勘察生產(chǎn)實(shí)習(xí)(靜力觸探)

靜力觸探一、靜力觸探特點(diǎn)、目的及其適用范圍靜力觸探是用靜力將探頭以一定的速率壓入士中，根據(jù)電測傳感器的信號(hào)，測定探頭所承受的貫入阻力，進(jìn)而推測土層的工程地質(zhì)性質(zhì)。

1.靜力觸探的特點(diǎn)靜力觸探的主要優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)、快速、精確?？梢栽诂F(xiàn)場直接測得各土層的貫入阻力指標(biāo)，掌握各土層原始狀態(tài)（相對(duì)于土層被擾動(dòng)和應(yīng)力狀態(tài)改變而言）下有關(guān)物理力學(xué)的性質(zhì)。

對(duì)于飽和砂土、砂質(zhì)粉土以及高靈敏度軟粘土層中鉆探取樣往往不易達(dá)到技術(shù)要求，或者無法取樣的情況；用靜力觸探連續(xù)壓入測試，則顯出其獨(dú)特的優(yōu)越性。靜力觸探也有不足之處：不能對(duì)土層進(jìn)行直接的觀測、鑒別；由于穩(wěn)固的反力問題沒有解決，測試深度不能超過80m。

2.靜力觸探的工程目的

靜力觸探試驗(yàn)的工程目的主要是：（1）土層劃分及土類判別；（2）測定砂土的相對(duì)密實(shí)度Dr、內(nèi)摩擦角φ；（3）測定粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度Cu，土的壓縮模量ES、變形模量E0，飽和粘土的不排水模量Eu，砂土的初始切線彈性模量Ei及初始切線剪切模量Gi；

（4）確定地基承載力、單樁承載力、固結(jié)系數(shù)、滲透系數(shù)及黃土濕陷性系數(shù)；（5）判別砂土液化；（6）檢驗(yàn)地基加固處理質(zhì)量。3.靜力觸探的適用范圍適用于粘性土、粉土、疏松到中密的砂土；對(duì)于碎石土、雜填土、密實(shí)的砂土和巖石不適用。

二、靜力觸探試驗(yàn)設(shè)備

靜力觸探儀，一般由三部分組成，貫入系統(tǒng)，包括加壓裝置和反力裝置，它的作用是將探頭勻速、垂直地壓入土層中；傳動(dòng)系統(tǒng)和量測系統(tǒng)，用來測量和記錄探頭所受的阻力。1.觸探主機(jī)手搖式輕型靜力觸探儀靜力觸探桿靜力觸探儀框架轉(zhuǎn)軸搖把傳動(dòng)鏈條鏈條壓傳力板長銷釘

傳力板

卡板

觸探桿凹槽地錨桿

地錨桿壓下橫梁銷釘

觸探儀下橫梁

地錨盤

探頭

手靜搖力式觸輕探型儀示意圖

利用地錨提供反作用力。通過地錨桿壓下橫梁銷釘將靜探儀下橫梁，即將整個(gè)靜探儀固定在地表。操縱手搖柄轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸，使鏈條上的鏈條壓傳力板長銷釘向下運(yùn)動(dòng)，迫使傳力板與卡板向下運(yùn)動(dòng)，而卡板是嵌在靜力觸探凹槽位置處的，也迫使靜力觸探桿向下運(yùn)動(dòng)。觸探桿下端的探頭在向下運(yùn)動(dòng)中，錐尖受到土的阻力，使探頭內(nèi)頂柱向上運(yùn)動(dòng)，則探頭內(nèi)空心柱變形伸長，貼在空心柱上的電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值也就隨之增大（即傳感器的應(yīng)變→電阻的變化→電壓的變化）。這種變化通過傳感器上的電纜線傳入地面電測儀器。2.測量與記錄顯示裝置

測量與記錄顯示裝置一般可分為兩種，電阻應(yīng)變儀(或數(shù)字測力儀)和計(jì)算機(jī)裝置，以用來記錄測試數(shù)據(jù)。前者間斷測記、人工繪圖，后者可連續(xù)測記，計(jì)算機(jī)繪圖和處理數(shù)據(jù)。3.探頭

探頭是靜力觸探儀測量貫入阻力的關(guān)鍵部件。常用的靜力觸探探頭分為單橋探頭和雙橋探頭及孔壓探頭，探頭圓周截面積以10cm2為宜，也可以使用15cm2。（1）單橋探頭

單橋是我國特有的一種探頭型式，只能測量一個(gè)參數(shù)，即比貫入阻力Ps。

總貫入阻力P包括了錐尖阻力和側(cè)壁摩擦力兩部分的綜合作用，所以，比貫入阻力Ps是錐尖阻力和側(cè)壁摩擦力的綜合反映。（2）雙橋探頭

雙橋探頭能同時(shí)測出錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力。故可用于單樁的模型試驗(yàn)，分別測得單樁樁尖承載力和側(cè)壁摩擦力。錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力分別定義如下：

靜力觸探探頭規(guī)格錐頭截面積

A（cm2）探頭直徑D（mm）錐角α（°)單橋探頭雙橋探頭有限側(cè)壁長度L(mm)摩擦筒側(cè)壁面積(cm2)摩擦筒長度L(cm)1035.7

60

572001791543.7703002192050.481300189

1.平整試驗(yàn)場地。將地錨旋入土中，地錨盤盡量落在較硬的土層中，通過地錨桿壓下橫梁銷釘,將靜探儀固定于地表。

2.將觸探桿穿過觸探儀框架上、下孔，接觸地面，依次裝上卡板和傳力板，搖動(dòng)轉(zhuǎn)軸，使傳力鏈條上的壓傳力板長銷釘剛好壓在傳力板上。三、靜力觸探試驗(yàn)步驟

3.將單橋探頭或雙橋探頭傳感器的電纜線接電測儀進(jìn)線接頭上。選擇單橋測試鍵或雙橋測試鍵。4.按調(diào)零鍵，將電測儀內(nèi)應(yīng)變初值調(diào)到200～500（10-6）區(qū)間，已防止測試過程中出現(xiàn)負(fù)應(yīng)變，（儀器在以后溫度校正時(shí)會(huì)自動(dòng)還原）。

5.將探頭勻速、垂直地壓入土中，貫入標(biāo)準(zhǔn)速率宜為1.2m/min（即5秒鐘貫入10cm）。每貫入10cm，記錄一次應(yīng)變量。6.由于應(yīng)變片受地溫影響較大，因此在深度為0m、0.5m、2m、4m、6m……終孔位置處，皆應(yīng)進(jìn)行溫度校正。每次溫度校正時(shí)，應(yīng)將錐尖向上提10cm左右。7.觸探過程中遇到薄的堅(jiān)硬層時(shí)，可拔出靜探頭，用輕型動(dòng)探擊穿此堅(jiān)硬層再用靜探頭作二次測試。8.終止試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：錐尖阻力為8MPa（或依照設(shè)計(jì)要求）。此時(shí)錐尖幾乎不能再向下貫入，而地錨出現(xiàn)反拔現(xiàn)象。靜力觸探記錄表工程名稱：地點(diǎn)：探頭編號(hào)：探孔編號(hào)：孔口編號(hào)：率定系數(shù)：深度(m)讀數(shù)（kg）Ps（MPa）承載力f0（KPa）Es（MPa）E0（MPa）Cu（KPa）

深度(m)讀數(shù)（kg）Ps（MPa）承載力f0（KPa）Es（MPa）E0（MPa）Cu（KPa）

注：1Pa=1N/㎡，本試驗(yàn)采用的探頭的底面積是10c㎡（儀器上的讀數(shù)單位是kg，換算為N時(shí)取1kg＝10N）。

1.儀器可自行顯示每10cm處的土的阻力，單橋顯示為比貫入阻力Ps（MPa）；雙橋探頭顯示錐尖阻力qc(MPa)、側(cè)壁阻力fs(Kpa)、摩阻比Rf。四、資料整理2.繪制Ps、qc、fs、Rf隨深度的變化曲線。Ps-h關(guān)系曲線圖

1.土層分類使用雙橋探頭時(shí)，由于不同土的qc和fs不可能都相同，因而可以利用qc和Rf兩個(gè)指標(biāo)來劃分土類(見下表)。對(duì)比結(jié)果證明，此法效果較好。五、試驗(yàn)成果的應(yīng)用土的名稱一機(jī)部勘測公司交通部一航局qc(Mpa)Rf（%）qc(Mpa)Rf（%）河泥質(zhì)土及軟粘性土＜1>1＜110～13粘土1～7>31～1.73.8～5.7粉質(zhì)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關(guān)系曲線雙橋靜探柱狀圖使用單橋探頭時(shí),按比貫入阻力Ps劃分土類。

Ps土性<0.5淤泥及淤泥質(zhì)土0.5～1.0新近沉積的粘性土1.0～3.0一般粘性土>3老粘土注：本表引自《軟土地基測試指標(biāo)的實(shí)際應(yīng)用》2.評(píng)定地基土的強(qiáng)度參數(shù)（1）粘性土（不排水抗剪強(qiáng)度Cu）由于靜力觸探試驗(yàn)的貫入速度較快，因此對(duì)量測粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度是一種可行的方法。經(jīng)過大量試驗(yàn)和研究，探頭錐尖阻力基本上與粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度呈某種確定的函數(shù)關(guān)系，而且將大量的測試數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，其相關(guān)性都很理想。用靜力觸探估算粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度（kPa）實(shí)用關(guān)系式適用條件來源Cu=0.071qc+1.28Qc<700kPa同濟(jì)大學(xué)Cu=0.039qc+2.7Qc<800kPa鐵道部Cu=0.0308ps+4.0Ps=100～1500kPa新港軟粘土一般設(shè)計(jì)研究院Cu=0.0696ps-2.7Ps=300～1200飽和軟粘土武漢靜探聯(lián)合組Cu=0.1qcΨ=0純粘土日本Cu=0.105qc

Meyerhof（2）砂土我國鐵道部《靜力觸探技術(shù)規(guī)則》提出可按下表估算砂土的內(nèi)摩擦角φ。

Ps(MPa)1.02.03.04.06.011.01530Φ(o)2931323334363739用靜力觸探比貫入阻力ps估算沙土內(nèi)摩擦角Φ3.評(píng)定土的變形參數(shù)大量研究成果表明，在臨界深度以下貫入時(shí)，土體壓縮變形起著重要作用，因此，無論從理論上還是將錐尖阻力qc或比貫入阻力ps與土的壓縮模量Es和變形模量E0的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方面，都反映了qc(或ps)與Es和E0等變形指標(biāo)有某種很好的關(guān)系。（1）粘性土靜力觸探比貫入阻力PS粘性土的壓縮模量Es和變形模量E0的實(shí)用關(guān)系實(shí)用關(guān)系適用條件來源Es=3.11Ps+1.14上海粘性土同濟(jì)大學(xué)Es=4.13Ps

粘性土（Ip>7）和軟土Ps≦1.3鐵道部四院Es=2.14Ps+2.17粘性土（Ip>7）和軟土Ps>1.3Eo=6.03Ps+2.08軟土，一般粘性土0.085≦ps<2.5Es=3.63ps+1.20軟土，一般粘性土ps<5交通部一航院Es=3.72ps+1.26軟土，一般粘性土0.3≦ps<5武漢聯(lián)合試驗(yàn)組Eo=9.79ps-2.63軟土，一般粘性土0.3≦ps<3Eo=11.77ps-4.69老粘性土3≦ps<6Eo=6.06ps-0.90軟土，一般粘性土ps<1.6建設(shè)部綜勘院Eo=3.55ps-6.65粉土ps>4用ps評(píng)定粘性土的壓縮模量Es和變形模量Eo（2）砂土我國鐵道部《靜力觸探技術(shù)規(guī)則》提出估算砂土Es的經(jīng)驗(yàn)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比表貫入阻力估算砂土壓縮模量Es用靜力觸探試驗(yàn)的錐尖阻力qc或比貫入阻力ps估算砂土變形模量的關(guān)系式見下表：實(shí)用關(guān)系式適用條件來源

Eo=3.57ps粉、細(xì)砂鐵道部一院國內(nèi)Eo=2.5ps中、細(xì)砂遼寧煤礦設(shè)計(jì)院Eo=3.4qc+13中密—密實(shí)沙土原蘇聯(lián)規(guī)范CH-448-72國外4.評(píng)定地基土的承載力關(guān)于用靜力觸探的比貫入阻力確定地基土的承載力基本值f0的方法，我國開展了大量的研究工作，已取得了許多可靠、合理的實(shí)用成果。但是，由于我國疆域遼闊、土層復(fù)雜、差異很大，因此不能形成一個(gè)統(tǒng)一的公式來確定各地區(qū)的地基承載力。下表反映了我國部分地區(qū)一般土類的地基承載力基本值的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。實(shí)用公式適用條件來源=0.075ps+42上海硬殼層

同濟(jì)大學(xué)=0.070ps+37上海淤泥質(zhì)粘性土=0.075ps+38上?；疑承酝?0.055ps+45上海粉土=0.05ps+73一般粘性土1500≦ps≦6000建設(shè)部綜勘院=0.104ps+25.9淤泥質(zhì)土、一般粘性土、老粘土300≦ps≦6000

武漢聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組=0.038ps+54.6淤泥質(zhì)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、細(xì)砂1000≦ps≦15000=0.02ps+50上江中下游粉、細(xì)砂（地下水位）500<ps武漢冶金勘察公司=150lgps-355粘質(zhì)粉土300≦ps≦3600河南省