摘 要：巖體工程測試不僅在土木工程實踐中非常重要，而且在巖土工程學科理論發(fā)展中也起著關鍵的作用。巖土工程測試包括室內土工試驗、巖體力學試驗、原位測試、原型試驗和現(xiàn)場檢測等，在整個巖土工程中占有特殊而重要的地位。靜力觸探是巖土工程勘察中使用最廣泛的一種原位測試項目。它具有快速、精確、經(jīng)濟和節(jié)省人力等特點。國際上靜力觸探技術應用多年迄今，取得了豐富的經(jīng)驗和巨大的技術經(jīng)濟價值。本文在此背景下對靜力觸探試驗進行一個簡介，讓讀者對靜力觸探試驗有一個簡單的了解。

關鍵詞：原位測試；靜力觸探試驗；成果分析

1 原位測試

1.1原位測試含義

原位測試就是在巖土工程施工現(xiàn)場，在基本保持被測試巖土體的結構、含水量以及應力狀態(tài)不變的條件下測定其基本物理力學性能。有些巖土工程由于地質條件復雜或者結構條件與荷載條件復雜，難以用理論計算方法對土體的應力-應變的變化做出準確的預計，也難以在室內模擬現(xiàn)場地層條件和現(xiàn)場荷載條件進行試驗。這時，可以通過原位測試為設計提供可靠的依據(jù)。巖土原原位測試又可以分為兩種，一種是作為獲取設計參數(shù)的原位試驗，另一種則是作為提供施工控制和反演分析參數(shù)的原位檢測。

1.2原位測試優(yōu)缺點

原位測試的獨特優(yōu)點在于：

（1）避開取土樣的困難，可以測定難以采取不擾動式樣的土層的有關工程性質；

（2）在原位應力條件下進行試驗，避免采樣過程應力釋放的影響；

（3）試驗的巖土體體積較大，代表性強；

（4）工作效率高，可大大縮短勘探試驗的周期。

原位測試盡管有許多優(yōu)點，但也有其不足之處：

（1）各種原位測試都有其針對性和適用條件。如使用不當則會影響結果的準確性和合理性；

（2）原位測試所得參數(shù)與土的工程性質的關系往往是建立在統(tǒng)計的關系上；

（3）影響原位測試成果的因素較為復雜，使得對測定值的準確判定造成一定的困難；

（4）原位測試中的主應力方向與實際巖土工程問題中多變的主應力方向往往并不一致。

2 靜力觸探試驗簡介

2.1原理

靜力觸探是目前國際上使用最為廣泛的一種原位測試技術。其基本原理就是用準靜力將一個內部裝有傳感器的標準規(guī)格探頭以勻速壓入途中，由于地層中各種土的狀態(tài)和密實度不同，探頭所受的阻力不一樣，傳感器將這種大小不同的貫入阻力轉換成電信號，借助電纜傳送的記錄儀表記錄下來，通過貫入阻力與土的工程地質特性之間的定性關系和統(tǒng)計相關關系，來實現(xiàn)獲取土剖面、提供淺基承載力、選擇樁尖持力層和預估單樁承載力等巖土工程勘察目的。

2.2設備組成

靜力觸探試驗設備由三部分組成。

（1）貫入設備。貫入設備由加壓裝置和反重力裝置組成。

（2）靜力觸探探頭。目前國內的探頭有三種：（1）單橋探頭。由錐頭、彈性元件、頂柱和電阻應變組成。（2）雙橋探頭。在單橋探頭的基礎上增加了側壁摩擦傳感器及摩擦套筒，可以測出錐頭阻力和側壁摩擦阻力。（3）孔壓靜力初探探頭。在雙橋探頭的基礎上增加了由透水陶粒做成的透水濾器和一個孔壓傳感器。能同時測量錐頭阻力、側壁摩擦力和孔隙水壓力，同時還能測定探頭周圍土中孔隙水壓力的消散過程。

（3）量測記錄儀器。一、電阻應變測量儀。二、靜探微機。三、自動記錄儀。

2.3靜力觸探現(xiàn)場試驗要點

1試驗準備工作。

（1）設置反重力裝置。（或利用車裝重量）

（2）安裝好壓入和量測設備，并用水準尺將地板調平。

（3）檢查好電源電壓是否符合要求。

（4）檢查儀表是否正常。

（5）將探頭接上量測儀器，并對探頭進行試壓，檢查頂柱、錐頭、摩擦筒是否能正常工作。

2現(xiàn)場試驗工作。

（1）確定試驗前的初讀數(shù)。

（2）貫入速率要求勻速。

（3）要求每次貫入10cm讀一次數(shù)，也可根據(jù)土層情況遞減，但不可超過20cm，當貫入深度超過30cm或者由軟土層貫入硬土層時，應有側斜數(shù)據(jù)。

（4）每貫入一定深度，要將探頭提升5-10cm，測一次初讀數(shù)，校核初讀數(shù)的變化情況。

（5）接卸鉆桿時，切勿使入土鉆桿轉動，以防止接頭處電纜被切斷，同時應防止電纜受拉，以免拉斷或切斷密封裝置。

（6）當貫入到預定深度或出現(xiàn)下列情況之一時，應停止貫入：1觸探主機達到最大的容許貫入能力，探頭阻力達到最大容許壓力；2反力裝置失效3發(fā)現(xiàn)探桿彎曲已達到不能容許的程度。

（7）試驗結束后應及時起拔探桿，并記錄儀器的回零情況，探頭拔出后應立即清洗上油，妥善保管，防止探頭被暴曬或受凍。

2.4成果整理

1單孔資料的整理

（1）原始記錄的修正

原始記錄的修正包括讀數(shù)修正、曲線脫節(jié)修正和深度修正。

（2）貫入阻力的計算

單橋探頭的比貫入阻力、雙橋探頭的錐頭阻力及側壁摩擦力可按下列公式計算：

Ps=Kp*εp

qc=Kq*εq*fs=Kf*εf

（3）摩阻比的計算

摩阻比是以百分率表示的各對應深度的錐頭阻力和側摩擦力的比值：

α=fc/qc*100%

（4）繪制單孔靜探曲線

以深度為縱坐標，比貫入阻力或錐頭阻力、側壁摩擦力為橫坐標，繪制單孔靜探曲線。

2劃分土層

靜力觸探的貫入阻力本身就是土的綜合力學指標，利用其隨深度的變化可對土層進行力學劃分。

3土層貫入阻力的計算

（1）單孔分層貫入阻力

在土層分界線劃定后，便可計算單孔分層平均貫入阻力。

（2）場地各土層貫入阻力

根據(jù)單孔各土層貫入阻力及土層厚度，可以計算場地各土層貫入阻力。

2.5成果應用

靜力觸探應用范圍比較廣泛，下面就一些主要方面介紹。

（1）劃分土類

（2）確定地基土的承載力

（3）確定砂土密實度

（4）確定砂土內摩擦角

（5）確定粘性土的狀態(tài)

（6）估算單樁承載力

3 結語

巖土工程的發(fā)展離不開巖土力學理論的支持，然而新的巖土理論要變成工程現(xiàn)實，如果沒有相應的測試手段，則是不可能的。靜力觸探是目前巖土勘察中應用最廣泛的一種原位測試項目，它具有勘探和測試的雙重功能，具有快速、精確、經(jīng)濟和節(jié)省人力等特點。因此。靜力觸探得到了大量的應用，為巖土力學的發(fā)展提供實驗依據(jù)，從而檢驗理論的準確性。

參考文獻

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作者簡介

郭開發(fā)（1996—），男，漢族，河北省石家莊市人，在讀本科；單位：河北大學建筑工程學院土木工程專業(yè)，研究方向：靜力觸探試驗。

（作者單位：河北大學）