勘察生产实习(静力触探)

静力触探一、静力触探特点、目的及其适用范围静力触探是用静力将探头以一定的速率压入士中，根据电测传感器的信号，测定探头所承受的贯入阻力，进而推测土层的工程地质性质。

1.静力触探的特点静力触探的主要优点是连续、快速、精确。可以在现场直接测得各土层的贯入阻力指标，掌握各土层原始状态（相对于土层被扰动和应力状态改变而言）下有关物理力学的性质。

对于饱和砂土、砂质粉土以及高灵敏度软粘土层中钻探取样往往不易达到技术要求，或者无法取样的情况；用静力触探连续压入测试，则显出其独特的优越性。静力触探也有不足之处：不能对土层进行直接的观测、鉴别；由于稳固的反力问题没有解决，测试深度不能超过80m。

2.静力触探的工程目的

静力触探试验的工程目的主要是：（1）土层划分及土类判别；（2）测定砂土的相对密实度Dr、内摩擦角φ；（3）测定粘性土的不排水抗剪强度Cu，土的压缩模量ES、变形模量E0，饱和粘土的不排水模量Eu，砂土的初始切线弹性模量Ei及初始切线剪切模量Gi；

（4）确定地基承载力、单桩承载力、固结系数、渗透系数及黄土湿陷性系数；（5）判别砂土液化；（6）检验地基加固处理质量。3.静力触探的适用范围适用于粘性土、粉土、疏松到中密的砂土；对于碎石土、杂填土、密实的砂土和岩石不适用。

二、静力触探试验设备

静力触探仪，一般由三部分组成，贯入系统，包括加压装置和反力装置，它的作用是将探头匀速、垂直地压入土层中；传动系统和量测系统，用来测量和记录探头所受的阻力。1.触探主机手摇式轻型静力触探仪静力触探杆静力触探仪框架转轴摇把传动链条链条压传力板长销钉

传力板

卡板

触探杆凹槽地锚杆

地锚杆压下横梁销钉

触探仪下横梁

地锚盘

探头

手静摇力式触轻探型仪示意图

利用地锚提供反作用力。通过地锚杆压下横梁销钉将静探仪下横梁，即将整个静探仪固定在地表。操纵手摇柄转动转轴，使链条上的链条压传力板长销钉向下运动，迫使传力板与卡板向下运动，而卡板是嵌在静力触探凹槽位置处的，也迫使静力触探杆向下运动。触探杆下端的探头在向下运动中，锥尖受到土的阻力，使探头内顶柱向上运动，则探头内空心柱变形伸长，贴在空心柱上的电阻应变片的应变值也就随之增大（即传感器的应变→电阻的变化→电压的变化）。这种变化通过传感器上的电缆线传入地面电测仪器。2.测量与记录显示装置

测量与记录显示装置一般可分为两种，电阻应变仪(或数字测力仪)和计算机装置，以用来记录测试数据。前者间断测记、人工绘图，后者可连续测记，计算机绘图和处理数据。3.探头

探头是静力触探仪测量贯入阻力的关键部件。常用的静力触探探头分为单桥探头和双桥探头及孔压探头，探头圆周截面积以10cm2为宜，也可以使用15cm2。（1）单桥探头

单桥是我国特有的一种探头型式，只能测量一个参数，即比贯入阻力Ps。

总贯入阻力P包括了锥尖阻力和侧壁摩擦力两部分的综合作用，所以，比贯入阻力Ps是锥尖阻力和侧壁摩擦力的综合反映。（2）双桥探头

双桥探头能同时测出锥尖阻力和侧壁摩阻力。故可用于单桩的模型试验，分别测得单桩桩尖承载力和侧壁摩擦力。锥尖阻力和侧壁摩阻力分别定义如下：

静力触探探头规格锥头截面积

A（cm2）探头直径D（mm）锥角α（°)单桥探头双桥探头有限侧壁长度L(mm)摩擦筒侧壁面积(cm2)摩擦筒长度L(cm)1035.7

60

572001791543.7703002192050.481300189

1.平整试验场地。将地锚旋入土中，地锚盘尽量落在较硬的土层中，通过地锚杆压下横梁销钉,将静探仪固定于地表。

2.将触探杆穿过触探仪框架上、下孔，接触地面，依次装上卡板和传力板，摇动转轴，使传力链条上的压传力板长销钉刚好压在传力板上。三、静力触探试验步骤

3.将单桥探头或双桥探头传感器的电缆线接电测仪进线接头上。选择单桥测试键或双桥测试键。4.按调零键，将电测仪内应变初值调到200～500（10-6）区间，已防止测试过程中出现负应变，（仪器在以后温度校正时会自动还原）。

5.将探头匀速、垂直地压入土中，贯入标准速率宜为1.2m/min（即5秒钟贯入10cm）。每贯入10cm，记录一次应变量。6.由于应变片受地温影响较大，因此在深度为0m、0.5m、2m、4m、6m……终孔位置处，皆应进行温度校正。每次温度校正时，应将锥尖向上提10cm左右。7.触探过程中遇到薄的坚硬层时，可拔出静探头，用轻型动探击穿此坚硬层再用静探头作二次测试。8.终止试验标准：锥尖阻力为8MPa（或依照设计要求）。此时锥尖几乎不能再向下贯入，而地锚出现反拔现象。静力触探记录表工程名称：地点：探头编号：探孔编号：孔口编号：率定系数：深度(m)读数（kg）Ps（MPa）承载力f0（KPa）Es（MPa）E0（MPa）Cu（KPa）

深度(m)读数（kg）Ps（MPa）承载力f0（KPa）Es（MPa）E0（MPa）Cu（KPa）

注：1Pa=1N/㎡，本试验采用的探头的底面积是10c㎡（仪器上的读数单位是kg，换算为N时取1kg＝10N）。

1.仪器可自行显示每10cm处的土的阻力，单桥显示为比贯入阻力Ps（MPa）；双桥探头显示锥尖阻力qc(MPa)、侧壁阻力fs(Kpa)、摩阻比Rf。四、资料整理2.绘制Ps、qc、fs、Rf随深度的变化曲线。Ps-h关系曲线图

1.土层分类使用双桥探头时，由于不同土的qc和fs不可能都相同，因而可以利用qc和Rf两个指标来划分土类(见下表)。对比结果证明，此法效果较好。五、试验成果的应用土的名称一机部勘测公司交通部一航局qc(Mpa)Rf（%）qc(Mpa)Rf（%）河泥质土及软粘性土＜1>1＜110～13粘土1～7>31～1.73.8～5.7粉质粘土1.4～32.2～4.8粉土＞10.5～33～61.1～1.8砂土>4<1.2>60.7～1.1

qc-h、fs-h、Rf-h关系曲线双桥静探柱状图使用单桥探头时,按比贯入阻力Ps划分土类。

Ps土性<0.5淤泥及淤泥质土0.5～1.0新近沉积的粘性土1.0～3.0一般粘性土>3老粘土注：本表引自《软土地基测试指标的实际应用》2.评定地基土的强度参数（1）粘性土（不排水抗剪强度Cu）由于静力触探试验的贯入速度较快，因此对量测粘性土的不排水抗剪强度是一种可行的方法。经过大量试验和研究，探头锥尖阻力基本上与粘性土的不排水抗剪强度呈某种确定的函数关系，而且将大量的测试数据经数理统计分析，其相关性都很理想。用静力触探估算粘性土的不排水抗剪强度（kPa）实用关系式适用条件来源Cu=0.071qc+1.28Qc<700kPa同济大学Cu=0.039qc+2.7Qc<800kPa铁道部Cu=0.0308ps+4.0Ps=100～1500kPa新港软粘土一般设计研究院Cu=0.0696ps-2.7Ps=300～1200饱和软粘土武汉静探联合组Cu=0.1qcΨ=0纯粘土日本Cu=0.105qc

Meyerhof（2）砂土我国铁道部《静力触探技术规则》提出可按下表估算砂土的内摩擦角φ。

Ps(MPa)1.02.03.04.06.011.01530Φ(º)2931323334363739用静力触探比贯入阻力ps估算沙土内摩擦角Φ3.评定土的变形参数大量研究成果表明，在临界深度以下贯入时，土体压缩变形起着重要作用，因此，无论从理论上还是将锥尖阻力qc或比贯入阻力ps与土的压缩模量Es和变形模量E0的数理统计分析方面，都反映了qc(或ps)与Es和E0等变形指标有某种很好的关系。（1）粘性土静力触探比贯入阻力PS粘性土的压缩模量Es和变形模量E0的实用关系实用关系适用条件来源Es=3.11Ps+1.14上海粘性土同济大学Es=4.13Ps

粘性土（Ip>7）和软土Ps≦1.3铁道部四院Es=2.14Ps+2.17粘性土（Ip>7）和软土Ps>1.3Eo=6.03Ps+2.08软土，一般粘性土0.085≦ps<2.5Es=3.63ps+1.20软土，一般粘性土ps<5交通部一航院Es=3.72ps+1.26软土，一般粘性土0.3≦ps<5武汉联合试验组Eo=9.79ps-2.63软土，一般粘性土0.3≦ps<3Eo=11.77ps-4.69老粘性土3≦ps<6Eo=6.06ps-0.90软土，一般粘性土ps<1.6建设部综勘院Eo=3.55ps-6.65粉土ps>4用ps评定粘性土的压缩模量Es和变形模量Eo（2）砂土我国铁道部《静力触探技术规则》提出估算砂土Es的经验值。Ps(MPa)0.50.81.01.52.03.04.05.0Es(MPa)2.6-5.03.5-5.64.1-6.05.1-7.56.0-9.09.0-11.511.5-13.013.0-15.0比表贯入阻力估算砂土压缩模量Es用静力触探试验的锥尖阻力qc或比贯入阻力ps估算砂土变形模量的关系式见下表：实用关系式适用条件来源

Eo=3.57ps粉、细砂铁道部一院国内Eo=2.5ps中、细砂辽宁煤矿设计院Eo=3.4qc+13中密—密实沙土原苏联规范CH-448-72国外4.评定地基土的承载力关于用静力触探的比贯入阻力确定地基土的承载力基本值f0的方法，我国开展了大量的研究工作，已取得了许多可靠、合理的实用成果。但是，由于我国疆域辽阔、土层复杂、差异很大，因此不能形成一个统一的公式来确定各地区的地基承载力。下表反映了我国部分地区一般土类的地基承载力基本值的经验关系。实用公式适用条件来源=0.075ps+42上海硬壳层

同济大学=0.070ps+37上海淤泥质粘性土=0.075ps+38上海灰色粘性土=0.055ps+45上海粉土=0.05ps+73一般粘性土1500≦ps≦6000建设部综勘院=0.104ps+25.9淤泥质土、一般粘性土、老粘土300≦ps≦6000

武汉联合实验组=0.038ps+54.6淤泥质土、一般粘性土300≦ps≦3000=0.097ps+76老粘性土3000≦ps≦6000=5.25-103中、粗砂1000≦ps≦10000=0.02ps+59.5粉、细砂1000≦ps≦15000=0.02ps+50上江中下游粉、细砂（地下水位）500<ps武汉冶金勘察公司=150lgps-355粘质粉土300≦ps≦3600河南省