孔隙水压力静力触探论文

孔隙水压力静力触探论文

摘要：原为测试与室内试验是相辅相成，互补不足的。在实际工程勘察中，可采用原位测试技术，对土体的关键部位配以少量取样试验，简历勘察现场经验关系，可大大提高原位测试精度，减少钻探和室内试验费用。

0 前言

原位测试基本上是在工程场地的原位应力条件下对土体进行测试，其测试结果具有较好的可靠性及代表性。但是，有的原位测试评定土的工程参数是建立在统计的经验基础上，有很强的地区性和土类的局限性。

原位测试方法很多，可归纳为剖面测试和专业测试，其中剖面测试主要包括：静力触探、动力触探、土的压入式板状膨胀测试及电阻率法等；专业测试主要包括：荷载试验、旁压试验、标准贯入试验、抽水注水试验、十字板剪切试验、岩体应力测试等。本章重点讨论静力触探试验。

1 静力触探试验概述

静力触探试验是利用准静力，以一恒定的贯入速率讲圆锥探头通过一系列探杆压入土层中，根据测定的探头阻力大小来间接判定土的物理力学性质。1934年，荷兰首先研制出静力触探仪，起初是采用机械式，使用内外双层探杆，用交替加压的方法分别测得锥尖阻力和外管摩擦力。60年代研制出电测静力触探，锥尖阻力和侧壁摩擦力

均采用电量测量。与机械式相比，具有良好的重复性、高精度及连续测读等优点。

静力触探试验对于不易钻孔取样的饱和砂土、粉质粘土、高灵敏性粘土以及土层竖向变化复杂、不易密集取样的土层可在现场快速测的土层对触探头的贯入阻力、探头侧壁与土体的摩擦阻力等参数；不适用于含碎石、砾石的土层和密实的砂层。

2 孔隙水压力静力触探试验

20世纪80年代初，在电测静力触探仪上按装孔隙水压力传感器，成功研制出孔压静力触探仪。与静力触探相比，孔压静力触探具有以下优点：能修正所测得的锥尖阻力和侧壁摩擦力；能改善土类判别及土层柱状图的可靠性，能分辨薄夹层的存在；能估价图的固结特性及地下水的状态；对评定砂土和粉土的液化式有潜在优势；能估算土的静止侧压力系数等。但是，做孔压静力触探试验时，探头饱和尤为重要。

3 静力触探试验结果的影响因素及应用

（1）端部面积不等

对锥尖而言，在直径为d和D的面积之差的圆环面积水压力已经上下抵消掉，故我们所测得的力比实际底面积所受的力要小。对饱和粘土，孔隙压力很大，而锥尖阻力小，故影响程度十分明显，对砂土则影响甚微。

（2）传感器位置及尺寸的影响

Campanella测得的资料说明，在硬超压粘土及紧密粉砂中，在锥尖附近孔隙压力有很大梯度，在正常压密不灵敏粘土及粉土内，在锥面上测的孔隙压力比锥肩后部所测得的孔隙压力大15%。

（3）贯入速率的影响

贯入速率的影响一般是由孔隙水压力产生的影响，贯入速率不同致使贯入阻力及排水状态都不同。在前人对粉质粘土的研究中，当贯入速率降至0.2cm/s，仍为不排水状态，当低于此值，总孔隙水压力随贯入速率的降低而降低，而锥尖阻力及侧壁摩擦力则增大。

（4）温度的影响

探头传感器大多是电阻应变式，温度的变化会产生电阻值变化，进而产生零位漂移，为此，传感器要有温度补偿。

（5）钻孔的偏斜

当探杆发生倾斜弯曲时，测量结果不能如实反映土层埋深，结果精度降低甚至结论错误。

（6）关于测量的正确性

经历触探试验成果应用主要在以下几个方面：土的分类鉴别、土层柱状图的绘制、测定粘性土不排水抗剪强度、由孔压消散试验测定水平向固结系数、土液化的判别、应用孔压静力触探参数计算地基沉降量等。

4 原位测试的优缺点

与原位测试相比，室内试验的应力、应变及排水条件比较明确，容易控制，但是室内试验取样小且土体收到扰动，样品不能完全反应

土层情况，力学指标“失真”。原位测试可拟补室内试验的不足，不用取样，在天然应力条件下对土体进行测试，避免减轻土体受扰动程度，测试结果精度较高。

但是，原位测试仍存在不足：土层中应力条件复杂，在选择计算模型和确定边界条件时不得不采取一些简化假设，由此可引起误差；原位测试一般只能测定现场现实荷重条件下的参数，而无法预测后者在荷重变化时的发展趋势；土体原位测试参数与土的工程性质之间的关系，仍然建立在大量统计经验关系之上，对不同性质的土体，不同部门确定的经验关系会有很大差别。

综上所诉，原为测试与室内试验是相辅相成，互补不足的。在实际工程勘察中，可采用原位测试技术，对土体的关键部位配以少量取样试验，简历勘察现场经验关系，可大大提高原位测试精度，减少钻探和室内试验费用。

参考文献：

[1]金畅，何春茂等，岩土原位测试及现场监测技术[J]，沈阳建筑大学学报，2010（7）；

[2]陈志辉，土体原位测试技术新进展[J]，中国水运，2011（6）；

[3]周金鹏，浅议土体原位测试新技术[J]，山西建筑，2011（3）；

[4]单旭，土体原位测试的研究、应用及发展[J]；

[5]南京水利科学研究院土工研究所，土工试验技术手册，[M]，2003（4）。