【正文】 第一章 概述 一、土體原位測試的概念 ? 原位測試 （ InSitu Testing ）：在巖土體原有的位置上，在保持巖土的天然結構、天然含水量以及天然應力狀態(tài)條件下測定巖土性質稱為原位測試。 ? 土體原位測試 ：一般指的是在工程地質勘察現場，在不擾動或基本不擾動土層的情況下對土層進行測試，以獲得所測土層的物理力學性質指標及劃分土層一種土工勘察技術。 二、優(yōu)點（與室內試驗比較） 1. 不需經過鉆探取樣，直接測定巖土力學性質，更能真實反映巖土的天然結構及天然應力狀態(tài)下的特性。 2. 原位測試所涉及的土尺寸較室內試驗樣品要大得多，因而更能反映土的宏觀結構如裂隙等 )對土的性質的影響，比土樣具代表性。 3. 可重復進行驗證，縮短試驗周期。 ? 土體原位測試方法很多，可以歸納為下列兩類： (1)土層剖面測試法 (logging or stratigraphic profiling methods)：主要包括靜力觸探、動力觸探、扁鏟松脹儀試驗及波速法等。 土層剖面測試法具有可連續(xù)進行、快速經濟的優(yōu)點。 (2)專門測試法 (specific test methods) ：主要包括載荷試驗、旁壓試驗、標準貫入實驗、抽水和注水試驗、十字板剪切試驗等。 土的專門測試法可得到土層中關鍵部位土的各種工程性質指標，精度高，測試成果可直接供設計部門使用。其精度超過室內試驗的成果。 三、土體原位測試的種類 四、土體原位測試的應用 ? 根據不同的測試方法 （ 包括 CPT、 DPT、 PLT、PMT、 FVST、 SDPT） ， 其應用可歸納為： （ 1） 、 土層土類劃分； （ 2） 、 求天然地基承載力； （ 3） 、 測定土的物理力學性質指標； （ 4） 、 在樁基勘察中的應用； （ 5） 、 評價砂土和粉土的地震液化； （ 6） 、 求解土的固結系數 、 滲透系數及不排水抗剪強度等； （ 7） 、 檢驗壓實填土的質量及強夯效果； （ 8） 、 進行淺基礎的沉降計算； （ 9） 、 其它 。 第二章 靜力觸探 一、定義 ? 靜力觸探 ( Static Cone Peration Test, 簡稱CPT)是借助機械把一定規(guī)格的圓錐形探頭勻速壓入土中 ， 通過測定 探頭 的端阻 qｃ ， 側壁摩阻力 fｓ來確定土體的物理力學參數 ， 劃分土層的一種土體勘測技術 。 ? 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。 ? 按測量機理分： 機械式靜力觸探 和 電測式靜力觸探 ? 按探頭功能分： 單橋靜力觸探 、 雙橋靜力觸探 、孔壓靜力觸探 ? 電測式靜力觸探的優(yōu)點： （ 1）測試連續(xù)、快速，效率高，功能多，兼具勘探與測試雙重作用； （ 2）測試數據精度高，再現性好； （ 3）采用電測技術，便于實現測試工程的自動化，測試成果可由計算機自動處理，減少了工作強度。 二、測試設備與種類 設備組成： 1. 觸探主機和反力裝置 ? 觸探主機可分為液壓式和機械式 ? 反力裝置可分為自重式和錨式 2. 測量與記錄顯示裝置 3. 探頭和探桿 觸探主機為液壓傳動式的，反力裝置為自重式。 觸探主機為液壓傳動式的，反力裝置為地錨式。 觸探主機為機械傳動式的，反力裝置為地錨式。 ?探頭是靜力觸探儀的關鍵部件 ?分為三種類型：單用（橋）探頭、雙用（橋）探頭、多用（孔壓）探頭 Ps： 比貫入阻力， qc： 錐尖阻力， fs： 側壁摩阻力， uw ：孔隙水壓力 ? 國際標準探頭的規(guī)格：錐頭頂角 60176。、底面積10cm 側壁摩擦筒面積 150cm 透水石在錐底 單用（橋）探頭 雙用（橋）探頭 多用（孔壓）探頭 三、測試原理 電阻應變片 電橋 I— 電流 R— 電阻 U— 電壓（根據歐姆定律） 電壓變化（測量值）電流變化應力應變關系 21 LLKR ULLKURELLE????????? ??四、測試步驟 （ 一 ） 探頭率定 ? 率定的目的是求出測量儀表的讀數與荷載之間的關系 —— 率定系數 ? 率定的設備可分為兩個主要部分 探頭率定的步驟 : ? ? ? ，邊記錄儀表上的讀數 ? —— 讀數曲線，一般情況下應該是直線 ? K K等于直線的斜率 )mVk N / A( xk ??x )(k PaAP0 （二）野外測試的關鍵步驟 : ? ，平整場地 ? ，并調平機座（為使貫入壓力保持垂直方向），把機座與反力裝置銜接 ? 、測量電纜、探桿連接起來，并檢查測量儀表，并調零 ? ， 同時記錄深度值和測量儀表的數據 注意事項 1. 觸探機就位后 ， 應調平機座 ， 并使用水平尺校準 ，使貫入壓力保持豎直方向 ， 并使機座與反力裝置銜接 、 鎖定 。 2. 觸探機的貫入速率應控制在 12cm/s， 一般為 2cm/s；使用手搖式觸探機時 ， 手把轉速應力求均勻 。 3. 使用記讀式儀器時 ， 每貫入 次讀數 。 4. 遇下列情況時應停止貫入： a、 觸探主機負荷達到其額定荷載的 120%時； b、 貫入時探桿出現明顯彎曲； c、 反力裝置失效； d、 探頭負荷達到額定荷載時； e、 記錄儀器顯示異常 。 五、測試數據的處理 回零修正 觸探參數的計算 摩阻比 FR %100%100 ????csR qfF錐尖阻力側壁摩阻力??????ffsqqcXKfXKq側壁摩阻力：錐尖阻力：39。xkx ??深度（ m） 錐頭阻力 qc（ kPa） 側壁摩阻力 fs（ kPa） FR 讀數 回零 校正值 qc 讀數 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．繪制觸探參數隨深度的變化曲線 ? 包括 qcH， fsH， FRH ( page 245249) 240頁表 810， 填表并繪圖 六、測試精度影響因素 單橋 PS 雙橋 qc， fs ? PS qc ? qc， fs都隨 錐底面積 的增大而減小； ? 側壁摩擦筒長度 增大時， qc增大， fs減小。 ? 探桿外徑、摩擦筒與錐底面 直徑 應保持一致 ? 錐尖角度 60176。 ? 探頭形狀及尺寸的標準化與科學化對測試成果的應用、交流和對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，讀數受貫入速率的影響就很小了 ? 事實上，靜力觸探的貫入速率一般用 2cm/s . ? 溫度變化會引起探頭內部的電阻應變片長度發(fā)生變化，從而使其阻值發(fā)生變化，導致測量結果的大誤差。 ? 產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）采用溫度補償或自動溫度補償應變片來補償溫度變化對探頭測試數據的影響； （ 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，然后調零。 七、測試成果的應用 ? CPT 在土木工程中的應用特別廣泛 : ? 繪制 CPT的貫入曲線（包括 qcH， fsH， FRH ），然后根據相近的 qc、 fs和 FR， 將觸探孔分層 ——力學分層，并計算各參數的平均值。 ? 結合鉆探取樣，考慮臨界深度進一步分層 —— 工程地質分層，并定土名。 ? 臨界深度 ? 模型試驗及實測表明，地表厚層均質土的貫入阻力自地表向下是逐漸增大的。當超過一定深度后，阻力才趨近一個常數值，這個土層表面一定深度就稱為臨界深度。 ? 臨界深度在砂土中表現明顯，在粘土中基本不存在。 1： 100 a) 單橋探頭 根據 Ps， Ps 大的一般為砂層， Ps 小的一般為粘土層。 b) 雙橋探頭 ? 在劃分土類時，以 qc為主，結合 fs（ 或 FR），并在同一層內的觸探參數值基本相近為原則。 ? 不同的土有不同的 FR， 砂類土 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. 中國地質大學法 iii. 國外法 ? CPT可以確定 如 c, ?, Cu, Dr, Es, ?sat, 等土的物理力學性質指標。 ? 表 213為用靜力觸探評定砂土的密實度 ? 圖 259為砂土的內摩擦角與錐尖阻力的關系圖 表 214 砂土的內摩擦角 ? 確定粘性土的 Cu等，自學 6673頁 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的是經驗公式，是建立在靜力觸探與載荷試驗的對比關系上。 ? 確定的是地基承載力的基本值，需經過深、寬修正 ? 用于一般的建筑物 ? 地基土的成因、時代及含水量等對靜力觸探求地基承載力的經驗公式有影響，經驗