3 静力触探解析

岩土工程原位测试静力触探静力触探StaticConePenetrationTest（CPT）荷兰锥试验（DutchConeTest）–用静力将一定规格和形状的圆锥探头以恒定的贯入速率压入土体中，测定贯入过程中探头所受到的阻力，根据贯入阻力大小间接判定土的物理力学性质。静力触探CPT测试目的–土类定名、划分土层界面–评定地基土的物理、力学、渗透性质–确定地基承载力/单桩极限承载力–判定地基土液化适用范围–软土、粘性土、粉土、砂类土、含少量碎石的土层。–不适用于含较多碎石、砾石的土层和很密实的砂层。静力触探CPT测试参数–比贯入阻力ps（单桥探头）–锥尖阻力qc、侧壁摩擦阻力fs（双桥探头）–孔隙水压力u及其消散（孔压探头CPTU）静力触探CPT测试原理–物理原理探头压入时受到的阻力大小与土层的软硬程度成比例。探头压入时，土层孔隙水渗入探头形成水压力。–传感原理阻力测量：阻力转化为电阻片的变形，形成电信号。孔压测量：孔压转化为电阻膜片的变形，形成电信号。静力触探CPT——仪器设备量测系统–探头单桥探头、双桥探头、孔压探头–记录仪器数字式电阻应变仪、电子电位差自动记录仪等探头单桥探头单桥探头结构及工作原理示意图1—顶柱；2—外套筒；3—探头管；4—导线；5—环氧树脂密封垫圈；6—橡皮管；7—空心变形柱；8—应变片;9、探杆9土层阻力贯入力123657854锥尖摩擦筒顶柱变形套变形套探杆电阻片电阻片传力杆传力套侧壁摩阻力锥尖阻力贯入力双桥探头结构及工作原理示意图探头孔压探头结构及工作原理示意图探头孔压传感器过滤器探杆孔隙水侧壁摩阻力锥尖阻力贯入力静力触探CPT——仪器设备贯入系统–加压动力装置液压式、手摇链条式、电动机械式–探杆刚性传力杆，采用高强度无缝钢管做成。–反力装置为探头的贯入提供反力：地锚、压重、地锚压重联合CLD-4型静力触探仪主要技术参数：贯入力：2吨贯入速度：0.8～1.2m/mim探杆长度：0.5m／支整机重量：100kg。江苏省如皋大地仪器有限公司贯入油缸轻便加压装置——液压动力、地锚式反力轻便加压装置——液压动力、地锚式反力履带式车载加压装置——液压动力、压重式反力车载加压装置——液压动力、压重地锚联合式反力静力触探CPT——试验方法试验准备孔压探头饱和触探机定位探头贯入孔压消散试验试验终止静力触探CPT——试验方法影响静力触探试验的因素–探头、探杆规格探头贯入引起土超孔隙水压力，影响贯入阻力测量值。–贯入速率温度变化导致传感器电阻应变片变形，产生数据“零飘”。–孔压探头饱和探头倾斜导致贯入阻力测量失真探杆弯曲倾斜一是导致贯入深度测量不准；二是不能有效地将贯入力传导给探头静力触探CPT——试验方法影响静力触探试验的因素–温度变化探头部位温度变化导致传感器电阻应变片变形，产生数据“零飘”。产生温度变化的原因：应变片通电时间过长；地面地下温差；探头贯入摩擦生热；传感变形体反复变形升温。–探头倾斜、探杆弯曲探头倾斜导致贯入阻力测量失真探杆弯曲倾斜：贯入深度测量不准；影响贯入力传导。–孔压传感器的位置和透水单元尺寸孔压传感器在探头的安装位置不同所测孔压结果不同探头透水部分面积大小影响孔隙水的渗入，进而影响孔压值。静力触探CPT——试验方法静力触探试验技术要求（岩土工程勘察规范）–圆锥锥头截面积宜采用10cm2或15cm2，侧壁面积宜为150~300cm2，锥尖锥角宜为60。–探头应均速、垂直地压入土中，贯入标准速率宜为1.20.3m/min。–探头传感器应经率定，室内率定重复性误差、线性误差、温度漂移、归零误差范围为0.5%~1.0%，现场归零误差不应超过3%。–深度记录误差范围应为1%。–贯入深度超过50m时，应量测触探孔的偏斜度，校正土的分层界线。静力触探CPT——成果分析成果分析内容（岩土工程勘察规范）绘制比贯入阻力与深度曲线、锥头阻力与深度曲线、侧壁摩阻力与深度曲线、侧壁摩阻力与锥尖阻力比与深度曲线、孔隙水压力与深度曲线以及超孔隙水压力与深度曲线。根据贯入曲线的线型特征，结合相邻钻孔资料和地区经验划分土层。计算各土层静力触探试验参数的平均值。根据静力触探资料、利用地区经验关系估算土的强度、压缩性、承载力、单桩承载力、沉桩可能性和判定液化势等。根据孔压静探探头在停止贯入时孔隙水压力的消散曲线，估算土的渗透系数和固结系数。1.080.50.20.100412162086420051015202530孔压（MPa）侧摩阻力锥尖阻力摩阻比%地层剖面砂土淤泥砂土粘土泥炭粉土深度（m）U0预钻深度静力触探试验曲线与地层柱状图静力触探CPT——成果分析原始资料整理–初读数校正应变=10–贯入阻力计算单桥探头比贯入阻力：ps=Kpp双桥探头锥头阻力：qc=Kqq双桥探头侧壁摩阻力：fs=Kff–摩阻比计算摩阻比：Rf=(fs/qc)100%初读数读数静力触探CPT——成果分析原始数据修正–零漂校正–曲线形状修正–深度修正–变换拱桥电压校正静力触探CPT——成果分析绘制触探曲线、地层分层–触探曲线：参数—深度曲线–地层分层单桥探头触探：按ps—z曲线划分双桥探头触探：以qc—z为主，fs—z为辅分界面：曲线变化的超前和滞后之间静力触探CPT——成果分析绘制触探曲线、地层分层pszBA超前滞后超前滞后地层变化时的电桥探头静力触探比贯力—深度曲线静力触探CPT——成果分析分层试验数据统计计算–各土层触探参数取本层触探曲线数据点的加权平均值。譬如：niinisiihphp11s2maxssmaxsppp2minssminsppppsi—第i孔穿计算土层的贯入阻力平均值（kPa）；hi—第i孔计算土层的厚度；psmax—比贯入阻力最大值；psmin—比贯入阻力最小值。土质不均，测试数据离散大，I类建筑静力触探CPT——成果应用地基土分类土的原位状态参数土的强度参数、变形参数浅基础设计深基础设计地基处理质量控制砂土地基液化评价原位测试方法学习要点测试目的–测试的目标、方法的适用范围测试参数–描述工程体特性的直接或间接的参数测试原理–方法原理、仪器设备、关键技术数据整理和分析–数据处理方法、数据参数与工程体性质的关系