静力触探实验

静力触探实验静力触探的原理•用准静力将一个内部装有传感器的标准钻头以匀速压入土中，由于地层中各种土的状态或密度不同，探头所受的阻力不一样，传感器将这种大小不同的阻力转化成电信号，借助电缆传送到记录仪器，记录下来，通过贯入阻力与土的工程地质特性之间的定性关系和统计相关关系，来实现获取土层剖面、提供浅基承载力、选择桩尖持力层和预估单桩承载力等岩土工程勘察目的。优点•快速•精准•经济•节省人力•特别是对地形变化较大的复杂场地，不易取得原状土的饱和砂土，高灵敏度软粘土具有独特的优越性。缺点•贯入机理尚难搞清，无数理模型，对成果的解释主要还是经验性的；•不能直接识别土层，对碎石类土和较密实沙土层难以贯入；静力触探的贯入设备•手摇式静力触探仪•齿轮机械式静力触探仪•全液压传动静力触探仪•静力触探车静力触探探头•将探头压入土中时，由于土层的阻力，使探头受到一定的压力，土层的强度越高，探头所受的压力越大。通过探头内的阻力传感器，将土层的阻力转换为电信号，然后由仪器表测量出来。土的强度土的阻力传感器的应变电阻的变化电压的输出电子仪器放大并记录下来静力触探探头目前国内用的探头有两种，一种是单桥探头，另一种是双桥探头，还有一种是能同时测量孔隙水压的两用（Ps–μ）或三用（qc–μ–fs）探头，即在单桥货双桥探头的基础上增加了能量测孔隙水压的功能。静力触探探头单桥探头：由带外套筒的锥头、弹性元件（传感器）、顶柱、电阻应变组成。双桥探头：双桥探头除锥头传感器外，还有摩擦传感器及摩擦套筒。孔隙静力触探探头：除了具有双桥探头所需的各种各种外，还增加了有透水陶粒做成的透水滤器和孔压传感器。静力触探探头的标定•探头的标定可在特制的标定装置上进行，也可在材料实验室利用50~100kN压力机进行，标定用测力计或传感器，精度不应低于3级。探头应垂直稳固放置在标定架上，并不使电缆线受压。对于新的探头应反复（一般3~5）预压到额定荷载。以减少传感元件由于加工引起的残余应力。静力触探量测记录仪器•电阻应变测量仪•静探微机手持直读式电子应变仪直显示静力触探记录仪按深度间隔采样按时间间隔采样静力触探电测十字板、三轴试验等采用人机结合方式整理资料，能自动计算静力触探分层力学参数，单桩承载力，提供qc、fc、Es等地基参数。静力触探现场试验要点1、试验准备工作•设置反力装置•安装好压入和量测设备，并用水准尺调平。•检查电源电压是否符合要求。•检查仪表是否正常。•将探头街上测量仪器（应与探头标定时的测量仪器相同），并对探头进行试压，检查顶柱、锥头、摩擦筒是否能够正常工作。静力触探现场试验要点现场试验工作•确定实验前的初读数。将探头压入地表0.5m左右，经过一定时间后将探头提升10~25cm，使探头在不受压的状态下与地温平衡，此时仪器表上的读数即为初读数。•贯入速率要求匀速，控制在1.2±0.3(m/min)。•一般要求每次贯入10cm读一次微应变，也可根据土层情况增减，但不能超过20cm，深度记录误差不超过土的1%，当贯入深度超过30m或穿过软土层穿入硬土层，应有测斜数据。偏斜度明显时，应校正土层分层界限。•每贯入一定深度（一般为2m），要求探头提升5~10cm，测读一次初读数，以校核初读数变化情况。静力触探现场试验要点现场试验工作•接卸钻杆时，切勿使入土钻杆转动，以防接头处电缆被扭断，同时应严防电缆受压，以免拉断后破坏密封装置。•当贯入到预定时出现下列情况之一时，应停止贯入:①触探主机达到最大容许贯入能力，探头阻力达到最大容许压力；②反力装置失效；③发现探杆弯曲已达到不能容许的程度。•实验结束后，应及时起拔探杆，并记录仪器回零情况，探头拔出后应立即清洗上油，妥善保管，防止探头被暴晒或受冻。静力触探资料整理•原始记录的修正读书修正：主要通过对初读数的处理完成的。在野外操作时，每隔一定深度将探头提升一次，调零初读数；按照公式ε=ε1–ε0式中：ε—土层阻力产生的应变量（με）；ε1—探头压入时的读数（με）；ε0—两相邻初读数之差内插确定的读数修正值（με）；自身带有微机的记录仪，能按检测到的初读数内插，最终曲线不需修正。单孔资料的整理静力触探资料整理•原始记录的修正曲线脱节修正：脱节即自动记录曲线上出现台阶或喇叭口状，主要出现在非连续贯入触探仪每一行程结束和新的形成开始时。对于这种情况，一般以停机前曲线位置为准，顺应曲线变化趋势，将曲线较圆滑的连接起来。单孔资料的整理静力触探资料整理•原始记录的修正深度修正：导论磨损、导轮与触探杆打滑、孔斜、触探杆弯曲都会造成记录曲线上，记录深度与实际深度不符。在贯入过程中，应随时注意，做好标记，在整理资料时，按等距离调整或在漏记处予以补全。导轮磨损引起的误差应该更换导轮孔斜引起的误差，应根据测斜装置的数据或钻孔资料予以修正。单孔资料的整理静力触探资料整理单桥探头的贯入阻力、双桥探头的锥头阻力及侧壁摩擦力可按计算；𝑝𝑠=𝐾𝑝∙𝜀𝑝𝑞𝑐=𝐾𝑞∙𝜀𝑞，𝑓𝑠=𝐾𝑓∙𝜀𝑓式中：𝑝𝑠—单桥探头的比贯入阻力（MPa)）；𝑞𝑐—双桥探头的锥头阻力（MPa)）；𝑓𝑠—双桥探头的侧壁摩擦力（MPa)）；𝐾𝑝、𝐾𝑞、𝐾𝑓—分别为单桥探头、双桥探头的标定系数（Mpa/με）；𝜀𝑝、𝜀𝑞、𝜀𝑓—分别为单桥探头、双桥探头的贯入的应变量（με）；贯入阻力的计算静力触探资料整理摩阻比是以百分率表示的各对应深度的锥头阻力和侧壁摩擦力的比值：α=𝑓𝑠/𝑞𝑐×100%式中：α—双桥探头的摩阻力；摩阻比的计算静力触探资料整理绘制单孔静探曲线比贯入阻力、锥头阻力、侧壁摩擦力深度静探微机可自动成图静力触探资料整理•划分土层静力触探的贯入阻力本身就是土的综合指标，利用其随深度的变化可对图层进行力学分层。分层时，应首先考虑静探曲线形态变化的趋势，再结合考虑本地区地层情况或钻探资料。划分的详细程度应满足实际的工程需要，对主要受力层即对工程有影响的软弱夹层和下卧层应详细划分，每层中最大和最小贯入阻力之比应满足表3-5中的规定。绘制单孔静探曲线静力触探资料整理绘制单孔静探曲线静力触探资料整理超前和滞后现象这种现象往往出现在探头由密实土层进入软土土层或软土层进入硬土层时，其幅度一般为10~20cm左右。原因既有触探机理上的问题，也有仪器性能反应迟缓和土层本身在两夹层土交界处带有一些渐变的性质，情况复杂，分层时应具体问题具体分析。绘制单孔静探曲线静力触探资料整理单孔分层贯入阻力划定土层分界线后，计算单孔分层平均贯入阻力，计算时，应剔除记录中的以及超前和滞后值。场地各土层的贯入阻力𝑝𝑠=ℎ𝑖𝑝𝑠𝑖𝑛𝑖=1ℎ𝑖𝑛𝑖=1式中：𝑝𝑠（𝑞𝑐、𝑓𝑠）—场地各土层贯入阻力（kPa);ℎ𝑖−第𝑖孔穿越该土层的厚度𝑚；𝑝𝑠𝑖（或𝑞𝑐𝑖、𝑓𝑠𝑖）—第𝑖中该层的单孔贯入阻力（kPa);n—参与统计的静探孔数。土层贯入阻力的计算静力触探资料整理对于非饱和土或地下水位以下的硬—坚硬粘性土和强透水性砂土，国内通常使用下式对单桥探头的比贯入阻力𝑝𝑠进行分解：𝑝𝑠=𝑞𝑐+6.41𝑓𝑠贯入阻力的换算静力触探成果应用•划分土类静力触探成果应用•确定地基土的承载力黏性土：经验公式粉土：𝑓𝑎𝑘=36𝑝𝑠+44.6式中：𝑓𝑎𝑘单位为“kPa”;单位为“Mpa”。•确定砂土的密度•确定砂土的内摩擦角•确定黏土的状态•估算单桩承载力静力触探成果应用wangxiaooer