静力触探试验
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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。
铁路部门提出的经验公式如下： 对于Q3及以前沉积的老粘土地基，单桥探 头的比贯入阻力ps在3000~6000kPa的范围内时 采用如下公式计算地基的基本承载力0： 0=0.1ps （2-5） 对于软土及一般粘土、亚粘土地基的基本 承载力0采用下式计算： 0=5.8ps0.5-46 （2-6） 对于一般亚砂土及饱和砂土地基的基本承 载力0采用下式计算： 20 0.63 0=0.89ps +14.4 （2-7）
2.4.4 估算单桩的竖向承载力
静力触探的机理和桩的作用机理类似，静
力触探试验相当于沉桩的模拟试验。因此，在
现有的各种原位测试技术中，用静力触探成果
计算单桩承载力是最为适宜的。
《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）中根
据双桥探头测试成果确定预制桩竖向承载力标 准值的方法可供参考。 该规范规定，当根据双桥探头静力触探资 料确定预制桩竖向承载力标准值时，对于粘性
修正的方法一般可按相关规范的规定进行。
主要应注意深度修正和零漂处理。
13
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。
14
2.4 试验成果的应用
3
静力触探仪示意
4
图2-1 静力触探试验示意
5
6
2.1.2 现场操作要点
按操作规程，详见参考资料。
7
2.2 基本测试原理
2.2.1 承载力理论
CPT的贯入类似于桩的贯入过程，故很早就有人将两者
进行比拟，提出用深基础极限承载力的相关理论来解释静力 触探的工作机理并由静力触探的测试结果推求深基础的极限 承载力。 基本思路是假设地基为刚塑体，在极限荷载的作用下地
单孔触探试验的成果应包括以下几项基
本内容：
（1）各触探参数随深度的分布曲线；
（2）土层名称及潮湿程度（或稠度状
态）；
（3）各层土的触探参数值和地基参数
值；
12
2．原始数据的修正 在贯入过程中，探头受摩擦而发热，探 杆会倾斜和弯曲，探头入土深度很大时探杆 会有一定量的压缩，仪器记录深度的起始面 与地面不重合，等等，这些因素会使测试结 果产生偏差。因而原始数据一般应进行修正。
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。
8
深基础的破坏模式
9
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，
15
16
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 于不同的土类不但具有差异较大的qc值，而且 其摩阻比Rf对此更为敏感。例如大部分砂土Rf 均小于1%，而粘土通常都大于2%，所以使用 17 这两个参数划分土类有较好的效果。
岩土工程测试与监测
第2章 静力触探试验
1
第2章 内
2.1 试验设备和方法 2.2 基本测试原理
容
2.3 试验成果的整理分析 2.4 试验成果的应用 2.5 小 结
2
2.1 试验设备和方法
静力触探测试（Static Cone Penetration Test）简称静探 （CPT）。 2.1.1 试验设备 仪器一般由三部分构成，即：①触探头，也即阻力传感 器；②量测记录仪表；③贯入系统。 下图是静力触探仪的示意图。 图2-1是静力触探示意和得到的测试曲线。
相应的孔内压力最终值为 pu，在半径Rp以外的土体仍保持弹
性状态。圆柱形孔穴在内压力下的扩张情况与上类似，只不 过一个属于球对称情况，另一个属于轴对称情况。
10
pu
塑性区 C，
Ru
Rp
up
r
r
弹性区 E，
球形孔穴附近的塑性区域
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2.3 试验成果的整理分析
1．单孔触探成果的基本内容
21
2.4.5 Байду номын сангаас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，，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。
22
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。 23
图2-5 按双桥触探参数判别土类
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2.4.3 求浅基承载力 用静力触探法求地基承载力的突出优点是 快速、简便、有效。我国对使用静力触探法推 求地基承载力已积累了相当丰富的经验，经验 公式很多。在使用这些经验公式时应充分注意 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： f0=0.0197ps+0.0656 （MPa） （2-2） 一般粘性土： f0=0.104ps+0.0269 （MPa） 19 （2-3）
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。
铁路部门提出的经验公式如下： 对于Q3及以前沉积的老粘土地基，单桥探 头的比贯入阻力ps在3000~6000kPa的范围内时 采用如下公式计算地基的基本承载力0： 0=0.1ps （2-5） 对于软土及一般粘土、亚粘土地基的基本 承载力0采用下式计算： 0=5.8ps0.5-46 （2-6） 对于一般亚砂土及饱和砂土地基的基本承 载力0采用下式计算： 20 0.63 0=0.89ps +14.4 （2-7）
2.4.4 估算单桩的竖向承载力
静力触探的机理和桩的作用机理类似，静
力触探试验相当于沉桩的模拟试验。因此，在
现有的各种原位测试技术中，用静力触探成果
计算单桩承载力是最为适宜的。
《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）中根
据双桥探头测试成果确定预制桩竖向承载力标 准值的方法可供参考。 该规范规定，当根据双桥探头静力触探资 料确定预制桩竖向承载力标准值时，对于粘性
修正的方法一般可按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。
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2.4 试验成果的应用
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静力触探仪示意
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图2-1 静力触探试验示意
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2.1.2 现场操作要点
按操作规程，详见参考资料。
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2.2 基本测试原理
2.2.1 承载力理论
CPT的贯入类似于桩的贯入过程，故很早就有人将两者
进行比拟，提出用深基础极限承载力的相关理论来解释静力 触探的工作机理并由静力触探的测试结果推求深基础的极限 承载力。 基本思路是假设地基为刚塑体，在极限荷载的作用下地
单孔触探试验的成果应包括以下几项基
本内容：
（1）各触探参数随深度的分布曲线；
（2）土层名称及潮湿程度（或稠度状
态）；
（3）各层土的触探参数值和地基参数
值；
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2．原始数据的修正 在贯入过程中，探头受摩擦而发热，探 杆会倾斜和弯曲，探头入土深度很大时探杆 会有一定量的压缩，仪器记录深度的起始面 与地面不重合，等等，这些因素会使测试结 果产生偏差。因而原始数据一般应进行修正。
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。
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深基础的破坏模式
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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，
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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 于不同的土类不但具有差异较大的qc值，而且 其摩阻比Rf对此更为敏感。例如大部分砂土Rf 均小于1%，而粘土通常都大于2%，所以使用 17 这两个参数划分土类有较好的效果。
岩土工程测试与监测
第2章 静力触探试验
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第2章 内
2.1 试验设备和方法 2.2 基本测试原理
容
2.3 试验成果的整理分析 2.4 试验成果的应用 2.5 小 结
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2.1 试验设备和方法
静力触探测试（Static Cone Penetration Test）简称静探 （CPT）。 2.1.1 试验设备 仪器一般由三部分构成，即：①触探头，也即阻力传感 器；②量测记录仪表；③贯入系统。 下图是静力触探仪的示意图。 图2-1是静力触探示意和得到的测试曲线。
相应的孔内压力最终值为 pu，在半径Rp以外的土体仍保持弹
性状态。圆柱形孔穴在内压力下的扩张情况与上类似，只不 过一个属于球对称情况，另一个属于轴对称情况。
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pu
塑性区 C，
Ru
Rp
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弹性区 E，
球形孔穴附近的塑性区域
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2.3 试验成果的整理分析
1．单孔触探成果的基本内容
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2.4.5 Байду номын сангаас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，，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。
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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。 23
图2-5 按双桥触探参数判别土类
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2.4.3 求浅基承载力 用静力触探法求地基承载力的突出优点是 快速、简便、有效。我国对使用静力触探法推 求地基承载力已积累了相当丰富的经验，经验 公式很多。在使用这些经验公式时应充分注意 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： f0=0.0197ps+0.0656 （MPa） （2-2） 一般粘性土： f0=0.104ps+0.0269 （MPa） 19 （2-3）