岩土工程测试技术

§2.4 试验方法和技术要求
五、孔压消散试验
a.停止贯入
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 密实砂中砂粒甚至会被压碎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。
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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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。
§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
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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。
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。
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。
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。
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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
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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。
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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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。
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
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
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
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6
§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）。
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；
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
（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。
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
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。
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。
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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
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