勘察生產(chǎn)實習(靜力觸探)

1、一、靜力觸探特點、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，測定探頭所承受的貫入阻力，進而推測土層的工程地質(zhì)性質(zhì)。 1. 靜力觸探的特點 靜力觸探的主要優(yōu)點是連續(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，掌握各土層原始狀態(tài)（相對于土層被擾動和應(yīng)力狀態(tài)改變而言）下有關(guān)物理力學的性質(zhì)。 對于飽和砂土、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，則顯出其獨特的優(yōu)越性。 靜力觸探也有不足之處：不能對土層進行直接的觀測、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

2、探的工程目的 靜力觸探試驗的工程目的主要是： （1）土層劃分及土類判別； （2）測定砂土的相對密實度Dr、內(nèi)摩擦角； （3）測定粘性土的不排水抗剪強度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；對于碎石土、雜填土、密實的砂土和巖石不適用。 二、靜力觸探試驗設(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

3、頭勻速、垂直地壓入土層中；傳動系統(tǒng)和量測系統(tǒng)，用來測量和記錄探頭所受的阻力。 1. 觸探主機手搖式輕型靜力觸探儀1 71 61 51 431 01 11 29876543211 3靜力觸探桿靜力觸探儀框架轉(zhuǎn)軸搖把傳動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，即將整個靜探儀固定在地表。 操縱手搖柄轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸，使鏈條上的鏈條壓傳力板長銷釘向下運動，迫使傳力板與卡板向下運動，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動。 觸探桿下端的

4、探頭在向下運動中，錐尖受到土的阻力，使探頭內(nèi)頂柱向上運動，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)和計算機裝置，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，計算機繪圖和處理數(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，

5、只能測量一個參數(shù)，即比貫入阻力Ps。 APps 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 雙橋探頭能同時測出錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力。故可用于單樁的模型試驗，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： cqsf擦筒表面積分別是側(cè)壁摩阻力、摩、式中FPFPfffs底截面面積分別是錐尖總阻力和錐、式中AQAQqccc靜力觸探探頭規(guī)格靜力觸探探頭規(guī)格錐頭截面積 A（cm2）探頭直徑D（mm）錐角（)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)10

6、35.760572001791543.7703002192050.481300189 1.平整試驗場地。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200500（10-6）區(qū)間，已防止測試過程中出現(xiàn)負應(yīng)變， （儀器在以后溫度校正時會自動還原）。 5.將探頭勻速、垂直地壓入土中，貫

7、入標準速率宜為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)進行溫度校正。每次溫度校正時，應(yīng)將錐尖向上提10cm左右。 7.觸探過程中遇到薄的堅硬層時，可拔出靜探頭，用輕型動探擊穿此堅硬層再用靜探頭作二次測試。 8.終止試驗標準：錐尖阻力為8MPa（或依照設(shè)計要求）。此時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： 探頭編號：探孔編號： 孔口編號： 率定系數(shù)：深度(m)讀數(shù)（kg）Ps（MPa）承載力f0（KPa）Es（MPa）E0（MPa）

8、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時取1kg10N）。 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、資料整理錐底截面積探頭所受到的貫入力)(MPaps錐底截面積探頭所受到的貫入力側(cè)壁摩擦筒表面積探頭側(cè)壁摩擦阻力錐底截面積探頭錐尖總阻力100)()(qfcsfscRMPafMPaq 2. 繪制Ps、qc、fs、Rf隨深

9、度的變化曲線。 24681 01 21 41234567891 0( m )深 度比 貫 入 阻 力 P s ( M P a )工 程 編 號 9 8 0 3 1 2 - 1號 J T - 2 孔 深 5 . 7 m 探 頭 編 號 5 7 9 4 測 試 日 期 2 0 0 1 . 1 0 . 1 3孔 口 高 度 4 8 0 m 地 下 水 位 1 . 3 4 mP s 曲 線單 橋 靜 力 觸 探 曲 線 圖 Ps-h關(guān)系曲線圖 1. 1. 土層分類土層分類 使用雙橋探頭時，由于不同土的qc和fs不可能都相同，因而可以利用qc和Rf兩個指標來劃分土類(見下表)。對比結(jié)果證明，此法效果較好

10、。五、試驗成果的應(yīng)用土的名稱一機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11 1 1013粘土17311.7 3.85.7粉質(zhì)粘土1.43 2.24.8粉土10.53361.11.8砂土4 60.71.1雙橋靜力觸探曲線圖雙橋靜力觸探柱狀圖工程編號孔 號孔 深探頭編號測試日期孔口高程地下水位圖 例JJY-J057.2m11362004.02.14q :csf :R :ffR (%)12345677653421深度 m q cf s246810(MPa)20406080100(KPa)深度 m 2684地下水位孔 號工程編號孔口高程JJf :s

11、探頭編號Y-J05孔 深圖 例7.2mcq :測試日期11362004.02.14 靜 力 觸 探 曲 線 圖力 學 參 數(shù)土層名稱柱 狀剖 面土層厚度填土m 深度 484080(KPa)(MPa)12120q csf （m）土層編號層底深度（m）7653421109812341.3 1.3 1.11 35.4 3.14.82.51.461.270.1粉質(zhì)粘土5.24.41.531.979.6粘土1.17.25.472.860.8塊石cqf sfR （MPa） （KPa） （%） qc-h、fs-h、Rf-h關(guān)系曲線 雙橋靜力觸探曲線圖雙橋靜力觸探柱狀圖工程編號孔 號孔 深探頭編號測試日期孔口

12、高程地下水位圖 例JJY-J057.2m11362004.02.14q :csf :R :ffR (%)12345677653421深度 m q cf s246810(MPa)20406080100(KPa)深度 m 2684地下水位孔 號工程編號孔口高程JJf :s探頭編號Y-J05孔 深圖 例7.2mcq :測試日期11362004.02.14 靜 力 觸 探 曲 線 圖力 學 參 數(shù)土層名稱柱 狀剖 面土層厚度填土m 深度 484080(KPa)(MPa)12120q csf （m）土層編號層底深度（m）7653421109812341.3 1.3 1.1135.4 3.14.82.51

13、.461.270.1粉質(zhì)粘土5.24.41.531.979.6粘土1.17.25.472.860.8塊石cqf sfR （MPa） （KPa） （%）雙橋靜探柱狀圖 使用單橋探頭時,按比貫入阻力Ps劃分土類。 Ps土性3 老粘土 注：本表引自軟土地基測試指標的實際應(yīng)用2.評定地基土的強度參數(shù) （1）粘性土（不排水抗剪強度Cu） 由于靜力觸探試驗的貫入速度較快，因此對量測粘性土的不排水抗剪強度是一種可行的方法。經(jīng)過大量試驗和研究，探頭錐尖阻力基本上與粘性土的不排水抗剪強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度（用靜力觸探估

14、算粘性土的不排水抗剪強度（kPakPa）實用關(guān)系式適用條件來源Cu=0.071qc+1.28Qc700kPa同濟大學Cu=0.039qc+2.7Qc7）和軟土 Ps1.3鐵道部四院Es=2.14Ps+2.17粘性土（Ip7）和軟土 Ps1.3Eo=6.03Ps+2.08軟土，一般粘性土 0.085ps2.5Es=3.63ps+1.20軟土，一般粘性土 ps5交通部一航院Es=3.72ps+1.26軟土，一般粘性土 0.3ps5武漢聯(lián)合試驗組Eo=9.79ps-2.63軟土，一般粘性土 0.3ps3Eo=11.77ps-4.69老粘性土 3ps6Eo=6.06ps-0.90軟土，一般粘性土 ps

15、4用用psps評評定定粘粘性性土土的的壓壓縮縮模模量量EsEs和和變變形形模模量量EoEo（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)驗值。PsPs(MPa)(MPa)0.50.50.80.81.01.01.51.52.02.03.03.04.04.05.05.0EsEs(MPa)(MPa)2.6-2.6-5.05.03.5-3.5-5.65.64.1-4.1-6.06.05.1-5.1-7.57.56.0-6.0-9.09.09.0-9.0-11.511.511.5-11.5-13.013.013.0-13.0-15.015.0比表貫入阻力估算砂土壓縮模量Es 用靜力觸探試驗的

16、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： 實用關(guān)系式實用關(guān)系式適用條件適用條件來源來源Eo=3.57pEo=3.57ps s粉、細砂粉、細砂鐵道部一院鐵道部一院國內(nèi)國內(nèi)Eo=2.5pEo=2.5ps s中、細砂中、細砂遼寧煤礦設(shè)計院遼寧煤礦設(shè)計院Eo=3.4qEo=3.4qc c+13+13中密中密密實密實沙土沙土原蘇聯(lián)規(guī)范原蘇聯(lián)規(guī)范CH-CH-448-72448-72國外國外4.評定地基土的承載力 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

17、成一個統(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)驗關(guān)系。 實用公式實用公式適用條件適用條件來源來源=0.075p=0.075ps s+42+42上海硬殼層上海硬殼層同濟大學同濟大學=0.070p=0.070ps s+37+37上海淤泥質(zhì)粘性土上海淤泥質(zhì)粘性土=0.075p=0.075ps s+38+38上?；疑承酝辽虾；疑承酝?0.055p=0.055ps s+45+45上海粉土上海粉土=0.05p=0.05ps s+73+73一般粘性土一般粘性土 15001500p ps s60006000建設(shè)部綜勘院建設(shè)部綜勘院=0.104p=0.104p

18、s s+25.9+25.9淤泥質(zhì)土、一般粘性土、老粘土淤泥質(zhì)土、一般粘性土、老粘土300300p ps s60006000武漢聯(lián)合實驗組武漢聯(lián)合實驗組=0.038p=0.038ps s+54.6+54.6淤泥質(zhì)土、一般粘性土淤泥質(zhì)土、一般粘性土 300300p ps s30003000=0.097p=0.097ps s+76+76老粘性土老粘性土 30003000p ps s60006000=5.25 -103=5.25 -103中、粗砂中、粗砂 10001000p ps s1000010000=0.02p=0.02ps s+59.5+59.5粉、細砂粉、細砂 10001000p ps s1500015000=0.02p=0.02ps s+50+50上江中下游粉、細砂（地下水位）上江中下游粉、細砂（地下水位） 500p500ps s武漢冶金勘察公武漢冶金勘察公司司=150lgp=150lgps s-355-355粘質(zhì)粉土粘質(zhì)粉土 300300p ps s36003600河南省設(shè)計院河南省設(shè)計院0fsp用用ps(kPa)