【正文】 第一章 概述 一、土體原位測(cè)試的概念 ? 原位測(cè)試 （ InSitu Testing ）：在巖土體原有的位置上，在保持巖土的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)條件下測(cè)定巖土性質(zhì)稱(chēng)為原位測(cè)試。 ? 土體原位測(cè)試 ：一般指的是在工程地質(zhì)勘察現(xiàn)場(chǎng)，在不擾動(dòng)或基本不擾動(dòng)土層的情況下對(duì)土層進(jìn)行測(cè)試，以獲得所測(cè)土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及劃分土層一種土工勘察技術(shù)。 二、優(yōu)點(diǎn)（與室內(nèi)試驗(yàn)比較） 1. 不需經(jīng)過(guò)鉆探取樣，直接測(cè)定巖土力學(xué)性質(zhì)，更能真實(shí)反映巖土的天然結(jié)構(gòu)及天然應(yīng)力狀態(tài)下的特性。 2. 原位測(cè)試所涉及的土尺寸較室內(nèi)試驗(yàn)樣品要大得多，因而更能反映土的宏觀結(jié)構(gòu)如裂隙等 )對(duì)土的性質(zhì)的影響，比土樣具代表性。 3. 可重復(fù)進(jìn)行驗(yàn)證，縮短試驗(yàn)周期。 ? 土體原位測(cè)試方法很多，可以歸納為下列兩類(lèi)： (1)土層剖面測(cè)試法 (logging or stratigraphic profiling methods)：主要包括靜力觸探、動(dòng)力觸探、扁鏟松脹儀試驗(yàn)及波速法等。 土層剖面測(cè)試法具有可連續(xù)進(jìn)行、快速經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。 (2)專(zhuān)門(mén)測(cè)試法 (specific test methods) ：主要包括載荷試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)、抽水和注水試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等。 土的專(zhuān)門(mén)測(cè)試法可得到土層中關(guān)鍵部位土的各種工程性質(zhì)指標(biāo)，精度高，測(cè)試成果可直接供設(shè)計(jì)部門(mén)使用。其精度超過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)的成果。 三、土體原位測(cè)試的種類(lèi) 四、土體原位測(cè)試的應(yīng)用 ? 根據(jù)不同的測(cè)試方法 （ 包括 CPT、 DPT、 PLT、PMT、 FVST、 SDPT） ， 其應(yīng)用可歸納為： （ 1） 、 土層土類(lèi)劃分； （ 2） 、 求天然地基承載力； （ 3） 、 測(cè)定土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)； （ 4） 、 在樁基勘察中的應(yīng)用； （ 5） 、 評(píng)價(jià)砂土和粉土的地震液化； （ 6） 、 求解土的固結(jié)系數(shù) 、 滲透系數(shù)及不排水抗剪強(qiáng)度等； （ 7） 、 檢驗(yàn)壓實(shí)填土的質(zhì)量及強(qiáng)夯效果； （ 8） 、 進(jìn)行淺基礎(chǔ)的沉降計(jì)算； （ 9） 、 其它 。 第二章 靜力觸探 一、定義 ? 靜力觸探 ( Static Cone Peration Test, 簡(jiǎn)稱(chēng)CPT)是借助機(jī)械把一定規(guī)格的圓錐形探頭勻速壓入土中 ， 通過(guò)測(cè)定 探頭 的端阻 qｃ ， 側(cè)壁摩阻力 fｓ來(lái)確定土體的物理力學(xué)參數(shù) ， 劃分土層的一種土體勘測(cè)技術(shù) 。 ? 靜力觸探首先在荷蘭研制成功，因此靜力觸探也叫“ 荷蘭錐 ”試驗(yàn)。 ? 按測(cè)量機(jī)理分： 機(jī)械式靜力觸探 和 電測(cè)式靜力觸探 ? 按探頭功能分： 單橋靜力觸探 、 雙橋靜力觸探 、孔壓靜力觸探 ? 電測(cè)式靜力觸探的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）測(cè)試連續(xù)、快速，效率高，功能多，兼具勘探與測(cè)試雙重作用； （ 2）測(cè)試數(shù)據(jù)精度高，再現(xiàn)性好； （ 3）采用電測(cè)技術(shù)，便于實(shí)現(xiàn)測(cè)試工程的自動(dòng)化，測(cè)試成果可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理，減少了工作強(qiáng)度。 二、測(cè)試設(shè)備與種類(lèi) 設(shè)備組成： 1. 觸探主機(jī)和反力裝置 ? 觸探主機(jī)可分為液壓式和機(jī)械式 ? 反力裝置可分為自重式和錨式 2. 測(cè)量與記錄顯示裝置 3. 探頭和探桿 觸探主機(jī)為液壓傳動(dòng)式的，反力裝置為自重式。 觸探主機(jī)為液壓傳動(dòng)式的，反力裝置為地錨式。 觸探主機(jī)為機(jī)械傳動(dòng)式的，反力裝置為地錨式。 ?探頭是靜力觸探儀的關(guān)鍵部件 ?分為三種類(lèi)型：?jiǎn)斡茫颍┨筋^、雙用（橋）探頭、多用（孔壓）探頭 Ps： 比貫入阻力， qc： 錐尖阻力， fs： 側(cè)壁摩阻力， uw ：孔隙水壓力 ? 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)探頭的規(guī)格：錐頭頂角 60176。、底面積10cm 側(cè)壁摩擦筒面積 150cm 透水石在錐底 單用（橋）探頭 雙用（橋）探頭 多用（孔壓）探頭 三、測(cè)試原理 電阻應(yīng)變片 電橋 I— 電流 R— 電阻 U— 電壓（根據(jù)歐姆定律） 電壓變化（測(cè)量值）電流變化應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 21 LLKR ULLKURELLE????????? ??四、測(cè)試步驟 （ 一 ） 探頭率定 ? 率定的目的是求出測(cè)量?jī)x表的讀數(shù)與荷載之間的關(guān)系 —— 率定系數(shù) ? 率定的設(shè)備可分為兩個(gè)主要部分 探頭率定的步驟 : ? ? ? ，邊記錄儀表上的讀數(shù) ? —— 讀數(shù)曲線，一般情況下應(yīng)該是直線 ? K K等于直線的斜率 )mVk N / A( xk ??x )(k PaAP0 （二）野外測(cè)試的關(guān)鍵步驟 : ? ，平整場(chǎng)地 ? ，并調(diào)平機(jī)座（為使貫入壓力保持垂直方向），把機(jī)座與反力裝置銜接 ? 、測(cè)量電纜、探桿連接起來(lái)，并檢查測(cè)量?jī)x表，并調(diào)零 ? ， 同時(shí)記錄深度值和測(cè)量?jī)x表的數(shù)據(jù) 注意事項(xiàng) 1. 觸探機(jī)就位后 ， 應(yīng)調(diào)平機(jī)座 ， 并使用水平尺校準(zhǔn) ，使貫入壓力保持豎直方向 ， 并使機(jī)座與反力裝置銜接 、 鎖定 。 2. 觸探機(jī)的貫入速率應(yīng)控制在 12cm/s， 一般為 2cm/s；使用手搖式觸探機(jī)時(shí) ， 手把轉(zhuǎn)速應(yīng)力求均勻 。 3. 使用記讀式儀器時(shí) ， 每貫入 次讀數(shù) 。 4. 遇下列情況時(shí)應(yīng)停止貫入： a、 觸探主機(jī)負(fù)荷達(dá)到其額定荷載的 120%時(shí)； b、 貫入時(shí)探桿出現(xiàn)明顯彎曲； c、 反力裝置失效； d、 探頭負(fù)荷達(dá)到額定荷載時(shí)； e、 記錄儀器顯示異常 。 五、測(cè)試數(shù)據(jù)的處理 回零修正 觸探參數(shù)的計(jì)算 摩阻比 FR %100%100 ????csR qfF錐尖阻力側(cè)壁摩阻力??????ffsqqcXKfXKq側(cè)壁摩阻力：錐尖阻力：39。xkx ??深度（ m） 錐頭阻力 qc（ kPa） 側(cè)壁摩阻力 fs（ kPa） FR 讀數(shù) 回零 校正值 qc 讀數(shù) 回零 fs 40 0 40 4 42 1 41 43 2 41 36 6 30 41 0 41 42 38 例如：如下表 Kq=； Kf=2．繪制觸探參數(shù)隨深度的變化曲線 ? 包括 qcH， fsH， FRH ( page 245249) 240頁(yè)表 810， 填表并繪圖 六、測(cè)試精度影響因素 單橋 PS 雙橋 qc， fs ? PS qc ? qc， fs都隨 錐底面積 的增大而減?。? ? 側(cè)壁摩擦筒長(zhǎng)度 增大時(shí)， qc增大， fs減小。 ? 探桿外徑、摩擦筒與錐底面 直徑 應(yīng)保持一致 ? 錐尖角度 60176。 ? 探頭形狀及尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化與科學(xué)化對(duì)測(cè)試成果的應(yīng)用、交流和對(duì)比都有很重要的意義。 2. 貫入速率 ? 如果貫入速率大于 1cm/s以上時(shí)，讀數(shù)受貫入速率的影響就很小了 ? 事實(shí)上，靜力觸探的貫入速率一般用 2cm/s . ? 溫度變化會(huì)引起探頭內(nèi)部的電阻應(yīng)變片長(zhǎng)度發(fā)生變化，從而使其阻值發(fā)生變化，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的大誤差。 ? 產(chǎn)生溫度變化的重要原因之一是地面溫度與地下溫度的不同， 特別在夏天與冬天。 ? 措施： （ 1）采用溫度補(bǔ)償或自動(dòng)溫度補(bǔ)償應(yīng)變片來(lái)補(bǔ)償溫度變化對(duì)探頭測(cè)試數(shù)據(jù)的影響； （ 2）防止暴曬與受凍； （ 3）探頭貫入地下約， 停止貫入 510min， 使探頭的溫度與地下的溫度一致，然后調(diào)零。 七、測(cè)試成果的應(yīng)用 ? CPT 在土木工程中的應(yīng)用特別廣泛 : ? 繪制 CPT的貫入曲線（包括 qcH， fsH， FRH ），然后根據(jù)相近的 qc、 fs和 FR， 將觸探孔分層 ——力學(xué)分層，并計(jì)算各參數(shù)的平均值。 ? 結(jié)合鉆探取樣，考慮臨界深度進(jìn)一步分層 —— 工程地質(zhì)分層，并定土名。 ? 臨界深度 ? 模型試驗(yàn)及實(shí)測(cè)表明，地表厚層均質(zhì)土的貫入阻力自地表向下是逐漸增大的。當(dāng)超過(guò)一定深度后，阻力才趨近一個(gè)常數(shù)值，這個(gè)土層表面一定深度就稱(chēng)為臨界深度。 ? 臨界深度在砂土中表現(xiàn)明顯，在粘土中基本不存在。 1： 100 a) 單橋探頭 根據(jù) Ps， Ps 大的一般為砂層， Ps 小的一般為粘土層。 b) 雙橋探頭 ? 在劃分土類(lèi)時(shí)，以 qc為主，結(jié)合 fs（ 或 FR），并在同一層內(nèi)的觸探參數(shù)值基本相近為原則。 ? 不同的土有不同的 FR， 砂類(lèi)土 FR通常小于或等于 1，粘性土 FR常大于 2。 ? 常用的有以下幾種方法 i. 鐵道部 TBJ3793規(guī)則法 ii. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)法 iii. 國(guó)外法 ? CPT可以確定 如 c, ?, Cu, Dr, Es, ?sat, 等土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。 ? 表 213為用靜力觸探評(píng)定砂土的密實(shí)度 ? 圖 259為砂土的內(nèi)摩擦角與錐尖阻力的關(guān)系圖 表 214 砂土的內(nèi)摩擦角 ? 確定粘性土的 Cu等，自學(xué) 6673頁(yè) Ps(Mpa) 1 2 3 4 6 11 15 30 Φ(176。 ) 29 31 32 33 34 36 37 39 ? 用靜力觸探確定地基承載力一般依據(jù)的是經(jīng)驗(yàn)公式，是建立在靜力觸探與載荷試驗(yàn)的對(duì)比關(guān)系上。 ? 確定的是地基承載力的基本值，需經(jīng)過(guò)深、寬修正 ? 用于一般的建筑物 ? 地基土的成因、時(shí)代及含水量等對(duì)靜力觸探求地基承載力的經(jīng)驗(yàn)公式有影響，經(jīng)驗(yàn)