岩土工程原位测试教案

?岩土工程(gōngchéng)原位测试?适用(shìyòng)班级：26010901-2第一页，共92页。1?岩土工程原位测试(cèshì)?主要内容绪论

第一章载荷(zàihè)试验

第二章静力触探试验

第三章圆锥动力触探试验

第四章标准贯入试验

第五章十字板剪切试验

第六章旁压试验

第七章波速测试

第八章扁铲侧胀试验

第九章现场直接剪切试验

第十章岩块声波测试

第十一章岩体应力测试

第二页，共92页。2主要参考资料

〔1〕岩土工程勘察标准(biāozhǔn)(GB50021-2001)，中国建筑工业出版社，2002

〔2〕建筑地基根底设计标准(biāozhǔn)(GB50007-2002)，中国建筑工业出版社，2002

〔3〕工程岩体试验方法标准(biāozhǔn)〔GB/T50266-99〕，中国方案出版社，1999

〔4〕地基根底测试新技术，祝龙根刘利明等编著，机械工业出版社，1999

〔5〕土体原位测试机理、方法及其工程应用，孟高头著，地质出版社，1997〔6〕岩土工程测试技术，王锺琦等编著，中国建筑工业出版社，1986课程教材(jiàocái)

岩土工程原位测试，徐超编著，同济大学出版社，2005第三页，共92页。30.1原位测试技术(jìshù)岩土工程：0绪论岩土工程勘察〔可行性研究、初勘、详勘和施工勘察〕岩土工程设计〔地基根底、地基处理、基坑支护、工程降水、边坡和滑坡(huápō)治理设计等〕岩土工程施工岩土工程监理岩土工程监测岩土工程检测

第四页，共92页。4?岩土工程勘察标准?〔GB5002l—2001〕对岩土工程勘察〔geotechnicalinvestigation〕的定义为：“根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动。〞岩土工程勘察所采用的方法(fāngfǎ)和手段较多，主要有勘探〔包括钻探、井探、槽探、坑探、洞探、物探、触探等〕、原位测试和室内试验等。第五页，共92页。5原位测试〔in-situtests，或fieldtest〕：从广义上讲，包括原位检测和原位试验两局部，即指在被测试对象的原始位置，在不破坏、不扰动或少扰动被测试或检测对象原有〔天然〕状态的情况下，通过(tōngguò)试验手段测定特定的指标，进而评价被测试对象阶性能和状态。从狭义上讲，原位测试是指利用一定的试验手段在天然状态〔天然应力、天然结构和天然含水量〕下，测试岩土的反响或一些特定的物理、力学指标，进而依据理论分析或经验公式评定岩土的工程性能和状态。原位测试技术是岩土工程中的一个重要分支，它不仅是岩土工程勘察的重要组成局部和获得岩土体设计参数的重要手段，而且是岩土工程施工质量检验的主要手段，并可用于施工过程中岩土体物理、力学性质及状态变化的监测。第六页，共92页。6

0.2原位测试方法

?岩土工程勘察标准?〔GB5002l-2001〕所列的原位测试方法有：载荷试验、静力触探、圆锥动力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验、旁压试验、扁铲(biǎnchǎn)侧胀试验、现场直接剪切试验、波速测试、岩体原位应力测试和激振法测试。静力触探、圆锥动力触探、标准贯入试验——触探试验十字板剪切试验、直接剪切试验——剪切试验旁压试验、扁铲(biǎnchǎn)侧胀试验——侧胀试验声波测试、弹性波波速测试、激振法测试——动力参数测试第七页，共92页。70.3原位测试(cèshì)优缺点项目原位测试室内试验试验对象1．测定土体范围大，能反映微观、宏观结构对土性的影响，代表性好；2．对难以取样的土层仍能试验；3．对试验土层基本不扰动或少扰动；4．有的能给出连续的土性变化剖面，可用以确定分层界线；5．测试土体边界条件不明显

1．试样尺寸小，不能反映宏观结构、非均质性对土性的影响，代表性较差；2．对难以或无法取样的土层无法试验，只能人工制备土样进行试验；3．无法避免钻进取样对土样的扰动；4．只能对有限的若干点取样试验，点间土样变化是推测的；5．试验土样边界条件明显应力条件1．基本上在原位应力条件下试验；2．试验应力路径无法很好控制；3．排水条件不能很好控制；4．试验时应力条件有局限性1．在明确、可控制的应力条件下试验；2．试验应力路径可以事先预定；3．能严格控制排水条件；4．可模拟各种应力条件进行试验应变条件1．应变场不均匀；2．应变速率一般大于实际工程条件下的应变速率1．试样内应变场比较均匀；2．可以控制应变速率岩土参数反映实际状态下的基本特性反映取样点上，在室内控制条件下的特性试验周期周期短，效率高周期较长，效率较低第八页，共92页。81.1概述1.1.1载荷试验方法载荷试验〔P1ateLoadTest，简称PLT〕：是在现场通过一定面积的刚性承压板向地基逐级施加荷载，测定天然地基、单桩或复合(fùhé)地基的沉降随荷载的变化，借以确定地基土的承载能力和变形特征的现场试验。1载荷(zàihè)试验第九页，共92页。91.1.2载荷试验分类按试验对象划分一般载荷试验、复合地基载荷试验和桩载荷试验〔包括竖向和水平(shuǐpíng)载荷试验〕按加荷性质划分静力载荷试验和动力载荷试验按承压板形状划分平板载荷试验和螺旋板载荷试验按试验深度划分浅层载荷试验和深层板载荷试验本章主要讲述浅层平板静力载荷试验及其原理、设备组成、试验要点及技术要求、操作步骤、资料整理和成果应用。第十页，共92页。101.1.3载荷试验的适用条件浅层平板载荷试验适用于地表浅层地基土〔包括各种填土和碎石土〕深层平板载荷试验螺旋板载荷试验适用于深层地基或地下水位以下的土层1.1.4载荷试验的优点对地基土不产生扰动，确定地基承载力最可靠、最具代表性，可直接用于工程设计，还可用于预估建筑物的沉降量，对大型工程、重要(zhòngyào)建筑物，载荷试验一般不可少，是世界各国用以确定地基承载力的最主要方法，也是比较其它原位测试成果的根底。第十一页，共92页。111.2浅层平板静力载荷(zàihè)试验的根本原理

第十二页，共92页。12

第十三页，共92页。13〔1〕直线(zhíxiàn)变形阶段

p-s呈线性关系

p0——比例界限压力

〔2〕剪切〔塑性〕变形阶段

p-s关系为曲线，斜率逐渐变大

pu——极限压力

〔3〕破坏阶段

当荷载大于极限压力pu，即使荷载维持不变，沉降也会持续开展或急剧增大，始终达不到稳定标准。

典型的平板载荷试验(shìyàn)p-s曲线第十四页，共92页。14载荷试验的直线变形阶段，可用弹性理论分析压力(yālì)与变形之间的关系。

〔1〕对于各向同性弹性半空间，由弹性理论，刚性承压板作用在弹性半空间外表或近地表时，有

式中E0——变形模量

b——承压板直径或方形承压板边长〔m〕；

I0——承压板位于半空间外表的影响系数〔承压板的形状系数〕；

对于圆形刚性板，；对于方形承压板，I0=0.886；

I1——承压板埋深z时的修正系数；

当z<b，；当z>b时，；

K——p-s关系曲线直线段的斜率〔kN/m3〕；

μ——土的泊松比。第十五页，共92页。15〔2〕对于非均质各向异性弹性半空间，情况比较复杂。

当地基土变形模量随深度的变化规律为：

式中E0z——承压板放置深度〔b为承压板直径〕的变形模量；

K1、K2——承压板直径分别为b1、b2时载荷试验p-s关系曲线(qūxiàn)直线段的斜率。第十六页，共92页。161.3浅层平板静力载荷(zàihè)试验的仪器设备承压板承压板是模拟建筑物的根底，将施加的荷载通过承压板传递给地基土，其刚度和尺寸应与建筑物根底接近。承压板的刚度要求容易到达，可采用加肋的厚钢板、铸铁板、混凝土板或钢筋混凝土板，常用的是加肋钢板。无论选用什么样材质的承压板，都要求承压板具有足够的刚度、板底平整光滑、板的尺寸中心(zhōngxīn)和传力重心一致、搬运和安装方便，在使用过程中不易变形。承压板的形状有圆形和方形的两种，也有根据试验的具体要求采用矩形承压板。

第十七页，共92页。17承压板的尺寸要与实际根底接近那么难于到达，因为承压板的面积太大，对设备的质量要求也越高；而承压板面积过小，那么影响地基土的沉降量和极限荷载值。一般来说，地基土的极限荷载会因承压板的宽度或直径b过小而降低〔s增大〕，但b值过大极限荷载增加也不明显(míngxiǎn)，因此，在确定承压板尺寸时，既不能过小，也不必太大。由于承压板的尺寸大小对评定地基土承载力有一定的影响。为统一试验条件，使试验结果具有可比性。我国的大局部勘察标准规定承压板面积以0.25-0.50㎡为主，另外还有0.1和1.0㎡。

第十八页，共92页。18选择承压板尺寸时，可根据地基土质情况，强度低变形大的土层宜采用大尺寸的承压板，强度高变形小的土层那么采用小尺寸的承压板。一般情况下，可参照下面的经验值选取：〔1〕对于软土、新近沉积土和人工填土，或用载荷试验确定(quèdìng)黄土湿陷性时，承压板尺寸不应小于0.50㎡；〔2〕对于一般粘性土地基，常用0.25-0.5㎡的承压板；〔3〕对于碎石类土，承压板直径〔或宽度〕应为最大碎石直径的10～20倍；〔4〕对于岩石类土或均质密实土，如老粘土或密实砂土，以0.10㎡为宜.第十九页，共92页。19加荷系统加荷系统是指通过承压板对地基土施加额定荷载的装置。常见有四种类型(lèixíng)：重物加荷装置油压千斤顶加荷装置重物、机械、液压放大加荷装置电控稳压式加荷装置第二十页，共92页。20常见的载荷试验反力与加载布置方式1—承压板；2—千斤顶；3—木跥；4—钢梁；5—钢锭；6—百分表；7—地锚；8—桁架；9—立柱；10—分力帽；11—拉杆(lāgān)；12—载荷台；13—混凝土；14—测点〔a～d为千斤顶加载方式，e和f为重物加载方式〕第二十一页，共92页。21第二十二页，共92页。22第二十三页，共92页。23第二十四页，共92页。24第二十五页，共92页。25第二十六页，共92页。26反力系统除重物加荷装置外，其它加荷装置均需反力系统配套。载荷试验的反力可由重物、地锚或地锚与重物联合提供(tígōng)。然后再与梁架组合成稳定的反力系统。当在岩体内〔如探坑或探槽〕进行载荷试验时，可以利用围岩提供(tígōng)所需要的反力。锚固式反力系统中，地锚个数应确保有足够的抗拔力，以免试验中间被拔起。反力梁亦应有足够的刚度。坚硬岩土体内载荷试验反力系统示意图（撑壁式和平洞式）第二十七页，共92页。27量测系统测量地基土沉降和承压板周围地面变形的量测系统由观测支架和测量仪表(yíbiǎo)两局部组成。观测支架用来固定量测仪表(yíbiǎo)，由支撑柱、基准梁及其它附件等组成；测量仪表(yíbiǎo)有百分表、位移计、位移传感器等。第二十八页，共92页。28第二十九页，共92页。29试坑的尺寸及要求试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的3倍。试坑底部的岩土应防止扰动，保持其原状结构和天然含水量，在承压板下铺设不超过20mm的砂垫层找平，并尽快(jǐnkuài)安装设备。承压板的尺寸载荷试验宜采用圆形刚性承压板，根据土的软硬或岩体裂隙密度选用适宜的尺寸。对于强夯处理后的场地的地基强度测定，有时要求承压板的面积应大于1.0m×1.0m。岩石载荷试验承压板的面积不宜小于0.07㎡。

1.4浅层平板静力载荷试验(shìyàn)的试验(shìyàn)技术要求第三十页，共92页。30位移(wèiyí)量测系统的安装

d〔d为边长或直径〕，与地锚的距离应不小于0.8m。基准梁架设在支撑柱上时，不应两端固定，以防止(fángzhǐ)由于基准梁杆热胀冷缩引起沉降观测的误差。沉降测量元件应对称地布置在承压板上，百分表或位移传感器的测头应垂直于承压板设置。第三十一页，共92页。31千斤顶承压板基准梁试桩

载荷试验装置示意图垫块枕头次梁拉杆锚笼锚桩主筋地表锚桩试桩次梁基准梁基准桩锚桩主梁主梁第三十二页，共92页。32加载方式一般采用分级维持荷载沉降相对(xiāngduì)稳定法〔通常称为慢速法〕；有地区经验时，也可采用分级加荷沉降非稳定法〔通常称为快速法〕或等沉降速率法。加荷等级宜取10～12级，并不应小于8级。最大加载量不应小于地基土承载力设计值的2倍，荷载的量测精度应控制在最大加载量的±1％以内。第一级荷载〔包括设备自重〕宜接近挖除土柱的自重，其相应沉降不计。对软土地基每级荷载增量10-25kPa；对一般粘性土和中密砂土地基25-50kPa；对坚硬粘性土、密实砂土和碎石土50-100kPa。加载方式(fāngshì)及加荷等级

第三十三页，共92页。33慢速法：对于土体，每级荷载施加后，间隔(jiàngé)5min、5min、10min、10min、15min、15min测读一次沉降，以后间隔(jiàngé)30min测读一次沉降，当连续2h、且每小时沉降量不大于0.1mm时，可认为沉降已到达相对稳定标准，施加下一级荷载；对于岩体，间隔(jiàngé)lmin、2min、2min、5min测读一次沉降，以后每隔10min测读一次，当连续三次读数之差小于或等于0.01mm时，认为沉降已到达相对稳定标准，可施加下一级荷载。快速法：每加一级荷载按间隔(jiàngé)15min观测一次沉降。每级荷载维持2h，即可施加下一级荷载。最后一级荷载可观测至沉降到达上述沉降相对稳定标准或仍维持2h。等沉降速率法：控制承压板以一定的沉降速率沉降，测读与沉降相应的所施加的荷载，直至试验到达破坏阶段。沉降观测和稳定(wěndìng)标准

第三十四页，共92页。34载荷试验一般应尽可能加荷到试验土层破坏，然后终止试验。当出现以下4种情况之一时，认为地基已到达破坏阶段，可终止试验：〔1〕承压板周边的土体出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续(chíxù)开展；〔2〕本级荷载的沉降量急剧增大〔大于前级荷载沉降量的5倍〕，p-s曲线出现陡降段；〔3〕在某级荷载下24h沉降速率不能到达相对稳定标准；〔4〕总沉降量与承压板直径〔或宽度〕之比超过0.06。试验终止(zhōngzhǐ)条件

第三十五页，共92页。35第三十六页，共92页。36原始资料(zīliào)整理载荷试验原始资料(zīliào)包括沉降观测、荷载等级和其他与载荷试验相关的信息，如承压板形状、尺寸、载荷点的试验深度、试验深度处的土性特征，以及沉降观测百分表或传感器在承压板上的位置等〔一般以图示的方式标注在记录表上〕。在试验过程中，应对原始记录数据及时检查，试验结束后再进行全面检查整理。1.5浅层平板(píngbǎn)静力载荷试验的试验资料整理第三十七页，共92页。37慢速法的试验资料整理绘制p-s曲线p-s曲线的修正绘制s-lgt曲线和lgp-lgs曲线确定比例界限(jièxiàn)压力〔p0〕确定极限界限(jièxiàn)压力〔pu〕第三十八页，共92页。38〔1〕图解法适用于开始的一些观测点〔p，s〕根本在一条直线上。将p-s曲线上的各点同时沿s〔沉降〕坐标平移(pínɡyí)s0，使p-s曲线的直线段通过原点。第三十九页，共92页。39〔2〕最小二乘法对于p-s曲线开始一段近似为一直线〔即p-s曲线具有直线段和拐点〕，用最小二乘法求出最正确回归直线的方程式。假设p-s曲线的直线段可以(kěyǐ)用下式来表示：

s’——修正后的沉降数据。

对于圆滑型或不规那么型的p-s曲线〔即不具有明显的直线段和拐点〕，可假设其为抛物线或高阶多项式表示的曲线，通过曲线拟合求得常数项，即so，然后(ránhòu)按对原始数据进行修正。第四十页，共92页。40慢速法的试验资料整理绘制p-s曲线(qūxiàn)p-s曲线(qūxiàn)的修正绘制s-lgt曲线(qūxiàn)和1gp-lgs曲线(qūxiàn)确定比例界限压力〔p0〕确定极限界限压力〔pu〕第四十一页，共92页。41比例界限压力可用p-s曲线或1gp-lgs曲线〔直线(zhíxiàn)段不明显时〕中的第一个拐点确定。第四十二页，共92页。42慢速法的试验资料整理绘制(huìzhì)p-s曲线p-s曲线的修正绘制(huìzhì)s-lgt曲线绘制(huìzhì)1gp-lgs曲线确定比例界限压力〔p0〕确定极限界限压力〔pu〕第四十三页，共92页。43确定极限界限压力(yālì)的方法有：〔1〕当试验荷载加荷至破坏荷载时，取破坏荷载的前一级荷载为极限界限压力(yālì)；〔2〕用p-s、1gp-lgs、p-△s/△p等曲线的第二个拐点；〔3〕当试验荷载未加荷至破坏荷载时，可用外插作图法确定。第四十四页，共92页。44

相同的△s，△p逐渐变小(biànxiǎo)，当△p趋近0时为极限荷载。第四十五页，共92页。45快速法的资料整理〔1〕假设s与ln(t+1)为直线关系，即sn=αn+βnln(tn+1)式中sn－第n级荷载下外推的稳定沉降量〔mm〕；tn－第n级荷载下外推的稳定沉降时间〔h〕；αn、βn－分别为第n级荷载下s－ln(t+1)直线的截距与斜率。根据(gēnjù)第n级荷载下2h内的s-t观测值，按下式计算αn、βn值：式中si－第n级荷载下第i次沉降观测值中扣除了s0后的沉降量〔mm〕；ti－第n级荷载下第i次沉降观测值中扣除了s0后的沉降观测时间〔h〕。第四十六页，共92页。46〔2〕由下式计算沉降速率到达相对稳定标准的时间tw及沉降量sw，当tw不是30min的倍数时，可将其增大为30min的倍数。sw=αn+βnln(ti+1)利用上式进行计算时，相对稳定标准为每小时(xiǎoshí)沉降量s小于0.1mm。〔3〕为了使快速法的成果与常规法取得一致，必须从施加第二级荷载开始，从沉降观测值中扣除其以前各级沉降未稳定而产生的剩余沉降的影响。剩余沉降量的计算公式为：式中－－第n级荷载下第i次沉降观测值中应扣除的剩余沉降量〔mm〕；m－－第n级荷载前的荷载级数〔m=1,2,…,n-1〕;Δt－－沉降观测的时间间隔〔min〕；N－－每级荷载下的沉降观测次数；n－－荷载级数。〔4〕第n级荷载下第i次沉降观测值扣除后为沉降修正值sni：sni＝－第四十七页，共92页。471.6浅层平板静力载荷试验的试验成果应用确定地基土的承载力〔1〕比例界限压力(yālì)法〔2〕极限压力(yālì)法

当pu小于对应的p0荷载值的2倍时，取pu的一半作为fk。〔3〕相对沉降法，fk不应大于最大加载量的一半。确定地基土的承载力时，同一土层参加统计的试验点数不应小于3个，当各试验点实测的承载力的极差〔即最大值与最小值之差〕小于平均值的30％时，取其平均值作为该土层的承载力特征值。fk=p0fk=pu/K〔K一般(yībān)取2〕fk=p

第四十八页，共92页。48fk=p0或fk=pu/K或fk=p

第四十九页，共92页。49确定地基土的变形模量

I0——刚性承压板的形状(xíngzhuàn)系数；对于圆形刚性板，I0=0.785；对于方形承压板，I0=0.886；μ——土的泊松比(碎石土取0.27,砂土0.30,粉土0.35,粉质粘土0.38,粘土0.42)。预估地基的最终沉降量sj砂土地基：粘性土地基：

式中s——与建筑物基底压力对应的承压板沉降量；B——根底短边宽度；b——承压板直径或宽度。第五十页，共92页。50估算地基土的不排水抗剪强度cu

式中pu——极限压力〔kPa〕；γ——地基土的重度〔kN/m3〕；h——试验深度〔m〕。Nc——计算系数，对方形、圆形承压板，无超载时，Nc=6.15；承压板埋深大于或等于4倍承压板直径或宽度时，Nc=9.25；其他值用内插法。另外(lìnɡwài)，载荷试验可以检验地基处理效果，判断黄土湿陷性和湿陷起始压力等。第五十一页，共92页。51

1.7螺旋板载荷试验简介将一螺旋形承压板旋入地下试验深度，通过传力杆对螺旋板施加荷载，观测螺旋板的沉降，以获得荷载—沉降—时间关系，然后根据理论公式(gōngshì)或经验关系式获得地基土参数的一种现场测试技术。通过螺旋板试验可以确定地基土的承载力、变形模量、基床系数和固结系数等参数。

YDL型螺旋板载荷试验装置1—横梁；2—千斤顶；3—百分表及表座；4—基准梁；5—立柱；6—传力杆；7—力传感器；8—螺旋板；9—地锚

第五十二页，共92页。522.1概述静力触探试验—StaticConePenetrationTest(简称CPT)是通过一系列探杆用准静力将一个内部装有传感器的触探头匀速压入到土中，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的现场试验方法(fāngfǎ)。1932年由荷兰人创造，又称为荷兰锥〔DutchCone〕试验。既是一种原位测试方法(fāngfǎ)，又是一种勘探手段。

2静力触探试验(shìyàn)第五十三页，共92页。53适用土层：适应于软土、一般粘性土、粉土、砂类土和含有少量碎石的土层。优点：具有快速、准确、省时、省力、清洁、经济等优点，而且可连续获得地层的强度和其他(qítā)方面的信息，不受取样扰动等人为因素的影响。这对于地层变化较大的复杂场地以及不易取得原状土样的饱和砂土、砂质粉土和高灵敏性软土地层的勘察，具有独特的优越性。缺点：不能直接识别土层，对碎石类土和密实的砂层难以贯入，有时需钻探与其配合才能完成工程地质勘察任务。第五十四页，共92页。542.2仪器设备

贯入装置(zhuāngzhì)探头量测仪表第五十五页，共92页。55贯入装置(zhuāngzhì)液压式静力触探机〔总贯入力10－20t〕手摇链条式静力触探机〔总贯入力2－3t〕电动机械式静力触探机〔最大4～5t，个别达10t〕第五十六页，共92页。56WSY-15液压式静力触探机第五十七页，共92页。57第五十八页，共92页。58第五十九页，共92页。592.2仪器设备

贯入装置(zhuāngzhì)探头量测仪表第六十页，共92页。60探头〔地层(dìcéng)阻力传感器〕单桥探头〔ps〕双桥探头〔qc，fs〕多用探头〔孔压、波速、旁压触探头，还有能测温、测斜、测地磁、土壤电阻或pH值等的探头〕第六十一页，共92页。61第六十二页，共92页。62顶柱密封圈应变片空心柱电缆橡皮管密封圈外套筒探头管单桥探头结构示意图〔空心柱顶端悬空(xuánkōng)，受力时伸长变形〕第六十三页，共92页。63双桥探头(tàntóu)结构示意图1-锥尖；2-O型密封圈；3-电阻丝片；4-变形柱；5-摩擦筒；6-密封圈；7-加强筒；8-垫圈；9-密封圈；10-接头(jiētóu)；11-支座；12-顶柱；13-胶垫；14-螺母第六十四页，共92页。642.2仪器设备

贯入装置(zhuāngzhì)探头量测仪表第六十五页，共92页。65量测仪表电阻应变仪〔数字式〕自动记录仪〔电子电位差〕数据(shùjù)采集仪〔微电脑〕第六十六页，共92页。66微电脑第六十七页，共92页。67无绳静力触探试验系统(xìtǒng)〔GeoMil公司〕无绳的静力触探探头和记录系统(xìtǒng)，包括静力触探探头、麦克风、深度记录装置、计算机接口箱、笔记本电脑和打印机。

探头数据探杆麦克风中控箱（声波信号转换成数字信号）电脑声波第六十八页，共92页。68利用无线电波将数据从探头传送到地面无线电波从钻杆中的孔洞传播数据容量大约是基于无电缆声波传输的1000倍还可以完成无电缆的试验或者传输安装在探头上的摄像头所拍摄(pāishè)的图片第六十九页，共92页。69第七十页，共92页。702.3静力触探试验工作原理

主要采用电阻应变式测试技术，应用虎克定律、电阻定律和电桥原理。其工作原理是地层阻力变化(biànhuà)→空心柱变形→电阻应变片变形、电阻阻值变化(biànhuà)→电压变化(biànhuà)→量测仪表放大、显示、储存。第七十一页，共92页。712.4试验技术要求①圆锥探头锥底截面积应采用10cm2或15cm2，单桥探头侧壁高度应分别采用57mm或70mm，双桥探头侧壁面积应采用150～300cm2，锥尖锥角应为60°；②探头应匀速垂直压入土中，贯入速率为1.2m/min；③探头测力传感器应连同仪器、电缆定期(dìngqī)标定，探头标定测力传感器的非线性误差、重复性误差、滞后误差、温度漂移、归零误差均应小于1％FS，现场试验归零误差应小于3％，绝缘电阻不小于500MΩ；④深度记录的误差不应大于触探深度的±1％；⑤当贯入深度到达30m，或穿过厚层软土后再贯入硬土层时，应采取措施防止孔斜或断杆，也可配置孔斜探头，量测触探孔的偏斜角，校正土层界线的深度。第七十二页，共92页。722.5试验资料整理2.5.1原始资料的整理电阻应变仪的原始资料整理〔1〕初读数修正应变量〔ε〕=应变仪读数〔εˊ〕－应变仪初读数〔ε0〕ε0的变化主要有温度变化引起，每隔一定深度测记一次ε0。〔2〕贯入阻力的计算ps=kp·εpqc=kq·εqfs=kf·εfkp、kq、kf—分别为ps、qc、fs传感器的标定系数；εp、εq、εf—分别为ps、qc、fs传感器的应变量或输出(shūchū)电压。〔3〕摩阻比的计算摩阻比Rf是同深度的fs与qc之比，以百分数表示：第七十三页，共92页。73自动记录仪的原始资料整理〔1〕贯入深度修正当角机轮与触探杆靠得不紧，轮上、探杆上有泥土(nítǔ)或角机轮磨损等原因，造成记录深度〔贯入长度〕与实际深度有出入时，应将深度误差沿深度进行线性修正。〔2〕零漂修正当零漂变化不大时，按归零检查的深度间隔按线性内插法对测试值加以修正。〔3〕曲线形状修正对于非连续贯入触探仪，往往发现每一行程结束和新的行程开始时〔贯入间歇〕，曲线形状出现台阶状或喇叭口状。修正时，一般以贯入间歇之前的曲线位置为准，顺应曲线变化趋势，将曲线圆滑地连接起来。第七十四页，共92页。742.5.2绘制(huìzhì)与分层绘制(huìzhì)静力触探曲线〔ps-h、qc-h、fs-h、Rf-h〕，然后结合勘探资料或地区资料，对地基土层进行分层和连线。绘制(huìzhì)曲线：h方向比例尺为1：100或1：200；ps或qc用1cm代表0.5、1、2Mpa；fs用1cm代表5、10、20kpa；Rf用1cm代表1%或2%。分层方法：用静力触探试验分层是一种力学分层方法，分层应先考虑静探曲线形态的变化趋势，以qc为主，结合Rf和地区经验进行分层。

第七十五页，共92页。75分层界线(jièxiàn)：触探头从一土层进入另一土层时，曲线会出现一过渡段，即存在“超前〞和“滞后〞问题。如过渡段的土层厚度不大〔10-30cm〕，分层界线(jièxiàn)可选在过渡段的中点；如过渡段土层较厚，由软变硬时将界线(jièxiàn)放在过渡段的中下方，由硬变软时那么将界线(jièxiàn)放在中上方，或将过渡段单独分层。计算单孔分层贯入指标：对一般地层，单孔分层平均贯入阻力可用算术平均法或面积法计算。计算时，变层附近过渡段及较薄的贯入阻力峰谷值等不予考虑。第七十六页，共92页。762.5.3确定场地触探指标场地勘察时，应给出场地每一土层的触探指标，并以此进行地基评价。场地触探指标的选择要考虑勘察阶段、场地复杂程度、工程(gōngchéng)重要性和指标分散程度等。

第七十七页，共92页。77在详勘阶段，对土质比较均匀，指标分散性较小或一般建筑物，可用加权平均值作为场地触探指标。如统计比贯入阻力(zǔlì)，那么

－－场地分层土的平均比贯入阻力(zǔlì)；n－－参与统计的静探孔数；j－－场地土的分层号；psij－－第i孔第j层土的比贯入阻力(zǔlì)；hij－－第i孔第j层土的厚度。

第七十八页，共92页。78在详勘阶段，对土质不均匀(jūnyún)，指标分散性较大或重要建筑物，一般采用最小平均值作为场地触探指标：

－－场地分层土的比贯入阻力最小平均值；psmin－－场地参与统计静探孔中最小的分层贯入阻力。第七十九页，共92页。792.6影响因素(yīnsù)贯入速率一般情况下，贯入阻力随贯入速率的增加而增大，但在一定速率范围之内这种影响较小，标准贯入速率为1.2m/min，允许变化范围在±25%之内。探头结构型式与尺寸主要是单、双桥探头的结构及双桥探头的几何形状和尺寸不同，影响贯入阻力值。对于双桥探头，侧壁摩擦筒长度增大，qc增大，fs减小；摩擦筒与探杆外径小于探头底面直径时，测得的qc偏小。随着探头底面积的增加，贯入阻力减小，但引起的尺寸效应不是很大。第八十页，共92页。80临界深度开始贯入时，qc和fs随深度增加而增加，到一定深度后，qc和fs均到达极限值，不再增加或增加不明显，该深度即为临界深度。临界深度随土的密实度和探头直径的增大而增大。一般情况下，fs的临界深度比qc的要小。孔隙水压力饱和土体中，探头在贯入时会引起土体中孔隙水压力的变化(biànhuà)，超孔压的产生对土强度和静探试验指标是有影响的，其影响程度因土的排水条件和贯入速率而异。一般认为，贯入速率20mm/s还不是完全不排水条件；5mm/s的贯入速率相当于排水条件；50mm/s的贯入速率相当于不排水条件。第八十一页，共92页。81温度的影响静力触探所用的传感器多属电阻应变式的，温度的变化会产生电阻值的变化，进而产生零位漂移。产生温度变化的原因有：〔1〕标定时的温度与地温的差异；〔2〕量测时应变片通电时间过长，会产生电阻热；〔3〕贯入过程中与土〔特别是砂〕摩擦产生的热；〔4〕传感器反复变形产生的应力热。探孔〔探头〕的偏斜探孔或探头的偏斜会对试验结果造成两方面的影响：一是贯入探杆的长度无法反映实际贯入深度，分层界线不准，使土层变厚及埋深增大；二是探头的倾斜也会使测得的土层阻力严重(yánz