靜力觸探技術(shù)

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1、靜力觸探技術(shù)一.概念靜力觸探方法是工程中常用的，其工作原理：借助靜壓力將圓錐形金屬探頭壓入土屮，利用電測技術(shù)測得貫入阻力來判定土體的力學(xué)特性。目前在我國靜力觸探方法主要有單橋靜力觸探、雙橋靜力觸探以及孔壓靜力觸探三種[2-4],主要以單橋靜力觸探為主，雙橋靜力觸探雖然已經(jīng)應(yīng)用，但發(fā)展緩慢，孔壓靜力觸探只有少數(shù)單位在使用。1)單橋靜力觸探早在20世紀(jì)60年代我國就成功地研制了電測式單橋靜力觸探儀，由于應(yīng)用歷史較長，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式較多，且己列入相關(guān)規(guī)范，故目前在土體工程勘察、監(jiān)測及檢測中有著廣泛的應(yīng)用。但單橋靜力觸探只能測得一個(gè)指標(biāo)比貫入阻力Ps,故只能根據(jù)Ps)h曲線形態(tài)變化和Ps值的大小對(duì)土

2、體進(jìn)行定名分層。工程實(shí)踐中，對(duì)同一層土，由于其形成年代、成因、受荷歷時(shí)不同，其Ps值可相差很多，另外，不同土層也可能具有相同的Ps值。毫無疑問，只用一個(gè)指標(biāo)Ps值對(duì)土層定名分層的分辨率是較低的，工程實(shí)踐中往往還要借助于鉆孔取樣對(duì)比來劃分土層。2)雙橋靜力觸探雙橋靜力觸探可測得兩個(gè)參數(shù)，即錐尖阻力qc和側(cè)摩阻力fs,又可計(jì)算出摩阻比FR(FR=fs/qc@100%),由此可劃分土類。根據(jù)該現(xiàn)測試資料可得兩條曲線，即qc-h和fs-h關(guān)系曲線，兩相對(duì)比，分辨率自然就高的多。此外，摩阻比FR也是劃分土層極好的參數(shù)，一般砂質(zhì)土的FR<=1%,而粘性土則大于2%。3）孔壓靜力觸探20世紀(jì)60年

3、代，開始應(yīng)用孔隙壓力探頭測孔隙壓力及其消散，至20世紀(jì)70年代末，將孔隙壓力傳感器與電測靜力觸探儀結(jié)合起來，命名為孔壓靜力觸探。由于該項(xiàng)技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)，在國際上得到迅速的發(fā)展?？讐红o力觸探可以測得三個(gè)指標(biāo)，即錐尖阻力qc和側(cè)摩阻力fs、孔隙水壓力指標(biāo)u。故其對(duì)土層的分辨率又要比雙橋觸探高的多，尤其對(duì)粘性土層和砂層，孔壓靜力觸探有其獨(dú)特的優(yōu)勢。這是因?yàn)榭讐禾筋^所測得的孔隙水壓力值u的大小與土的滲透性密切相關(guān)，如探頭進(jìn)入粘土層時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的超孔隙水壓力，而當(dāng)探頭由粘土層進(jìn)入砂層時(shí),u值將急劇下降甚至為負(fù)值。據(jù)此可十分方便地區(qū)分出粘性土與砂土?？讐红o探的主要優(yōu)越性：1.靈敏度很高，能分辨1?2

4、cm薄土層的土性變化，極大提高了判別土類和劃分土層的能力。2.可修正孔隙水壓力對(duì)錐尖阻力qc和側(cè)壁摩擦阻力fs的影響。3.可進(jìn)行有效應(yīng)力的分析。4.可估算土的滲透系數(shù)和固結(jié)系數(shù)。5.可測定土層不同深度處的靜止水壓力。6.可評(píng)定土的應(yīng)力歷史（超固結(jié)比OCR）。7.對(duì)評(píng)定砂土和粉土的液化勢有潛在的優(yōu)勢。1.可估算土的靜止側(cè)壓力系數(shù)。-1-一.應(yīng)用1.靜力觸探在福建沿海城市工程地持勘察中的應(yīng)用研究靜力觸探頭錐尖阻力qc值及錐側(cè)摩阻力fs值的分布曲線特征如圖1所示，由隨深度而增大的臨界段、隨深度變化很小或沒有變化的常數(shù)段和隨深度而漸大(下臥硬土層)或漸小(下臥軟土層)的滯后段組成[I,2].由上一

5、層的滯后段和下一層的臨界段構(gòu)成不同土層間的過渡段，這種過渡段的平分面可以作為不同土層的力學(xué)界妞[3,4].對(duì)福建沿海城市近500孔較完整的靜探曲線及相關(guān)的地質(zhì)資料分析結(jié)果表明：任一較厚(>215m)土層的靜探阻力分布曲線都可以分出上述3個(gè)組成段，但是，過渡段的范圍及力學(xué)界面位置變化較大，它隨土層類型、密度和軟硬狀態(tài)、含水量等因素的差異而不同[3].依據(jù)靜探曲線形態(tài)特征、阻力參數(shù)??qc、??fs,Rf的特征值及其與土層的物理力學(xué)性狀指標(biāo)的關(guān)系，筆者提出適用于福建沿海城市地區(qū)的，利用靜力觸探成果資料劃分與命名土層的綜合標(biāo)志，如表3所示.同時(shí)，也給出利用靜探參數(shù)??qc(??fs)直接推

6、算地區(qū)各常見土層物理力學(xué)性狀指標(biāo)的一元回歸方程，如表4所示.運(yùn)用這些綜合標(biāo)志及回歸方程在福建沿海城市許多建設(shè)場地的工程地質(zhì)勘察中進(jìn)行實(shí)踐與檢驗(yàn)，結(jié)果表明是較準(zhǔn)確、快速、有效的.因此，筆者建議，在福州、廈門、漳州、泉州等沿海城市地區(qū)大量一般性場地的工程地質(zhì)勘察屮，可考慮推廣采用以靜探為主輔以少量鉆探的勘察工作法，這對(duì)縮短工程地質(zhì)勘察工期，提高勘察工作的準(zhǔn)確性，降低勘察成木和減輕勘察工作強(qiáng)度等方面將產(chǎn)生較好的效益.當(dāng)然，對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜或?qū)Ρ尘扒闆r缺乏了解或靜探法不適用的地段,或有許多超常規(guī)評(píng)價(jià)工作耍求時(shí)，不宜過份減少傳統(tǒng)的鉆探勘察工作量.一.研究方向在工程勘察過程中靜力觸探頭上電纜帶來很多問

7、題：在處理鉆桿時(shí)耗費(fèi)時(shí)間；而且電纜和連接頭容易損壞。因此研制和應(yīng)用無電纜靜力觸探顯得十分必要，應(yīng)用無電纜靜力觸探系統(tǒng)，有許多優(yōu)點(diǎn)：除了可避免因電纜而造成的麻煩外，值得一提的是，即使在錐尖阻力相當(dāng)高的情況，注入潤滑劑減少摩擦力，這意味著貫入深度可以達(dá)到100m或者更深；在起拔鉆桿時(shí)還可以向孔中注入膨潤土，密封孔口，以避免污染擴(kuò)散。能將數(shù)椐直接從探頭發(fā)送到地面，它通過一個(gè)微處理器測量數(shù)裾轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)，沿著探桿傳送到安裝在地