第五章—静力触探教程文件课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章 静力触探试验,第五章 静力触探试验,一、概述,二、试验的仪器设备,三、试验原理,四、试验方法及技术要求,六、试验成果的工程应用,主 要 内 容,五、试验资料的整理与分析,一、概述 二、试验的仪器设备 三、试验原理 四、试验方,一、概述,（一）静力触探试验的定义,（二）静力触探试验的发展,（三）静力触探试验的分类,（四）静力触探试验的优缺点及适用性,（五）静力触探试验的应用,一、概述（一）静力触探试验的定义,静力触探试验,是利用准静力,以恒定的贯入速率,将一定规格和形状的,圆锥探头,通过一系列探杆压入土中，同时测记贯入过程中探头所受到的,阻力,，根据测得的贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质的现场试验方法。,（一）静力触探试验的定义,（,C,PT,）,一、概述,静力触探试验是利用准静力以恒定的贯入速率将一定规格和,动力触探,静力触探,扁铲侧胀,旁压,十字板,动力触探静力触探扁铲侧胀旁压十字板,（一）静力触探试验的定义,（,C,PT,）,一、概述,（一）静力触探试验的定义（CPT） 一、概述,1932,年静力触探首先在,荷兰研制成功,，因此静力触探也叫,“,荷兰锥,”,试验。,到,20,世纪,60,年代，出现了,电测静力触探,，使静力触探的测试精度、自动化程度等都得到了提高。,70,年代又出现了新型的,孔压静力触探技术,。,我国从上世纪,60,年代引入静力触探技术以来，该试验方法得到了广泛的应用，是我国目前,应用最广,的原位测试技术。,目前，静力触探技术也朝着,多功能化发展,，测试参数的范围也越来越多，除岩土体的工程性质外，还可以测温、测斜、地磁、土壤电阻以及地下水,pH,值等。,（二）静力触探试验的发展,一、概述,1932年静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷,按探头功能分为：,单桥静力触探,；,双桥静力触探,；,孔隙水压力静力触探,(Piezo Cone penetration Test),，是可测孔隙水压力的静力触探，简称孔压触探,(CPTU),。,（三）静力触探试验的分类,一、概述,按探头功能分为：（三）静力触探试验的分类 一、概述,（四）静力触探的优缺点及适用性,1,适用土层：,适用于软土、粘性土、粉土、砂土类以及含少量碎石的土层。,2,优缺点：,优点：,（,1,）,测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用，不受取样扰动影响；,（,2,）,测试数据精度高，再现性好；,（,3,）,采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果可由计算机自动处理，减少了工作强度。,缺点：,贯入机理不清,；,静力触探,不能,对土样进行,直接的观察、鉴别,；,不适用于,含较多碎石、砾石的土层和很密实的砂层。,（四）静力触探的优缺点及适用性1适用土层：,由于不同土体的渗透性差别很大，,CPTU,量测孔隙水压力的,灵敏度很高,，能够分辨,12cm,厚的薄土层,土性的变化，因而可以详细分层。特别是在区分砂层和粘土层方面,精度很高,。,可以量测到孔隙水压力，从而有,可能进行有效应力,分析。,可以估算土体的,渗透系数和固结系数,。,可以测定土层不同深度的,静止水压力,，获得地下水条件的资料。,可以区分,排水、部分排水和不排水的贯入条件,。,可计算土的,超固结比,，评价土层,应力历史,，计算,静止侧压力系数,。,3.,孔压触探的优点：,由于不同土体的渗透性差别很大，CPTU量测孔隙水压力的灵敏,（五）静力触探试验的应用,用于土类定名，划分土层界面；,评定地基土的物理、力学、渗透性质的相关参数；,确定地基承载力；,确定单桩极限承载力；,判定地基土液化的可能性。,（五）静力触探试验的应用 用于土类定名，划分土层界面；,典型静力触探试验结果示例,典型静力触探试验结果示例,海床静力触探试验,海床静力触探试验,海床静力触探试验,海床静力触探试验,较早的静力触探试验车,较早的静力触探试验车,静力触探试验车测试结果示意图,静力触探试验车测试结果示意图,二、试验的仪器设备,（一）试验设备的组成,（二）贯入系统,（三）测量和记录显示装置,（四）探头,（五）探杆、电缆线等,二、试验的仪器设备（一）试验设备的组成,（一）试验设备组成,1.,贯入系统：,由触探主机和反力装置组成,触探主机,的作用是将底端装有探头的探杆一根一根地压入土中。触探主机按传动方式分为,电动机械式、液压式和手摇链条式,。,反力装置,的作用是平衡贯入阻力对贯入装置的反作用。反力装置可分为,压重式、地锚式以及地锚与重物联合式,。,2.,测量与记录显示装置,3.,探头,4.,探杆和电缆线等,（一）试验设备组成1.贯入系统：由触探主机和反力装置组成,（二）贯入系统,（,1,）静力触探车：,触探主机为,液压传动式,的，反力装置为,压重式,。油缸总推力达,10,20t,，软粘土地区触探深度达,60m,左右。,（二）贯入系统（1）静力触探车：触探主机为液压传动式的，反力,（,2,）拖挂式静力触探车：,触探主机为液压传动式的，反力装置为地锚式。,（2）拖挂式静力触探车：触探主机为液压传动式的，反力装置为地,（,3,）落地式手推静力触探车：,触探主机为液压传动式的，反力装置为压重式,+,地锚式。,（3）落地式手推静力触探车：触探主机为液压传动式的，反力装置,（,4,）小型液压式静力触探仪 ：,触探主机为液压传动式的，反力装置为地锚式。,（4）小型液压式静力触探仪 ：触探主机为液压传动式的，反力装,（,5,）,CLD,型静力触探,-,十字板剪切两用仪：,触探主机为机械传动式的，反力装置为地锚式。贯入能力,2,3t,，软粘土地区触探深度可超过,20m,。,（5）CLD型静力触探-十字板剪切两用仪：触探主机为机械传动,（,6,）贯入系统的贯入能力,从设备角度来说，贯入系统的贯入能力主要取决于三方面的因素：,贯入设备能力的大小；,触探头截面的大小及其与探杆的配合；,反力装置能提供的反力大小。如果反力不够，整个贯入设备的能力就得不到充分发挥。,（6）贯入系统的贯入能力从设备角度来说，贯入系统的贯入能力主,（三）测量与记录显示装置,量测记录仪表主要有,4,种类型：,电阻应变仪、自动记录绘图仪、数字式测力仪以及电脑数据采集仪。,电阻应变仪,数字式测力仪,(秦皇岛信恒电子科技有限公司),（三）测量与记录显示装置量测记录仪表主要有4种类型：电阻应变,自动记录绘图仪工作系统,自动记录绘图仪工作系统,TCY,型孔压静力触探数据采集仪,TCY型孔压静力触探数据采集仪,（四）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。,分为四大类型：单桥探头、双桥探头、孔压探头和多功能探头,通常探头包括摩擦筒和锥头两部分。,（四）探头 静力触探探头为地层阻力传感器，是静力触探仪的关,（,1,）单桥探头,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,比贯入阻力,P,s,。,这种探头结构简单，造价低，坚固耐用，是我国使用最多的一种探头。,（1）单桥探头 单桥探头是我国所特有的一种探头类型。它是将锥,（,2,）双桥探头,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,q,c,和侧壁摩擦力,f,s,两个参数的探头。,国内外普遍采用，用途很广。,（2）双桥探头 双桥探头：它是一种将锥头与摩擦筒分开。,（,3,）孔压探头,多用（孔压）探头：它一般是在双桥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。,孔压探头可测即锥头阻力、侧壁摩擦力及孔隙水压力,u,功能多，用途广，在国外已得到普遍应用。,（3）孔压探头 多用（孔压）探头：它一般是在双桥探头基础上再,除了具有双桥探头所需的各种部件外，还增加了由,微孔材料做成的透水滤器和一个孔压传感器,，要求材料的渗透系数为,(1.1,士,0.1) 10,-5,cm/s,，抗渗能力为,110, 5(kPa),。透水滤器的位置可镶嵌于探头的,锥尖,锥面或锥尾,。,微孔材料,可以是微孔不锈钢、微孔陶瓷、微孔砂石、微孔塑料等。,水滤器在探头上的各种位置,除了具有双桥探头所需的各种部件外，还增加了由微孔材料做成的,从外观上辨认三种探头,孔压探头,从外观上辨认三种探头孔压探头,探头规格,国际标准探头的规格：锥头顶角60、底面积10,cm,2,、,侧壁摩擦筒面积150,cm,2,、,透水石在锥底。,探头规格国际标准探头的规格：锥头顶角60、底面积10cm2,探 头 种 类,型 号,锥头,摩 擦 筒,标 准,顶角,/,直径,/mm,底面积,/cm,2,长度,/mm,表面积,/cm,2,I-1,60,35.7,10,57,单桥,I-2,60,43.7,15,70,我国独有,I-3,60,50.4,20,81,II-0,60,35.7,10,133.7,150,双桥,II-1,60,35.7,10,179,200,国际标准,II-2,60,43.7,15,219,300,孔压,60,35.7,10,133.7,150,国际标准,60,43.7,15,179,200,探 头 种 类型 号锥头摩 擦 筒标 准顶角 / ,（五）探杆与电缆,探杆是传递贯入力的媒介，通常用外径为,32,35mm,，壁厚为,5mm,的高强度合金无缝钢管。每根探杆的长度以,1m,为宜。,（五）探杆与电缆探杆是传递贯入力的媒介，通常用外径为323,屏蔽电缆,（五）探杆与电缆,屏蔽电缆 （五）探杆与电缆,三、试验的原理,（一）静力触探探头的工作原理,（二）静力触探贯入机理,（三）孔压静力触探贯入机理,三、试验的原理（一）静力触探探头的工作原理,（一）静力触探探头的工作原理,静力触探探头大部分采用电阻应变式测试技术。应变桥路有两,种方式：,半桥,和,全桥,。,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。,（一）静力触探探头的工作原理,（一）静力触探探头的工作原理,半桥双臂布置,不受力时：,D,1,D,2,=R,1,R,2,U,BD,=0,D,1,D,2,承受拉力，,R,1,R,2,处于自由状态，电阻不变。,受力后：,（,D,1,+D,1,）（,D,2,+D,2,）,R,1,R,2,（,1,）半桥,（一）静力触探探头的工作原理半桥双臂布置不受力时：D1D2承,全桥四臂布置,D,1,D,2,承受拉力，,D,3,D,4,处于受压状态。,不受力时：,D,1,D,3,=D,2,D,4,受力后：,（,D,1,+D,1,）（,D,3,+D,3,）,（,D,2,-D,2,）（,D,4,-D,4,）,U,BD,0,这种电测探头可以量测到的,最大贯入阻力,30MPa,，且,灵敏度高,，可反映,10kPa,的贯入阻力变化。所量测的只是探头部分所承受的阻力，,避免了探杆与孔壁间摩擦的影响,。必须,考虑温度的影响时,，应采用,全桥,。,（,2,）全桥,全桥四臂布置D1D2承受拉力，D3D4处于受压状态。不受力时,（二）静力触探试验的贯入机理,1,、,q,c,和,f,s,存在,“,临界深度,”,；,2,、静力触探的破坏机理与探头的几何形状、土类和贯入深度有关；,3,、圆锥探头在贯入土中时，在其周围及底部土中会形成一定的扰动区,目前的土力学,还不能完善的,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、孔穴扩张理论分析两类。,（二）静力触探试验的贯入机理 1、qc和fs存在“临界深度,（二）静力触探试验的贯入机理,1,、,q,c,和,f,s,存在,“,临界深度,”：,在均质土层中进行静力触探试验，不论锥尖阻力,q,c,，,还是侧壁摩阻力,f,s,，在一定深度范围内随着贯入深度的增大而增大，但达到一定深度后，两者均达到极限值而不再增加。,临界深度与,土的密实度和探头的直径,有关，密实度越大，探头直径越大，临界深度也越大。一般,q,c,比,f,s,要大。,（二）静力触探试验的贯入机理1、qc和fs存在“临界深度”：,第五章静力触探教程文件课件,（二）静力触探试验的贯入机理,2,、静力触探的破坏机理与探头的几何形状、土类和贯入深度有关,（,1,）,松散砂土,中，探头的阻力主要决定于土的压缩性，多为,刺入破坏,；,（,2,）,一般土和密实的砂土,中，贯入深度小于临界深度时，以,整体剪切破坏,为主；达到临界深度以后，由于土的侧向约束增大，以,局部剪切破坏,为主。,（二）静力触探试验的贯入机理2、静力触探的破坏机理与探头的几,（二）静力触探试验的贯入机理,3,、圆锥探头在贯入土中时，在其周围及底部土中会形成一定的扰动区,（,1,）在,软粘土,中，由于扰动区的存在往往造成测试强度偏低；,（,2,）在,松砂,中，扰动区土体被挤压密实，测得强度偏高；,（,3,）在,密实砂,中，砂粒甚至会被压碎。,（二）静力触探试验的贯入机理3、圆锥探头在贯入土中时，在其周,（三）孔压静力触探的贯入机理,oct,oct,探头挤土引起的正应力和刺入引起的剪应力,在探头,锥尖下面,，由于,孔穴扩张,，孔压的变化主要受平均正应力增大的影响，剪应力的变化影响不大；,（三）孔压静力触探的贯入机理octoct探头挤土引起,u,t,=u,0,+u,oct,+u,s,u,t,试验中量测的孔压；,u,0,土层中的静止孔隙水压力；,u,oct,由正应力变化引起的超孔压；,u,s,由剪应力变化引起的超孔压。,探头,圆柱部分,，正应力逐渐衰减，剪应力成为孔压变化的主要影响因素，由剪应力引起的超孔压因土的应力历史不同，可正可负。,ut=u0+uoct+usut试验中量测的孔压；探头,四、试验方法及技术要求,（一）试验前的准备工作,（二）孔压探头的校正与饱和处理,（三）野外测试的关键步骤与注意事项,（四）试验的终止标准,四、试验方法及技术要求（一）试验前的准备工作,（一）试验前的准备工作,1,、安装电缆,将电缆按探杆的连接顺序一次穿齐，探杆应比计划深度多,2,3,根，电缆长度应足够。,2,、安放触探机,平整地面，反力措施应能提供足够的反力。,3,、检查探头,应检查探头是否符合规定的规格，整个系统是否在标定后的有效期内。,（一）试验前的准备工作1、安装电缆,（二）孔压探头的校正与饱和处理,校正的设备可分为两个主要部分：,可移动的活动架,和,量力环,1,、测力传感器的校正,钢环测力式探头率定装置图,1-,活动架上梁；,2-,顶帽；,3-,探头；,4-,活动架；,5-,底座；,6-,百分表；,7-,钢环；,8-,传动箱；,9-,手柄；,10-,顶针,（二）孔压探头的校正与饱和处理校正的设备可分为两个主要部分：,校正的步骤,:,（,1,）安装设备；,（,2,）把连着电缆线和记录仪表的探头安装上；,（,3,）旋转手轮施加压力，边记录仪表上的读数 ；,（,4,）画压力,-,读数曲线，一般情况下应该是直线；,（,5,）求校正系数,k,。,K,等于直线的斜率,x,0,1,、测力传感器的校正,校正的步骤: （1）安装设备；K等于直线的斜率x01、测力传,N,各级荷载,P,i,(kN),仪表读数,x,（,;mV,）,加荷,卸荷,1,2,3,4,1,2,3,4,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,测力传感器的校正结果记录表,N各级荷载Pi仪表读数x（;mV）加荷 卸荷 12341,2,、孔压探头的饱和处理,孔压探头的饱和是正确量测孔压的关键，如果,没有饱和,会含有气泡，量测时会有一部分孔隙水压力消耗在空气压缩上，使测试孔压,数据失真,。,探头饱和的方法有,加热排气法,和,真空排气法。,可以用水、硅油、甘油等对探头进行饱和处理。,2、孔压探头的饱和处理 孔压探头的饱和是正确量测孔压的关键，,孔压探头排气饱和装置,孔压探头排气饱和装置,（三）野外测试的关键步骤,（,1,）布孔位，平整场地；,（,2,）安装触探机 ，并调平机座（为使贯入压力保持垂直方向），把机座与反力装置衔接 ；,（,3,）将探头、测量电缆、探杆连接起来，并检查测量仪表，并调零；,（,4,）将连着探杆的探头压入地下 ，同时记录深度值和测量仪表的数据；,（,5,）在预定位置做孔压消散测试：停止贯入并记录超孔压随时间的消散过程。,（三）野外测试的关键步骤（1）布孔位，平整场地；,静力触探试验测试过程,记录探头所受的阻力,侧摩阻力,锥尖阻力,静力触探试验测试过程记录探头所受的阻力侧摩阻力,（,1,）用静力触探为何能估计地基土的物理力学参数和地基承载力？,（,2,）静力触探与打入桩的贯入过程有何异同？,（1）用静力触探为何能估计地基土的物理力学参数和地基承载力？,（,1,）静力触探的基本原理就是用准静力（相对动力触探而言，没有或很少冲击荷载）将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受的阻力自然也不一样，传感器将这种大小不同的贯入阻力通过电信号输入到记录仪表中记录下来，再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等工程地质勘察目的。,（1）静力触探的基本原理就是用准静力（相对动力触探而言，没有,（,2,）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。而打入桩的贯入过程是采用的动力的方法,静力触探机理和桩的作用机理类似，静力触探相当于沉桩的模拟试验。与静力触探相比，桩的表面粗糙，直径大，沉桩对桩周土的扰动大，沉降速度慢。,（2）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,技术要求及注意事项,（,1,）触探机就位后，应调平机座，使用水平尺校准，使贯入压力保持竖直方向，并使机座与反力装置衔接、锁定。,（,2,）一般触探试验中，使布置的触探孔距原有钻孔至少,2m,。,（,3,）触探主机应以轴向压力将探杆压入，对于前,5m,的探杆，弯曲度不得大于,0.05%,，后续探杆的弯曲度，在触探深度小于,10m,，不得大于,0.2%,；深度大于,10m,时，不得大于,0.1%,。,（,4,）探头圆锥锥底截面积应采用,10cm,2,或,15cm,2,时，单桥探头侧壁高度应分别采用,57mm,或,70mm,，双桥探头侧壁面积应采用,150-300cm,2,时，锥尖锥角为,60,；,技术要求及注意事项（1）触探机就位后，应调平机座，使用水平尺,（,5,）探头测力传感器应连同仪器、电缆进行定期标定，室内探头标定测力传感器的非钱性误差、重复性误差、滞后误差、温度漂移、归零误差均在小于,l%,，现场试验归零误差应小于,3%,，绝缘电阻不小于,500M,；,（,6,）深度记录的误差不应大于触探深度的,1%,；,（,7,）当贯人深度超过,30m,，或穿过厚层软土后再贯入硬土层时，应采取措施防止孔斜或断杆，也可配置测斜探头，测触探孔偏斜角，校正土层界线的深度；,（,8,）触探机的贯入速率应控制在,1-2cm/s,，一般为,2cm/s,；使用手摇式触探机时，手把转速应力求均匀。,技术要求及注意事项,（5）探头测力传感器应连同仪器、电缆进行定期标定，室内探头标,（,9,）使用记读式仪器，每贯入,0.1m,或,0.2m,应记录一次读数。,（,10,）在地下水埋藏较深的地区使用探头触探时，应先使用外径不小于孔压探头的单或双桥探头开孔至地下水位以下，而后向孔内注水与地面平，再换用孔压探头触探。,（,11,）孔压探头在贯入前，在现场采取措施保持探头的饱和状态，直至探头进入地下水位以下的土层为止；在孔压静探试验过程中不得上提探头；当在预定深度进行孔压消散试验时，应从探头停止贯入之时起，用秒表记时。,（,12,）当移位于第二个孔时，应对孔压探头的应变腔和滤水器重新进行脱气处理。,技术要求及注意事项,（9）使用记读式仪器，每贯入0.1m或0.2m应记录一次读数,（四）试验的终止,遇下列情况时应终止静力触探试验的贯入：,要求的贯入长度或深度已经达到；,圆锥触探仪的倾斜度已经超过了量程范围；,触探主机负荷达到其额定荷载的,120%,时；,贯入时探杆出现明显弯曲；,反力装置失效；,探头负荷达到额定荷载时；,记录仪器显示异常。,（四）试验的终止遇下列情况时应终止静力触探试验的贯入：,五、试验资料的整理与分析,（一）原始数据的整理,（二）试验数据的修正,（三）静力触探试验影响因素分析,五、试验资料的整理与分析（一）原始数据的整理,1,、单桥触探试验数据整理,p,s,比贯入阻力（,Mpa,）；,P ,总贯入阻力（,kN,）；,A,锥底截面积（,cm,2,）；,（一）原始数据的整理,2,、双桥触探试验数据整理,1、单桥触探试验数据整理ps 比贯入阻力（Mpa）；（一,3,、孔压试验数据整理,（,1,）计算锥尖阻力：,（一）原始数据的整理,q,T,总锥尖阻力（,MPa,）；,q,c,锥尖阻力（,MPa,）；,与土质状态有关的经验系数；,锥端有效面积比，,=F,A,/A,；,A,锥头全断面积（,cm,2,）；,F,A,锥头有效面积（,cm,2,）；,u,d,贯入时锥面测得的孔隙水压力（,MPa,）,q,T,=q,c,+(1-)u,d,3、孔压试验数据整理（1）计算锥尖阻力：（一）原始数据的整理,(2),孔压参数比用,B,q,：,(2)孔压参数比用Bq ：,静止孔隙水压力及均衡孔隙水压力,静止孔隙水压力按测试土层中的静水压力计值,均衡孔隙水压力取孔压消散达稳定时的孔压值,各时刻的归一化超孔压比 按下式计算,:,(3),孔压消散数据的归一化处理,u,t,消散至某时刻（,t,）的孔压值（,kPa,）；,u,w,为原位静止孔压（,kPa,）；,u,0,消散试验孔压初始值（,kPa,）。,静止孔隙水压力及均衡孔隙水压力 (3)孔压消散数据的归一,归一化超孔压消散曲线,以 为纵轴，以时间,t(s),的对数,lgt,为横轴，绘制归一化的超孔压消散曲线。,归一化超孔压消散曲线以 为纵轴，以时间t(s)的对数,（二）原始数据的修正,（,1,）贯入深度修正,当记录深度与实际深度有出入时，应将深度误差沿深度进行线性修正。,单位长度修正后的贯入深度,h,i,=l,i,cos,（,i,+,i-1,）,/2,h,i,第,i,段修正后的贯入深度（,m,）；,l,i,第,i,段的贯入长度（,m,）；,（,i,+,i-1,）,第,i,次及第,i-1,次实测的偏斜角（,）。,（二）原始数据的修正（1）贯入深度修正hi第,（,2,）零漂修正,（,3,）锥尖阻力的修正,当孔压量测的过滤器位于,u,2,位置时，锥尖阻力可用下式修正：,q,t,修正后的锥尖阻力；,q,c,实测锥尖阻力；,u,2,在,u,2,位置量测的孔隙水压力；,a,有效面积比，,一般取,0.840,。,为确保试验精度，在试验之后和设备保养之前，直接读取零读数，以确定零漂值。,（2）零漂修正（3）锥尖阻力的修正qt修正后的锥尖阻力；,（,4,）侧壁摩擦力的修正,当同时在探头的,u,2,和,u,3,位置安装孔压量测装置时，侧壁摩擦力可用下式修正：,f,t,=f,s,（,u,2,A,sb,u,3,A,st,）,/A,s,f,t,修正后的侧壁摩擦力；,f,s,实测的侧壁摩擦阻力；,A,s,摩擦套筒的表面积；,A,st,、,A,sb,分别为套筒顶部与底部的横截面积；,u,2,、,u,3,在,u,2,、,u,3,位置量测的孔隙水压力。,（4）侧壁摩擦力的修正ft修正后的侧壁摩擦力；Ast、A,包括,q,c,-H,，,f,s,-H,，,R,s,-H,等。,（,5,）绘制触探曲线,静力触探成果曲线及其相应土层划分,包括qc-H，fs-H，Rs-H 等。（5）绘制触探曲线静力,1,、探头规格,单桥,P,S,双桥,q,c,，,f,s,P,S,q,c,q,c,，,f,s,都随,锥底面积,的增大而减小；,侧壁摩擦筒长度,增大时，,q,c,增大，,f,s,减小。,探杆外径、摩擦筒与锥底面,直径,应保持一致,锥尖角度 60,探头形状及尺寸的标准化与科学化对测试成果的应用、交流和对比都有很重要的意义。,（三）静力触探试验影响因素分析,1、探头规格 （三）静力触探试验影响因素分析,2,、贯入速率,如果贯入速率大于,1cm/s,以上时，读数受贯入速率的影响就很小了。,事实上，静力触探的贯入速率一般用,2cm/s,。,2、贯入速率 如果贯入速率大于1cm/s以上时，读数受贯入速,3、温度影响,温度变化会引起探头内部的电阻应变片伸长或缩短，从而使其阻值发生变化，导致测量结果的大误差。,产生温度变化的重要原因之一是地面温度与地下温度的不同，特别在夏天与冬天。,措施：,1）采用温度补偿或自动温度补偿应变片来补偿温度变化对探头测试数据的影响； 2）防止暴晒与受冻； 3）探头贯入地下约,0.5-1.0m，,停止贯入,5-10min，,使探头的温度与地下的温度一致，然后调零。,3、温度影响 温度变化会引起探头内部的电阻应变片伸长或缩短,进行孔压触探时，必须对探头进行严格饱和。,如果探头不饱和，则会滞缓孔隙水压力的传递速度，使部分孔隙水压力消耗于压缩探头内未排尽的空气上，严重影响测试成果的准确性。,4,、孔压探头的饱和问题,进行孔压触探时，必须对探头进行严格饱和。4、孔压探头的饱,5,、透水滤器位置的影响,孔压探头上透水滤器的安装位置不同，所测孔隙水压力也不同。,当将透水滤器装在锥尖或圆锥侧面上时，对孔隙水压力的变化反应灵敏，但易遭受破坏和磨损；装在圆锥底面上也可以较灵敏地反应孔隙水压力的变化，并且使用寿命较长。,5、透水滤器位置的影响孔压探头上透水滤器的安装位置不同，所测,六、试验成果的工程应用,（一）土层划分,（二）土的类别划分,（三）确定土的物理力学性质指标,（四）确定地基承载力,（五）确定单桩承载力,（六）确定饱和土层的固结系数,（七）判断饱和砂土液化的可能性,六、试验成果的工程应用（一）土层划分,（一）土层划分,绘制,CPT,的贯入曲线（,q,c,-,H,，,f,s,-,H,，,u,-,H,，,R,s,-,H,），,根据相近的,q,c,、,f,s,、,u,和,R,s,，,将触探孔分层力学分层，并计算各参数的平均值。,结合钻探取样，考虑临界深度的影响进一步分层工程地质分层，并定土名。,（一）土层划分 绘制CPT的贯入曲线（qc-H，fs-H，u,孔压静探贯入曲线特征,土层,q,c,H,曲线特征,R,s,H,曲线特征,u,H,曲线特征,淤泥、淤泥,质粘性土,1,、,q,c,值很低，淤泥的,q,c,小于,0.5MPa,，淤泥质粘性土的,q,c,小于,1.0Mpa,；,2,、,q,c,-,H,曲线是平滑的，近似垂线状，一般无突变现象，只有遇到贝壳才突变。,对于淤泥，,R,s,值很小；对于淤泥质粘性土，,Rs,值大于,2%,。,1,、淤泥中的孔压,u,很小；,2,、淤泥质粘性土的,u,很大，且,u,-,H,曲线明显偏离,u,0,-,H,曲线,粘土、粉质粘土,1,、,q,c,值较高，,q,c,-,H,曲线有缓慢的波形起伏；,2,、,q,c,值偏离平均值在,1020%,3,、粘性土层中如有薄砂层或结核出现，,q,c,会出现突变现象,R,s,值一般大于,2%,1,、,u,值较高；,2,、,u,-,H,曲线明显高于,u,0,-,H,曲线。,粉土,1,、曲线起伏较大，其波峰和波谷呈圆形，变化频率较小；,2,、,q,c,值偏离平均值在,3040%,R,s,值一般在,12%,之间,1,、,u,值较低；,2,、,u,-,H,曲线稍高于,u,0,-,H,曲线。,孔压静探贯入曲线特征 土层qcH曲线特征RsH曲线特征u,孔压静探贯入曲线特征,土层,q,c,-,H,曲线特征,R,s,-,H,曲线特征,u,-,H,曲线特征,砂土,1,、,q,c,值明显比上述地层偏大，且变化频率与幅度均较大；,2,、,q,c,-,H,曲线呈锯齿状，波峰和波谷呈尖形。,R,s,值小于,1%,1,、,u,值一般为,0,；,2,、,u,-,H,曲线和,u,0,-,H,曲线重合。,杂填土,曲线变化无规律，往往出现突变现象。,无规律,无规律,基岩风化层,1,、,q,c,-,H,曲线起伏较大；,2,、,q,c,值大，明显高于一般土层中的,q,c,；,3,、,q,c,值一般随深度增加而迅速增大。,软岩风化成土时，其曲线特征类似粘性土中的特征；坚硬岩石风化成碎石土或砂土时，其曲线特征类似砂土的特征。,无规律,孔压静探贯入曲线特征 土层qc-H曲线特征Rs-H曲线特征u,1：100,1：100,模型试验及实测表明，地表厚层均质土的贯入阻力自地表向下是逐渐增大的。当超过一定深度后，阻力才趋近一个常数值，这个土层表面一定深度就称为临界深度。,临界深度在砂土中表现明显，在粘土中基本不存在。,临界深度,超前段,滞后段,模型试验及实测表明，地表厚层均质土的贯入阻力自地表向下是逐渐,什么是土层划分时，试验数据的超前与滞后效应，原因何在？,静力触探超前和滞后的概念：,超前效应：,当测试探头快要进入但还没有进入下一土层时，锥头阻力已经受到下层土的影响而升高或降低。,滞后效应：,当测试探头已经进入下一层土但还进入不多时，锥头阻力仍然受到上层土的影响，没有达到本层土的稳定值。,什么是土层划分时，试验数据的超前与滞后效应，原因何在？静力触,什么是土层划分时，试验数据的超前与滞后效应，原因何在？,静力触探超前和滞后的原因：,（,1,）主要原因为探头越过土层界面时，不同土层对探头的约束条件发生改变，而且在土层交界处可能有一些渐变的地层；,（,2,）也可能是由于仪器反映迟缓造成的。,什么是土层划分时，试验数据的超前与滞后效应，原因何在？静力触,孔压静探在划分土层方面精度极高,利用孔压静力触探贯入曲线划分土层,孔压探头在区分砂层和粘土层方面精度极高，能区分1-2,cm,厚的砂土层,利用孔压静探曲线划分土层,孔压静探在划分土层方面精度极高利用孔压静力触探贯入曲线划分土,钻孔及静力触探孔联合剖面图（广州番禺）,钻孔及静力触探孔联合剖面图（广州番禺）,1,、单桥触探法,根据,P,s,，,P,s,大的一般为砂层，,P,s,小的一般为粘土层。,2,、双桥触探法,在划分土类时，以,q,c,为主，结合,f,s,（,或,R,s,），,并在同一层内的触探参数值基本相近为原则。,不同的土有不同的,R,s,，,砂类土,R,s,通常小于或等于1，粘性土,R,s,常大于2。,（二）土的类别划分,1、单桥触探法根据Ps， Ps大的一般为砂层， Ps 小的,第五章静力触探教程文件课件,采用孔隙水压力参数比来划分土类，常用的孔压参数比用,B,q,来表示，表达式如下：,3,、 孔压触探法,采用孔隙水压力参数比来划分土类，常用的孔压参数比用Bq来表示,铁路工程地质原位测试规程,铁路工程地质原位测试规程,第五章静力触探教程文件课件,第五章静力触探教程文件课件,第五章静力触探教程文件课件,（三）确定土的物理力学性质指标,1,、确定砂土的内摩擦角,P,s,(Mpa),1,2,3,4,6,11,15,30,(),29,31,32,33,34,36,37,39,2,、确定饱和粘性土的天然重度,（三）确定土的物理力学性质指标1、确定砂土的内摩擦角Ps(,3,、确定不排水抗剪强度,C,u,4,、确定砂土的相对密实度,3、确定不排水抗剪强度Cu4、确定砂土的相对密实度,5,、确定土的压缩模量,E,s,和变形模量,E,0,5、确定土的压缩模量Es和变形模量E0,铁路工程地质原位测试规程,_,压缩模量,E,s,铁路工程地质原位测试规程_压缩模量Es,铁路工程地质原位测试规程,_,变形模量,E,0,铁路工程地质原位测试规程_变形模量E0,6,、判别黏性土的塑性状态,6、判别黏性土的塑性状态,（四）确定地基土的承载力,用静力触探确定地基承载力一般依据的是,经验公式,，是建立在静力触探与载荷试验的对比关系上；,确定的是地基承载力的基本值，需,经过深、宽修正,；,地基土的成因、时代及含水量等对静力触探求地基承载力的经验公式有影响，,经验公式有地区性,。,（四）确定地基土的承载力用静力触探确定地基承载力一般依据的是,黏性土,黏性土,砂土,粉土,砂土粉土,铁路工程地质原位测试规程,_,基本承载力,铁路工程地质原位测试规程_基本承载力,铁路工程地质原位测试规程,_,极限承载力,铁路工程地质原位测试规程_极限承载力,静力触探机理和桩的作用机理类似，静力触探相当于沉桩的模拟试验。,与静力触探相比，桩的表面粗糙，直径大，沉桩对桩周土的扰动大，沉降速度慢。,应与桩载荷测试配合使用，互相验证。,静力触探法计算单桩极限承载力的基本公式：,（五）确定单桩承载力,静力触探机理和桩的作用机理类似，静力触探相当于沉桩的模拟试,A,、绘制超孔压消散试验曲线，确定,t,50,孔压消散曲线,用右式计算土层水平方向上的固结系数,C,h,（六）求饱和土层固结系数,Ch(Cv),A、绘制超孔压消散试验曲线，确定 t50孔压消散曲线用右式计,B,、确定时间因数,T,1,、确定与土类有关的孔隙压力系数,A,f,A,f,随土类不同而异。弱超固结粘土为,00.5,；正常固结土为,0.51,；高灵敏度粘土为,0.751.5,。,2,、如透水滤器位于锥面上，选用球形空穴理论曲线；如位于锥头底面或其上方，用圆柱形空穴理论曲线,B、确定时间因数T1、确定与土类有关的孔隙压力系数Af,B,、确定时间因数,T,3,、根据土的刚度指数选定合适的曲线。,4,、在该曲线上选择消散度为,50%,所对应的时间因数,B、确定时间因数T3、根据土的刚度指数选定合适的曲线。,C,、确定孔穴半径,孔穴半径，即透水滤器的半径,r,0,，由透水滤器的位置确定。（锥底,r,0,=,r,；锥面,r,0,=,r,/2,；,r,为探头锥底半径）,土层垂直方向的固结系数,C,V,，可按下式求出：,C、确定孔穴半径孔穴半径，即透水滤器的半径r0，由透水滤器的,（七）判断饱和砂土液化的可能性,（七）判断饱和砂土液化的可能性,