，导致测量结果的大误差。
注意事项：
1. 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。
2. 触探机的贯入速率应控制在1-2cm/s，一般为2cm/s；使用手摇式触探机 时，手把转速应力求均匀。
3. 使用记读式仪器时，每贯入0.1m或0.2m时应记录一次读数。 4. 遇下列情况时应停止贯入：
序号
提出者
经验关系式
范围值PS(qc)
土层
1
武汉联合试验组
f0=0.1043Pa+0.0269 0.3—6.0
粘性土
2
交通部三航院
f0=0.1Pa+0.025
0.5—2.5
长江三角洲土
3
兖州煤矿设计院
f0=0.1012Pa+0.059 0.35—3.0
淮北粘性土
4
江苏省建筑设计院
f0=0.084Pa+0.05
a、触探主机负荷达到其额定荷载的120%时； b、贯入时探杆出现明显弯曲； c、反力装置失效； d、探头负荷达到额定荷载时； e、记录仪器显示异常。
四、测试数据的处理
1.原始数据的整理 回零修正
触探参数的计算
x kx'
锥尖阻力：qc
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CPT
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？
第三章 静力触探试验
§2.2 静力触探试验的仪器设备
二、量测系统 1.探头 探头是静力触探仪的关键部件，主要有单
桥探头、双桥探头、孔压探头及其他多功能探 头。 壁摩阻ps力：，比u贯w ：入孔阻隙力水，压qc：力锥尖阻力，fs：侧
单桥探头
双桥探头
孔压探头
§2.2 静力触探试验的仪器设备
§2.4 试验方法和技术要求
3.在贯入过程中应进行归零检查和深度校核 1）对于单桥、双桥探头，将探头贯入地面以下 0.5-1.0m后，上提探头5-10cm，观察零漂情况，待测 量值稳定后，将记录仪调零并将探头压回原位进行正 式贯入。在地面以下6m深度范围内，每贯入2-3m应 提升探头一次，并记录零漂值；6m后视零漂的大小可 放宽归零检查的深度间隔或不作归零检查。终孔起拔 探杆时和探头拔出地面时，应记录仪器的零漂值。 2）对于孔压探头，在整个贯入过程中，不得提 升探头。终孔起拔探头时应记录锥尖阻力和侧壁摩擦 阻力的零漂值；探头拔出地面时，应记录孔压的零漂 值。 在试验过程中，应每隔3-4m校核一次实际深度。
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。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。
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。
2.探头的贯入速率对贯入阻力有一定的影响，应 匀速贯入，贯入速率控制在20±5mm/s。使用手摇式 触探机时，手把转速应力求均匀。
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。
地质勘探基础知识之静力触探
ps max
ps ps max 2
ps min
ps ps min 2
psi — 第 i 孔穿计算土层的贯入阻力平均值（kPa）；hi — 第 i 孔计算 土层的厚度； psmax — 比贯入阻力最大值； psmin — 比贯入阻力最小值。
静力触探 CPT——成果应用
绘制比贯入阻力与深度曲线、锥头阻力与深度曲线、侧壁 摩阻力与深度曲线、侧壁摩阻力与锥尖阻力比与深度曲线、 孔隙水压力与深度曲线以及超孔隙水压力与深度曲线。 根据贯入曲线的线型特征，结合相邻钻孔资料和地区经验 划分土层。计算各土层静力触探试验参数的平均值。 根据静力触探资料、利用地区经验关系估算土的强度、压 缩性、承载力、单桩承载力、沉桩可能性和判定液化势等。 根据孔压静探探头在停止贯入时孔隙水压力的消散曲线， 估算土的渗透系数和固结系数。
– 深度修正
– 变换拱桥电压校正
静力触探 CPT——成果分析
绘制触探曲线、地层分层
– 触探曲线：参数—深度曲线
– 地层分层
单桥探头触探：按 ps — z 曲线划分 双桥探头触探：以 qc — z 为主，fs — z 为辅 分界面：曲线变化的超前和滞后之间
静力触探 CPT——成果分析
应变
读数
初读数
= 1 0
–
贯入阻力计算
= Kpp 双桥探头锥头阻力： qc = Kqq 双桥探头侧壁摩阻力 ：fs = Kff
单桥探头比贯入阻力： ps
–
摩阻比计算
摩阻比：
Rf = (fs / qc)100%
静力触探 CPT——成果分析
原始数据修正
– 零漂校正
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
1）单桥探头 测比贯入阻力ps—包括 锥尖阻力和侧壁阻力：
P ps = 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 Pf fs = Fs fs 摩阻比： Rs = × 100% qc
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。
p
超前 滞后 超前 滞后
s
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
f 0 = 0.075 ps + 38 kPa
3）确定单桩承载力
Qu = u ∑ qsik li + α b psb Ap
双桥 粘性土 砂性土
Байду номын сангаас
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
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
第10章 触探试验
Southeast University
当探头进入密度不同的土层时可出现读数超前或滞后现 象，需对土层进行调整。 （8）计算单孔土层的参数平均值可用算术平均值或触探 曲线面积法；计算场地土层平均值时，可按照厚度加权 平均法。 （8）三桥探头贯入速度不同，得到的贯入阻力和排水状 态也不同。 （9）原始数据要进行归零、深度(当倾斜小于8度时可不 修正)和曲线不连续修2、动力触探(DPT)(试验步骤 、动力触探 试验步骤) 试验步骤 利用落锤将探头打入土中的难易，得到贯入度、击数 等来判定土性的方法。 主要用来确定探查土层、加固地基检测、确定物理力学 性质（孔隙比、密实度、粉性土状态）、地基和桩的强度 、承载力和变形参数。 据击锤重量分为轻、中、重、超重型（P102）。常用的 是轻型（适用粘性土等软土）和重型（砂土及砾石等）。
类型 锤重 （kg） 10 63.5 落距 （cm） 50 76 贯入度标准 （/cm） 30 10(同中超 重型) 贯入深 度 <4米 12—15 米 适用性
轻型 重型
软土 砂砾石
Southeast University
注意事项： 注意事项 （1）为保证探杆垂直，每探入1米，应将探杆旋转1.5圈 ，探入超过10米时，每0.2米旋转一次。 （2）在贯入过程中应连连续进行。锤击速率控制在15— 30击/分钟。 （3）当贯入击数大于某一值时（如轻型大于100击，重 型大于50击）可停止。重型连续大于50击时可换超重型 。 （4）要进行长杆、中型侧壁等影响校正。地下水位影响 校正公式为：N63.5＝1.1N´63.5+1.0 孔压触探可对测得的阻力进行修正。
Southeast University
Southeast University
（3）测孔之间距离至少2米，平行试验要小于3米。 （4）初次测试时，应将探头在地下1—2米处放30分钟后提升 5厘米读数或调零，以保证温度恒定。 （5）每10厘米测一次数据，一般每2米提升10厘米一次进行 调零。 （6）三桥探头（可测孔压）在试验时不准提升和碰撞探杆， 防止破坏饱和状态。 （7）分层时（P101），可根据测得的比贯入阻力的变动范围 不超过一定值时作为一层；也可根据锥尖阻力，结合侧壁阻 力进行分层；对于很薄的土层，如果测得的两个大小比贯入 阻力之比小于2，则可认为时一层。
静力触探试验
向承载力标准值时，对于粘性土、粉土和砂土，如无当地经验
时可按下式计算： Quk=uli· i· fsi+· qc· Ap 考资料。
20
（2-8）
使用单桥探头的方法和估算钻孔桩的承载力的方法请见参
2.4.5 其它方面的应用 除了在上述方面有着广泛的应用外，静力触探技术还可 用于推求土的物性参数（密度、密实度等）、力学参数（c，
基中出现滑裂面，不同学者假定了不同的滑裂面，由此导出
探头阻力和基础承载力之间的关系式。 但由传统极限状态出发的理论不能解释稳定贯入的许多
特征，计算结果依赖于对滑裂面几何特征的假设。
7
深基础的破坏模式
8
2.2.2 孔穴扩张理论
孔穴扩张理论包括圆柱形和球形孔穴两种类型。该理论 最初用于金属压力加工分析，随后引入土力学中，用柱状孔 穴扩张解释旁压试验机理和沉桩，用球形孔穴扩张来估算深 基础承载力和沉桩对周围土体的影响。球形孔穴在均布内压 p作用下的扩张情况如图。当p逐步增加时，孔周区域将由弹 性状态进入塑性状态。塑性区随 p 值的增加而不断扩大。设 孔穴初始半径为R0，扩张后半径为Ru，塑性区最大半径为Rp，
13
2.4 试验成果的应用
2.4.1 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 密切相关。由此进行的土层划分也称之为力学分层。
由图2-1，分层时要注意两种现象，其一是贯入过程中的
临界深度效应，另一个是探头越过分层面前后所产生的超前 与滞后效应。这些效应的根源均在于土层对于探头的约束条 件有了变化。 土层划分以后可按平均法计算各土层的触探参数，计算 时应注意剔除异常的数据。
注意其使用的条件和地域性，并在实践中不断地积累经验。
《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： 一般粘性土： f0=0.0197ps+0.0656 （MPa） f0=0.104ps+0.0269 （MPa） （2-2） （2-3）
06静力触探试验
§6.2静力触探试验设备
6.2.1静力触探贯入设备
§6.2静力触探试验设备
6.2.1静力触探贯入设备
§6.2静力触探试验设备
6.2.1静力触探贯入设备
§6.2静力触探试验设备
6.2.1静力触探贯入设备
§6.2静力触探试验设备
6.2.2静力触探探头 一.探头的工作原理 静力触探试验将探头压入土中时，由于土层的 阻力，会使探头受到压力。土层的强度越高，探头所 受到的压力越大。 探头内置由传感器，通过探头内的阻力传感器， 会将土层的阻力转换成电信号，然后由仪表测量出来。 探头就是这样工作的，再利用材料变形的胡克 定律、电量变化的电阻率定律和电桥原理，而实现岩 土原位勘察功能的。
§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 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 消散曲线ut-lgt曲线； 2.根据贯入曲线的线型特征，结合相邻钻孔资 料和地区经验，划分土层和评定土类；计算各土层静 力触探有关试验数据的平均值，或对数据进行统计分 析，提供静力触探数据的空间变化规律。
§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。 终孔起拔时和探头拔出地面后，都应记录不归 零数。 不归零数也称为“初读数”，是指探头在不受 土层阻力的条件下，传感器初始应变的读数 (即零点 漂移)。 初读数的主要用途是后面进行读数修正。 二.贯入速率 触探机的贯入必须匀速，其贯入速率一般控制 在1.2±0.3(m/min)。
三种常用检测路基压实度检测的方法
三种常用检测路基压实度检测的方法常用的检测路基压实度的方法有动力触探法、静力触探法和重力法。
1. 动力触探法（Dynamic Cone Penetration Test，简称DCPT）是一种常用的路基压实度检测方法。
该方法使用测试锤和测量杆，通过锤击测试杆使其插入路基中，根据插入的阻力来评估路基的压实度。
在测试过程中，测试杆插入路基的深度和阻力值被记录下来，再根据这些数据来判断路基的压实程度。
DCPT主要适用于压实度较低的土壤类型，如砂土和软土。
2. 静力触探法（Static Cone Penetration Test，简称CPT）是另一种常用的路基压实度检测方法。
该方法使用静力锥形探头，在一定的推入速度下将探头插入路基中，通过测量探头推入的阻力来评估路基的压实度。
在测试过程中，推入的深度和阻力值被记录下来，并绘制成推力-深度曲线。
通过分析这条曲线，可以获得路基的压实性能信息。
CPT适用于各种类型的土壤，包括砂土、软土、粘土和黏土等。
3. 重力法（Heavy Falling Weight Deflectometer，简称HFWA）是一种通过重锤对路面施加载荷来评估路基压实度的方法。
该方法使用大型的重锤，通过将重锤从一定高度自由落下，然后测量路面的反弹位移来评估路基的压实度。
在测试过程中，重锤的重量、下落高度以及路面的反弹位移被记录下来，并通过分析这些数据来获得路基的压实性能信息。
重力法适用于各种类型的路基，包括柔性路面和刚性路面。
这三种常用的检测路基压实度的方法各有特点。
动力触探法和静力触探法操作简单、快速，适用于不同类型的土壤，但其结果受到土壤性质和测试设备等因素的影响。
重力法可以对整个路面进行扫描测试，可以获得更全面的压实性能信息，但其测试设备和操作较为复杂，需要额外的仪器和人力投入。
根据实际情况选择适当的方法进行路基压实度的检测，可以有效评估路基的稳定性和承载能力，为路基设计和施工提供科学依据。
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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
qc = 3.1 ~ 4.0
6）判定砂土的液化
ϕ = 30 （砂土）
0
pscr = ps 0 [1 − 0.065(d w − 2)][1 − 0.05(d 0 − 2)]
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 ∆L = σ = Eε = E F L
2） ε ΔR转换
L R=ρ F
∆L → ∆R / R = K = K ⋅ε L
电阻应变片灵敏 度系数
∆R = K ⋅ ε ⋅ R
1）单桥探头 测比贯入阻力ps—包括 锥尖阻力和侧壁阻力：
P ps = 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 Pf fs = Fs fs 摩阻比： Rs = × 100% qc
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。
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）。
∆U ∝ ε ∝ P
3、静力触探设备
电动式 液压式 手摇式 静力触探车
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
qs = K q ⋅ ε q fs = K f ⋅ ε f
fs R f = × 100% qs
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
3） ΔR
ΔU转换
R1
B R2 C R4 D R3
∆U
电桥平衡时， ΔU ＝0：
R1 ⋅ R3 = R2 ⋅ R4
等桥壁：
A
R1 = R3 = R2 = R4
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：
Kε (1 + µ ) Kε (1 + µ ) ∆U = ⋅U ⋅U ≈ 2 + Kε (1 + µ ) 2
p
超前 滞后 超前 滞后
s
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
f 0 = 0.075 ps + 38 kPa
3）确定单桩承载力
Qu = u ∑ qsik li + α b psb Ap
标定系数：
P kN
P K= 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。
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
单桥
⎧ ps ps ≤ 1000kPa ⎪ 20 ⎪ qsik = ⎨0.025 ps + 25 ps > 1000kPa ⎪p ⎪ s 粉土及砂性土 ⎩ 50
粘性土
Qu = u ∑ f si li β i + α qc Ap
β i = 10.043 f β i = 5.045 f
−0.55 si −0.45 si
地下水埋深 覆盖层厚度
下地锚
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？
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。
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