土体静载荷试验

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第三节 静力触探试验(一)静力触探试验的特点

静力触探试验，是把具有一定规格的圆锥形探头借助 机械匀速压入土中，以测定探头阻力等参数的一种原 位测试方法。

分为机械式和电测式两种:机械式采用压力表测量贯入阻力;

电测式则采用传感器和电子测试仪表测量贯入阻力。我国采用的是电测式。电测静力触探是应用最广的一 种。

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优点：1、兼有勘探与测试双重作用； 2、测试数据精度高，再现性好，测试快速、 连续、效率高、功能多； 3、采用电子技术，便于实现测试过程自动 化。

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(二)静力触探试验仪器设备1.触探主机和反力装置触探主机按传动方式不同可分为机械式和液压式。

机械式贯入力一般小于5t,比较轻便，便于人工搬运。 液压式贯入力大，液压式一般用车装，如静力触探车 贯入力一般大于10t,贯入深度大、效率高、劳动强度 低，适用于交通方便的地区。 反力装置的作用是固定触探主机，提供探头在贯入过程 中所需之反力，一般是利用车辆自重或地锚作为反力装

置。

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2.测量与记录显示装置

测量与记录显示装置一般可分为两种，电阻应变 仪(或数字测力仪),用以记录测试数据，间断测 记、人工绘图。 计算机装置，可连续测记，计算机绘图和处理数 据。

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3.探头探头是静力触探仪测量贯入阻力的关键部 件，有严格的规格与质量要求。一般分圆锥形 的端部和其后的圆柱形摩擦筒两部分。目前国 内外使用的探头可分为三种形式(图4—4):

单用探头； 双用探头； 多用探头

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3 探头(1) 单用(桥)探头：我国特有的一种探头型式，只能测量一个参 数，即比贯入阻力ps,精度较低。 (2) 双用(桥)探头：它是一种将锥头与摩擦筒分开，可以同时测

量锥头阻力qc和侧壁摩阻力fc两个参数的探头，分辨率较高。 (3) 多用探头：将双用探头再安装一种装置:可测超孔隙水压力装 置——透水滤器和孔隙水压力传感器，分辨率最高，在地下 水位较浅地区应优先采用探头.

锥头顶角一般为60 。 ,底面积为10cm2,也有15cm2或20cm2者， 锥头底面积越大.锥头所能承受的抗压强度越高，探头不易受损， 且有更多的空间安装其他传感器，如测孔斜、温度和密度的传感 器(表4—2)

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4.探杆探杆是将机械力传递给探头以使探头贯入的 装置。它有两种规格:每根探杆长度为1m。 同径:探杆直径与锥头底面直径相同; 探杆直径小于锥头底面直径

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二、静力触探试验要点和试验成果整理

(一)静力触探试验要点(1)率定探头，求出地层阻力和仪表读数之间的关系， 以得到探头率定系

数，一般在室内进行。新探头或使用 一个月后的探头都应及时进行率定。 (2)现场测试前平整场地，放平压入主机，以便使探头 与地面垂直；下好地锚，以便固定压入主机。

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(一)静力触探试验要点

(3)将电缆线穿入探杆，接通电路，调整好仪 器。

(4)边贯入，边测记，贯入速率控制在l~2cm/ s。此外，孔压触探还可进行超孔隙水压力消 散试验，即在某一土层停止触探，记录触探时 所产生的超孔隙水压力随时间变化(减小)情况， 以求得土层固结系数等。

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(二)静力触探测试成果整理(1)对原始数据进行检查与校正。

(2)按下列公式分别计算比贯入阻力ps,锥尖阻力qc,侧壁 摩擦力fs,摩阻比FR及孔隙水压力U。

ps=KPε

P;

qc=Kc

;

fs=Kfεu

f;

FR=fs/qc×100%;U=Kuε

Kp、Kc、Kf、Ku——分别为单桥探头、双桥探头、孔 压探头的锥头的有关传感器及摩擦筒的率定系数；εP、

ε

c、ε f、ε u、——为相对应的应变量(微应变)。

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(二)静力触探测试成果整理

(3)分别绘制ps 、qc 、fs、FR、 U随着深度(纵坐标)的变化曲线，如图4—5所示。 上述各种曲线纵坐标(深度)比例尺应一致，一 般采用1:100,深孔可用1:200;横坐标为各种 测试成果，其比例尺应根据数值大小而定。如作 了超孔压消散试验，还应绘制孔压消散曲线。

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三、静力触探试验成果应用静力触探成果应用很广，主要可归纳为以 下几方面： (一)划分土层及土类判别 (二) 求取各土层工程性质指标； (三)确定桩基参数。

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(一)划分土层及土类判别根据静力触探资料划分土层应按以下步骤进行：

(1)将静力触探探头阻力与深度曲线分段。分段的依据是根据各种阻力大小和曲线形状进行综合分

段。

如阻力较小、摩阻比较大、超孔隙水压力大、曲 阻力大、摩阻比较小、超孔隙水压力很小、曲线

线变化小的曲线段所代表的土层多为粘土层；

呈急剧变化的锯齿状则为砂土。

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(一)划分土层及土类判别(2)按临界深度准确判定各土层界面深度。静力触 探自地表匀速贯入过程中，锥头阻力逐渐增大， 到一定深度(临界深度)后才达到一较为恒定值， 临界深度及曲线第一较为恒定值段为第一层；探 头继续贯入到第二层附近时，探头阻力会受到上 下土层的共同影响而发生变化，变大或变小，位 于曲线变化段的中间深度即为层面深度。如图 4—5、图4—9所示。 第二层也有较为恒定值段，以下类推。

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(一)划分土层及土类判别

(3) 再将每一层土的探头阻力、摩阻力等参

数分别计算算术平均值，其平均值用来定土层名称，定土层(类)名称办法可依据图4—6

三角

图、图4—7和图4—8进行。还可用多孔静力触探曲线求场地土层剖面，如图4~9所

示。

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(二)求土层的工程性质指标用静力触探法推求土的工程性质指标比室内试验 方法可靠、经济，周期短，因此很受欢迎，应用 很广。 1.判断土的潮湿程度：含水量W和液 性指数IL 2.饱和土重力密度 3.土的抗剪强度参数 4、求地基土基本承载力 5.用孔压触探求饱和土层固结系数及渗透系数