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1、一．概念静力触探方法是工程中常用的,其工作原理:借助静压力将圆锥形金属探头压入土中,利用电测技术测得贯入阻力来判定土体的力学特性。静力触探试验是利用准静力,以一恒定的贯入速率将圆锥探头通过一系列探杆压入土中,根据测得的探头贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质。这种方法对不易钻孔取样的饱和砂土、砂质粉土、高灵敏性软土,以及土层竖向变化复杂、不宜密集取样的土层可在现场快速地测得土层对触探头的贯入阻力qc、探头侧壁与土体的摩擦阻力fs等参数。与传统的钻探方法相比,具有速度快、劳动强度低、清洁、经济等优点。在原孔位中,利用不同传感
2、器能取得连续地层的各种物理参数,并可由计算机进行数据处理和综合分析评价。静力触探技术不能对土进行直接的观察、鉴别,不适用于含碎石、砾石的土层和很密实的砂层。目前在我国静力触探方法主要有单桥静力触探、双桥静力触探以及孔压静力触探三种[2-4],主要以单桥静力触探为主,双桥静力触探虽然已经应用,但发展缓慢,孔压静力触探只有少数单位在使用。1）单桥静力触探早在20世纪60年代我国就成功地研制了电测式单桥静力触探仪,由于应用历史较长,相关经验公式较多,且已列入相关规范,故目前在土体工程勘察、监测及检测中有着广泛的应用。但单桥静力触探
3、只能测得一个指标比贯入阻力Ps,故只能根据Ps)h曲线形态变化和Ps值的大小对土体进行定名分层。工程实践中,对同一层土,由于其形成年代、成因、受荷历时不同,其Ps值可相差很多,另外,不同土层也可能具有相同的Ps值。毫无疑问,只用一个指标Ps值对土层定名分层的分辨率是较低的,工程实践中往往还要借助于钻孔取样对比来划分土层。2）双桥静力触探双桥静力触探可测得两个参数,即锥尖阻力qc和侧摩阻力fs,又可计算出摩阻比FR(FR=fs/qc@100%),由此可划分土类。根据该现测试资料可得两条曲线,即qc-h和fs-h关系曲线,两相对
4、比,分辨率自然就高的多。此外,摩阻比FR也是划分土层极好的参数,一般砂质土的FR<=1%,而粘性土则大于2%。3)孔压静力触探20世纪60年代,开始应用孔隙压力探头测孔隙压力及其消散,至20世纪70年代末,将孔隙压力传感器与电测静力触探仪结合起来,命名为孔压静力触探。由于该项技术的突出优点,在国际上得到迅速的发展。孔压静力触探可以测得三个指标,即锥尖阻力qc和侧摩阻力fs、孔隙水压力指标u。故其对土层的分辨率又要比双桥触探高的多,尤其对粘性土层和砂层,孔压静力触探有其独特的优势。这是因为孔压探头所测得的孔隙水压力值u的大小与
5、土的渗透性密切相关,如探头进入粘土层时,会产生很大的超孔隙水压力,而当探头由粘土层进入砂层时,u值将急剧下降甚至为负值。据此可十分方便地区分出粘性土与砂土。孔压静探的主要优越性:1.灵敏度很高,能分辨1~2cm薄土层的土性变化,极大提高了判别土类和划分土层的能力。2.可修正孔隙水压力对锥尖阻力qc和侧壁摩擦阻力fs的影响。3.可进行有效应力的分析。4.可估算土的渗透系数和固结系数。5.可测定土层不同深度处的静止水压力。6.可评定土的应力历史(超固结比OCR)。7.对评定砂土和粉土的液化势有潜在的优势。8.可估算土的静止侧压力
6、系数。二．应用-9-1.静力触探在福建沿海城市工程地持勘察中的应用研究静力触探头锥尖阻力qc值及锥侧摩阻力fs值的分布曲线特征如图1所示,由随深度而增大的临界段、随深度变化很小或没有变化的常数段和随深度而渐大(下卧硬土层)或渐小(下卧软土层)的滞后段组成[1,2].由上一层的滞后段和下一层的临界段构成不同土层间的过渡段,这种过渡段的平分面可以作为不同土层的力学界面[3,4].对福建沿海城市近500孔较完整的静探曲线及相关的地质资料分析结果表明:任一较厚(>215m)土层的静探阻力分布曲线都可以分出上述3个组成段,但是,过渡段
7、的范围及力学界面位置变化较大,它随土层类型、密度和软硬状态、含水量等因素的差异而不同[3].依据静探曲线形态特征、阻力参数qc、fs、Rf的特征值及其与土层的物理力学性状指标的关系,笔者提出适用于福建沿海城市地区的,利用静力触探成果资料划分与命名土层的综合标志,如表3所示.同时,也给出利用静探参数qc(fs)直接推算地区各常见土层物理力学性状指标的一元回归方程,如表4所示.运用这些综合标志及回归方程在福建沿海城市许多建设场地的工程地质勘察中进行实践与检验,结果表明是较准确、快速、有效的.因此,笔者建议,在福州、厦门、漳州、泉
8、州等沿海城市地区大量一般性场地的工程地质勘察中,可考虑推广采用以静探为主辅以少量钻探的勘察工作法,这对缩短工程地质勘察工期,提高勘察工作的准确性,降低勘察成本和减轻勘察工作强度等方面将产生较好的效益.当然,对于地质条件复杂或对背景情况缺乏了解或静探法不适用的地段,或有许多超常规评价工作要求
