静力触探法研究综述

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1、静力触探法研究综述静力触探法研究综述摘耍：静力触探法是工程中广泛使用的一种原位测试方法。通过归纳分析国内外相关资料，概述了静力触探仪器设备发展历程，系统归纳了静力触探在锥头贯入阻力理论研究、模型试验、数值模拟、成果应用等方面的研究进展，总结了不同行业、不同地区利用静力触探成果估算土体参数的经验公式；提出由静力触探成果推求土体参数时，应充分考虑区域性土的工程特性；指出在超孔隙水压力理论分析、柱形孔空间问题解析解和以大变形分析理论为基础的数值模拟等方而需要进一步完善。关键词：静力触探；理论研究；模型试验；数值模拟中图分类号：TU413文献标识码：A文章编号:16721683(2013)050078

2、04静力触探法是用于划分土层、判别土体液化、确定地基承载力等参数常用的原位测试方法，具有操作简单、费用低、成果准确、周期短、节省人力等优点。1917年，该方法最先使用于瑞典铁路建设，1930年荷兰学者通过技术攻关，改进了仪器结构，构成了现有静力触探设备的框架。静力触探法经过百年的发展，无论在仪器设备、理论研究、模型试验、数值模拟技术还是基于测试成果基础上的土层划分、地基承载力、土体物理力学参数、桩体承载力、土体液化判别、压实填土质量判别等方而均取得了很大进步。[BT2+*4]1静力触探的仪器设备发展原始的静力触探设备为螺旋锥头式静探仪。该仪器操作复朵、不便应用，受外界因索影响较大，测试精度较低

3、。1930年，荷兰人设计了“荷兰静力触探试验”，其使用的设备简称“荷兰锥”，用于测试浅层软土的物理力学性质指标。在1948年荷兰鹿特丹召开的第2届国际土力学基础会议上，该试验被视为最有效测定锥头贯入阻力qc的深层测试方法[12]。1954年，我国学者陈宗基首次将该技术用于黄土地区，但测试效果不甚理想，原因是：杆与管之间的摩擦力极大地抵消、掩盖或歪曲了原有的锥尖阻力；钻杆口重产生的负压力及土层摩阻力使得靠地面油压表显示的锥尖贯入阻力读数失真；土体进入钻杆与套管Z间的空隙，产生极大的假贯入阻力［3］。1950年，在“荷兰锥”的基础上，Vermeiden和Plantema设计了带有一定长度的侧壁摩擦

4、筒的圆锥形探头，较好的解决了上述问题，现有静力触探设备仍采用该结构。1962年，我国原建筑工程部综合勘察研究院成功研制了电阻应变式静力触探仪，有效消除了旧式静力触探设备装置的各项误差，大大提高了测试精度，为静力触探方法在工程中的广泛运用提供了坚实基础［4］o1980年以后，国外研制了具有多功能的静力触探探头，在量测锥尖贯入阻力和侧壁摩擦阻力的同时，还可以量测侧向应力、热传导率、地温、倾斜、地震波、电阻率等参数，并逐步代替了单•型探头。随着电了技术的快速发展和机械制造工艺的提升，静力触探设备由单一的单桥探头逐步发展到双桥探头、孔压静探探头、波速静探探头、密度静探探头、地震静探探头等；探测深度由原

5、來的不足10m到现在的近100记录方式由传统的人工读数到自动记录；设备传输由原有的电缆传输发展到无电缆声波传输；作业方式由人工向半自动、全自动作业方式转变；工程应用范围由浅层软土扩展至砂土、粉土、黏土、淤泥质土、素填土及含少量碎石的土。2静力触探的理论研究进展2.1锥头贯入阻力计算静力触探法理论研究主要侧重于锥头贯入阻力计算方面。影响锥头贯入阻力的因素很多，如土的含水率、强度、压缩性、材料性质差异较大的界面等，现有的本构关系往往只侧重于土体的某个特性，不能精确反映土体所有性质。因此，工程中只能采用近似理论方法分析计算锥头贯入阻力，如承载力理论、孔扩张理论、运动点位错法、应变路径法等。承载力理论

6、：将锥头贯入阻力作为探头以下土体受圆锥头贯入产生剪切破坏的直接因素，土体破坏时的荷载即为锥头贯入阻力的大小。常采用极限平衡与滑移线两种方法估算锥头贯入阻力，如Kerisel理论、Durgunoglu和Mitchell理论、Janbu和Senneset理论［57］。极限平衡法是先假定一种破坏机制，然后对土体进行整体平衡分析，得到破坏面的破坏荷载。滑移线法是将平衡方程和屈服准则联立，给出土体的一组表征塑性平衡的微分方程，利用滑移线法求解破坏荷载;将破坏荷载乘以锥头形状系数，即为锥头阻力。承载力理论最大的不足是未考虑土的压缩性和探杆周围应力增加的影响，不能精确计算锥头阻力，不过该理论相对简单，易被工

7、程技术人员掌握，应用较广。孔扩张理论：基于弹塑性介质中产生一个深孔所要求的压力与在相同情形下扩展一个相同体积的空洞所需要的压力相等的原理，通过联立平衡方程、儿何方程和本构方程等三个方程，并借助破坏准则和边界条件进行求解。根据扩张形状的不同，孔扩张理论分析法可分为球形扩张分析法和圆柱扩张分析法。该方法考虑了土体的弹塑性，能反映实际情况；如Yu［89］对黏土得到的理论计算结果与实测结果误差在3%以内；