CPT在海洋工程地质调查中的应用分析
摘要：我国是沿海大国，为了更好的维护国家海洋权益，需要通过合理的方
式开发和利用海洋资源。在开发资源的过程中，应当对海洋资源进行有效的防护。同时，为了保证海洋资源利用和海洋事业能够协调发展，就需要从多个角度调查
海洋地质信息。本文针对GIS的海洋地质调查信息模型研究与应用进行详细分析，希望文章内容对相关工作人员可以有所帮助。
关键词:CPT在海洋工程地质调查中的应用分析
海洋地质调查局“海洋六号”船在进行海上试验的过程中，技术人员
完成了对海底土体锥尖阻力、侧壁摩擦力和孔隙水压力的测试，并在锥进过程中
实时获得探头的锥进倾角。通过与以往地层数据的对比，CPT测试数据的一致性
较高，能够更好地反映海底土体的土力学特性。采用刚性探杆的大深度海床式海
底CPT设备可适用于2000米以内水域，最大贯入力达40千牛，并具有良好的锥
进深度扩展性。静力触探是一种重要的土体原位测试方法，广泛应用于海洋工程
地质调查，可为海洋工程构筑物，从而为海上油气开发平台和输油管线的地基稳
定性评价等提供重要的原始数据。
一、静力触探器定义和功能
静力触探原名叫荷兰锥实验,是用静力将一定规格和形状的圆锥静力触探探
头以恒定的速率压入土壤中，测定贯入过程中探头所受到单独阻力，根据贯入力
的大小间接判定土的物理力学性质。静力触探CPT是一种具备速度快、数据连续
性好、数据再现性好的、操作省力等特点的原位测试方法。CPT数据不仅可用于
土层划分、土类判别，并可用于估算粘性土的不排水抗剪强度、超固结比、灵敏度、砂土的相对密实度、内摩擦角、土的压缩模量、变形模量、饱和粘土不排水
模量、砂土初始切线弹性模量和初始切线剪切模量、地基承载力、单桩承载力以
及砂土液化判别等。随着海洋开发的迅速发展, 静力触探CPT测试技术在国内
外海洋工程领域的使用越来越普遍。目前, 用于海上作业的CPT测试技术在国外
已非常成熟, 并已广泛应用于海上工程领域。在国内虽已在海洋石油开发领域、
隧道工程和部分电缆和沉管工程项目中开始应用, 但还未被广泛采用。国外用
于海上作业的CPT测试设备主要可分为两种类型：海床和井下测试系统，本文仅
就卷杆式海床静力触探测试系统进行说明。海床静力触探系统是全世界海洋系统
受欢迎、具市场竞争力的海床静力触探CPT测试系统，广泛应用于海洋工程和管
线路由调查。随着海洋开发向深海发展,静力触探技术(CPT)在国内外海洋工程领
域的使用越来越普遍,在海洋工程地质调查中起到越来越重要的作用.总结了静力
触探技术的发展历程,详细介绍了其在海洋工程中的应用和发展,特别是介绍了一
种适用于深海土体的全流动触探贯入仪.与传统的强度测试方法相比,全流动贯入
仪在测试软土的不排水抗剪强度时可忽略覆土压力及孔隙压力的影响;探头的投
影面积较大,可以得到更为精确的不排水抗剪强度值;贯入阻力与软土强度之间的
关系具有比较严格的理论解;循环贯入试验可评价重塑土的特性及相关指标等等.
笔者也应用CEL法开展了全流动贯入仪的数值模拟研究,发现T-bar贯入过程中
土体的破坏模式与理论假设有较大差异,Ball则与理论假设差异较小;数值模拟得
出的T-bar与Ball的承载力系数较Randolph的建议值偏小.
二、海洋地质调查信息模型的研究
1. 地质调查概念模型
概念模型就是通过抽象的方式直接反映现实世界的情况，其可以起到
连接仿真世界和真实世界的作用。通过对概念模型的应用，完成对现实世界中遇
到的各项问题的合理描述，并且对软件设计进行描述，可以在不依赖计算机系统，以及相应的开发平台的情况下，实现对客观世界的一种抽象表达，准确反应现实
情况。
2. 地质取样
地质取样工作在实际开展过程中，就是在不同地质取样点完成取样，
然后在现场或回室内，完成相应的分析工作，在实际分析过程中，包括对海水样
品的盐度、温度、PH、导电率、金属物质成分等各项内容的分析。对取样海水的
具体情况进行详细分析，完成对特定海域的地形地貌、海洋水深、海底地质类型
的具体分布情况，以及地质灾害内部与类型情况的合理分析，全面掌握海洋的特点，从而依据掌握的情况对海洋地质的具体情况进行综合评价，最终为海洋资源
的开发，以及各种减灾工作的开展提出合理化建议，为海洋资源的合理开采提供
强有力的支持。
3. 地质勘探
地质勘探就是在海洋上布置钻井，从而获取岩心信息，并且完成相应
的分析工作，展现海底地层的具体情况，特别是可以对生油岩的实际生成情况，
以及相应的分布情况加以明确，进而为海洋石油资源，以及海洋中的水合物的实
际分布情况的分析提供支持。海洋地质勘探工作的开展是一项复杂工作，在实际
作业过程中，包括的主要对象有地质勘测井信息、地层信息、岩心信息、样本信
息等多项内容。进行地质信息概念模构建过程中可以对UML进行应用，通过类构
造完成对相应模型的合理表达，在具体模型中，每个类都包含属性和实现行为的
离散对象构成，其中对象属性被视作特性，其具体执行行为被视作操作。
4.GIS环境中海洋地质调查活动模型
GIS环境中海洋地质调查对象的关键活动，以及相应的操作流程，可以通过
对UML活动图的应用，完成相应的建模工作。通过地质调查活动图模型的应用能
够反映地球物理调查、地质取样分析、地质勘探模型中涉及的各种关键对象的具
体操作方式，以及相应的逻辑方法，从相应的海区选址开始，将对应的地图打开，在具体作业过程中，可以完成对相应的调查区域，以及地质取样点进行准确选择，同时，也可以对调查工区的具体信息内容进行合理调查，能够准确的完成对各种
信息内容的合理查询。在问题分析期间，对点号的调查信息内容进行查看，或者
对侧线剖面图进行查询，例如通过对地震剖面图进行应用，完成对断层信息内容
的准确分析。進行海洋地质点进行取样分析，对取样信息内容进行详细查询，对
相应的分析报告内容进行查询，依据查询结果，生成分类分析图，在该过程中，
可以对离散数据内容进行适当拟合，或者形成连续分布图、等线图，完成对相应
分析结果，以及相应图表内容的保存，最后退出。
结语:
综上所述，目前深海着陆器技术能够实现搭载沉积物力学特性原位测试设备进行全海深作业，并能获取沉积物样品以及海底水样、生物样品。为实现全海深海底沉积物力学性质原位精准测试，深海底表层沉积物主要由软泥组成，强度低、抗扰动能力差，减小测试装置在着陆与施测过程中对沉积物的扰动，对于提高测试结果的准确性至关重要。海底沉积物力学特性的原位测试结果均需要通过进一步解析来获得沉积物剪切强度。在进行GIS的海洋地质调查信息模型研究期间，应从信息模型概述、统一建模语言与信息建模、海洋地质调查信息模型的研究、系统总体设计分析几个方面入手，更好的完成对资源的开发。
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CPT在海洋工程地质调查中的应用分析 摘要：我国是沿海大国，为了更好的维护国家海洋权益，需要通过合理的方 式开发和利用海洋资源。在开发资源的过程中，应当对海洋资源进行有效的防护。同时，为了保证海洋资源利用和海洋事业能够协调发展，就需要从多个角度调查 海洋地质信息。本文针对GIS的海洋地质调查信息模型研究与应用进行详细分析，希望文章内容对相关工作人员可以有所帮助。 关键词:CPT在海洋工程地质调查中的应用分析 海洋地质调查局“海洋六号”船在进行海上试验的过程中，技术人员 完成了对海底土体锥尖阻力、侧壁摩擦力和孔隙水压力的测试，并在锥进过程中 实时获得探头的锥进倾角。通过与以往地层数据的对比，CPT测试数据的一致性 较高，能够更好地反映海底土体的土力学特性。采用刚性探杆的大深度海床式海 底CPT设备可适用于2000米以内水域，最大贯入力达40千牛，并具有良好的锥 进深度扩展性。静力触探是一种重要的土体原位测试方法，广泛应用于海洋工程 地质调查，可为海洋工程构筑物，从而为海上油气开发平台和输油管线的地基稳 定性评价等提供重要的原始数据。 一、静力触探器定义和功能 静力触探原名叫荷兰锥实验,是用静力将一定规格和形状的圆锥静力触探探 头以恒定的速率压入土壤中，测定贯入过程中探头所受到单独阻力，根据贯入力 的大小间接判定土的物理力学性质。静力触探CPT是一种具备速度快、数据连续 性好、数据再现性好的、操作省力等特点的原位测试方法。CPT数据不仅可用于 土层划分、土类判别，并可用于估算粘性土的不排水抗剪强度、超固结比、灵敏度、砂土的相对密实度、内摩擦角、土的压缩模量、变形模量、饱和粘土不排水 模量、砂土初始切线弹性模量和初始切线剪切模量、地基承载力、单桩承载力以 及砂土液化判别等。随着海洋开发的迅速发展, 静力触探CPT测试技术在国内 外海洋工程领域的使用越来越普遍。目前, 用于海上作业的CPT测试技术在国外
静力触探技术在海洋工程勘探中的应用 摘要：对于工程地质分析评价工作而言，静力触探技术凭借着高速、便捷、连 续性好等优势。作为工程勘察的重要手段之一，该技术在海洋工程地质工作中也 得到了广泛应用，因此，本文就该技术在其中的应用进行分析，首先介绍了国内 外该技术的发展情况，其次对其应用展开深入的研究，希望能够为海洋工程勘探 工作提供一定的参考。 关键词：静力触探技术；海洋工程勘探；应用 十三五规划中明确指出要开发蓝色经济空间，加大力度开发海洋工程，这也 进一步促使海洋工程勘探技术的研究，静力触探技术也就是锥探技术，其属于土 体原位测试技术，反应的是土质变化特征，操作原理就是利用准静力用匀速将内 部传感器探头压入到土层中，根据土层厚度将探头所受到的阻力变化情况记录下来，进而推测出土层情况。该技术在工程地质综合分析评价中的应用比较广泛， 尤其是海洋工程地质勘探中具有明显的优势。 一、国内外静力触探技术概述 （一）国外静力触探技术 国外使用静力触探技术的起步时间比较早，从1913到1930年，瑞典、荷兰 先后都应用了静力触探技术，在一定程度上推动了该技术实现了创新发展。而从1960年开始，荷兰、法国等国家未来发展海洋事业，将静力触探技术应用到海洋 土体探测活动，并在1965年建立了自升式平台开展海底静力触探勘探工作，且 取得了成功，自此之后，海洋工程勘探领域正式开始应用CPT技术[1]。截止到目 前为止，欧美等发达国家关于静力触探技术的应用已经比较成熟，且实现了持续 创新，被全球土工领域广泛认可，实现了商业化发展。 （二）国内静力触探技术 我国从1954年开始引入静力触探技术，并进行了黄土土体的试验，1964年 研制出第一台触探仪，之后关于探头传感器技术的研究比较少，当前使用的探头 主要为单桥和双桥两种探头，其规格与国际通用要求也不相同，导致测试结果无 法在国际上开展交流活动，且相较于先进国家而言，我国在CPT理论知识、CPTU 等方面的研究也有较大的差距。截止到目前为止，我国对海底静力触探设备的研 究也比较丰富，例如1973年的海底静力触探仪，其使用涡轮蜗杆和齿轮进入形式，水深可以达到50m，深度可以达到7m[2]。再比如2003年的顶压式静探机， 或是2005年的浅海域海底静力触探测试系统，使用柔性卷绕杆连续进入形式， 水深可以达到55m，深度可以达到15m。 二、海洋工程勘探中CPT技术的应用 （一）国外CPT测试设备 1.海底式测试设备。该设备使利用探杆将探头从海底持续的进入到土层中， 其是在1971年研发应用的，该设备根据重量、进入深度以及探头大小可以分成 重型和轻型两种类型。该设备主要应用在配备吊车、A型吊架船只中。此外，该 设备还有其他的操作形式，就是将设备安装在水下机器设备中，以便于海床环境 开展作业[3]。但是，该设备也存在不足，由于设备自身重量有限，导致其提供的 静压反力受限，以致静力触探深度不够。 海床式静力触探仪对相关的设备依靠性太强，需要配置水下机器设备共同使用，且操作不便，使用成本较高。 2.交替式测试设备。该设备的覆盖率仅为50%，在缺乏探测数据深度基础上，
国内外海底静力触探的技术研究与进展 摘要：针对以海底土体为基础的海洋工程设施的日益增多，本文阐述了开展静力触探（CPT）技术进行海底土体测试的实用性和重要性，分析了海底CPT的三种实施工艺（PlatformCPT，SeabedCPT和DownholeCPT）的各自技术特点，从功能与设备的角度详细论述了海底CPT的国内外研究现状，并对我国海底CPT 的未来发展趋势展开讨论。对我国今后的海底CPT技术从近岸走想深海等相关科研活动提供参考资料和指导意义。 关键词：海底；静力触探；现状；趋势TheStatusandDevelopmentofOffshoreConePenetrationTestingatHomea ndAbroad ChenQiXuXingShiYaohongPanYi (GuangzhouMarineGeologicalSurvey,Guangzhou510760,P.R.China）Abstract:Inthefaceoftherapiddevelopmentofoffshoreestablishmentsbase donseabedsoil,thispaperexpatiatesthepracticabilityandessentialityofCPTi nseabedsoiltest，analyzesthecharacteristicsofthreetechniquesofoffshoreCPT(PlatformCPT, SeabedCPTandDownholeCPT),dissertatesdetailedlythecurrentlystatusfro mfunctionandequipmentaspects,discussesandpredictsthefuturedevelop mentofoffshoreCPT.Thepapercanbeusedasreferenceforexploitationanda pplicationofoffshoreCPTfrominshoretodeep-seainChina. Keywords:offshore；CPT；status；development 1概述
海洋勘察技术的现状分析与趋势探讨 摘要：海洋工程勘察是通过测量、测试、勘探、模拟、分析等手段为海洋 工程建设提供必须的、可靠的海底地形、海底岩土和海洋环境特征等成果，查明 海上结构物影响范围内的岩、土层分布及其物理力学性质，以及影响地基稳定的 不良地质现象，为海上结构物基础设计、安装以及不良地质现象的防治措施提供 科学依据。本文主要是从海洋工程勘察技术现状出发，国内外部市场应用情况以 及发展趋势展开探讨。 关键词：海洋勘察；现状；趋势 二十一世纪是海洋经济发展的世纪，将是国民经济的重要组成部分。海洋工 程勘察行业是海洋经济的支持层，内容涉及并融合了海洋科学研究、海洋地质勘 察业、海洋技术服务业和海洋信息服务业，依附于海洋经济核心层主要海洋产业。 1、海洋工程勘察技术现状 海洋工程勘察主要包括海洋工程测量、海洋岩土勘察和海洋工程环境调查三 个分专业。海洋工程测量包括海底地形测量、海底面状况侧扫和底床稳定性分析；海洋岩土勘察包括海底近表层沉积地层结构探测、海底岩土的工程（物理、力学）性质等；海洋工程环境调查包括物理、动力及防腐蚀环境的调查。其中物理环境 包括海水温度、盐度、海冰、气象、悬浮泥沙及通量、沉积物热导率；动力环境 包括波浪、潮汐、海（潮）流的一般条件及极值条件计算；防腐蚀环境包括海洋 化学要素、污损生物及沉积物电导率等。 海洋工程勘察具有学科综合性和高科技性的特点。海洋工程测量必须具备海 上导航定位、海上测绘数据采集、数据后处理、侧扫声纳及地磁测量、图件编绘 等技术知识；海洋岩土勘察必须具备各类地层剖面仪（尤其是多道数字地震仪设 备更为复杂）、海底取样及钻孔，及各种土工物理、力学性质测试等技术知识； 海洋工程环境调查必须具备海洋水文、海洋生态、污损生物等的技术知识。
海洋技术▏浅海海域海洋牧场人工鱼礁区地质调查方法综述 目前，人工鱼礁建设的科学性合理性逐渐成为海洋牧场科学 研究及生产工作中的重点研究内容。本研究根据海洋牧场人工鱼 礁建设的发展现状，在海洋区域地质调查技术基础上，根据海洋 牧场人工鱼礁区的技术需求，总结并探讨了海洋牧场人工鱼礁调 查方法，提出一套适用于浅海海域人工鱼礁的地质调查方法，并 对下一步研究提出方向。 人工鱼礁区地质调查目前主要应用于人工鱼礁的选型、投放 位置的选取及投放布局设计。人工鱼礁建设是海洋牧场建设工作 中的重中之重。《人工鱼礁建设技术规范》等重要规范标准技术 文件中明确提出，人工鱼礁建设应科学合理进行规划设计，结合 地质等因素进行科学选址。人工鱼礁投放位置的选取，将直接影 响到人工鱼礁的使用寿命、淤积程度和功能的有效发挥。根据海 域地质条件，合理选择人工鱼礁投放位置，能最大限度的发挥人 工鱼礁的生态功能和延长人工鱼礁使用寿命。由于人工鱼礁投放 区选址略欠科学性，导致部分人工鱼礁淤积和下陷程度较大，生
态功能的发挥也因此受到影响。近海海域地质条件与底质类型较为复杂，对人工鱼礁建设的影响多样，因此，通过对浅海海域海洋牧场地质条件与底质类型的调查方法进行梳理和建议，能够科学有效地指导人工鱼礁选型、投放选址及设计布局，保证人工鱼礁的功能有效发挥。
一、野外调查技术
人工鱼礁建设由地质结构、地形地貌、沉积物粒度组成及物理特性等因素共同影响，因此，海洋牧场地质调查技术可以分为浅地层结构测量、地形地貌测量、沉积物原位测试及柱状样品采集四个方面。 ⒈浅地层结构测量 浅地层结构测量指利用单道地震、多道地震及浅地层剖面仪等仪器设备发生的声波等穿过不同的地层时存在界面反射特性来反映沉积物地质属性，能够清晰有效地了解海底浅地层结构、沉积环境和潜在地质灾害等。 浅地层剖面仪设备的剖面深度受到声波强度及海底底质类型的影响较大，其声波不易穿透砂、砾等较坚硬的海底，无法得到精确的地层剖面数据。因此，在泥质海底的海区可使用浅地层剖面仪进行探测，在砾石、砂土等海域，推荐使用单道地震或多道地震进行探测。 在工作期间使用浅地层剖面设备，利用GPS实时定位，按照预先布置的测线进行走行测量，通过发射单元和接收单元在水下进行发射、接收和转换，将声波转变成电信号传输到主机中。主机对电信号进行滤波及增益等数据处理后，通过算法等处理措施将地层剖面声学特征输出，显示在数据采集软件中（图1）。
标准贯入试验（SPT）与圆锥动力触探试验（CPT）是土壤力学中常用的两种试验方法，它们分别通过不同的原理和方式来获取土壤的力学性质参数。本文将对这两种试验方法的异同点进行详细说明，以便读者能够更加深入地了解它们各自的特点。 1. 原理和方法 1.1 标准贯入试验（SPT） 标准贯入试验是一种通过在土壤中使用特定标准锤重和下落高度的方式来模拟土体的承载能力的试验方法。在SPT试验中，一根直径为50.8毫米的钢管被嵌入土壤中，然后一个63.5公斤的锤子从特定高度自由下落，击打土壤。 1.2 圆锥动力触探试验（CPT） 圆锥动力触探试验是一种通过在土壤中使用一根圆锥形探头来测定土壤的力学性质参数的试验方法。在CPT试验中，一根圆锥形探头被连续推进土壤中，同时测定推进的阻力和摩阻力。 2. 数据获取 2.1 标准贯入试验（SPT）
在SPT试验中，通过记录击打土壤的击数（每次击打的下降深度）来获取土壤力学性质参数。 2.2 圆锥动力触探试验（CPT） 在CPT试验中，通过测定推进的阻力和摩阻力来获取土壤的力学性质参数。 3. 数据解释 3.1 标准贯入试验（SPT） SPT试验得到的击数可以用来估计土壤的密度、粒度分布等参数，进而用于土壤的工程设计。 3.2 圆锥动力触探试验（CPT） CPT试验得到的阻力和摩阻力数据可以更加直接地用于估计土壤的承载力、压缩性和剪切强度等参数。 4. 应用领域
4.1 标准贯入试验（SPT） SPT试验常用于土木工程中的地基设计和工程地质勘察，能够为土壤力学参数提供重要的实测数据。 4.2 圆锥动力触探试验（CPT） CPT试验在土壤勘察和地质勘测中有着广泛的应用，尤其是在对土壤的力学性质有较高要求的项目中。 5. 设备和操作 5.1 标准贯入试验（SPT） SPT试验需要较为简单的设备，包括用于击打土壤的标准锤和钻孔设备。 5.2 圆锥动力触探试验（CPT） CPT试验需要专用的推进设备和测量仪器，主要是圆锥探头和相应的数据采集系统。 6. 结论
静力触探技术成果在工程中的应用 摘要静力触探（CPT）是一种在工程中广泛应用的原位测试方法。本文主要介绍了单桥静力触探划分土层的方法，并通过静力触探与其他测试手段的比较，推荐了适合皖江城市带地区的地基承载力和压缩模量的经验公式。 关键词静力触探技术；土层划分；基本承载力；压缩模量 1发展静力触探的目的 发展静力触探最主要的目的是在工程地质勘探中提高工作质量，降低勘探费用。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。 2静力触探技术原理及适用范围 静力触探（CPT）是土的原位测试手段，也是工程勘探方法。在不需取样的情况下，用静力将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中，根据测得土对传感器触探头贯入阻力的大小变化，来取得各类土的物理力学性质、强度和变形指标。 静力触探主要适用于黏性土、粉土及砂类土，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土地层，更适合采用静力触探。 3静力触探技术成果应用 静力触探在工程上的应用主要体现在以下几个方面：划分土层、确定土的基本承载力、砂土及粉土的液化判别。现结合皖江城市带江、淮流域工程实例进行进一步研究和探讨。 1）划分土层。划分土层选用单桥静力触探试验，土层分层的详细程度应以满足工程需要为度，对主要受力层应详细划分，对工程有影响的软弱下卧层应单独分出。单桥静力触探测得的典型曲线见图1。 该项测试资料可获得一条ps－h关系曲线。从图1可看出不同的土层。首先曲线形状变化不同：杂填土曲线变化无规律，有突变；淤泥质土曲线很平缓，近于直线无突变；黏性土较均匀，曲线变化幅度较小；粉土线型很不平稳，呈平缓的锯齿状；粉砂呈尖锐锯齿状。 依据单桥静力触探曲线特征根据经验可划分土层，也可借助铁道部标准：《铁路工程原位测试规程》TB10018-2003。用双桥静力触探划分土层可依据图2所示划分，图中Rf为摩阻比。
锥体爬坡的原理实际应用 1. 理论基础介绍 锥体爬坡（Cone Penetration Test，简称CPT）是一种常用的土壤工程测试方法，用于测定土壤的地层特性和力学性质。它通过将一个尖锥以一定速度穿透土壤，测量阻力和穿透速度，从而获得土壤的相关参数。锥体爬坡是一种非破坏性的测试方法，获得的数据准确可靠，已广泛应用于土壤力学、地质勘探、土力学计算等领域。 2. 锥体爬坡的原理 锥体爬坡的原理是基于阿基米德定律和土壤力学性质的相应关系。在测试过程中，尖锥被推入土壤中直到达到所需深度或遇阻时停止。穿刺阻力是通过测量推动锥体所需的力量来确定的，它反映了土壤的抗剪性能。此外，还可以记录尖锥的进退速度，以获得土壤的一些动力特性。 3. 锥体爬坡的实际应用 3.1 土壤分类 使用锥体爬坡测试可以帮助工程师和地质学家对土壤进行分类。通过观察穿刺 阻力和锥体进退速度的变化，可以判断土壤的结构、颗粒的大小和排列方式。利用这些数据，可以将土壤分为不同的分类，如砂、粉砂、粘土等，从而为工程设计提供基础信息。 3.2 土壤的密实度和孔隙比 锥体爬坡测试还可以用来确定土壤的密实度和孔隙比。密实度指的是土壤颗粒 之间的接触状态，它对土壤的稳定性和承载能力有重要影响。孔隙比是指土壤中孔隙体积与总体积之间的比值，它反映了土壤中的有效孔隙空间。通过测量锥体进退速度和穿刺阻力，可以计算出土壤的密实度和孔隙比，为土壤力学计算提供重要参数。 3.3 土壤的水分含量 利用锥体爬坡测试还可以确定土壤的水分含量。随着水分含量的增加，土壤的 孔隙水压力也会增加，导致锥体进退速度降低。通过测量进退速度的变化，可以推断土壤中的水分含量。这对于工程设计和施工来说非常重要，因为土壤的水分含量对工程稳定性和承载能力有着重要影响。
基于CPT判别土类及状态在地基检测中的应用 叶锋;陈小利;贺迎喜;赵维军;邱青长;王盼 【摘要】As per technical specifications in New Doha Port Project, the ground shall be improved to medium dense to dense for granular deposits and firm to stiff for cohesive deposits. CPT is proposed as ground testing method after ground improvement. Firstly, soil classification is undertaken based on cone resistance and friction ratio of CPT. Thus soil is classified into granular and cohesive type. For granular deposits, CPT acceptance criteria are established by the correlation between relative density and cone resistance. For cohesive deposits, CPT acceptance criteria is established by the correlation between undrained strength and cone resistance. The soil classification system and two types of acceptance criteria based on CPT are greatly suitable for ground testing and they are worth popularizing.%针对多哈新港项目中的地基验收标准（即经地基处理后，砂性土须达到中密-密实，黏性土须达到硬塑-坚硬），提出采用CPT作为地基检测方法。首先通过CPT的端阻、摩阻比确定地层土类，划分成砂性土及黏性土两大类，然后分别提出两类土的CPT验收曲线：对于砂性土，通过相对密度与CPT 端阻的关系，推导得到砂性土达到中密-密实状态时对应的CPT验收标准；对于黏性土，通过不排水抗剪强度与CPT端阻的关系，推导得到黏性土达到硬塑-坚硬状态时对应的CPT验收标准。采用该地基验收方法简便快捷，值得在大面积的地基处理检测中推广应用。 【期刊名称】《水运工程》
静力触探技术在吹填砂地基处理全过程中的应用 静力触探这项技术简称为CPT，它拥有勘探以及测试这两方面功能，在对地基进行处理这一领域的使用十分广泛。本文对CPT使用到吹填砂类型地基进行处理的整个流程进行了介绍，对其基本的检测思路以及开展检测工作的方式等进行了论述。 标签：静力触探技术；吹填砂；地基处理；全过程；应用 CPT自身的优势包括检测工作能够连续开展、经济、能够信赖、快速以及能够再现等。所以，此技术在对项目当中的地质情况进行检测，还有对原位开展检测工作这些领域的使用逐渐变得更加广泛。本文就借助于吹填砂类型地基实施处理的整个流程，对这一技术进行了介绍。 一、地质调研环节（对场地进行回填施工的土层实施分类） SBTn使用Ic进行表示，土体内部的微粒数量和Ic之间存在一些联系，经过对施工场地使用CPT技术进行探测，能够得到锥尖位置的阻力以及侧方向壁的摩擦阻力。现在，全球广泛使用的对土体进行分类的方式是以地层当中的应力正则化作为前提的划分方式，还原相关的优化项目。 为了对CPT技术得出的结果具备的精准性进行检测，选取经典的CPT检测技术对未知的区域进行检测，开展规范化灌入形式的CPT检测工作。第一，将CPT技术得出的结果以及上文提到的分类方式为基础，对某一项目回填施工场地当中的土层实施分类工作。土体在17.5m～19.0m之间的深度有2～4种类型，其中包括很多黏土，土类数量不大于过渡类型的5种土，不能使用无填充材料震动冲密实的方式进行处理；对钻孔施工获得的砂样实施筛选之后开展测试工作，测试得出的结果是在17m以及18m位置上抽取的土样是粉质黏土，与CPT技术测量得出的结果呈现出相对优质的统一性。这就预示着CPT技术得出的结果不间断，SPT当中所有标贯N数值映射的是进行登记下方位置45m处砂样具备的特点。 二、施工设计环节（提出对地基进行处理时的验收曲线） 在地基进行处理期间，CPT的验收曲线会对消耗的成本以及工期造成极大的影响，经过CPT技术当中的端阻以及摩阻比最后对土层类型进行确认，随后根据黏性土和砂性土二者的区别，有针对性地提出CPT的验收曲线。根据依托项目的技术规范内容进行要求，提出这一项目地基进行处理的验收曲线。 （一）抵御液化状态的验收曲线 以吹填施工材料当中微粒的数量（FC）为依据，对吹填砂进行分类。具体为：优质砂（FC<5%）、上等砂（5% 例析基于CPTU技术海上井位的地质分层 孔隙水压力静力触探（英文简称CPTU）是一种具有速度、数据连续、再现性好、操作省力等优点的新型原位测试技术。孔隙水压力静力触探技术是把测孔隙水压力的传感元件与标准的静力触探组合在一起，在测定锥尖阻力qc和侧壁摩擦阻力fs的同时，量测土的孔隙水压力u；当停止贯入时，还可量测超孔隙水压力△u的消散，直至超孔隙水压力全部消散完，达到稳定的静止孔隙水压力u0。目前，孔隙水压力静力触探（CPTU）在地质勘察中已得到广泛应用。 随着海上资源勘探开发日益发展，海上需要越来越多的基础建设。海上钻井船的插桩和钻进平台建设及管道的铺设都必须依靠浅层的地质条件才可以进行作业。传统的海上地质勘察的方法是钻孔取样，通过现场和土工实验室试验，为海上工程提供设计参数。传统的取样和实验室分析方法不仅对土样的扰动大，使得实验室测试结果常出现较大误差，同时成本费用比较高，操作比较麻烦，耗费勘察周期长，地质参数的精确性很难做到。孔隙水压力静力触探在海上地质勘察中可以弥补钻孔取样的不足，不需要取样，而且周期短。目前国家的发展战略是向深海进军，水深的增加会加大取样难度，甚至取不到土样。本文就针对海上某井位隙水压力静力触探（CPTU）资料作了划分土层的分析和总结，为以后海上CPTU技术应用提供借鉴和参考。 1 孔隙水压力静力触探（CPTU）的理论基础 把探头借助机械力量压入土中时，终端记录锥尖阻力qc和侧壁摩擦阻力fs，以及土的孔隙水压力u随深度的变化曲线，具有具有快速、可靠、经济和连续的优点。由于不同的土质，反映到qc-h，fs-h，u-h曲线上，会呈现出成层的分布规律，利用这个规律可以对海底地质进行分层。文献[4]对目前基于CPTU的土质分类经验图表进行了很好的总结。在正常贯入速率下（2cm/s）测得的u-h曲线上，能够反映出2cm薄层的变化。因此，利用孔隙水压力随深度变化曲线判别土层能够提高判别的准确性和精度。 2 海上某井位孔隙水压力静力触探试验 通常在钻井船插桩区域或预建立平台位置既有钻孔取样和孔隙水压力静力触探（CPTU）试验，目的是为了进行分层对比，缩短周期，节约成本，提供精确的设计参数。在这里，我们主要对海上某井位的孔隙水压力静力触探资料进行分 一种基于CPT实测值预测地基处理工后沉降的理论计算方法陈相铨;程嵩 【摘要】提供一种采用场地地基处理后的CPT实测值来预测堆场的工后沉降进而验证场地地基处理效果的方法.该计算方法可通过CPT实测值将土层划分出黏性土层和砂性土层,并针对不同的土层采用不同的沉降计算公式.在此基础之上,提供了一种针对大面积堆载和独立基础荷载沉降预测的计算方法,并对某港口集装箱区进行 了沉降预测.该方法仅通过静力触探试验和固结试验即可获得计算参数,实用性较强,已成功运用于国外某大型集装箱码头堆场地基处理设计中. 【期刊名称】《人民珠江》 【年(卷),期】2016(037)011 【总页数】5页(P55-59) 【关键词】地基处理;静力触探;土性判定;荷载类型;沉降预测 【作者】陈相铨;程嵩 【作者单位】中水珠江规划勘测设计有限公司,广东广州510610;佛山市顺德区碧 桂园物业发展有限公司,广东佛山528312 【正文语种】中文 【中图分类】TV142+.1 地基沉降是岩土领域关注的重要课题，重要建筑物和构筑物在设计时都将地基沉降作为控制因素之一[1]，因此需要在设计阶段对地基沉降量进行准确的预测。早在20世纪初，Terzaghi等就建立了早期的软土地基沉降理论计算方法，在此基础上， 又发展出了分层总和法、考虑先期固结压力的e-logP方法、Skempton-Bjerrum 方法[2]以及Lambe提出的应力路径法[3]。总体说来，地基沉降是很复杂的课题，只靠纯经验或纯理论都是不可取的。早期的经典分析法因为简便直观，得到了广泛的应用。目前，我国工程设计中地基沉降计算常常采用分层总和法和规范推荐法等，再根据实际情况采用一定的修正系数进行修正。从实际的应用效果来看，这种将理论计算、地质条件和实际经验相结合的计算方法有一定的合理性。但是此方法对于修正系数的取法较为粗糙，缺乏有力的理论依据，导致计算结果与实测值之间仍有较大差异。因此修正系数的选择对于经典的沉降计算方法至关重要。 静力触探试验以其快速、精确、经济和节省人力等优点得到了广泛的应用。本文在土层静力触探试验成果的基础上，提供一种预测地基处理后沉降预测的计算方法，该方法参数少、简单适用，一定程度上弥补了传统沉降理论计算方法中修正系数的粗糙性，具有较强的工程实用性。 1.1 计算方法 Robertson[4-5]的研究成果表明，可以通过CPT试验成果对地下土层的类别进行区分，从而为地基处理设计提供了有力的依据。表1给出了Robertson用于判定土层类别的参数Ic与土层性质的对应关系。 从表1中可以看出，采用Ic = 2.05作为粗粒土和细粒土的界限值是合适的。而参数Ic的计算方法可根据Robertson 等[6]的计算方法获得，见图1。 1.2 参数确定 1.2.1 弹性参数。 Bowles等[7]的研究成果表明，土体的弹性模量E同CPT指标qc之间有一定的换算关系。 对于砂土而言: E=3qc 静力触探技术的发展及应用 摘要：在现代岩土勘察中，原位测试技术有着很重要的作用，静力触探技术 作为岩土勘察原位测试技术的一种，经过多年来的发展，在各种复杂工程条件下 都能很好适用，且其成果也为工程勘察和设计提供了有力支撑。 关键词：静力触探；发展；应用 1 静力触探技术的发展 1.1 静力触探探头的发展 静力触探技术经过近百年年的不断实践和发展，其主要测试装置之一的探头 从最初的机械式到电测式，再到目前的数字式探头，使其工程适用性更好。 静力触探（CPT）技术最早由荷兰人应用于工程实践，因此又称“荷兰锥”。1932年，荷兰一位工程师根据将底部为圆锥形的探杆在软硬土层中压入的难易程度，发明了简易的静力触探系统[1]。此系统采用圆锥的截面积为10cm2、锥角为60°，通过人工或机械压入的方式，由顶部的压力表测出贯入力，再减去杆件的 重量来校正锥尖阻力，这一参数的探头也成为了目前国际标准中的一种。 1953年，Begemann在探头中增加了一个摩擦筒来测侧壁摩阻力，这一改进 使得静力触探可以同时测量锥尖阻力和侧壁摩阻力，进而可以使用两者的比值——摩阻比来用于土的类型的划分。 由于机械式探头存在一定缺点，加之技术不断进步，1965年荷兰辉固公司（Fugro）与荷兰研究院（TNO）联合研制出一种电测式静力触探探头，将原有的 机械式测试方法改进为通过内置的电阻应变片受力变形后的电阻值的改变进而来 测出锥尖阻力和侧摩阻力。这一改进消除了机械式探头探杆与套管之间的摩擦， 且测试过程连续、贯入速率稳定，使用电信号的测试也更加稳定和可靠。 之后，在1974年出现了可以测量孔隙水压力的孔压静力触探（CPTU）探头，在软土中，通过孔压来修正锥尖阻力来获取更准确的软土岩土参数具有实际意义。此外，还可以利用超孔隙水压力的灵敏性来判断土的类型以及夹层和估算不排水 抗剪强度等[2]。 随着技术的不断进步，数字式探头逐渐得到广泛应用。数字式探头将此前电 测式探头的模拟信号转换为数字信号，解决了模拟信号在传输过程中的信号衰减 问题，同时可将多个信号通过一根电缆传输，因此静力触探探头测试参数也逐渐 多样化，如获取地震波、含水量、热导率、PH值及温度等的传感器都可以集成到 静力触探探头中。 1.2 静力触探贯入设备的发展 静力触探技术是通过力将连接探杆的探头压入到土层中，因此需要一套提供 贯入力的装置和反力装置。静力触探技术最早应用于陆地原位测试，发展至今， 其贯入设备有独立贯入式、全地形车载贯入式、履带车贯入式和集装箱贯入式， 可根据现场作业情况选择不同的贯入设备。 由于人类对海洋资源的不断开发，应用于海洋工程的静力触探设备也不断发展，目前应用较多的有海床式静力触探设备（Seabed CPT）和井下式静力触探设 备（Downhole CPT）。海床式静力触探设备一般在船舶通过吊车或吊架等将贯入 主机下放到海床上，通过液压系统或链式驱动将连接探杆的探头连续压入海底土 层中，其作业水深可达上千米，贯入深度可达20m。由于随着深度的增加，贯入 阻力不断增大，海床式静力触探贯入系统的测试深度有所限制，因此国外最先开 发了井下式静力触探设备。井下式静力触探一般安装在船舶上，需要结合钻探设备，将已经完成静力触探试验的土层通过钻探清除，或钻穿静力触探无法贯入的 硬质土层[1]。通过钻探和静力触探的不断循环，井下式静力触探可以完成海底数 百米深的静力触探测试，目前中交四航院引进的井下式静力触探系统已经在广东 地区海上风电工程中完成了最深达110m的孔压静力触探试验，为海上风电工程 提供了有力的支撑。 2 静力触探技术的应用 海洋原位试验方法综述 王偲;于彦江;寇贝贝 【摘要】深海海底的浅层沉积物不排水抗剪强度低、饱和松散且易受扰动。由于海洋的复杂环境，常规取样对原位土体扰动较大，文章主要介绍了静力触探试验、动力触探、扁铲侧胀仪试验、十字板剪切试验和海上抽水试验等海洋原位试验的原理、优点、适用范围、设备以及相关应用情况。明确了我国海洋原位试验的发展方向。%The saturated and unconsolidated abyssal sediment has low shearing strength and pecu-liarity of perturbable.In the face of complex environment of ocean and turbulence to seabed soil by conventional sampling techniques,the principle,advantages,scope of application,equipment and the applications of several marine in-situ testing were described,including offshore CPT,dy-namic cone penetration,flate dilatometer testing,offshore in-situ vane shear test and offshore pumping test. 【期刊名称】《海洋开发与管理》 【年(卷),期】2017(034)001 【总页数】6页(P81-86) 【关键词】深海海底;海洋原位试验;浅层沉积物 【作者】王偲;于彦江;寇贝贝 【作者单位】国土资源部海底矿产资源重点实验室广州 510075; 中国地质调查局广州海洋地质调查局广州 510075;国土资源部海底矿产资源重点实验室广州 南海北部区域沉积黏土基本工程特性及打桩分析 李书兆;王忠畅;贾旭;贺林林 【摘要】在南海北部区域已建油气田项目岩土工程数据的基础上,结合土工试验和静力触探测试(CPT),从土体的基础物性和力学特性入手,研究沉积黏土的工程特性.研究发现,低塑性指数和低黏粒含量是南海北部浅水区沉积黏土有别于南海北部深水区及世界其他油气海域的显著特征;南海北部深水和浅水沉积物具有2种不同的沉积模式,即细粒主导的深水沉积模式和粗粒主导的浅水沉积模式;进而发现南海北部浅水区沉积黏土具有极小的CPT侧摩阻力比,而深水区沉积黏土的CPT各归一化量值与墨西哥湾、西非近海等典型黏土有相似的分布特征.最后,将CPT结果与南海北部区域油气工程打桩时的特殊现象结合起来,采用基于CPT侧摩阻力的打桩分析方法,获得了与多个场址打桩记录相吻合的结果,证实了该方法的适用性和合理性,也从侧面确认了南海北部浅水区沉积黏土的特殊性和规律性. 【期刊名称】《中国海上油气》 【年(卷),期】2018(030)005 【总页数】8页(P151-158) 【关键词】南海北部;沉积黏土;基础物性;静力触探测试;侧摩阻力;打桩分析 【作者】李书兆;王忠畅;贾旭;贺林林 【作者单位】中海油研究总院有限责任公司北京100028;中海油研究总院有限责任公司北京100028;中海油研究总院有限责任公司北京100028;重庆交通大学河海学院重庆400074 【正文语种】中文 【中图分类】TU441 南海北部区域是我国海洋油气资源开发的重要战略区，也是我国油气开发走向深水的前沿区。该区域由小于200 m的浅水陆架向大于1 000 m的深水盆地延伸，随着水深的增加，黏性土逐渐成为沉积物的主要类别。黏性土的工程特性多样化且难以确定，是海洋岩土工程不确定性的主要来源。目前，对于南海北部区域沉积黏土的基本工程特性研究还处于起步阶段，已有的海洋岩土工程勘察技术主要以渤海土层的工程特性为基础,主要应用现场原位静力触探测试(CPT)、室内土工试验等手段。工程实践中，南海油气场址出现了较多与海洋岩土相关的问题，如油气项目打桩时经常出现“溜桩”和“易打”现象。因此，研究南海北部区域沉积黏土的基本工程特性对油气工程设计及应用具有重要意义。 本文系统收集了南海北部区域已建油气田项目的岩土工程数据，并针对具体项目所获得的土样，开展了若干土性特殊试验，首次获取了南海北部区域代表性土层的沉积特点和工程特性，明确了南海北部沉积黏土基础物性的特征及分布；结合CPT 数据，揭示了黏性土力学特性所具有的区域特征。最后，基于沉积黏土CPT数据，分析了南海北部打桩时出现的特殊工程现象，进一步验证了南海北部黏性土基本工程特性的结论。本次研究把有限、定点测试获得的土性数据和区域物探数据、沉积环境结合起来，在应用上实现了从点到面的拓展，并从沉积环境中找到了土性区域独特性的成因，从而对南海北部区域黏性土的工程特性和沉积规律有了更加深刻和全面的认识。 1 研究区域概述及岩土工程参数获取 1.1 研究区域概述 静力触探试验 静力触探测试〔static cone penetration test 〕简称静探（CPT ）。静力触探试验是把一定规格的圆锥形探头借助机械匀速压人土中，并测定探头阻力等的一种测试方法，实际上是一种准静力触探试验。荷兰人在20 世纪40 年代提出了静力触探技术和机械式静力触探仪。试验是用机械装置把带有双层管的圆锥形探头压人土中，在地面上用压力表分别量测套筒侧壁与周围土层间的摩阻力（f s）和探头锥尖贯入土层时所受的阻力（q c）。电测静力触探试验于1964 年首先在我国研制成功。原建工部综合勘察院成功地研制了世界上第一台电测静力触探仪，即我国目前普遍应用的单桥（单用）探头静力触探仪。利用电阻应变测试技术，直接从探头中量测贯入阻力，并定义为比贯入阻力。20 世纪60 年代后期，荷兰开始研制类似的电测静力触探仪，探头为双桥式的。此项成果发表于1971 年。从20 世纪70 年代开始，电测静力触探的发展使静力触探有了新的活力，发展迅猛，应用普遍。其中，最重要的发展 是国际上于20世纪80年代初成功研制了可测孔隙水压力的电测式静力触探，简称孔压触探.（CPTU ）。它可以同时测量锥头阻力、侧壁摩擦力和孔隙水压力，为了解土的更多的工程性质及提高测试精度提供了极大的可能性和现实性。 目前在我国使用的静力触探仪以电测式为主。静力触探具有下列明显优点： （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。 由于以上原因，电测静力触探是目前应用最广的一种土工原位测试技术，本章将重点加以叙述和讨论。 静力触探的主要缺点是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。 图2-1 是静力触探示意和得到的测试曲线。从测试曲线和地层分布的对比可以看出，触探阻力的大小与地层的力学性质有密切的相关关系。 静力触探技术在岩土工程中的应用在于：对地基土进行力学分层并判别土的类型；确定地基土的参数（强度、模量、状态、应力历史）；砂土液化可能性；浅基承载力；单桩竖向承载力等。例析基于CPTU技术海上井位的地质分层
一种基于CPT实测值预测地基处理工后沉降的理论计算方法
静力触探技术的发展及应用
海洋原位试验方法综述
南海北部区域沉积黏土基本工程特性及打桩分析
静力触探试验(原理和应用)
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