1、1一、动力触探原理：动力触探是利用一定的落锤能量，将一定尺寸、一定形状的探头打入土中，根据打入的难易程度(贯入度)来测定土的性质的一种现场测试方法。根据锤重、落距、探头或贯入器的不同，可将动力触探分为轻型、中型、重(1)型(即标准贯入试验) 和重(2)型。各型动力触探的技术指标参考数据如下表：类型 锤质量（kg）落距（cm） 探头或贯入器 贯入指标触探杆外径（ mm）轻型 10 50 圆锥头，锥角 60，锥底直径4.0mm，锥底面积 12.6cm2 贯入 30cm 的锤击数 N10 25中型 28 80 圆锥头，锥角 60，锥底直径6.18mm，锥底面积 30cm2 贯入 10cm 的锤击数
2、N28 33.5重(1)型 63.5 76管式贯入器，外径 5.1cm，内径3.5cm，刃口角度 1947，长度70cm贯入 30cm 的锤击数 N63.5 42重(2)型 63.5 76 圆锥头，锥角 60，锥底直径7.4mm，锥底面积 43cm2 贯入 10cm 的锤击数 N63.5 42注： 重(1)型动力触探即标准贯入试验。适用条件：轻型和中型动力触探，适用于一般粘性土；标准贯入试验除适用一般粘性土外，还可适用于粉土、砂土，包括粉砂、细砂和中砂。常用于，两层以下建筑，施工验槽，贯入深度可达 4 米。现场操作：成果整理应用：粘性土承载力标准值（GBJ789）N10 15 20 25 30
3、fk 105 145 190 230粘性素填土承载力标准值(长春地区)N10 10 20 30 40fk 85 115 135 1602轻型触探仪利用一定的锤击动能，对地基土作出工程地质评价；锤重: 10kg+10g 落高: 500mm 最大贯入深度: 6000mm 贯入锤锤度: 60 度 贯入锤角最.CLD2 型静力触探贯入机. 工作原理1.把主机与横担用螺丝连接。2.根据横担的长度选择下锚点，把两个地锚插入土中（在主机两边）。3.下锚可以用下锚扳手加套筒（助力）二人匀速推（根据土层可选用大地锚片和小地锚片），也可用大管子钳下锚。4.把主机安装在两根锚杆中间必须水平安放，用土填实，不能摇动。
4、5.把地锚夹板套入地锚杆里，放在横担上。6.探杆穿线，把探杆一正一反排列，电缆线逐一穿过，一头连接探头，（电缆连3接线处用防水胶带扎紧）。不能有水渗到电缆里面（否则探头会坏）另一头连在仪表上。7.把探头连接在探杆上，穿过上孔和下孔，把探杆一根一根连接住（接头处拧紧），在主机下面孔上安放导向套，夹住探杆，使探杆左右不能摇动.8.在探杆接头处插入衬垫，压入土中时把一块山形板放在衬垫上面，再摇动主机手柄，使主机两面链条转动，通过链条两边的加长销压住山形板，把探头均速压入土中二、静力触探实验静力触探是利用压力装置将带有触探头的触探杆压入试验土层，通过系统量测土的贯入阻力，并将该贯入阻力与土的基本物理力
5、学特性指标间建立地区经验关系，即可根据现场静力触探资料确定土的基本物理力学特性指标，静力触探是钻孔原位测试重要方法之一，广泛用于各类工程勘察。一般适用于粘性土、粉土和砂土。含少量碎石的土层也可适用，碎石或卵砾石较多时则不能用此法。（一）试 验 目 的静力触探是可以迅速、连续的反映土质变化特征的一项原位测试方法。它直接和间接地提供地基设计所需的参数。包括划分土层，判定土层类别，查明软、硬夹层及土层在水平和垂直方向的均匀性；评价地基土的工程特性(容许承载力、压缩性质、不排水抗剪强度、砂土密实度等)；探寻和确定桩基持力层，预估打入桩沉桩可能性和单桩承载力，检验人工填土的密实度及地基加固效果。静力触探
6、实验适用于粘性土和砂类土。4（ 二 ） 试 验 仪 器静力触探试验测试系统，探头、触探机（灌入装置） 、反力装置、记录仪器等四部分。1.探头 静力触探按探头分双桥探头(测定锥尖阻力、侧壁摩阻力)、单桥探头(测定比贯入阻力) 和孔压静探探头(测贯入时的孔隙水压力)。探头的传感器都应经过室内率定，且误差不应超过规定值。单桥探头的规格型号：型 号 锥底直径/mm 锥底面积/cm 2 有效侧壁长度/mm 锥角（）1 35.7 10 57 602 43.7 15 70 603 50.4 20 81 60双桥探头的规格型号：型 号 锥底直径/mm 锥底面积/cm 2 摩擦筒表面积/cm 2 摩擦筒有效长度
7、/mm 锥角（）1 35.7 10 200 179 602 43.7 15 300 219 603 50.4 20 300 189 602.贯入装置 将探头压入土中的加压装置有很多，国产常用的有三种：液压传动式、手摇链条式和电动丝杠式。3.反力装置 反力装置主要有两种类型，一种是下地锚，而是以重物加压。一般单个地锚抗拔力为 1030KN。实验室现有触探机为轻型手摇链条式主要有水平横梁、支架、传动齿轮、传动链条、带加长销加压链条、摇把、山形压板、垫压块等组成。有两只地锚提供反力。4.测量装置 常用的测量装置有电阻应变仪、数字测力仪、自动记录仪。实验室现有测量仪为 CL4 型测量仪。（ 三 ） 试
8、 验 方 法 和 步 骤51.试 验 方 法 和 步 骤静力触探实验是将圆锥形探头按一定速率均匀压入土中，通过贯入过程中探头所受阻力反应到电阻应变仪上，从电阻应变仪上记录应变量数据，换算得出贯入阻力，进而绘制出贯入阻力随深度变化曲线。以轻型手摇链条式触探机、CL4 型测量仪为例试 验 方 法 和 步 骤 如 下 。试验前在室内检查测量仪、探头探杆等，具体测试工作宜按下面操作顺序进行：1）将探头电缆与测量仪连接，打开测量仪电源开关预热仪器 15 分钟。2）平整实验场地，下地锚，冲击开孔。3）调平竖直触探机，将触探头孔对准孔位，锚固触探机。4）设置好量测仪器，土中 0.5m-1.0m 左右(冬季应
9、超过冻结线)，然后稍许提升，使探头传感器处于不受力状态。待探头温度与地温平衡后(仪器零位基本稳定)，将仪器调零或记录初读数，即可进行正常贯入。5）贯入时应将探头按 1.2m0.3m/min 均速贯入土中。6）贯入深度在 6m 内，每贯入 1-2m，应提升探头 5cm 左右检查温漂并调零；6m 以下每贯入 5-10m 应提升探头并检查回零情况，若有异常情况，应检查原因并及时处理。7）实验时均匀转动摇柄，以上述均速将探杆压入土中，一根探杆贯入过程中不应停顿，根据深度指针和触探机架上的刻度，每压入 10cm，记录一次探头阻力读数。 8）当贯入到预定深度或出现下列情况之一时，应停止贯入。-触探主机达到
10、额定贯入力;探头阻力达到最大容许压力。-反力装置失效。-发现探杆弯曲已达到不能容许的程度。9）试验结束后应及时起拔探杆，并记录仪器的回零情况。10）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。62.注 意 事 项1）试验点与已有钻孔、触探孔、十字板试验孔等的距离，应不小于 20 倍已有孔径。2）试验前应根据试验场地的地质情况，合理选用探头，使其在贯入过程中，仪器的灵敏度较高而又不致损坏。3）试验点必须避开地下设施（管道、电缆等） ，以避免发生以外。4）由于人为或设备故障，而使贯入中断 10min 以上, 应及时排除故障。故障处理后，重新贯入前应提升探头，测记零读数。5）触探过程中
11、遇到薄硬层可钻探或动触穿过，亦可由单桥探头顶柱试着穿过。6）对超深触探孔分两次或多次贯入时；或在钻孔底部进行触探时，及其他衔接点以下的扰动段，其测试数据应舍弃。（ 四 ） 试 验 资 料 的 整 理静力触探成果应进行分析整理，主要是绘制比贯入阻力、侧壁摩阻力、锥头阻力等与深度曲线，根据曲线的线型，结合其他孔资料和地区经验划分土层。试验资料的整理可分单孔原始资料整理、绘图及分层、确定场地分层触探指标和提交触探勘查报告几步进行。1.单孔原始资料整理1）零漂校正 由于探头质量不好、仪器焊接质量差、虚焊或脱焊、温漂（即由于探头温度与地温之间的温度差异引起的零点漂移） ，使静力触探曲线在水平方向上产生的
12、异常，即曲线的回零误差。一般来说，温差越大，零漂也越大。一般按回零7段内以线性内插法进行零漂校正，校正值等于读数值减零读数内插值。2）曲线整体形态修正 同一场地相近土层组合的静力触探曲线，其整体形态应该具有某种规律性和相似性，当某孔静力触探曲线与其它曲线形态或区域性资料有显著差异时，需要曲线整体形态修。曲线正异常原因一是由于仪器或探头本身灵敏度造成，或由于先钻探后触探使土层产生扰动造成，其三由于换接探杆停机前后探头周围土体应力状态改变及开机有动应力作用造成，如曲线出现脱节或出现喇叭口异常。校正时一般以停机前曲线位置为准，与开机后 10cm 深度内的曲线点连成圆滑曲线。3）深度校正 对自动记录仪
13、记录深度和实际触探深度误差的校正。2绘图及分层1） 绘制单孔静力触探曲线静力触探曲线是以深度（h）为纵坐标，以比贯入阻力（p s） 、锥尖阻力（q c）摩阻比（R f）为横坐标绘制的 psh、 qch 和 Rfh 的关系曲线。 （R f = fs /qc ） 。常用的纵、横比例尺为：纵坐标（深度）比例尺采用 1：100 ，深孔可用 1：200横坐标（触探参数）：对比贯入阻力 ps 或锥尖阻力 qc，比例尺采用 1cm 长度代表 1000kpa 或2000kpa；对侧摩阻力 fs，比例尺采用 1cm 长度代表 1000kpa 或 2000kpa；对于摩阻比 Rf，比例尺采用 1cm 长度代表 1
14、。2） 绘剖面图一般工程场地静力触探曲线可画于土层剖面图中。当有特别必要或场地只8有一个触探孔时，可绘制单孔静力触探曲线图，一般工程只画剖面图即可。作剖面图时，首先根据各勘探、试验孔的孔口标高、孔深、孔距，按规定选择适当的水平、垂直比例尺在剖面线上绘制各孔柱状图，然后根据各孔揭露的土层或土层阻力的变化特征画出工程地质剖面图。3） 静力触探孔分层（1）分层方法触探孔分层主要为力学分层，分层时很大程度上依据经验，分层时首先要考虑曲线形态的变化趋势，再结合本地区地层分布特征进行分层，以比贯入阻力 ps 一般：对 ps1 MPa 的， 并层 ps 的变化幅度可控制在 ps max /ps min1.5
15、MPa ；对 1 MPaps3 MPa ，并层 ps 的变化幅度可控制在 ps max /ps min2.0MPa ；对 ps 3 MPa 的， 并层 ps 的变化幅度可控制在 ps max /ps min2.5MPa ；分层详细程度以满足工程要求为准，一般持力层附近土层应划分细些，以下可粗些。对工程有影响的土层要单独画出来。总起来分层不宜过细，否则不利于连剖面，也不利于地基评价和设计人员使用。（2）分层界线分层界线的确定应考虑试验时所谓“超前”和“滞后”的影响。静力触探探头由软层进入硬层或由硬层进入软层时曲线会出现一过渡段，即所谓超前”和“滞后”问题。其原因一是变层附近探头所受应力有变化（应
16、力集中或扩散） ；也可由变层附近土的成分性质（如含水量、粒度成分）的渐变而引起的。分层时一般过渡段土层厚度小于 10cm 分层界线可选这段曲线中点，当过渡段土层厚度较大时，若探头由软层进入硬层分层界线可选过渡段曲线中下方，9若探头由硬层进入软层分层界线可选过渡段曲线中上方。4）单孔各分层贯入阻力确定在划定分层界线后，便可计算单孔各分层平均贯入阻力，计算单孔各分层贯入阻力时，可采用算术平均法或按静力触探曲线采用面积法，计算时应剔除个别异常值，如个变层附近过渡段曲线以及较薄尖的曲线峰谷值都可不予考虑。具体方法为：（1）厚层均质土层以常数段按目估法或算术平均法计算分层平均值，一般土层可用矩形面积代替
17、曲边梯形面积的方法，直接在图上量得；（2）厚度小于 1m 的薄互层的处理方法：硬夹薄软层的取低值作为该层的平均值；软夹硬薄层的按高值作为该层的平均值；（3）薄互层可先定出平均高值和低值线作为薄互层的平均值。高值用于砂土液化判别，低值用于桩基承载力计算。3.场地各分层贯入阻力确定计算场地的分层贯入阻力时，可按各触探孔穿越该层的厚度加权平均法计算场地分层的平均贯入阻力。具体应根据勘察阶段、场地的复杂程度和建筑类别确定。（1）详勘阶段场地的分层贯入阻力当土质较均匀、指标分散度较小或一般建筑物（II 类建筑）时，以各触探孔穿越该层的厚度为权，采用厚度的加权平均法，按下式计算场地各土层贯入阻力：niis
18、ishp110式中 场地各土层贯入阻力平均值（kP a） ；)(scsfqp、或hi 第 i 孔穿越该层的厚度(m)；第 i 孔中该层的单孔贯入阻力平均值（ kPa） ；)(scsf、或n 参与统计的静探孔数。当土质不均匀、指标分散度较大或重要建筑物（I 类建筑）时，根据指标所需解决的问题，按下面两式计算，取最大或最小加权平均值。 2maxmaxssppininss式中 场地各土层贯入阻力的最大加权平均值（kP a） ；max)(scsfqp、或场地各土层贯入阻力的最小加权平均值（ kPa） ；inss、或按厚度加权平均法计算的场地各土层平均贯入阻力（kP a） ； s场地内各孔中该层的单孔贯
19、入阻力的最大值（kP a） ；max)(scsfqp、或场地内各孔中该层的单孔贯入阻力的最小值（ kPa） 。inss、或（2）初勘阶段场地的分层贯入阻力提供范围值即可。（五）影响静力触探成 果 的 因素1.贯入速率 一般贯入阻力随贯入速率的增加而增加，但在一定速率范围内这种影响是很小的。美国材料试验标准（ASTM）提出以 2cm/s 作为标准速率，单允许在25变化范围的建议以被普遍接受。112.探头的尺寸、结构 探头面积 理论上贯入阻力随探头面积的增加而减小，但目前试验结果表明，探头面积在 10 220 2范围内变化对试验结果无影响。锥径与摩擦筒径之比（D/d）应等于或大于 1。摩擦筒的位置
20、 目前双桥探头摩擦筒的位置是紧靠锥尖，但有人认为摩擦筒的位置应远离锥尖，以避免锥尖附近复杂应力状态的影响，使侧摩阻力的量测更接近实际。摩擦筒长径之比（L/d） ，L/d 对侧摩阻力有影响，但 L/d 为多少尚无定论，我国双桥探头采用 L/d = 5 。3.临界深度在均质石英砂中用不同直径的贯入器的大量试验表明：1）端阻随深度增加而增加，到某一深度时端阻达到极限贯入深度再增加端阻基本不再增加，这一深度称为临界深度；2）对临界深度，砂密度越大、D 越大，临界深度越大；3）而极限端阻与砂的原始密度有关，侧摩阻力 fs 亦有这种规律。4.成层土的影响梅耶霍夫（G.G.Meyerhof）等人详细研究了贯
21、入阻力在成层土中的变化情况，其规律可定性归纳如下：在上软下硬土层中端阻力 qc 在距硬层顶面 13 倍 D 时开始增加，进入硬层后 qc 继续增加，到某一深度时达到极限值；在上硬下软土层中探头离下卧软层较远时端阻力 qc 开始减小，离开硬层界面 12 倍 D 时端阻降到软弱层极限低值；夹薄硬层，硬层中的端阻力 qc 达不到该层为单一均匀土层时的极限值。（ 六 ） 试 验 成 果 应 用12试 验 成 果 应 用 主 要 根据静力触探资料利用经验估算土的强度、压缩性、承载力，判定液化势等。也可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。鉴于这些参数不能直接求得，
22、都系根据经验估算，因此要参考利用地区工程经验和其他手段的测试成果。1. 划分土层、确定土的类别1）采用单桥探头实测比贯入阻力 PS 不超过表 B1 所列变动幅度者可并为一层，按比贯入阻力 PS 进行分类见表 B2。表 B1 PS 变动幅度实测 PS 范围值 变动幅度PS10 （13）105.0表 B4 不同密度砂类土的摩阻比 n 参考值砂土的相对密度 Dr（%） q0（kg/Cm 2） f0（kg/Cm 2） n（%）疏松（30%） 20 0.33 1.7中等密度（60%） 80 0.67 0.8紧密（90%） 220 1.33 0.32. 确定地基土的物理力学参数1）确定地基土的允许承载力R
23、13粘性土 PS 与R经验关系式分类 编号 公式来源 经验公式 适用条件1 武汉联合小组 R=0.2664+0.1044PS高值 2 广东航运规划设计院 R=0.30+0.101PS适用于第四纪晚更新世（Q 3）及其以前沉积的超压密老粘3 东北电力设计院 R=0.58 -0.314 铁道部第三设计院 R=0.58 -0.46中值5 四川省综合勘察院 R=2.49lgPS-0.912适用于正常压密的一般粘性土（Q 4）6 北京地形地质勘测处 R=0.0173PS+1.59（老土）7 北京地形地质勘测处 R=1.48lgPS+0.0988 交通部一航局 R=PS/2.15PS0.584低值9 天津
24、市建筑设计院 R=0.479PS0.387适用新近沉积的欠压密的砂性土及粘性土砂性土 PS 与R经验关系式编号 公式来源 经验公式 适用条件1 湖北电力设计院 R=0.2381PS0.84-0.12 中粗砂2 湖北电力设计院 R=0.0197PS+0.6559 粉细砂3 武汉冶金勘察公司 R=0.02PS+0.5 长江中下游地区地下水位以下轻亚粘土，粉细砂层4 铁道部第一设计院 0=0.25 -0.21西北地区内陆盆地饱和粉细砂层5 铁道部第三设计院 0=0.16PS0.63+0.14 粉细砂及饱和砂土 PS16,一般第四纪冲击层5 武汉联合小组 E0=9.5186PS-21.7973 粘性土
25、，3P S306 武汉联合小组 E0=11.78PS-46.87 老粘性土，30P S607 湖北综合勘察院 E0=6.37PS+0.88 一般粘性土，10P S35(2) PS 与 Es 经验关系 PS 与 Es 经验关系表编号 公式来源 经验关系 适用条件1 武汉联合小组 Es=3.72PS+12.62 软土及一般性粘土 3PS602 湖北综合勘察院及武汉城市规划设计院 Es=4.695PS-6.27 一般粘性土 10PS353 交通第一航局 Es=3.63PS+11.98 粘性土， PS55 综合近似值 Cu=PS/20 PS153. 判定饱和砂层的液化当饱和砂层的贯入阻力 PS 的计算
26、值 Psca 小于下式算出的临界贯入阻力 PS值，则认为它可能液化。PS=Ps01-0.065（H w-2） 1-0.05（H 0-2）式中 Hw地下水位埋藏深度，m；15H0饱和砂土层上的粘性非液化土层的厚度， m；Ps0当 Hw=2m，H 0=2m 时，砂土的临界贯入阻力按表 B10 确定。表 B10 砂土的临界贯入阻力值（H w=2m,H0=2m）设计烈度 七 八 九 十Ps0(kg/Cm2) 6070 120135 180200 220250饱和砂层的贯入阻力计算值 Psca 按下述方法确定：（1）当砂层厚度大于 1m 时,取该层贯入阻力 PS 的平均值作为该层的 Psca 值。（2）当砂层的厚度小于 1m 时，且上下土层均为阻值较小的土层时，取其大值作为该层的 Psca 值。（3）当砂层厚度较大，且力学性质显著不同，可明显分层时，应分别计算分层的平均 PS 值进行计算。静 力 触 探 试 验 记 录 表工程名称 探头系数 试验者 孔 号 孔 深 记录者 孔口标高 水位埋深 日 期 比 贯 入 阻 力 sp或 锥 尖 阻 力 )(ackq侧摩阻力 )(askpf深度/m读数 回零 校正值 s读数 回 零 校正值 sfcsfqR备 注16
