岩土工程测试技术

3）电动机械式静力触探机(4-5t)。
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§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。
头不同位置的孔压（图3-
6）。
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§2.2 静力触探试验的仪器设备
不同位置的滤水器所测得的超孔隙水压力不同， 超孔压的消散条件和消散速率不相同。在贯入过程中， 滤水器的磨损、涂抹和压缩不同，对土层变化的分辨 能力也不相同。
锥尖和锥面处的滤水器测得得超孔压最大，对土 层变化的反应最灵敏，滤水器易磨损，滤水器的渗透 性能会随之减小，探头对孔压反应变得迟钝，孔压量 测的灵敏度会下降。另外，锥尖附近土体应力条件复 杂，使在锥尖和锥面处量测的孔压稳定性较差。
深 贯 探度入头的深直增度径大继的而续函增增数大加，，，土但的qc达密和到实fs一度不定越再深大增度、加后探。，头临直界qc径深和越度fs大是均，土达临的到界密极深实限度度值越和， 大，但qc 和fs并不一致，一般而言， fs的临界深度比qc的要小。
静力触探的破坏机理与探头的几何形状、土类和贯入深度有 关。
测途三广种，参 在数 国， 外即 已得qc到、普fs及遍孔应隙用水。压力u，功能多，用
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§2.2 静力触探试验的仪器设备
目前，孔压探头上测
量孔隙水压力的滤水器可
分别位于锥面、锥肩和摩
擦筒尾部等三个位置，其
测得的孔隙水压力分别记
为u1、u2和u3。
有的探头在两处或三
处同时安装滤水器，可以
同时测得在贯入过程中探
的贯入p阻s值力是P单与桥探探头头圆在锥贯锥入底过截程面中积所A的受比到值的，总 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。
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§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。
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的现场试验方法。
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§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。
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§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；
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单桥探头
双桥探头
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孔压探头
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§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。
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§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。
§2.4 试验方法和技术要求
五、孔压消散试验
a.停止贯入
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§2.4 试验方法和技术要求
二、孔压探头的饱和处理
在测试开始前，应对孔隙水压力探头进行 饱和，这是保证孔压测量正确的关键。
由于气体的压缩性远大于水的压缩性，如 果探头孔压量测系统通道未被水饱和，测量孔 压时，则有一部分孔隙水压力在传递过程中会 消耗在压缩空气上，使所测孔隙水压力值比实 际值小，且滞后。
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§2.4 试验方法和技术要求
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§2.4 试验方法和技术要求
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§2.4 试验方法和技术要求
三、触探机的位置和高度
1.应注意用水平尺校准机座
勘探开孔前用水平尺校准机座保持水平并与反力装置锁定，以 保证探杆垂直贯入地下。
2.留意原有钻孔距离对触探测试成果的影响
岩土工程测试技术
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第三章 静力触探试验
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§2.1 概述
静力触探试验（
Static Cone
Penetration, 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
可计算土的超固结比，评价土层应力历史，计算静止侧压
力系数k０等。
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§2.2 静力触探试验的仪器设备
2.记录仪器
量测记录仪表测量与记录探头所受各种阻力。 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）。
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时实用，文档不得大于0.1%。
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§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。
一、静力触探探头的工作原理
静力触探是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 录仪表记录下来。电阻应变式传感器最为常见，它应用了虎克 定律、电阻定律和电桥原理。
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§2.3 静力触探试验原理
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。
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§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)
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§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)；
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§2.2 静力触探试验的仪器设备
静力触探探头大多采用 电阻应变式测试技术，探头空 心柱体上的应变桥路有两种布 置方式：
半桥两臂工作：空心柱 体四周对称地粘贴四个电阻应 变片，其中两个竖向的承受拉 力，另外两个横向的处于自由 状态。
全桥四臂工作：电阻应
变片的粘贴方式与前者相同，
但由于空心柱体空心长度较长，
所以横向电阻应变片处于受压
状态。
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。
使用记读式仪器时，每贯入0.1m或0.2m时应记 录一次读数。
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§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，应每实隔用文3档-4m校核一次实际深度。40
一般的测量系统还应包括静力触探专用记录仪
器和传输信号的四芯或八芯的屏蔽电缆。电缆的作用
是连接探头和量测记录仪表。由于探头功能不同，相
应电缆的蕊数也不同，最少的为配单桥探头的四蕊电
缆，多则几十蕊，各蕊之间应互相屏蔽。电缆应有良
好的防水性和绝缘性，接实头用文处档 应密封。
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§2.3 静力触探试验原理
在锥头之后的等直径圆柱面上的滤水器，测得的
孔压较小，而且随离锥头的距离增大而变小。由于避
开了锥头底下的复杂应力区，所测得孔压比较稳定，
孔压的消散接近于圆柱轴实对用文称档 径向排水条件。
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§2.2 静力触探试验的仪器设备
孔压触探与一般的静力触探相比，具有下面一些突出优点：
由于不同土体的渗透性差别很大，CPTU量测孔隙水压力
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§2.3 静力触探试验原理
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§2.3 静力触探试验原理
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§2.3 静力触探试验原理
二、静力触探试验的贯入机理 静力触探试验的贯入机理是个很复杂的问题，而且影响因素
也比较多，迄今还没有一种理论能圆满地解释静力触探的贯入机 理。
临界深度：在均质土层中，不论是锥尖阻力还是侧摩擦阻力， 都存在“临界深度”的问题，即在一定深度范围内，均随着贯入
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。
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§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。
根据研究，在30倍桩径或探头直径的范围以内，土体的边界 条件对测试成果有一定影响。
在一般静力触探试验中，布置的触探孔距原有钻孔的距离至少 2m；若需进行平行试验对比，对比孔间距不宜大于3m，且宜先进 行静探试验，而后再进行勘探或其他原位试验。
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。
圆锥探头在贯入土中时，在其周围及底部土中会形成一定的 扰动区。在软粘土中土体的扰动使强度降低；在松砂中土体的扰 动使土被挤压密实，强度提高实；用文在档 密实砂中砂粒甚至Байду номын сангаас被压碎3。2
§2.3 静力触探试验原理
三、孔压静力触探的贯入机理 孔压静力触探探头贯入土体的机理是十分
复杂的，探头贯入所产生的超孔压沿水平径向 的初始分布，以及停止贯入时超孔压的消散均 属于轴对称问题，对贯入机理所做的简化假设 和所选择的土体模型不同，可以建立不同的计 算公式。
§2.2 静力触探试验的仪器设备
由锥尖阻力量测部分 和侧壁摩擦阻力量测部分 组成。
锥尖阻力量测部分： 由锥头、空心柱下半段、 加强筒组成锥尖阻力传递 结构。
侧壁摩擦阻力量测部
分：由摩擦筒、空心柱上
半段及加强筒组成侧壁摩
擦阻力传递结构。
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§2.2 静力触探试验的仪器设备
3）孔压探头 孔隙水压力静力触探(Piezo Cone penetration Test)，简称孔压触探(CPTU)，它是在普通的CPT探头 上安装了可以测量孔隙水压力的传感器，使贯入时能 在力△测ｕ量，q当ｃ，停ｆ止s贯的入同时时，，可测测量量贯超入孔引隙起水的压超力孔△隙ｕ水的压消 散过程及完全消散时的静止孔隙水压力u０ 它一般是在双桥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
3.反力装置
地锚、重物或地锚与重物联合使用
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§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。
ps ：比贯入阻力，qc：锥尖阻力，fs：侧 壁摩阻力，uw ：孔隙水压力
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的灵敏度很高，能够分辨1~2cm厚的薄土层土性的变化，因而 可以详细分层。特别是在区分砂层和粘土层方面精度很高。
可以量测到孔隙水压力，从而有可能进行有效应力分析。
可以估算土体的渗透系数和固结系数。
可以测定土层不同深度的静止水压力，获得地下水条件的
资料。
可以区分排水、部分排水和不排水的贯入条件。
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§2.4 试验方法和技术要求
一、试验前的准备工作
1）将电缆按探杆的连接顺序一次穿齐，所用的 探杆应比计划深度多2-3根，电缆应备有足够的长度；
2）安放触探机的地面应平整，使用的反力措施 应保证静力触探达到预定的深度；
3）检查探头是否符合规定的规格，连接记录仪， 检查记录仪是否工作正常，整个系统是否在标定后的 有效期内，并调零试压。对于孔压探头应按要求进行 预饱和处理。