密度孔压静力触探的测试理论和工程应用综述*

加 瑞 赵 栋

(①天津大学， 建筑工程学院， 天津 300350， 中国) (②天津大学， 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室， 天津 300350， 中国)

0 引 言

在各类工程设计和施工之前，首先需要通过室内试验或现场原位测试获得土体的物理力学性质指标。室内试验需要钻孔取样，而土样在采样、运送、保存和制备时会不可避免地发生应力释放和受到扰动(沈珠江， 1996)。原位测试是在工程场地的原位应力条件下对土体进行测试，与室内试验相比，具有更能真实反映土体的天然结构及天然应力状态下的特性、测定土体的范围大、试验周期短等优点(沈小克等， 2016； 陈晓坚， 2019； 薛润坤等， 2020)。为了取得准确可靠的土体物理力学性质指标，在工程地质勘察中必须进行一定数量的现场原位测试(孙家齐等， 2007)。孔压静力触探试验(CPTU)是指将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中量测其锥尖阻力qc、侧壁摩阻力fs及孔隙水压力u的原位测试方法，因具有采集数据多、测试连续、快速高效、费用低廉等优点，已成为目前工程勘察中应用最为广泛的原位测试方法(Lunne et al.，1997； 蔡国军等， 2013； 刘松玉等， 2013； 胡越等， 2020)，其测试数据可用于划分土层(Robertson， 1990)以及估计不排水抗剪强度(Cai et al.，2010)、渗透系数(Chai et al.，2016)等土体物理力学参数。

但CPTU不能原位测量土的密度，而密度是土体最基本的物理性质指标之一(Cai et al.，2015； 陈鸿宾等， 2019)，是工程勘察需要首先确定的基本参数。核子密度仪利用γ射线的康普顿散射效应可以测量地层的密度，包括γ射线背向散射法和γ射线透射法两种方法(中华人民共和国行业标准编写组， 2014)，目前已在世界范围内成为密度测试的标准方法(ASTM， 2014，2017)，可快速、无损地现场测定土体、岩石和沥青混合料等的密度。起初核子密度仪的体积较大，随着技术的发展，散射型密度仪的体积逐渐缩小到可以结合在圆锥触探仪中形成密度触探仪，并用于陆地和近海的土体调查(Nieuwenhuis et al.，1982； Tjelta et al.，1985)。Ledoux et al.(1982)开发了直径为45mm的CPT和密度仪相结合的触探仪，发现通过所测的密度剖面有助于识别软弱泥炭夹层。日本京都大学的Shibata et al.(1994)和Mimura et al.(1995)将密度仪合并到静力触探仪中形成密度孔压静力触探仪，发现原位测试的密度结果与钻孔取样的室内试验结果基本一致。在国内，上海隧道工程设计院和上海原子核研究所合作研制成功了静力触探密度探测仪，可以连续测定土层的密度和比贯入阻力曲线(郑世俊， 1995)。马伟斌等(2008)研制了一种直接插入式深层密度仪，指出其避免了以往先成孔后放置密度仪的环节，大大提高了测试效率，且可解决探头与土层不能紧密接触的问题，提高了测试的精度。

密度孔压静力触探试验(DCPTU)目前已在一些需要测量地层密度剖面的工程中得到了应用。三村衛等(1996)用DCPTU对挪威德拉门的黏土进行了调查并与室内试验结果进行了对比。Mimura et al.(1998)用DCPTU对自然沉积和人工堆积的砂土层进行了测试，积累了DCPTU原位测试砂土密度的经验。Umezaki et al.(2006)用DCPTU对疏浚吹填土的密度进行了调查，用所测密度的结果对疏浚回填土的沉降速率、体积以及最终沉降进行了估算。足立和夫等(2007)用DCPTU对名古屋市堀川的淤泥堆积情况进行了调查，发现淤泥的密度随深度的增加而增加。和田光邦等(2008)用DCPTU对真空预压法固结后的地基进行了调查，验证了真空预压地基处理的效果。Karthikeyan et al.(2008)用DCPTU对非均质的块状填土的密度进行了调查，指出测量的密度剖面有助于识别块状土体与其之间空隙所占的空间。Umezaki et al.(2009)用DCPTU对诹访湖和有明海底的淤泥进行了调查，指出DCPTU可以准确地测量悬浮液、浮泥和底泥的密度。Jia et al.(2013a，2013b)用DCPTU对日本有明海底淤泥的密度和不排水抗剪强度进行了调查，并提出了从测量的密度剖面得到海底淤泥的真实密度剖面的方法。三村衛等(2016)指出可以利用DCPTU检测出地层中的有机土层。米田安沙佳等(2019)利用DCPTU调查了大阪市港区弁天町地区地基土地震液化的可能性。

在国内，郑世俊(1995)用静力触探密度探测仪对2个地点、4个孔位进行了原位测试，指出静力触探密度探头可以从地表开始连续测试土层的密度变化曲线。中水淮河规划设计研究有限公司引进了日本SRE公司生产的DCPTU，指出其适用于测试难以有效取样的淤泥和砂土地层的物理力学性质指标(马东亮等， 2012)。马伟斌等(2008)从现场标定以及数据分析的角度通过实例对自行研制的DCPTU测试结果的可靠性进行了验证。加瑞等(2015)建立了可以计算回转椭球体内土体平均密度的理论模型，调查了DCPTU贯入各种非均质地层时的测量密度与真实密度剖面的区别。

综上所述，DCPTU已在工程实践中得到了一些应用，但在我国实际工程中应用的实例还比较少。DCPTU的密度测量结果结合qc、fs和u的测量结果可以为工程设计和施工提供必要和准确的土体物理力学参数，在我国将具有广阔的应用和发展空间。本文首先介绍了DCPTU的试验装置和密度测试理论； 然后通过与室内试验的密度测量结果进行对比评价了DCPTU在不同地层中密度测量结果的可靠性，分析了非均质地层中测量的平均密度剖面与真实密度剖面的区别，并提出了真实密度剖面的推求方法； 进而综述了DCPTU在实际工程中的应用，包括判别软弱夹层、评价砂土的液化势、检验地基处理效果、检测块状填土中的空隙、调查浮泥层的厚度和密度分布等； 最后展望了DCPTU在工程勘察中的发展趋势和应用前景。

图 1 DCPTU的试验系统Fig. 1 Testing system of DCPTU

1 DCPTU的试验装置和测试理论

1.1 DCPTU的试验系统

日本SRE公司研制的密度孔压静力触探试验(DCPTU)系统如图 1所示。主要包括CPTU探头、密度探头、含水率探头、转换器、自然γ射线检测探头、数据记录仪、数据采集仪、深度记录仪等。DCPTU的试验系统主要是在CPTU的试验系统上增加了密度探头以及将γ射线计数率的电压信号转换为数字信号的模数转换器，所有信号都可以通过总电缆线进行传输。

在实际使用时可以单独利用密度探头测量地层的密度剖面，也可以将密度探头与CPTU探头相结合同时测量锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力和密度。因为地层中存在自然γ射线，通常测试完成后需要在原钻孔中利用自然γ射线检测探头测量自然γ射线的计数率，测量结果减去自然γ射线计数率可以得到γ射线源发射的γ射线穿过周围土体衰减后的γ射线计数率。由于在水下测量时很难保证两次测量在相同的钻孔中进行，最新的密度孔压静力触探仪是将自然γ射线检测器结合到密度孔压静力触探探头上，一次贯入可以同时完成自然γ射线的测量。

图2为日本SRE公司研制的一种密度孔压静力触探仪，主要由两部分组成，下半部分为标准的孔压静力触探仪(ISSMFE， 1989； ASTM， 1995)，上半部分为密度仪。因密度仪的直径(48.6m)大于孔压静力触探仪的直径(35.7mm)，两者之间由转换接头连接。密度孔压静力触探仪主要包括锥尖阻力传感器、孔隙水压力传感器、侧壁摩阻力传感器、测斜仪、γ射线源、γ射线检测器和自然γ射线检测器，它们与锥尖的距离分别为0m、0.04m、0.11m、0.5m、0.721m、0.986m和1.4535m。

图 2 密度孔压静力触探仪Fig. 2 Density piezocone penetrometer

DCPTU在贯入速率、探头传感器标定、孔压探头饱和、贯入时的倾斜度控制、深度记录误差等方面与CPTU的试验要求一致。因为放射性同位素会随时间衰减，试验之前需要对密度探头进行标定测量其标准计数率。另外，在不使用的情况下，应将密度探头放置于专用的γ射线防护箱内。

1.2 密度测量原理

γ射线是一种波长很短的由原子核能级跃迁退激时释放出的射线。当γ射线穿过物质并与原子的电子层发生碰撞时，根据γ射线的能级不同会产生光电效应、康普顿效应和正负电子对3种效应，中能γ射线(1～5 MeV)穿过物质时主要发生的是康普顿效应(Schliepe， 2000)。康普顿效应为γ光子与物质中原子周围的电子之间发生弹性撞碰，碰撞后光子损失能量，改变其运动方向，而电子获得能量从原子中飞出去的现象(图 3)。康普顿散射与散射物的原子序数有关，而原子序数直接决定了材料的宏观密度。γ射线源所发射出的γ射线进入被测土体，经一次或多次碰撞、散射，改变原来运动方向而损失能量，最终到达探测器而被记录。如果土体的密度较小，单位时间内较多的γ射线就会穿过土体，检测器检测到的γ射线就较多。反之，如果土体的密度较大，单位时间内较少的γ射线穿过土体，检测器检测到的γ射线就较少。

图 3 γ射线穿过土体时的康普顿散射Fig. 3 Compton scattering of gamma ray passing through soil

DCPTU就是利用中能γ射线的康普顿效应，γ射线源发出的γ射线穿过土体时的衰减和周围土体的密度有关，因而γ射线检测器检测到的γ射线与周围土体密度有关的原理来测量土体的密度。DCPTU中使用的γ射线源通常为放射性同位素铯-137，它的半衰期大约为30a。γ射线检测器通常为一个NaI(Tl)闪烁计数器和一个光电倍增管。γ射线源的强度大约为3.7 MBq，远低于医学设备中使用的放射性同位素的强度； 使用者一年的辐射剂量小于国家规定的当量限值1 mSv·a-1，不会对使用者的健康造成危害(中华人民共和国国家标准编写组， 2003)。

1.3 密度校准公式

DCPTU测量的是γ射线源和检测器之间的回转椭球体内土体的平均密度(ρc)，如图 4所示。a与b及周围材料的密度ρc之间的关系如式(1)所示(Homilius et al.，1958)：

(1)

式中： 2b为γ射线源和检测器之间的实际间距，图 2中的间距为26.5cm，假设水的密度为 1 g·cm-3，则2a的值大约为48cm。

图 4 DCPTU的密度测量范围Fig. 4 Density measurement range of DCPTU

γ射线检测器得到的计数率(DCR)减去自然γ射线的计数率(BCR)可以得到γ射线源发射的γ射线经过土体衰减后的计数率，考虑到放射性同位素的衰变，计数率经过标准计数率(SCR)正规化的比值计数率比(Rρ)被用来计算密度，如式(2)所示：

(2)

式中：DCR、BCR和SCR分别为γ射线检测器得到的计数率、自然γ射线的计数率和标准计数率(cps)；Rρ为计数率比(无量纲)。目前Rρ与ρc之间的校正公式有指数和多项式两种形式。日本SRE公司在直径为70cm、高度为110cm的室内模型箱中放置不同密度的土体利用DCPTU测量Rρ，得到Rρ与ρc之间的校正公式为：

Rρ=8.984e-1.030ρc

(3)

Nobuyama(2000)通过对比大量的DCPTU原位测试的黏土和砂土的密度结果与钻孔取样室内试验测量的密度结果，得到Rρ与ρc之间的校正公式为：

(4)

式中：ρc的范围为1.0～2.2g·cm-3。

2 DCPTU密度测量结果的可靠性

2.1 砂土地层

三村衛等(1999)使用DCPTU对日本川崎市东扇岛某一地层的密度剖面进行了测量，该地层从上到下依次是填埋细砂、细砂、砂混淤泥和黏土，并采取冷冻法取样直接测量了各个土层的密度。DCPTU与冷冻法取样测量的密度值如图 5所示。DCPTU测量的密度值(ρc)与冷冻法取样测量的砂土地层的密度值(ρ)基本一致，证明了可以利用DCPTU测量难以取样的砂土地层的密度剖面。

图 5 DCPTU和室内试验测量砂土地层密度的比较(改自三村衛等(1999))Fig. 5 Comparison of DCPTU and laboratory test measured density of sand strata(modified from Mimura et al.(1999))

2.2 黏土地层

Shibata et al.(1994)利用DCPTU对黏土地层的密度进行了测量，并在现场采取不扰动土样通过室内试验测量了不同深度土样的密度值。两种方法测量的密度值几乎完全相同(图 6)，证明了利用DCPTU测量黏土地层密度剖面的可靠性。

图 6 DCPTU和室内试验测量黏土的比较(改自Shibata et al.(1994))Fig. 6 Comparison of DCPTU and laboratory test measured density of clay strata(modified from Shibata et al.，(1994))

图 7 DCPTU和室内试验测量填土地层密度的比较(改自Dasari et al.(2006))Fig. 7 Comparison of DCPTU and laboratory test measured density of lumpy fill(modified from Dasari et al.(2006))

图 8 DCPTU和室内试验测量海底淤泥密度的比较Fig. 8 Comparison of DCPTU and laboratory test measured density of seabed sediments

2.3 填土地层

Dasari et al.(2006)利用DCPTU调查了新加坡某一黏土填土地基的密度剖面，总共对86个地点进行了测量，并在12个地点采取不扰动土样测量了其密度值。图 7为DCPTU的66号孔与离其最近的不扰动土样2号孔测量的密度值的对比，在19个室内试验测量的数据点中，有16个数据点位于DCPTU测量密度值的±5%的范围内，表明可以利用DCPTU快速调查填土地层地基的密度剖面。

2.4 海底淤泥

作者Jia et al.(2013a)利用DCPTU调查了日本有明海的Isahaya 湾海底淤泥的密度。在18个地点进行了DCPTU试验并采取了不扰动土样，对DCPTU和室内试验测量的不同地点不同深度的237个密度测试数据进了对比分析(图 8)。由图可知，DCPTU与室内试验测量密度的比值在1.0～1.05之间的频次最大，且比值大多数在0.9～1.1之间，两者比值所有数据的平均值为1.01，标准差为0.08，证明了利用DCPTU测量海底淤泥密度的可靠性。结合DCPTU的密度和不排水抗剪强度的测量结果，指出所测地点海底淤泥的不排水抗剪强度随着密度的增加呈指数增加趋势。

图 9 DCPTU测量和真实密度的区别Fig. 9 Difference between DCPTU measured and actual density

2.5 非均匀地层

因为DCPTU所测的密度为γ射线源和检测器之间回转椭球体内土体的平均密度(图 4)，当所测的地层为非均质地层时，所测的密度在地层分界处附近与真实密度将有较大的区别(图 9)。

作者Jia et al.(2019)根据DCPTU测量密度的原理，建立了可以计算回转椭球体内土体平均密度ρc的后向散射模型和平均值模型，推导了密度分布为常数、线性、抛物线和平方根函数时回转椭球体内平均密度的计算公式。分析了两层非均质地层、含软弱夹层地层以及海底浮泥层的平均密度和真实密度的区别，并提出了由DCPTU测量的密度剖面推出非均质地层真实密度剖面的方法：(1)根据测量密度剖面的分布特征确定各个地层的顶面和底面； (2)假设各个地层的密度函数，通过反分析计算平均密度剖面； (3)如果计算与测量的平均密度剖面一致，则假设的密度剖面即为真实的密度剖面。

3 DCPTU的工程应用

3.1 判别软弱夹层

图10为Ledoux et al.(1982)利用DCPTU测量的某一地层的锥尖阻力(qc)和密度(ρc)随深度的分布图。由图可知，在2m深度处qc和ρc都明显减小，结合qc和ρc的测试数据判明2m深度处存在泥炭夹层。因此，DCPTU的密度测量数据可以跟qc的测量数据相结合判别地基中的软弱夹层。

图 10 基于DCPTU结果判别软弱夹层(改自Ledoux et al.(1982))Fig. 10 Identification of soft interlayer based on DCPTU results(modified from Ledoux et al.，(1982))

3.2 评价砂土的液化势

三村衛等(1999)利用DCPTU和含水率孔压静力触探分别测量了日本东扇岛某填埋砂土地层的密度和含水率。利用测量数据可以计算出砂土的孔隙比(e)，通过对冷冻土样进行实验测量得到最大孔隙比和最小孔隙比，进而计算出砂土的相对密实度(Dr)用于评价砂土的液化势(图 11)。另外，采取冷冻法取样通过室内试验测量了砂土的Dr，还使用Lancellotta公式(式(5))计算了砂土的Dr，并对3种方法计算的Dr进行了对比。

(5)

式中：qc为锥尖阻力(kPa)；σv为竖向自重应力(kPa)。

图 11 基于DCPTU结果计算砂土的相对密度(改自三村衛等(1999))Fig. 11 Calculating the relative density of sand based on DCPTU results(modified from Mimura et al.(1999))

由图 11可知，在2～7m的深度范围内，Lancellotta公式计算的Dr小于基于DCPTU结果计算的Dr，在7m以下的范围内，两种方法计算出的Dr都在40%左右。虽然在有些深度两种方法计算得到的Dr与冷冻取样室内试验测量得到的Dr存在一定的偏差，但大部分深度处两种方法计算的Dr与室内试验测量的Dr基本一致。因此，可以利用DCPTU测量的密度值计算e进而计算Dr，或计算σv进而利用Lancellotta公式计算Dr，用于评价砂土地层的液化势。

3.3 检验地基处理效果

堺谷常廣等(2012)采用DCPTU对某一采用砂桩挤密法进行加固的地基进行了地基处理效果检验。作者主要分析了地基处理前后的不排水抗剪强度su和密度的变化情况，其中，su由式(6)进行估算：

(6)

式中：qt为修正锥尖阻力(kPa)；σv0为竖向自重应力(kPa)；Nkt为经验系数(文中取值为14)。

由图 12可知，此处海水深度为17m， 17～35m深度范围内土体为su和密度均较小的软弱土层， 35～45m深度范围内土体的su和密度均较大，表明35m深度处为上部软弱土层和下部土层的分界线。另外，在进行地基处理后，两层土的su和密度均明显提高，说明地基处理后土体强度提高，密度也相应提高。计算su和密度的提高程度可以对地基处理效果进行定量评价。因此，DCPTU的密度测量结果可以与su相结合更准确地检验地基处理效果。

图 12 基于DCPTU结果检验地基处理效果(改自堺谷常廣等(2012))Fig. 12 Examination of effect of ground improvement based on DCPTU results(modified from Sakaidani et al.(2012))

3.4 检测块状填土中的空隙

Karthikeyan(2005)利用DCPTU调查了非均质块状填土中空隙的大小及空隙中的填充材料。利用边长约为300mm的立方体形状的块状黏土进行了如图 13a所示的搭接布置，块状填土内部空隙中的填充材料分别为空气、水和泥浆。由qc的分布图(图 13b)可以看出，在0.05～0.25m和0.5～0.6m存在块状填土的深度范围内qc较大，而在0.25～0.5m无块状填土的深度范围内qc基本为0。根据qc的变化可以得到块状填土中空隙的分布及大小，但由于3种填充材料的强度基本为0，无法根据qc的变化确定具体为哪种填充材料。

图 13 基于DCPTU结果检测块状填土中的空隙(改自Karthikeyan.(2005))Fig. 13 Detection of spaces of lumpy fill based on DCPTU results(modified from Karthikeyan.(2005))

由密度的分布图(图 13c)可以看出3种情况下的密度分布曲线不同，未填充时密度最小，其次是填充物为水的情况，填充物为泥浆时密度最大，所以可以通过密度分布曲线对块状填土空隙中的填充材料进行判别。因此，基于DCPTU测量的qc和密度分布图可以准确地判别块状填土中的空隙分布、大小以及其中的填充材料。值得注意的是在填土与空隙的界面处，DCPTU测量的密度值存在一定的提前及滞后，这是因为如2.5节所述，DCPTU测量的密度为γ射线源和检测器之间一定范围内土体的平均密度ρc，在密度变化较大的地层分界处，测量密度与真实密度会有一定的差别。

3.5 调查浮泥层的厚度和密度分布

作者利用DCPTU调查了日本有明海底淤泥的密度和不排水强度。将密度大于 1.025 g·cm-3及小于 1.2 g·cm-3的淤泥定义为浮泥，大于1.2g·cm-3的淤泥定义为底泥，得到了海底淤泥的堆积情况以及浮泥层的厚度(Jia et al.，2013a)，并提出了由DCPTU测量的密度剖面推出海底淤泥真实密度剖面的方法(Jia et al.，2013b)(图 14)：(1)由测量密度剖面确定浮泥层顶面为测量密度剖面上部开始增大处以下b的位置，浮泥层底面为测量密度剖面下部开始线性增加处以上b的位置； (2)假设浮泥层的密度分布分别为抛物线、线性和平方根函数，通过反分析计算平均密度剖面； (3)当浮泥层的密度分布为平方根函数分布时，计算平均密度和测量平均密度剖面一致，得出测量地点的浮泥层分布为平方根函数。因此，基于DCPTU的密度测量结果可以调查水底浮泥层厚度和密度分布情况，有助于确定适航水深。

图 14 浮泥层密度分布的推求方法Fig. 14 Method of deducing density distribution of fluid mud

4 DCPTU的发展前景

基于CPTU结果评价前期固结压力、压缩模量和不排水抗剪强度等指标、以及进行土质分类时，需要首先确定原位竖向应力σv0，而在计算σv0时需要通过钻孔取样和室内试验测量土的密度值。虽然有学者提出可以基于CPTU结果估算土的密度，但估算公式中也要用到土的密度值，需要进行迭代计算(Larsson et al.，1991)。因此，DCPTU的密度测量结果有助于快速、准确地评价土体的物理力学性质和进行土质分类。

地震波孔压静力触探(SCPTU)是在CPTU探头中增设检波器，通过量测地表激振系统产生的剪切波在土层中的传播时间来计算土层的剪切波速。剪切波速是一个能够全面反映土体结构特征的重要指标，可用于评价砂土的液化势等(Cai et al.，2012； Bwambale et al.，2019)。根据剪切波速可以计算表征土体动力特性的基本参数——初始剪切模量G0，但在计算G0时需要土的密度值。因此，可以将密度探头和SCPTU相结合形成密度波速静力触探技术，用于原位确定土体的G0。

土体的结构性直接影响其抵抗变形和破坏的能力，对其进行定量评价具有重要的理论和工程意义。而目前基于室内试验的评价方法存在评价结果受取样质量影响、钻孔取样费用高的问题，有必要开展可靠性和经济性原位评价方法的研究。CPTU是目前工程勘察中最为常用的原位测试方法，已广泛应用于评价土体的物理力学性质，但基于CPTU结果准确评价土体的结构性比较困难。小应变下的初始剪切模量G0与大应变下的锥尖阻力qc的比值G0/qc随土体结构性的增强而增加。因此，可以根据该原理开展基于密度波速静力触探结果评价土体结构性的研究。

另外，DCPTU目前在不良地层中的应用还比较少，我国存在大量的特殊土及不良地质条件，如湿陷性黄土、膨胀土、冻土、盐渍土、岩溶与土洞等，DCPTU的密度、qc、fs和u的测量结果有助于准确评价不良地层的物理力学性质，为特殊土及不良地质条件下的工程设计和施工提供准确的土体参数。因此，DCPTU在我国具有广阔的应用和发展前景。

5 结 论

(1)DCPTU的密度测试理论：DCPTU是可以同时测量锥尖阻力qc、侧壁摩阻力fs、孔隙水压力u和密度的一种新型原位测试方法。利用γ射线源发出的γ射线穿过土体时的衰减和周围土体的密度有关的原理来测量土体的密度。测量的密度为以γ射线源和检测器的中点为中心的回转椭球体中土体的平均密度ρc。当所测的地层为非均质地层时，所测的平均密度在地层分界处附近与真实密度将有一定的区别。

(2)DCPTU的工程应用：通过对比DCPTU的密度测量结果和钻孔取样室内试验的密度测量结果，证明了利用DCPTU可以在砂土地层、黏土地层、填土地层以及海底淤泥中得到可靠的密度结果。DCPTU的密度测量结果可以和qc、fs、u的测量结果相结合用于判别软弱夹层、评价砂土的液化势、检验地基处理效果、检测块状填土中的空隙、调查浮泥层的厚度和密度分布等工程实践。

(3)DCPTU的发展前景：DCPTU的密度测量结果可用于计算原位竖向应力σv0，结合CPTU测量的qc、fs和u，快速准确地评价土体的物理力学特性指标和进行土质分类。可以将密度探头和SCPTU相结合形成密度波速静力触探技术，根据其测量的剪切波速和密度结果计算土体动力特性的基本参数——初始剪切模量G0。可以基于G0/qc随土体结构性的增强而增加的原理，开展基于密度波速静力触探结果评价土体结构性的研究。另外，DCPTU可用于评价湿陷性黄土、膨胀土、冻土、盐渍土等不良地层的物理力学性质，在我国具有广阔的应用和发展前景。