研 究 生 课 程 论 文
(2009-2010学年第二学期)
土工测试原理与技术课程论文
研究生：周森
基于静力触探技术的土层及土类划分方法
周 森
（华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510640）
摘 要：静力触探是一种在工程中广泛应用的原位测试方法。介绍了静力触探的国内、外发展状况、基本原理及成果应用，对单桥静力触探、双桥静力触探和孔压静力触探三种测试方法进行了比较，着重探讨了静力触探曲线在划分土层土类中的应用并总结了划分土层土类的三种方法，即目测经验法、分类图法和变量统计分析方法。通过比较分析得出：双桥静力触探可同时测得锥尖阻力c q 和侧壁摩阻力s f ，因此较单桥静力触探具有较高的准确度；孔压静力触探方法综合运用h q c -、h f s -和h u -曲线划分土层，进一步提高了区分精度；随着计算机运算技术的发展，基于变量统计理论为基础的静力触探方法是今后的一个发展趋势。
关键词：静力触探技术；测试方法；土层土类划分
中图分类号：TU 432 文献标识码：A 文章编号：
作者简介：周森（1986～），男，河南南阳人，华南理工大学岩土工程专业硕士研究生，主要从事于风险分析方法在岩土工程中的应用及地下结构设计方法的研究。E-mail:beihai_1986@https://www.doczj.com/doc/5f17974394.html, 。
Classifications of Soil Layer and Soil Properties on the Basis of CPT Technique
Zhou Sen
(College of Civil Engineering & Transportation,South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)
Abstract : Cone Penetration Test is a widely-used in-situ measurement in practical project. The development, basic principle and application of CPT technique are discussed, three methods----Single bridge static CPT, double bridge static CPT and pore pressure CPT are analyzed and compared. The methods used to classify soil layer and soil properties are focused on. Conclusions are drawn as follows: Both resistance awl c q and side friction s f can be obtained by double bridge static CPT, thus double bridge static CPT has
higher accuracy than that of single bridge static CPT; The curves
h q c -,h f s -and h u -can be comprehensively used by pore pressure CPT, which improves the accuracy more; The CPT technique based on statistical theory is an evolution trend in the
future.
Key words : CPT technique; in-situ measurement; classification
1 静力触探的国内、外发展状况
静力触探（Cone Penetration Test ，简称CPT ）是20世纪40年代随着实用土力学和理论土力学的建立，在欧洲一些软土分布较为广泛的国家发展起来的一种原位测试方法［1］。1932年荷兰工程师P.Barentsen 进行了世界上第一个静力触探试验，随后荷兰Delft 土力学实验室设计出10t 的荷兰锥贯入装置并将其用于桩承载力试验研究。1948年，Vermiciden 和Plantema 对荷兰锥进行了改进，以阻止土从套管和钢杆之间进入。1949年荷兰Delft 土力学实验室开始应用电测探头开展了大量的试验研究工作。1953年，Begemann 设计出可量测侧阻力的摩擦套，进一步完善了静力触探技术。1965年荷兰Fugro 和TNO 联合推出了一种电测式探头，为后来ISSMFE 标准的建立奠定了基础。从70年代后期，陆续出现了孔压静力触探（CPTU ）、环境静力触探及其它多功能探头等，静力触探技术得到了广泛应用和进一步发展［2］
。挪威土工研究所（NGI ）首次研制了电测式孔压静力触探。1980年以后，出现了不少同时测孔压和测阻力的研究成果并在工程实践中得以应用。
我国在30年代出现了机械式的荷兰静力触探仪。1954，陈宗基教授用该技术在黄土地区进行了相关试验研究。1964年，王钟琦等独立成功研制出我国第一台电测式触探仪。但在80年代后期，对探头传感器技术的改进较少，目前应用较多的是“单桥”探头和“双桥”探头，探头规格与国际通用不尽相同，一定程度上给国内外测试成果的比较和学术交流带来了困难和不便。
2 静力触探技术及其成果应用
2.1 静力触探技术的基本原理及适用条件
静力触探就是用准静力（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［3］。
静力触探主要适用于粘性土、粉性土、砂性土。对于各类水利工程、工业与民用建筑工程、公路桥梁工程而言，静力触探适用于地面以下50m 内的各种土层，特别是对于地层情况变化较大的复杂场地及不易取得原状土的饱和砂土和高灵敏度的软粘土地层的勘察，更适合采用静力触探进行勘察。
2.2 静力触探技术成果应用
目前，国内工程界使用的静力触探探头有三种：单桥探头、双桥探头和孔压触探头。单桥静力触方法功能简单，在我国占主导地位，但是存在分辨率低，而且和国际标准不接轨等问题［4］。双桥静力触探虽已应用，但发展比较缓慢，孔压静力触探应用则相对较少。静力触探在工程上的应用主要体现在三个方面：划分土层判别土类、确定土的工程性质指标和岩土工程的设计参数。就勘察精度与功能来说，孔压静力触探优于双桥静力触探，双桥静力触探优于单桥静力触探，三种技术对比如下：
1）单桥探头法
单桥探头静力触探由于应用历史较长相关经验公式较多而且已经列入相关规范，故在目前的工程勘察界被广泛应用。单桥静力触探只能测试比贯入阻力s P ，因此只能根据h P s -（深度）曲线形态变化和s P 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s P 值可相差很多。另外，不同土层也可能具有相同的s P 值。因此只用一个指标s P 对土层定名分层的分辨率是比较低的。工程实践中往往借助于钻孔取样来对比分析。
2）双桥探头法
双桥静力触探可测得两个参数及锥尖阻力c q 和侧摩阻力s f 。又可以计算出摩阻比f R （%100?=c s f q f R ）
，由此可划分土类。根据该项测试资料可获得两条曲线，即h q c -和h f s -关系曲线。两相对比，精度较高。侧摩阻力s f 也是划分土层的极好的参数。
3）孔压静力触探法（CPTU ）
孔压静力触探可以测得三个指标，即比双桥探头多测一个孔隙水压力u ，因而其对土层的分辨率要比双桥静力触探高得多。据CPTU 的测试成果，在岩土领域已得到广泛应用，其中主要包括四个方面：①修正锥尖阻力，使锥尖阻力真正反映土的性质；②评价渗流、固结特性；③区分排水、部分排水、不排水贯入方式，以满足不同需要；④提高土分层与土质分类的可靠性。
孔压静力触探在划分土层土类方面优于单桥、双桥静力触探外，在求取土性指标方面同样优于其他两种方法。如孔压静力触探可求取土层的固结系数和渗透系数，而另外两种方法是不能做到的。从勘察费用来看，孔压静力触探最高，按其价格效应来看，孔压静力触探则是最低的。因此大量推广使用孔压触探，从而提高静力触探的测试精度，并与国际接轨。
3 静力触探曲线在划分土层土类中的应用
确定地基承载力、评价地基土地震液化特性、确定拟挖土层的厚度，尤其是对某一土层的工程性质指标进行统计分析，都需要准确的划分土层及确定土的名称。当把孔压探头借助机械力量匀速压入土中时，探头受到来自于土体的阻力，这个阻力通过探头中的传感器以电信号的形式输入到记录仪并记录下来，然后通过率定系数换算成压力，由此可得各种随深度变化的曲线。由于不同土层强度不同，而同层土强度相
似，因此反映到h q c -和h f s -曲线上就呈现出成层分布的规律。静力触探测试精度高、功能齐全，兼具勘探与测试双重作用。测试中不取样，其成果的可靠性与再现性均好，且采用电测技术，便于实现测试与成果处理的微机化和自动化。它还可以比较连续地获得地层强度和其他方面的信息，不受取样扰动等人为因素的影响，因此得到了广泛应用。静力触探的重要用途之一是划分土层，准确确定土层界面信息，这对于土层的工程性质指标的统计计算具有重要意义。
从单桥静力触探发展到现在的孔压静力触探，划分土层和土类的方法也在不断地改进和完善，主要分为以下三种方法。
3.1 目测经验法
它是通过检验静探原始数据，根据经验辨认土类、划分土层。目测经验法主要是指运用单桥静力触探曲线的方法。因为单桥静力触探仪只能获得一个单数s P ，单凭这一参数不足以准确判定土的种类，它仅适用于城市、工矿区等对当地底层已有概略了解的地方，且在规范或在规程中已建立了比贯入阻力s P 与土的塑性指数p I 的相关关系的地区。如天津地区可利用交通部一航局提供的经验关系确定地基土的名称，如表1所示。也有工程师在实践中根据自己的经验，结合对触探曲线形态的理解，以及比贯入阻力并层标准，进行定性的对比分层，分别如表2、3所示
［5］。 表1 交通一航局的p s I P -关系
表2 力学分层按贯入阻力变化幅度的并层标准
表3 不同土层的s P 曲线特征
由此看见，由单一的静力触探曲线参数s P 值来划分土层很容易造成土层划分的不统一，以及土质
分类的不统一。我国虽然在土质分类的原则上是基本一致的，但在具体指标的界限及土的名称上仍很不一致。比如粘性土的划分界限，国标中以p I ＞10为标准，而有的规范以p I ＞7为标准。另外对软土的定义及认识也存在着差异。所以由于资料标准的不统一，使得单桥静力触探划分土层的进展受到限制。
3.2 分类图法
触探参数与土类的关系受多种因素的相互影响，是触探参数交替重叠，但在复杂的关系中还是可以找出主要的趋势和规律。人们对双桥静力触探和孔压静力触探所测得的参数进行了大量的研究，得出了以下几种划分土层的分类图法
［5］。 3.2.1双桥静力触探曲线
双桥探头的使用使得静力触探可以同时测得锥尖阻力及侧壁摩阻力两个参数，因此采用双桥参数划分土层及土类比单桥触探曲线提高了精度与准确性。当触探过程中遇到相同的c q ，而土性不同时，可以再用s f 加以区分土类，因为不同土的c q 相同时，s f 会不同；反之，s f 相同时，c q 不同。
从很多比例尺相同的双桥探头曲线图上可以看到，砂土s f 的曲线在c q 曲线的内侧，黏性土的s f 曲线在c q 曲线的外侧，因此s f 、c q 及其比值c s q f 的大小与土的成因、种类及物理力学性质有密切的关系。
触探参数与土类的关系受多种因素的相互制约，使触探参数交替重叠，但在复杂的关系中还是可以找出主要的趋势和规律。此时，c s q f 是一个很重要的判别值，用它不但可以划分出粘性土和砂类土这两大
类，而且还可以划分出两大类之间的过渡带即粉土等。当前，利用双桥静力触探参数划分土层和土类的方法标准主要有：北京铁路局标准、铁道部标准和施莫特曼标准。
a)北京铁路局标准
北京铁路局在北京、天津、唐山和石家庄等地区对70个静力触探孔及相应的钻孔资料共270组进行了分类整理，绘制了c c s q q f -/，s c s f q f -/，c s q f -等三种散点图，如图1所示。根据图上的分区即可确定土的种类，对图上某些重叠区，则结合地区经验曲线及曲线形态变化分析确定，基本上可把土分为三类：砂性土、粉土和粘性土。
图1 f s /q c ——q c 散点分布图
b)铁道部标准
铁道部在多年从事触探研究的基础上，分析整理出《静力触探技术规则》(1989)。对使用双桥探头的触探曲线，归纳出如图2所示的划分土类方法，图中f R 为摩阻比。
f s /q c (%)
q c /Mpa
c)施莫特曼标准
施莫特曼标准采用c q 及c s q f /两个指标，归纳出划分土层的模型，其各类土的摩阻比如下：①一般软石、贝壳或松散砾石填土：c s q f /=0.0～0.5%；②砂或砾石：c s q f /=0.5～2.0%；③粘土与砂混合物或粉土：c s q f /=2～5%；④粘土：c s q f /＞5%。
此外还有蔡守章提出的以f R 为主、以c q 最大值为辅、一般曲线形态、特异曲线和土类等四因素综合确定土类的方法［6］。用双探头测得的c q 及s f 曲线划分土层可以显著减少或避免用钻孔取土定土名的工作方法，因而减少了工作量，也进一步提高了精度。
3.2.2孔压静力触探曲线
静力触探技术的更新也带来了划分土层和土类的方法的完善。孔压静力触探在获得锥尖阻力c q 、侧摩阻力f R 的同时，还测得了孔隙水压力u 这个参数。利用h q c -及h f s -曲线划分土层，当相邻的两层土性性质不同而强度却相差不大时，在h q c -及h f s -曲线上很难区分开而往往合为一层。若采用孔压静力触探，还可同时利用h u -曲线来判别土层，大大提高了区分不同土层的精度。
应用孔压静力触探时，不同性质的土层会有不同的锥尖阻力值和孔隙水压力值，反过来说不同的c q 和u 值又反映了性质不同的土体，因此土体与其c q 和u 之间存在着一定的相关关系，因而可以通过这种相关关系来判断土体类型。
许多学者对土体与c q 和u 之间的相关关系进行了大量研究，归纳起来有典型的四种方法［7］。
a) Senneset ﹠Janbu 分类
定义孔隙压力比
()0/v t q q u B σ-?=（1）
其中，0u u u -=?为超静孔隙水压力；t q 为校正后的总圆锥阻力；0v σ为总上覆压力。以q B 为横坐标、t q 为纵坐标作图，不同土类分别落在图上的不同区域。该分类法未考虑到有些超固结土及剪胀土u ?出现负值的情况。
b) Jones ﹠Rust 分类
它是以()0v t q σ-为横坐标、u ?为纵坐标作图来划分土类，此法考虑了u ?出现负值的情况，但坐标原点附近区域的土类难以区分。
c) Robertson ﹠Campanella 分类
它即采用t q 和q B 作图，又采用t q 和摩阻力f R 作图，在进行土分类时，有时会出现某些土类在q t B q -、f t R q -中落在不同区域内，这时需要根据经验判断才能进行正确分类。
d)张成厚，G .Greeuw ，J.Jekel ﹠W.Rosenbrand 分类
此法以校正后的锥尖阻力t q 和超孔隙水压力u ?为主要分类参数，考虑了试验深度的影响，引进参考压力e σ（h e 10=σ，h 为深度）对t q 和u ?进行归一化出来，使其成为无量纲数。对超孔隙压力u ?采用超孔隙压力系数q B 表达：
e
t q q u B σ-?=
（2） 式中，()a u q q c t -+=1为校正后的锥尖阻力，净面积比值a 为0.84。 将分布于世界各地的52孔试验资料绘于q e t B q -??
? ??σlog 图上，发现砂、粉质粘土及黏性土的试验点分别落于图上不同的区域。由分界线可定义出土分类参数h N 值，h N =500()e t q q B σ2/log /，各种土类的h N 界限值为：①粘性土：220＜h N ＜∞；②粉质土：313＜h N ＜220；③砂：c s q f /=2～5%；④粘土：0＜h N ＜313［8］。
前三种方法在应用上有些困难，最大缺点是没有考虑深度对参数的影响。此法在国外土分类及国内某些地区高速公路土分类的应用中取得满意效果。
众所周知，钻探取样及室内土工实验不失为详细了解地基土的分层、分类的一种准确有效的方法。然而，对于像公路、地铁这样呈线性分布、范围广泛的工程，要想通过钻孔取样来详细了解沿线地层的变化情况，就显得过于费时费力，且费用欠经济合理。静力触探曲线能够获得地层的连续数据，因此为辨认土层界限、划分土类提供了一个简捷、经济的方法。孔压静力触探特别适合于地下水埋藏浅的饱水软粘土地区的勘察，它快速准确、不需取样，恰好能够弥补钻探取样的不足。进一步提高了用静力触探曲线划分统计均匀土层和土类的精度以及有效性。
3.3 单变量或多变量统计方法
计算机技术的发展使得地质数学统计方法应用于土类分层成为可能。目前这方面的研究还在不断深入，已取得的研究成果包括以下几个方面。
3.3.1最优分割法划分统计均匀土层
上文介绍的静力触探资料划分土层界限的方法是根据大量的静力触探资料，得出土类的某项分类系数，然后用实得静探曲线数据计算分类系数，并结合工程勘察资料进而划分土层的界限。这种方法人工计算量大，且受经验数据影响大，同时还受钻孔资料的限制，极易漏掉厚度不大的夹层。另一方面，静力触探曲线数据充分反映地面以下地基土力学性质的变化特征，因而可把地基土力学性质相近或稳定的地质单元划分为一层，采用多变量统计分析中的最优分割理论，对静力触探的多个力学指标进行综合分析，聚类分割，从而划分统计均匀的土层界限。静探数据是一个随深度变化的有序数列，前后数据不可调换。最优分割法就是把这种有序数列进行有序分割，及分层，是的层内数据差别尽量的小，层间数据差别尽量的大。
杨树荣基于最优分割法理论［9］，以双桥静探所测得的三个力学指标c q 、s f 和f R 为例用C 语言编制
了计算程序，计算各分割的总变差，选择最优分割点，最后确定分层界限［10］。当一个地区的地层既有粘性土也有砂土时，往往砂土内变差较大，这样反映不出黏性土的变化，致使分层效果不好，因此一般采用二级（或多级）分层的方法。这样每次分层不会超过5层，其分层效果比较好，基本上反映了地基土的力学性质变化特征。该方法使得静力触探数据的采集和整理全部自动化，不仅提高了工作效率，减少了大量的人为错误，使处理过程更加科学化、自动化，并能充分发挥静探的特性。
3.3.2系统聚类法划分土层
聚类分析是研究分类问题的一种多元统计方法。Hegazy 等运用聚类分析（hierarchical clustering method ）对静探试验数据进行统计分析从而划分土层，归纳了聚类分析划分土层和土类的步骤：选择变量→数据标准化→计算相似矩阵→选择聚类方法→确定类的个数→聚类结果的分析［11］
。文献［11］选择静探的锥尖阻
力t q 和孔压力u 的正规化形式()00/v
v t q Q σσ'-=、()()002/v t q q u u B σ--=作为变量，进行标准化后计算其相似系数矩阵，选择最近分等级法进行分类，通过定义最小层厚和确定土层标准，确定类的个数，进而划分土层。该法能够检验出一般方法或凭观察无法察觉到的相邻土层间的微妙变化，并可以检验到可能存在的危险情况或特殊土层，如岩溶地区、液化砂土或流沙等。
3.3.3统计模糊方法划分土层
Zhongjie Zhang 和Mehmet T.Tumay 考虑土的组成和土的力学性质的不确定相关性，根据CPT 数据进
行土分层和分类［12］。首先从CPT 原始数据中定义与土类指标SI 有统计关系的分类指标U ，U 是一个呈正态分布的随机变量。根据统一土分类系统中的各类土（七类，包括：GP 、SP 、SM 、SC 、ML 、CL 、CH ）关于U 的正态分布，运用区域估测和点估测等统计方法计算各类土的概率曲线。根据各点属于某类土的概率大小来判定土的分类和分层。另一方面，为了评价不同土类的性质，根据力学性质，定义了三个模糊土类（高概率粘性土HPC 、高概率混合土HMS 以及高概率砂土HPS ），并有经验数据给出了三类土关于U 的概率密度函数，从而得出模糊土类指标曲线来确定土层。这种方法定义的土分类指标U 在传统土分类和模糊法土分类中建立起了桥梁，从统计方法和模糊方法两方面来确定校核土的分层和分类，很大程度上保证土分层的合理性，但由于其需要大量的关于土的经验统计分布函数，而不易在工程上直接应用。 4 结论
本文较全面地介绍了静力触探原位测试技术在国内外的应用和发展，归纳总结了用单桥静力触探、双桥静力触探和孔压静力触探曲线数据辨认土类、划分土层的方法，并对各种方法进行了对比分析，所得主要结论如下：单桥静力触探只能获得一个单一指数
s P ，不足以准确判定土的种类，双桥静力触探可同时测得锥尖阻力c q 和侧壁摩阻力s f ，因此较单桥静力触探具有较高的准确度。孔压静力触探方法综合运用h q c -、h f s -和h u -曲线划分土层，进一步提高了土层区分的精度和效率。随着计算机运算技术的发展，基于变量统计理论为基础的静力触探方法是今后的一个发展趋势。
参考文献
［1］黄仕香.土性指标及地基沉降概率统计分析［D ］.华南理工大学硕士学位论文，2005，6.
［2-3］刘松玉，吴燕开.论我国静力触探技术（CPT ）现状与发展［J ］.岩土工程学报，2004，26（4）：553-556. ［4］谢国瑞，郝志峰，汪国强等.概率论与数理统计［M ］.北京：高等教育出版社，2002.
［5］朱长歧等.WR-Ⅱ型海洋静力触探（SCPT ）数据处理系统中的岩土力学分层模型［J ］.岩土力学，1994，
15（2）：78-88.
［6］蔡守璋.静力触探采用综合法划分土类的探讨［J ］.工程勘察，1987，3：16-19.
［7-8］张诚厚，施键，戴济群.孔压静力触探试验的应用［J ］.岩土工程学报，1997，19（1）：50-57. ［9］王学仁.地质数据的多变量统计分析［M ］.科学出版社，1982.
［10］杨树荣.利用微机对静力触探资料进行力学分层［J ］.电力勘测，1996，10（2）：6-10.
［11］Yasser A Hegazy, Paul Mayne.Objective site characterization using clustering of piezocone data ［J ］.Journal
of Geotechnical and Geo-environmental Engineering ，2002，128（12）：986-996.
［12］Zhongjie Zhang ，Mehmet T Tumay.Statistical to fuzzy approach toward CPT soil classification ［J ］. Journal
of Geotechnical and Geo-environmental Engineering ，ASCE ，1999，125（3）：178-186.
·论文· 静力触探技术的实质及其应用现状与前景 王锺琦 （建设综合勘察研究设计院，北京 100007） 摘要：笔者根据多年切身体验，概述我国电测静力触探（CPT）的创制及发展历程，并对照海外同类技术的实况，藉以针对当前在CPT应用问题上一些分歧意见，提出某些观点。 关键词：荷兰锥；电测静力触探；标准贯入试验；孔压触探；原位测试 中图分类号：TU413 文献标识码：A Abstract：Based on personal practice and experience for years, the author intends to summarize the creation and development of the Chinese electrical CPT in contrast with the CPT used overseas, so as to give some points of view targeting the current controversies in the application of CPT. Key words：Dutch Cone; CPT; SPT; Piezo-Cone; In-situ test 0引言 我国静力触探技术应用四十多年迄今，取得了丰富的经验和巨大的技术经济价值。但着眼于当今国内外发展的CPT的混杂现状，让使用者莫衷一是。顾宝和先生在《国际岩土工程勘察规范中的静力触探问题》一文中阐述了重要的论点，笔者完全同意。关于如何看待我国自己发展的静力触探问题，近年来存在着分歧意见[1～4]。为此，笔者愿借此机会，谈一些自己的看法。 1 静力触探技术革命的历史沿革——正本清源，避免误导 触探一词始于上世纪三十年代西北欧的多软土国家，其中以荷兰delft土力学实验研究所为代表发展起来的探测土层深部情况的工具，曾名Sonde，后又叫Dutch Cone，即荷兰锥。到了1948年，在荷兰鹿特丹召开第二届国际土力学基础工程会议期间，又逐步改进，集成一种用A、B、C三重杆管组成的机械装置，在地面上通过笨重的带有油压表的组合齿轮箱，分三个步骤将组合杆管分别压入地下（见图1），以测求锥尖阻力及外管壁所受的土的附着力（其后又混称为“摩擦力f s”）。这种原始的机械式静力触探，在荷兰一直沿用到1970年左右。其最有力的证明是1969年4月及1969年7月荷兰Delft实验研究所正式出版的学报，《1 gm_medelelingen》专辑（the dutch static penetration test with the adhesion jacket cone），书中仍标榜着他们的A、B、C三重杆管组成的机械式静力触探的工作程序标准图。 图1 荷兰的三重杆管组合机械式静力触探工作示意图这就是陈宗基1954年回国后自荷兰用重金引进的“国际先进技术”—delft静力触探。可惜的是科学院工力所在黄土地区无水干扰情况下试用未几，弃而舍之。其后，综合勘察院及冶金勘察总院等单位亦曾盲 收稿日期：2008-06-03 作者简介：王锺琦（1930－），男（汉族），北京人，首届工程勘察大师，岩土工程、地震工程博 士生导师.
岩土工程勘察原位测试 标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验 现场操作规程 一、标准贯入试验 1. 先用钻具钻至试验土层标高以上0.15m处，清除残土。清孔时应避免试验土层受到扰动。当在地下水位以下的土层进行试验时，应使孔内水位高于地下水位，以免出现涌砂和坍孔。必要时应下套管或用泥浆护臂。 2. 贯入应拧紧钻杆接头，将贯入器放入孔内，避免冲击孔底，注意保持贯入器、钻杆、导向杆联接后的垂直度。孔口宜加导向器，以保证穿心锤中心施力。 注：贯入器放入孔内，测定其深度，要求残土厚度不大于0.1m。 3.采用自动落锤法，将贯入器以每分钟15~30击打入土中0.15m后，开始记录每打入0.10m的锤击数，累计0.30m的锤击数为标准贯入击数N，并记录贯入深度与试验情况。若遇密实土层，贯入0.3吗锤击数超过50击时，不应强行打入，记录50击的贯入深度。 4.旋转钻杆，然后提出贯入器，取贯入器中的土样进行鉴别、描述、记录，并量测其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。 5.重复以上步骤，进行下一深度的贯入试验，直到所需深度。 二、静力触探试验 1.平整实验场地，设置反力装置。将触探主机对准孔位，调平机座（用分度值为1mm的水准尺校准），并紧固在反力装置上。 2.将已穿入探杆内的传感器引线按要求接到量测仪器上，打开电源开关，预热并调试到正常工作状态。 3.贯入前应试压探头，检查顶柱、锥头、摩擦筒等部件工作是否正常。当测孔隙压力时，应使孔压传感器透水面饱和。正常后将连接探头的探杆插入导向器内，调整垂直并紧固导向装置，必须保证探头垂直贯入土中。启动动力设备并调整到正常工作状态。 4.采用自动记录仪时，应安装深度转换装置，并检查卷纸机构运转是否正常；
1.1 技术要求 资料收集技术要求 1.1.1 要求在勘察工作开始前，到设计院、地矿、气象、农林业、交通、水利等部门广泛开展资料收集工作。 1.1.2 工程地质调查技术要求 A、工程地质调查的目的 查明场地范围内的地貌、地质条件，并结合区域地质资料，对河道工程的稳定性、适宜性作出评价，且为了工程地质勘探、测试工作及工点的布置提供依据。 B、工程地质调查的技术要求 重点查明地基稳定和现有河道边坡稳定的地质问题，沿线的不良地质现象，如滑坡、地面沉降等，地面陡坡、地下水、地表水活动情况，临河沿河边坡冲刷失稳可能调查调查精度按具体项目的具体要求来控制。 1.1.3 钻探技术要求 拟采用XY-1型回转式油压岩芯钻机钻探，开孔直径110mm,终孔直径不小于91mm，采用套管或泥浆护壁，对需重点查明的部位（滑动带、软弱夹层等）应采用双层岩芯管钻进。 钻探回次进尺：软土层小于或等于1.0m，其它土层一般不超过1.5m。 岩芯采取率：黏性土、强风化岩 > 90%砂土》65%破碎带、块状强风化岩、中等风化岩》65%岩芯有序摆放在钻孔旁并填好标示牌，拍照留档。 孔深误差：钻进深度内的误差控制在士5cn以内。探井、探槽和探洞：除文字描述记录外,尚应以剖面图、展示图等反映井、槽、洞壁和底部的岩性、地层分界、构造特征、取样和原位测试位置,并辅以代表性部位的彩色照片。 1.1.4 勘察取样技术要求
①取土样:在钻孔中采取土试样，严格按《岩土工程勘察规范》（GB50021- 2001）（2009版）（第9章第4节）有关规定执行。②取样间距：表层0?3m取土间距1.0?1.5m，变层加取，土层较薄（厚度 0.5?1.0m）时均应取样；3?15m深度范围内每隔1.5?2.0m取样；15?20m 深度范围内每隔3.0?3.0m 取样。 ③取样方式：对软土层采用敞口式薄壁取土器取样；对可塑－硬塑黏性土采用锤击普通取土器取样；对中粗砂（或粗砾砂）层，取标贯器内的芯样或采取扰动样。 ④场地要采取地表水和地下水试样。 1 . 1 . 5原位测试技术要求 A、标准贯入试验 为测定黏性土的物理力学性质指标，在钻孔中进行标准贯入试验，利用地区经验对黏性土的状态、土的强度参数、变形参数、地基承载力作出评价；试验间距一般控制在1.0?1.5范围内。 试验要点：清干净孔内残渣及扰动土，准确丈量孔深，做好记录。具体技术操作重点如下： ①标准贯入试验孔采用回转钻进，并保持孔内水位略高于地下水位。当孔 壁不稳定时，可用泥浆护壁，钻至试验标高以上15cm处，清除孔底残土后再进 行试验； ②采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，并减小导向杆与锤间的摩擦力，避 免锤击时的偏心和侧向晃动，保持贯入器、探杆、导向杆联接后的垂直度，锤击速率应小于30击/min ; ③贯入器打入土层15cm 后，开始记录每打入10cm 的锤击数，累计打入 30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。当锤击数已达50击，而贯入深度未 达30cm 时，可记录50 击的实际贯入深度，按下式换算成相当于30cm 的标准贯入试验锤击数N。
静力触探试验新技术 黄兴鹊 (欧美大地仪器设备中国有限公司, 北京100062) 摘要：本文总结了应用于静力触探试验的新技术以及使用这些新技术的重要意义。 关键词：无缆静力触探，原位试验 1. 静力触探试验 今天我们所使用的静力触探试验，二十年代起源于荷兰，当时形象地称为圆锥贯入试验（简称CPT）。这种测试方法能提供丰富的地层信息，其原理是基于将探头匀速压入土中而测量其推力。后来开发出带有双重探杆的系统，可以测量到锥尖阻力和局部摩擦力。 七十年代，电子式传感器被应用到探头上来，可以直接测量到锥尖阻力，同时可以得到其它一些参数。 自从电子科技与电脑被广泛应用以来，许多岩土工程试验方法即进入另一层次之发展阶段，原位测试已可以通过标准程序进行控制，从而得到迅速而精确的结果，其中以电子锥静力触探试验近几年的研究发展最受国际瞩目。 静力触探试验(CPT)用圆锥贯入阻力与侧壁摩阻力推定土层构造；并可利用附加装置测量土层中孔隙水压、地电阻率、温度等，以评估土层液化可能性。静力触探试验试验资料分析与应用大致包括： （1）土层判断 （2）土层分类 （3）使用u及q c推测OCR随深度的变化 （4）利用q c求粘土的不排水剪切强度 （5）利用孔隙水压的消散求土壤的压密系数和渗透系数 （6）其他土壤参数 （7） CPT测量资料在工程上的应用 2. 声学技术的应用 在做静力触探试验过程中，探头连着电缆存在很多隐患，不但在处理探杆时耗费时间，而且电缆和连接头容易意外损坏。 无缆静力触探系统取代传统的有缆静力触探系统，它使得静力触探试验变得更加方便、安全、高效。而且，使得试验过程中自动加接探杆成为可能。声学技术应用于静力触探试验是目前应用最为广泛的一种无缆静力触探解决方案，其传输距离取决于探杆和土层条件，可以达到20～200m。 声学技术所解决的是，不用信号电缆而将测试数据从探头发送到地面，它通过一个微处理器将测量数据转换成音频信号，通过探杆传送到安装在地面的检波器。 地面检波器通过电缆与CPT接口箱相连而接收测量数据；贯入深度通过光电传感器传给CPT 接口箱。
标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验 现场操作规程 一、标准贯入试验 1. 先用钻具钻至试验土层标高以上0.15m处，清除残土。清孔时应避免试验土层受到扰动。当在地下水位以下的土层进行试验时，应使孔内水位高于地下水位，以免出现涌砂和坍孔。必要时应下套管或用泥浆护臂。 2. 贯入应拧紧钻杆接头，将贯入器放入孔内，避免冲击孔底，注意保持贯入器、钻杆、导向杆联接后的垂直度。孔口宜加导向器，以保证穿心锤中心施力。 注：贯入器放入孔内，测定其深度，要求残土厚度不大于0.1m。 3.采用自动落锤法，将贯入器以每分钟15~30击打入土中0.15m后，开始记录每打入0.10m的锤击数，累计0.30m的锤击数为标准贯入击数N，并记录贯入深度与试验情况。若遇密实土层，贯入0.3吗锤击数超过50击时，不应强行打入，记录50击的贯入深度。 4.旋转钻杆，然后提出贯入器，取贯入器中的土样进行鉴别、描述、记录，并量测其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。 5.重复以上步骤，进行下一深度的贯入试验，直到所需深度。 二、静力触探试验 1.平整实验场地，设置反力装置。将触探主机对准孔位，调平机座（用分度值为1mm的水准尺校准），并紧固在反力装置上。 2.将已穿入探杆内的传感器引线按要求接到量测仪器上，打开电源开关，预热并调试到正常工作状态。
3.贯入前应试压探头，检查顶柱、锥头、摩擦筒等部件工作是否正常。当测孔隙压力时，应使孔压传感器透水面饱和。正常后将连接探头的探杆插入导向器内，调整垂直并紧固导向装置，必须保证探头垂直贯入土中。启动动力设备并调整到正常工作状态。 4.采用自动记录仪时，应安装深度转换装置，并检查卷纸机构运转是否正常；采用电阻应变仪或数字测力仪时，应设置深度标尺。 5.将探头按1.2±0.3m/min匀速贯入土中0.5~1.0m左右（冬季应超过冻结线），然后稍许提升，使探头传感器处于不受力状态，待探头温度与低温平衡后（仪器零位基本稳定），将仪器调零或记录初始读数，即可进行正常贯入。在深度6m内，一般每贯入1~2m，应提升探头检查温漂并调零；6m以下每贯入5~10m应提升探头检查回零情况，当出现异常时，应检查原因及时处理。 6.贯入过程中，当采用自动记录时，应根据贯入阻力大小合理选用供桥电压，并随时核对，校正深度记录误差，作好记录；使用电阻应变仪或数字测力计时，一般每隔0.1~0.2m记录读数1次。 7.当测定孔隙水压力消散时，应在预定的深度或涂层停止贯入，并按适当的时间间隔或自动测读孔隙水压力消散值，直至基本稳定。 8.当贯入到预定深度或出现下列情况之一时，应停止贯入。 —触探主机达到额定贯入力；探头阻力达到最大容许压力。 —反力装置失效。 —发现探杆弯曲已经达到不能容许的程度。 9.试验结束后应及时起拔探杆，并记录仪器的回零情况。探头拔出后应立即 清洗上油，妥善保管，防止探头被曝晒或受冻。
双桥静力触探分层方法 传统的单桥静力触探（简称单桥静探）只能测量比贯入阻力（Ps），数据单一、图形简单，在已有静探测试经验的简单场地能较好地满足工程需要，但对于岩土种类较多的复杂场地，单桥静探就具有较大的局限性。而双桥静力触探（简称双桥静探）可以测量锥尖阻力（qc）和侧壁阻力（fs），还能求算出摩阻比（Rf），数据多元、图形丰富，相比单桥静探具有单独测试能力强、分层更准确等特点。勘测分公司在地层复杂、软土深厚的江汉平原地区大量使用双桥静探进行测试，很好地满足了工程的需要，取得了较好的实践效果。现将双桥静力触探内业整理经验归纳如下。一：各类土的双桥静探曲线特征 划分土层是双桥触探的基本应用之一，目前国内外在利用静力触探指标划分土层、确定土名的问题上，大多采用双桥探头测得的。通过多年来湖北地区粘性土、粉土及砂类土中进行的静力触探与钻孔资料的对比，按土类对曲线形态进行分析，从中得出比较显著的特征，可以做为划分土类的基本标志，现分述如下： ( 1 )填土：在测试以粘性土为主的素填土和以生活垃圾为主的杂填土，曲线变化无规律，往往出现突变现象，由于其位于表层，比较好判定。 2 )粘土：qc曲线比较平缓，有缓慢的波形起伏，局部略有突峰，fs曲线略有突峰，在曲线右侧且距离较大。 粘土特征曲线粉质粘土特征曲线 ( 3 ) 粉质粘土：qc曲线比较平缓，有缓慢的波形起伏，局部略有突峰，fs曲线局部略有突峰，与qc曲线距离较粘土近，大部位于qc曲线右侧，当土质不均时局部交叉越过qc曲线 ( 4 ) 粉土：qc值较大，曲线呈短锯齿状，齿峰较缓，fs曲线一般位于qc曲线右侧，局部间隔较大，但偶尔也和qc曲线左右穿插。
地基强夯处理检测技术要求 .
目录 1.适用范围 (3) 2.检测依据 (3) 3.相关资料 (3) 4.检测技术要求 (3) 5.交付物要求 (5) 6.时间进度 (6) 7.附件 (6)
地基强夯处理技术要求 1.适用范围 本方案适用于神华陕西甲醇下游加工项目、神华集团公司榆神工业区清水煤化学工业园动力供应与高纯洁净气体项目、神华集团公司榆神工业区清水煤化学工业园化工物料储运项目的地基强夯施工的检测。 2.检测依据 《强夯施工文件》 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002 《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002 《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009年版) 《强夯地基处理技术规程》CECS279:2010 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002 《静力触探技术标准》CECS04:88 《建筑工程地质钻探技术标准》JGJ87-92 《原状土取样技术标准》JGJ 89-92 3.相关资料 《神华陕西甲醇下游产品加工项目岩土工程勘察技术报告》（初步勘察）； 《神华陕西甲醇下游加工项目行政综合区职工公寓、生活服务楼及停车场岩土工程勘察技术报告》（详细勘察）； 《神华陕西甲醇下游加工项目给水及高压消防水泵站、组焊厂房岩土工程勘察技术报告》（详细勘察）； 《神华集团公司榆神工业区清水煤化学工业园动力供应与高纯洁净气体项目办公楼及厂区试夯检测报告》（第1版）； 《神华陕西甲醇下游产品加工项目场地平整图》； 《神华集团公司榆神工业区清水煤化学工业园动力供应与高纯洁净气体项目强夯施工试验总结报告》； 本厂区总平面布置图（D版） 4.检测技术要求
建筑地基检测技术规范 JGJ340-2015 批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部 施行日期：2015年12月1日 中华人民共和国住房和城乡建设部公告第786号 住房城乡建设部关于发布行业标准《建筑地基检测技术规范》的公告现批准《建筑地基检测技术规范》为行业标准，编号为JGJ340-2015，自2015年12月1日起实施。其中，第5.1.5条为强制性条文，必须严格执行。 本规范由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。 中华人民共和国住房和城乡建设部 2015年3月30日 前言 根据住房和城乡建设部《<关于印发2010年工程建设标准规范制订、修订计划＞的通知》（建标[2010]43号）的要求，规范编制组经过广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，编制本规范。 本规范的主要技术内容是：1总则；2术语和符号；3基本规定；4土（岩）地基载荷试验；5复合地基载荷试验；6竖向增强体载荷试验；7标准贯入试验；8圆锥动力触探试验；9静力触探试验；10十字板剪切试验；11水泥土钻芯法试验；12低应变法试验；13扁铲侧胀试验；14多道瞬态面波试验。 本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。 1总则 1.0.1为了在建筑地基检测中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、确保质量、保护环境，制定本规范。 1.0.2本规范适用于建筑地基性状及施工质量的检测和评价。 1.0.3建筑地基检测方法的选择应根据各种检测方法的特点和适用范围，考虑地质条件及施工质量可靠性、使用要求等因素因地制宜、综合确定。 1.0.4建筑地基检测除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2术语和符号
静力触探试验在工程勘察中的应用 贾文华1 1 前言 静力触探试验简称CPT，是岩土工程勘察使用最广泛的原位测试方法之一，其基本原理是利用静力将一定规格带有电阻应变片的探头压入土中，在贯入过程中使土层发生剪切破坏，在探头上反映的作用力就是该土层的极限破坏强度，通过特定的仪器将电信号转换成贯入力进行记录，形成一条或数条随深度变化的曲线，由于贯入阻力的大小与土的性状和类别有关，通过相关的经验公式，可以间接得出土层的承载力、模量等地基基础设计参数。 CPT的发展与社会科技发展水平相伴随，在我国大体经历了三个阶段。初期试验加压系统为螺旋丝杠机械式，使用电阻应变仪记录贯入力，每10cm人工记录一次；这期间已出现了双桥探头，时间大致是七十年代至八十年代初。第二阶段重要的标志是记录系统使用了可以自动记录的电子电位差计，能够连续记录土层随深度变化的贯入力曲线，加压系统也改用液压加压，贯入能力大为改进。在研究领域，能同时测量孔隙水压力的三桥探头开始出现。可以说，上世纪八十年代～九十年代是静力触探试验大发展的时期，各个地区和系统在普及应用的基础上，推出了大量的经验公式；同期的研究资料很多，并列入当时国家和地方的规范规程。第三阶段大致从九十年代初开始，最显著的进步是使用数字化仪器采集存储数据，并与一些勘察软件兼容对接，实现在微机上进行绘图、统计及分层等内业资料处理工作，工作效率和精度都有很大的提高。 近三十年来，我院的CTP应用紧随这项技术发展步伐，在同行业中处于先进水平，特别是从九十年代中期开始，在本地区率先使用第三代仪器，具有显著的技术优势。相信随着广大技术人员应用水平的提高，这种原位测试方法在我院勘察主业中会发挥越来越大的作用。 2 CPT的特点及应用 现行《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第三章3.0.3条第二款规定：地基评价宜采用钻探取样、室内土工试验、触探，并结合其它原位测试方法进行。并明确指出，不论地基基础设计等级如何，触探都是一种不可缺少的勘察手段。但在实际工作中，并非采用了任何一种触探就能满足规范的要求，应考虑几种不同触探方法适用条件。一般情况下，重型、超重型动力触探（DPT）适用于碎石土，标准贯入试验（SPT）在砂土地层中使用最为有 ）对浅层的新近沉积土及素填土适用。而CPT的适用范围较之上述手效，轻型动力触探（N 10 段更为广泛，可以用于除碎石土以外的各类地层，在一般粘性土、粉土、软土、新近沉积土、素填土和各类砂土地层中均可以使用，除此之外，CPT还具备以下几个显著的特点： 1. 中国兵器工业北方勘察设计研究院
外文翻译 译文： 基于CPT（静力触探技术）土壤性质和概率的分类 K. Onder Cetin, M.ASCE ; 和Cem Ozan 摘要 由于在常规静力触探测试的土壤取样不足，有必要基于锥尖与侧壁摩擦值以及孔隙水渗透压力诱发期间和之后对土壤特点分类。目前可用的半经验方法表现出在评估土壤类型不确定。本文的静力触探为基础的土壤特征和分类方法是在试图提出一个新的可能，解决固有的不确定性问题的范围。为了标准化校正的锥尖阻力（q t,1,net ）,归摩擦率（FR），细沙含量（FC），液限（LL），塑性指数（PI）和土壤类型组成的数据库与土壤分类系统的统一得到遵守这个目的。土壤分类实验室是测试钻孔取扰动样大部分2米内CPT洞的标准贯入试验。由此产生的数据库通过评估贝叶斯更新概率方法，允许充分和一致的表现不确定性,包括（1）模型的缺陷表示方法；（2）统计的不确定性；（3）固有的变异性。结论表明， 不同的FC，LL，PI和A线边界曲线随着一个新的CPT基础，在（q t,1,net ）和（F R ）领域提 出了一种简化的土分类方案。概率方法所建立的模型的可靠性通过一组数值实例进行了证明。 DOI: 10.1061/ASCE1090-024********:184 CE数据库主题词：静力触探试验;可塑性;液限;土壤分类;概率。 简介 基于地质及岩土工程资料汇编的目的，CPT圆锥贯入试验被广泛用于研究地下土壤特性。与D6066-98标准一致（美国ASTM2000），传统的CPT，将一个10平方厘米面积的钢锥以20毫米/秒液压推入土壤，并记录端阻力和侧壁摩阻力。由于它的鲁棒性和可重复性，其主要劣势是缺乏土壤取样，尽管最近出现了一些对传统CPT的改进试图消除这一缺点。这些有衡量次生孔隙压力（Janbu和Senneset1974年，Schmertmann1974年）；剪切波速（Campanella等人1986，罗伯逊等1986年）；在多个地点的渗透率（即 piezo-cone penetration test, CPTU or seismic cone penetration test, SCPT）；数字成像周围的土壤介质[即 vision CPT（Raschke 和 Hryciw 1997）]，以及多套筒（DeJong 和 Frost 2002）圆锥贯入，以提供其他的有用信息。然而，土壤分类仍广泛基于使用端阻力和摩擦或孔隙压力比来确定土壤分类的相关性。关于套筒摩擦或孔隙压力测量（或两者）土壤分类的优越性仍在争论中，这些辩论的一些论点提出：（1）制作不同的摩擦锥体套测量不同的设计，来确定侧壁摩擦测量可靠性和探针与孔隙压力测量的准确定;（2）评估土壤类型和土壤状况对膨胀或收缩孔压力测量影响的有关的问题;（3）解释孔隙压力测量中的不饱和或部分饱和土层;（4）锥体初始饱和度。 存在一个基于CPT数据评估土壤类型（或行为）的解决方案。（Baligh等 1980年，Douglas 和 Olsen 1981； Jones 和 Rust 1982； Senneset和Janbu1985； Olsen 和Malone 1988；Olsen 和 Koester 1995； Robertson 和 Campanella 1988；Robertson 1990年Olsen 和Mitchell 1995年；Robertson和 Wrid 1997年，Zhang 和 Tumay 1999）等图1和2所示。其中，罗伯逊最广泛使用的方法（1990年），Robertson 和 Wride进一步发展了（1997年），以使图表更适合电子表格分析，Olsen和Mitchell（1995），基于标准化锥尖阻力Q或q cle 摩擦比（F）或摩擦比域在CPT数据的相对位置，土壤分类为砂，粉土，粘土等。虽然在实践中广泛使用，这些工作主要受到以下缺点：（1）中没有明确指数的形式定义作为连接的土分类区土壤指标实际参数，如，对“淤泥的混合物-粘土淤泥粉质粘土”索引定义对个别解决有关岩土工程的淤泥或粘土具体问题太含糊;（2）土壤分类的
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岩土工程勘察原位测试标准贯入试验、静力触探试验、动力 触探试验
现场操作规程
一、标准贯入试验 1. 先用钻具钻至试验土层标高以上 0.15m 处，清除残土。清孔时应避免试
验土层受到扰动。当在地下水位以下的土层进行试验时，应使孔内水位高于地下 水位，以免出现涌砂和坍孔。必要时应下套管或用泥浆护臂。
2. 贯入应拧紧钻杆接头，将贯入器放入孔内，避免冲击孔底，注意保持贯 入器、钻杆、导向杆联接后的垂直度。孔口宜加导向器，以保证穿心锤中心施力。
注：贯入器放入孔内，测定其深度，要求残土厚度不大于 0.1m。 3. 采用自动落锤法，将贯入器以每分钟 15~30 击打入土中 0.15m 后，开始记 录每打入 0.10m 的锤击数，累计 0.30m 的锤击数为标准贯入击数 N，并记录贯入 深度与试验情况。若遇密实土层，贯入 0.3 吗锤击数超过 50 击时，不应强行打 入，记录 50 击的贯入深度。 4. 旋转钻杆，然后提出贯入器，取贯入器中的土样进行鉴别、描述、记录， 并量测其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。 5. 重复以上步骤，进行下一深度的贯入试验，直到所需深度。 二、静力触探试验 1. 平整实验场地，设置反力装置。将触探主机对准孔位，调平机座（用分度 值为 1mm 的水准尺校准），并紧固在反力装置上。 2. 将已穿入探杆内的传感器引线按要求接到量测仪器上，打开电源开关，预 热并调试到正常工作状态。 3. 贯入前应试压探头，检查顶柱、锥头、摩擦筒等部件工作是否正常。当测 孔隙压力时，应使孔压传感器透水面饱和。正常后将连接探头的探杆插入导向器
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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q c和侧摩阻力fs , 又可计算出摩阻比FR ( FR = f s/ 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 ~ 2 cm 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系数。
岩土工程勘察原位测试 标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验 现场操作规程
一、标准贯入试验 1. 先用钻具钻至试验土层标高以上 0.15m 处，清除残土。清孔时应避免试 验土层受到扰动。 当在地下水位以下的土层进行试验时，应使孔内水位高于地下 水位，以免出现涌砂和坍孔。必要时应下套管或用泥浆护臂。 2. 贯入应拧紧钻杆接头，将贯入器放入孔内，避免冲击孔底，注意保持贯 入器、 钻杆、 导向杆联接后的垂直度。 孔口宜加导向器， 以保证穿心锤中心施力。 注：贯入器放入孔内，测定其深度，要求残土厚度不大于 0.1m。 3. 采用自动落锤法， 将贯入器以每分钟 15~30 击打入土中 0.15m 后， 开始记 录每打入 0.10m 的锤击数， 累计 0.30m 的锤击数为标准贯入击数 N， 并记录贯入 深度与试验情况。若遇密实土层，贯入 0.3 吗锤击数超过 50 击时，不应强行打 入，记录 50 击的贯入深度。 4. 旋转钻杆，然后提出贯入器，取贯入器中的土样进行鉴别、描述、记录， 并量测其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。 5. 重复以上步骤，进行下一深度的贯入试验，直到所需深度。 二、静力触探试验 1. 平整实验场地，设置反力装置。将触探主机对准孔位，调平机座（用分度 值为 1mm 的水准尺校准） ，并紧固在反力装置上。 2. 将已穿入探杆内的传感器引线按要求接到量测仪器上， 打开电源开关， 预 热并调试到正常工作状态。 3. 贯入前应试压探头，检查顶柱、锥头、摩擦筒等部件工作是否正常。当测 孔隙压力时， 应使孔压传感器透水面饱和。正常后将连接探头的探杆插入导向器 内，调整垂直并紧固导向装置，必须保证探头垂直贯入土中。启动动力设备并调 整到正常工作状态。 4. 采用自动记录仪时， 应安装深度转换装置， 并检查卷纸机构运转是否正常；
双桥静力触探分层 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
双桥静力触探分层探讨 传统的单桥静力触探（简称单桥静探）只能测量比贯入阻力（Ps），数据单一、图形简单，在已有静探测试经验的简单场地能较好地满足工程需要，但对于岩土种类较多的复杂场地，单桥静探就具有较大的局限性。而双桥静力触探（简称双桥静探）可以测量锥尖阻力（q c）和侧壁阻力（f s），还能求算出摩阻比（R f），数据多元、图形丰富，相比单桥静探具有单独测试能力强、分层更准确等特点。勘测分公司在地层复杂、软土深厚的江汉平原地区大量使用双桥静探进行测试，很好地满足了工程的需要，取得了较好的实践效果。现将双桥静力触探内业整理经验归纳如下。 一：各类土的双桥静探曲线特征 划分土层是双桥触探的基本应用之一，目前国内外在利用静力触探指标划分土层、确定土名的问题上，大多采用双桥探头测得的。通过多年来湖北地区粘性土、粉土及砂类土中进行的静力触探与钻孔资料的对比，按土类对曲线形态进行分析，从中得出比较显着的特征，可以做为划分土类的基本标志，现分述如下： (1)填土：在测试以粘性土为主的素填土和以生活垃圾为主的杂填土，曲线变化无规律，往往出现突变现象，由于其位于表层，比较好判定。 (2)粘土：q c曲线比较平缓，有缓慢的波形起伏，局部略有突峰，f s曲线略有突峰，在曲线右侧且距离较大。 粘土特征曲线粉质粘土特征曲线 (3)粉质粘土：q c曲线比较平缓，有缓慢的波形起伏，局部略有突峰，f s曲线局
部略有突峰，与q c曲线距离较粘土近，大部位于q c曲线右侧，当土质不均时局部交叉越过q c曲线。 (4)粉土：q c值较大，曲线呈短锯齿状，齿峰较缓，f s曲线一般位于q c曲线右侧，局部间隔较大，但偶尔也和q c曲线左右穿插。 粉土特征曲线粉细砂特征曲线 (5)砂类土：q c值较大，曲线呈长锯齿状，f s曲线一般和q c曲线间隔较小，曲线尖峰处大部位于q c曲线以左；砂类土颗粒不均匀时q c曲线和f s曲线的尖齿更为剧烈，局部呈不规则的、残破的大锯齿状。 二：各土类划分指标 通过双桥静探曲线形态我们能够对土层大致分层，但要做到精确分层我们还应根据《工程地质手册》（第四版）第205页图3-4-6来划分，现结合《岩土工程勘察工作规程》（DB42/169-2003）将图3-4-6中的公式整理成下表。地质队黄河已将下表公式编辑成Excle表格，只需输入q c、f s即可自动判别岩土类别，使用起来更方便。 双桥静探试验地层划分与定名解译表
第26卷第10期 岩 土 力 学 V ol.26 No.10 2005年10月 Rock and Soil Mechanics Oct. 2005 收稿日期：2004-04-19 修改稿收到日期：2004-06-16 基金项目：上涨市建设发展基金会资助（No.A0105151）。 作者简介：张继红，男，1975年生，硕士，高级工程师，从事岩土工程科研与咨询设计工作。E-mail: zjhsky@https://www.doczj.com/doc/5f17974394.html, 文章编号：1000－7598－(2005) 10―1652―05 双桥静力触探法判别上海薄夹层粘土地基液化研究 张继红1，顾国荣2 （1.上海地固岩土工程有限公司，上海 200086，2.上海岩土工程勘察设计研究院有限公司，上海 200002） 摘 要：通过对11项典型工程场地进行原位取土及双桥静力触探原位测试分析，重点研究了上海地区薄层粘性土（或粘质粉土）夹层对液化判别的影响，统计分析了锥尖阻力q c 、摩阻比R f 与土层粘粒含量的相关关系，提出了完全依据双桥静力触探试验的地基液化判别方法，在工程应用中取得了显著经济效益。 关 键 词：薄粘性土夹层；双桥静力触探；粘粒含量；液化判别 中图分类号：TU 435.1 文献标识码：A Study of CPT for liquefaction estimation of sands with thin clay interlayer in Shanghai Area ZHANG Ji-hong 1 , GU Guo-rong 2 (1. Shanghai Geo-anchor CO.,Ltd., Shanghai 200086, China; 2.Shanghai Geotechnical Investigations & Design Institute, Shanghai 200002, China) Abstract: Based on CPT(q c , R f ) tests in eleven representative engineerings, liquefaction estimation of sandy soils with thin clay interlayer in Shanghai area is studied. It is revealed that there are significant relationship between specific penetration resistance, friction-resistance ratio and soil clay content through statistical analysis of tested data. The liquefaction estimation method based on CPT(q c , R f ) is given. And its application shows that the method is effective. Key words: sandy soils with thin clay interlayer; cone penetration test; soil clay content; liquefaction estimation 1 前 言 在地震作用下饱和砂土或砂质粉土中孔隙水压力逐渐上升，部分或完全抵消土骨架承担的有效应力，从而使土体承载力降低甚至完全丧失，发生液化。这种现象往往造成地表喷砂冒水、地裂滑坡和地基不均匀沉陷，危及建筑物的正常使用与安全。如何准确合理地判别地基土的液化及液化危险等级，一直受到岩土工程界的高度重视。 目前已经提出了一系列评定地基土液化可能性的方法，如临界孔隙比法、振动稳定密度法、标准贯入试验法、标准爆破沉降量法、临界振动加速度法、抗液化剪应力法、波速法、综合指标法、静力触探法和统计法等[1 ～6] 。影响土体地震液化的因素 有土性条件、初始应力条件、地震作用和排水条件等，故每种方法都有一定的适用范围，因此存在试验指标可信度和液化判别精确度问题。 由于双桥静力触探试验可以同时测出锥尖阻力 c q 值与侧阻力s f 值，不但能较好地反映原位土体的力学性质，而且能较好的反映土中粘粒含量等物理性质。在试验操作、试验资料稳定性及试验费用等方面与单桥静力触探试验相近，具有广阔的应用前景。 国外较多地使用双桥静力触探试验，并直接用于土类划分、土体强度指标计算、液化判别等，总结了丰富的经验。但国内较多地采用单桥静力触探试验，并为工程界广泛接受。双桥静力触探试验虽已有所应用，但对双桥静力触探试验成果的分析与利用不够充分，需进一步总结经验，以提高岩土工程技术水平。 本文针对性的选择11项典型工程场地进行标准贯入、单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探、扁铲侧胀试验。通过多种原位测试技术与室内土工颗分实验相结合，研究地基土液化特性，重
CLD-2,3静力触探仪使用说明书 一、静力触探仪概述： 1.CLD-2,3静力触探仪适用于在一般粘性土、软土、黄土和密砂土地区的土木建筑工程、市政、公路、工程地基土原位测试，用于查明地层在垂直和水平方向的变化； 好仪器，好资料，尽在沧州建仪（https://www.doczj.com/doc/5f17974394.html,）。欢迎查询。 打造中国建仪销售第一品牌，树立沧州产品全新形象 2.CLD-2,3静力触探仪用来确定天然地基承载力和估算单桩承载力；判别砂土液化的可能性；确定软土的不排水抗剪强度；提供软土地基承载力和斜坡稳定性的计算指标。 3.CLD-2,3静力触探仪是利用机械转动将探头匀速地压入土中,适宜在软土、粘性土、老粘土、黄土、砂性土等地层中测试，利用探头与土层接触时产生的阻力，通过电阻变化的信号，传送到地面的测量仪表上。静力触探仪整机各部件重量轻，体积小搬运方便，安装方便，工作效率高，能配用不同直径的探杆和探头。 4.符合静力触探技术标准CECS04:88和岩土工程勘察规范GB50021-2001，执行标准国标GB50021-2001岩土工程勘查规范。 二、静力触探仪结构形式: 主机（整机）、地锚、手摇式、单桥探头（标准配置）、双桥探头（选配）、人工记录仪（标配）、自动记录仪（选配）。 三、主要参数： 1、贯入力：2吨/3吨 2、贯入速度：0.8~1.2米/分 3、探杆长：1米/支 4、贯入探头：10cm2 5、测量仪表：人工记录仪（标准配置为人工记录仪）或自动记录静探微机 6、整机重量：160公斤。 静力触探仪配置如下： CLD-2/3静力触探仪主机架1台，记录仪1台，探杆20米，单桥探头1只，四芯屛蔽电缆线30米，地锚2根山型板1只、卡快1只、加力杆2支、地锚压铁2付、地锚肖2只、导向套2付、等其余配套件工具全部供给。 安装方法： 1、孔位应避开地下电缆、管线及其它地下设施。 2、当拟定孔位处地面不平时，应平整场地，并根据勘探深度和表层土的性质，确定地锚的个数和排列形式。 3、静力触探机安装要平稳，应与下入土中的地锚牢固连接。
1、根据地质勘探的布点要求，选取好位置，先在触探试验点两旁的地上拧两个地锚，拧前 用铁锹在锚地点挖一个V型坑，坑深25-30cm,然后将地锚竖在V型槽内以缓慢的速度拧下，拧锚时用地锚压铁套在地锚杆上，将两根加力杆分别插在地锚压铁两边，两人或多人以推磨状地锚缓慢旋转拧下，两根地锚相距约0.8m，然后将地面铲平，铺上两块木垫板。 2、与底架槽钢，用4个M8螺钉连接好后，安放在垫木板上，使两根已下好的锚位于支架 两边，两根槽钢的中部，再将地锚压铁套在锚杆上，使底架槽钢与压铁相互连接，插好地锚销钉，将4个蝴蝶螺丝钉旋在地锚压铁的螺孔中，矩形旋入使其顶紧底架槽钢，施压时注意贯入支架必须与地面垂直，若不垂直可将一边螺钉继续旋入以达到垂直的目的，如贯入支架与地面倾斜，螺钉压紧已无法调整，可以松开螺钉，抽动一边垫板（高的一端）使垫板下土向两边推去减少其高度，以保证支架垂直地面。 3、把带有一端电缆线的探头与已穿好探杆的电缆线相连接，用涤纶绝缘胶带纸缠封插头 处，以防进水受潮和增加插座的抗拉力。将第一根探杆连接，连接时一手握着探头，一手握着每节探杆，探头不动，转动探杆，使其连接。切勿转动探头，以免电缆线断裂。 4、将带有探头已穿好的电缆的探杆，放在触探机一侧，取出带有探头的第一节探杆，将第 一节探杆从上面板上对峙下面板的圆孔中穿过，使探头干在下面板的圆孔中，对好中心，将第二节探杆和第一探杆连接。 5、将经历触探测力仪放在探杆旁边，电缆线的另一端与静力触探测量仪接好。仪表的接线 盒调整，见静力触探测量仪使用说明书。仪表调整时需将探头垂直空避免阳光直射，将U型卡块卡在探杆街头上，将山形压板放在U型卡块的下面，使其两边槽卡主链条，重击卡主探杆，转动摇把使山形压板卡住的两根链条上的加长销由下向上运动，直至加长销带动山形板及探杆抬起，悬空垂直地面，读取初读数。 6、仪表调整完毕准备工作就绪，就开始工作。可由4人操作，分工是两人专管摇把，以均 匀的速度将探杆压下，一人放取探杆接头上的U型卡块和山形板兼顾接探杆，一人记录测量仪表读数。工作时将U型卡块卡在探杆上，再将山形板放置在U型卡块上，转动摇把，使加长销压住山形板，当加长销压住山形板工作时，使探杆以每分钟0.8-1.2m的速度向下贯入。 7、将立柱上自行划上10cm一档的标尺，观察山形板下压移动的位置，记录人员每10cm 记一仪表数。 8、当一节探杆压入底部时，山形板与U型卡块接近下面板（探杆向下贯入时另一节探杆可