浅谈静力触探及其发展状况

2009年07月（总第130期）

今日南国

THE SOUTH OF CHINA TODAY

NO.07，2009

（Cumulatively，NO.130）

今天我们所使用的静力触探试验，起源于上世纪二十年代的荷兰，当是形象的称为圆锥贯入试验（简称CPT）。

一、静力触探的基本原理

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。

二、静力触探流程

准备工作→野外原始数据采集→资料整理→成果应用

1.静力触探的特点。优点：连续、快速、准确、经济和节省人力。缺点：不能直接识别土层，对碎石类土和比较密实砂土层难以贯入，因此往往需要与钻探配合才能较好地完成勘查任务。

尽管如此，静探优越性很明显，因此国内外广泛应用。

静力触探作为土体原位测试技术的一种，它能够在不扰动土层的情况下，提供土层和土力学参数（剪切强度、密度、弹性模量、固结系数等）信息。该技术主要用于地球表面及海底土层、岩石的勘察和数据分析以及桥梁、房屋等建筑物、公路、铁路、水文、石油、机场、堤坝、隧道、环境考察等项目的地质勘测。静力触探技术的研究开始于上世纪30年代,至今静力触探技术已经非常成熟,无论在探头的制造工艺还是在探头功能的研发方面都取得了很大的进步。以静力触探(CPT)为基础,在探头上加各种不同用途的传感器,从而形成新的静力触探技术。这些技术有的已相当成熟,当然有的尚

在研究改进阶段。

三、孔压静力触探测试技术

（CPTU）

孔压静力触探出现于上世纪70年

代后期,这种探头就是在原有常规探头

的内部安装一个孔压传感器,探头表面

安装透水层。孔隙水压力静力触探技术

是把测孔隙水压力的传感元件与标准的

静力触探组合在一起,在测定锥尖阻力

qc和侧壁摩擦阻力fs的同时,量测土的

孔隙水压力u;当停止贯入时,还可量测

超孔隙水压力Δu的消散,直至超孔隙

水压力全部消散完,达到稳定的静止孔

隙水压力u0。

静探探头贯入土中所产生的超孔隙

水压力是土类、土的强度和变形、排水性

能的函数。国内有多家生产厂家生产该类

仪器，这一技术已被列入原位测试规范。

孔压静探的主要优越性:（1）灵敏度

很高,能分辨1～2cm薄土层的土性变

化,极大提高了判别土类和划分土层的

能力。（2）可修正孔隙水压力对锥尖阻力

qc和侧壁摩擦阻力fs的影响。（3）可进

行有效应力的分析。（4）可估算土的渗透

系数和固结系数。（5）可测定土层不同深

度处的静止水压力。（6）可评定土的应力

历史(超固结比OCR)。（7）对评定砂土和

粉土的液化势有潜在的优势。（8）可估算

土的静止侧压力系数。

四、波速静力触探测试

（SCP2TU）

波速静力触探测试是在电测静力触

探仪的基础上加上一套测量波速的装

置,即在静力触探探头上部安装一个三

分量检波器,采用检层法进行测试,可获

得静探和波速2种资料,相比传统的波

速测试,具有测试精度高、速度快、劳动

量小、费用低等优点。实践证明,波速静

力触探法的有效测试深度已达40m,最

浅不得小于015m,最佳测试深度范围

为3～30m。另外,波速静力触探可使波

速探头与土层紧密相贴,从而获得更好

的测试效果。

五、旁压静力触探测试(CPT-

PMT)

旁压测试(PM T)是工程地质勘察中

一种常用的原位测试技术,实质上是利

用钻孔做原位横向载荷试验。其原理是：

通过旁压器在竖直的孔内加压,使旁压

膜膨胀,并由旁压膜(或护套)将压力传给

周围土体(或软岩),使土体(或软岩)产生

变形直至破坏；通过量测装置测出施加

压力和土变形之间的关系,绘制应力应

变关系曲线；对孔周所测土体(或软岩)的

承载力、变形性质等进行评价。新型旁压

测试探头可以完全代替原来单功能的旁

压器。这种探头是在静力触探探头上加

装旁压装置,在进行静力触探实验的同

时,也可以完成旁压测试实验。旁压器的

直径与探头的直径相同,安装在静力触

探探头的后端,旁压器膨胀部分的长度

直径比为10∶1,以确保在膨胀过程中旁

压器的橡皮膜有较大的径向扩张。测试

过程中,将探头压入土层某一深度后,向

旁压器橡皮膜充入压缩气体,使橡皮膜

膨胀。通过加压-卸压循环可以测得土

的剪切模量。这种探头提供的数据包括:

锥头阻力、侧壁摩擦阻力、孔隙水压力、

固结系数和旁压曲线等,大大缩短了测试时

间，是一种非常经济、高效的测试手段。

六、电阻率静力触探测试(R

CPTU)

电阻率法属于物探中的电法勘探。

电阻率测井可测定地下介质电阻率随深

度的变化规律,能解决地下水流速、流向

及受污染的地下水分布范围等许多地质

问题,并可进行层状介质的定量解释。电

阻率静力触探是在进行静力触探测试的

浅谈静力触探及其发展状况

徐升

[摘要]在介绍了静力触探基本原理的基础上，分析了静力触探存在的优缺点，详细介绍了当前实际应用广泛的几种静力触探的方法，并在传统的贯入技术上做了一些更新与改善，最后展望了未来静力触探方法的发展趋势。

[关键词]静力触探；贯入技术；发展

[中图分类号]TU311[文献标识码]A[文章编号]1673-1190-（2009）07-0214-01

[下转第216页] 214

今日南国THE SOUTH OF CHINA TODAY2009.07