静力触探试验简介

摘 要：岩体工程测试不仅在土木工程实践中非常重要，而且在岩土工程学科理论发展中也起着关键的作用。岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学试验、原位测试、原型试验和现场检测等，在整个岩土工程中占有特殊而重要的地位。静力触探是岩土工程勘察中使用最广泛的一种原位测试项目。它具有快速、精确、经济和节省人力等特点。国际上静力触探技术应用多年迄今，取得了丰富的经验和巨大的技术经济价值。本文在此背景下对静力触探试验进行一个简介，让读者对静力触探试验有一个简单的了解。

关键词：原位测试；静力触探试验；成果分析

1 原位测试

1.1原位测试含义

原位测试就是在岩土工程施工现场，在基本保持被测试岩土体的结构、含水量以及应力状态不变的条件下测定其基本物理力学性能。有些岩土工程由于地质条件复杂或者结构条件与荷载条件复杂，难以用理论计算方法对土体的应力-应变的变化做出准确的预计，也难以在室内模拟现场地层条件和现场荷载条件进行试验。这时，可以通过原位测试为设计提供可靠的依据。岩土原原位测试又可以分为两种，一种是作为获取设计参数的原位试验，另一种则是作为提供施工控制和反演分析参数的原位检测。

1.2原位测试优缺点

原位测试的独特优点在于：

（1）避开取土样的困难，可以测定难以采取不扰动式样的土层的有关工程性质；

（2）在原位应力条件下进行试验，避免采样过程应力释放的影响；

（3）试验的岩土体体积较大，代表性强；

（4）工作效率高，可大大缩短勘探试验的周期。

原位测试尽管有许多优点，但也有其不足之处：

（1）各种原位测试都有其针对性和适用条件。如使用不当则会影响结果的准确性和合理性；

（2）原位测试所得参数与土的工程性质的关系往往是建立在统计的关系上；

（3）影响原位测试成果的因素较为复杂，使得对测定值的准确判定造成一定的困难；

（4）原位测试中的主应力方向与实际岩土工程问题中多变的主应力方向往往并不一致。

2 静力触探试验简介

2.1原理

静力触探是目前国际上使用最为广泛的一种原位测试技术。其基本原理就是用准静力将一个内部装有传感器的标准规格探头以匀速压入途中，由于地层中各种土的状态和密实度不同，探头所受的阻力不一样，传感器将这种大小不同的贯入阻力转换成电信号，借助电缆传送的记录仪表记录下来，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。

2.2设备组成

静力触探试验设备由三部分组成。

（1）贯入设备。贯入设备由加压装置和反重力装置组成。

（2）静力触探探头。目前国内的探头有三种：（1）单桥探头。由锥头、弹性元件、顶柱和电阻应变组成。（2）双桥探头。在单桥探头的基础上增加了侧壁摩擦传感器及摩擦套筒，可以测出锥头阻力和侧壁摩擦阻力。（3）孔压静力初探探头。在双桥探头的基础上增加了由透水陶粒做成的透水滤器和一个孔压传感器。能同时测量锥头阻力、侧壁摩擦力和孔隙水压力，同时还能测定探头周围土中孔隙水压力的消散过程。

（3）量测记录仪器。一、电阻应变测量仪。二、静探微机。三、自动记录仪。

2.3静力触探现场试验要点

1试验准备工作。

（1）设置反重力装置。（或利用车装重量）

（2）安装好压入和量测设备，并用水准尺将地板调平。

（3）检查好电源电压是否符合要求。

（4）检查仪表是否正常。

（5）将探头接上量测仪器，并对探头进行试压，检查顶柱、锥头、摩擦筒是否能正常工作。

2现场试验工作。

（1）确定试验前的初读数。

（2）贯入速率要求匀速。

（3）要求每次贯入10cm读一次数，也可根据土层情况递减，但不可超过20cm，当贯入深度超过30cm或者由软土层贯入硬土层时，应有侧斜数据。

（4）每贯入一定深度，要将探头提升5-10cm，测一次初读数，校核初读数的变化情况。

（5）接卸钻杆时，切勿使入土钻杆转动，以防止接头处电缆被切断，同时应防止电缆受拉，以免拉断或切断密封装置。

（6）当贯入到预定深度或出现下列情况之一时，应停止贯入：1触探主机达到最大的容许贯入能力，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。

（7）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，防止探头被暴晒或受冻。

2.4成果整理

1单孔资料的整理

（1）原始记录的修正

原始记录的修正包括读数修正、曲线脱节修正和深度修正。

（2）贯入阻力的计算

单桥探头的比贯入阻力、双桥探头的锥头阻力及侧壁摩擦力可按下列公式计算：

Ps=Kp*εp

qc=Kq*εq*fs=Kf*εf

（3）摩阻比的计算

摩阻比是以百分率表示的各对应深度的锥头阻力和侧摩擦力的比值：

α=fc/qc*100%

（4）繪制单孔静探曲线

以深度为纵坐标，比贯入阻力或锥头阻力、侧壁摩擦力为横坐标，绘制单孔静探曲线。

2划分土层

静力触探的贯入阻力本身就是土的综合力学指标，利用其随深度的变化可对土层进行力学划分。

3土层贯入阻力的计算

（1）单孔分层贯入阻力

在土层分界线划定后，便可计算单孔分层平均贯入阻力。

（2）场地各土层贯入阻力

根据单孔各土层贯入阻力及土层厚度，可以计算场地各土层贯入阻力。

2.5成果应用

静力触探应用范围比较广泛，下面就一些主要方面介绍。

（1）划分土类

（2）确定地基土的承载力

（3）确定砂土密实度

（4）确定砂土内摩擦角

（5）确定粘性土的状态

（6）估算单桩承载力

3 结语

岩土工程的发展离不开岩土力学理论的支持，然而新的岩土理论要变成工程现实，如果没有相应的测试手段，则是不可能的。静力触探是目前岩土勘察中应用最广泛的一种原位测试项目，它具有勘探和测试的双重功能，具有快速、精确、经济和节省人力等特点。因此。静力触探得到了大量的应用，为岩土力学的发展提供实验依据，从而检验理论的准确性。

参考文献

[1]陆强华，俞调梅.静力触探在我国的发展[J].岩土工程学报，1991

[2]宰金珉，王旭东，徐洪钟等.岩土工程测试与监测技术.中国建筑工业出版社.2016

[3]王锺琦，朱小林等.岩土工程测试技术[M].北京：中国建筑工业出版社.1986

[4]贾文华.静力触探试验在工程勘察中的应用[D].岩土工程与勘察.2003

作者简介

郭开发（1996—），男，汉族，河北省石家庄市人，在读本科；单位：河北大学建筑工程学院土木工程专业，研究方向：静力触探试验。

（作者单位：河北大学）