静力触探试验(岩土工程)

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1、第4章静力触探试验目录1.概述2.静力触探仪器组成3.静力触探试验原理4.试验方法和技术要求5.静力触探试验资料整理6.静力触探成果的工程应用7.工程实例1.概述静力触探试验(staticconepenetrationtest)简称静探（CPT）,是利用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的原位试验。适用于：软土、粘性土、粉土、（饱和）砂土和含少量碎石的土。优点和缺点优点：（1）测试连续、快速，效率高，功能多，兼有勘探与测试的双重作用；（2）采用电测技术后，易于实现测试过程的自动

2、化，测试成果可由计算机自动处理，大大减轻了人的工作强度。缺点：（1）贯入机理不清，无数理模型（2）对碎石类土和密实砂土难以贯入，也不能直接观测土层。在地质勘探工作中，静力触探常和钻探取样联合运用。岩土工程中的应用（1）对地基土进行力学分层并判别土的类型；（2）确定地基土的参数（强度、模量、状态、应力历史）（3）砂土液化可能性（4）浅基承载力（5）单桩竖向承载力等。2.静力触探仪器组成2.1、贯入设备2.2、量测系统2.3、标定系统2.1、贯入设备静力触探贯入系统由触探主机（贯入装置）和反力装置两大部分组成。触探主机的作用是将底端装有探头的探杆一根一根地压

3、入土中。触探主机按其贯入方式不同，可以分为间歇贯入式和连续贯入式；按其传动方式的不同，可分为机械式（手摇链条和电动齿轮式）和液压式；按其装配方式不同可分为车装式、拖斗式和落地式等。2、量测系统包括：探头和记录仪器探头：静力触探探头为地层阻力传感器，是静力触探仪的关键部件。探头包括摩擦筒和锥头两部分。按探头功能分：单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探记录仪器：国内静力触探量测仪器有数字式电阻应变仪、电子电位差自动记录仪、微电脑数据采集仪。探头（1）单桥探头：是我国所特有的一种探头类型。它是将锥头与外套筒连在一起，因而只能测量一个参数。这种探头结构简单，

4、造价低，坚固耐用。但应指出，这种探头功能少，其规格与国际标准也不统一，不便于开展国际交流，其应用受到限制。（2）双桥探头：它是一种将锥头与摩擦筒分开，可同时测锥头阻力和侧壁摩擦力两个参数的探头。国内外普遍采用，用途很广。（3）孔压探头：它一般是在双用探头基础上再安装一种可测触探时产生的超孔隙水压力装置的探头。孔压探头最少可测三种参数，即锥尖阻力、侧壁摩擦力及孔隙水压力，功能多，用途广，在国外已得到普遍应用。此外，还有可测波速、孔斜、温度及电导率等的多功能探头。单桥探头单桥探头结构示意图1-四心电缆；2-密封圈；3-探头管；4-防水塞；5-外套管；6-导

5、线；7-空心柱；8-电阻片；9-防水盘根；10-顶柱ø-探头锥直径；L-有效侧壁长度；a-探头锥角单桥探头结构示意图双桥探头除了具有双桥探头所需的各种部件外，还增加了由透水陶粒做成的透水滤器和一个孔压传感器。透水陶粒要求其渗透系数为(1.1士0.1)x10-5cm/s，抗渗能力为110士5(kPa)。透水滤器的位置可镶嵌于探头的锥尖,锥面或锥尾，一般以对称3--6孔镶嵌于锥面为佳。孔压静力触探探头具有能同时测定锥头阻力、侧壁摩擦阻力和孔隙水压力的装置，同时还能测定探头周围土中孔隙水压力的消散过程。孔压静力触探探头我国的静力触探几乎全部采用电阻应变式传感器

6、。因此，与其配套的记录仪器主要有以下4种类型：①电阻应变仪；②自动记录绘图仪；③数字式测力仪；④数据采集仪（微机控制）记录仪器率定的目的是求出测量仪表的读数与荷载之间的关系——率定系数k测力传感器的率定孔压传感器的饱和与率定3、标定系统（1）静力触探探头的工作原理（2）静力触探试验的贯入机理（3）孔压静力触探的贯入机理3.静力触探试验原理（1）静力触探探头的工作原理静探探头大部分都采用电阻应变式测试技术，探头的空心柱体上的应变桥路有两种布置方式。受力后，产生电位差，毫伏计便指出流过的电流的大小，这个电流的大小与空心柱体的受力伸长有关。在实际工作中，把空心

7、柱体的微小应变所输出的微弱电压，通过电缆，传至电阻应变仪中的放大器放大几千倍到几万倍后，就可用普通的指示仪表量测出来。（2）静力触探试验的贯入机理静力触探试验的贯入机理是个很复杂的问题，而且影响因素也比较多，因此，目前土力学还不能完善地从理论上解析圆锥探头与周围土体间的接触应力分布及相应的土体变形问题，已有的近似理论分析可分为承载力理论分析、孔穴扩张理论分析和稳定贯入流体理论分析三类。（3）孔压静力触探的贯入机理孔压静探探头贯入土体的机理是十分复杂的，探头贯入所产生的超孔压沿水平径向的初始分布，以及停止贯入时超孔压的消散均属于轴对称问题，由于对贯入

8、机理所做的简化假设和所选择的土体模型的不同，可以建立不同的计算公式。（1）饱和粘