静力触探方法是工程中常用的, 其工作原理: 借助静压力将圆锥形金属探头压入土中, 利用电测技术测得贯入阻力来判定土体的力学特性。

静力触探试验是利用准静力, 以一恒定的贯入速率将圆锥探头通过一系列探杆压入土中, 根据测得的探头贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质。

这种方法对不易钻孔取样的饱和砂土、砂质粉土、高灵敏性软土, 以及土层竖向变化复杂、不宜密集取样的土层可在现场快速地测得土层对触探头的贯入阻力qc、探头侧壁与土体的摩擦阻力fs 等参数。

与传统的钻探方法相比, 具有速度快、劳动强度低、清洁、经济等优点。

在原孔位中, 利用不同传感器能取得连续地层的各种物理参数,并可由计算机进行数据处理和综合分析评价。

静力触探技术不能对土进行直接的观察、鉴别, 不适用于含碎石、砾石的土层和很密实的砂层。

目前在我国静力触探方法主要有单桥静力触探、双桥静力触探以及孔压静力触探三种[ 2-4 ] , 主要以单桥静力触探为主, 双桥静力触探虽然已经应用, 但发展缓慢, 孔压静力触探只有少数单位在使用。

1）单桥静力触探早在20 世纪60 年代我国就成功地研制了电测式单桥静力触探仪, 由于应用历史较长, 相关经验公式较多, 且已列入相关规范, 故目前在土体工程勘察、监测及检测中有着广泛的应用。

但单桥静力触探只能测得一个指标比贯入阻力Ps , 故只能根据Ps ) h 曲线形态变化和Ps值的大小对土体进行定名分层。

工程实践中,对同一层土, 由于其形成年代、成因、受荷历时不同, 其Ps 值可相差很多, 另外, 不同土层也可能具有相同的Ps值。

毫无疑问, 只用一个指标Ps 值对土层定名分层的分辨率是较低的, 工程实践中往往还要借助于钻孔取样对比来划分土层。

2）双桥静力触探双桥静力触探可测得两个参数, 即锥尖阻力q c和侧摩阻力fs , 又可计算出摩阻比FR ( FR = f s/ qc @ 100% ) , 由此可划分土类。

根据该现测试资料可得两条曲线, 即qc- h和fs- h 关系曲线, 两相对比, 分辨率自然就高的多。

此外, 摩阻比FR也是划分土层极好的参数, 一般砂质土的FR <= 1%, 而粘性土则大于2%。

3)孔压静力触探20 世纪60年代, 开始应用孔隙压力探头测孔隙压力及其消散, 至20世纪70年代末, 将孔隙压力传感器与电测静力触探仪结合起来, 命名为孔压静力触探。

由于该项技术的突出优点, 在国际上得到迅速的发展。

孔压静力触探可以测得三个指标, 即锥尖阻力qc 和侧摩阻力fs 、孔隙水压力指标u。

故其对土层的分辨率又要比双桥触探高的多, 尤其对粘性土层和砂层, 孔压静力触探有其独特的优势。

这是因为孔压探头所测得的孔隙水压力值u 的大小与土的渗透性密切相关, 如探头进入粘土层时, 会产生很大的超孔隙水压力, 而当探头由粘土层进入砂层时, u 值将急剧下降甚至为负值。

据此可十分方便地区分出粘性土与砂土。

孔压静探的主要优越性:1.灵敏度很高, 能分辨1 ~ 2 cm 薄土层的土性变化, 极大提高了判别土类和划分土层的能力。

2.可修正孔隙水压力对锥尖阻力qc和侧壁摩擦阻力fs的影响。

3.可进行有效应力的分析。

4.可估算土的渗透系数和固结系数。

5.可测定土层不同深度处的静止水压力。

6.可评定土的应力历史(超固结比OCR)。

7.对评定砂土和粉土的液化势有潜在的优势。

8.可估算土的静止侧压力系数。

1. 静力触探在福建沿海城市工程地持勘察中的应用研究静力触探头锥尖阻力qc值及锥侧摩阻力f s值的分布曲线特征如图1 所示, 由随深度而增大的临界段、随深度变化很小或没有变化的常数段和随深度而渐大( 下卧硬土层) 或渐小( 下卧软土层) 的滞后段组成[ 1, 2] . 由上一层的滞后段和下一层的临界段构成不同土层间的过渡段, 这种过渡段的平分面可以作为不同土层的力学界面[ 3, 4] . 对福建沿海城市近500 孔较完整的静探曲线及相关的地质资料分析结果表明: 任一较厚( > 215m) 土层的静探阻力分布曲线都可以分出上述3 个组成段, 但是, 过渡段的范围及力学界面位置变化较大, 它随土层类型、密度和软硬状态、含水量等因素的差异而不同[ 3] .依据静探曲线形态特征、阻力参数 q c、 f s、Rf 的特征值及其与土层的物理力学性状指标的关系, 笔者提出适用于福建沿海城市地区的, 利用静力触探成果资料划分与命名土层的综合标志,如表3 所示. 同时, 也给出利用静探参数 q c( f s) 直接推算地区各常见土层物理力学性状指标的一元回归方程, 如表4 所示. 运用这些综合标志及回归方程在福建沿海城市许多建设场地的工程地质勘察中进行实践与检验, 结果表明是较准确、快速、有效的. 因此, 笔者建议, 在福州、厦门、漳州、泉州等沿海城市地区大量一般性场地的工程地质勘察中, 可考虑推广采用以静探为主辅以少量钻探的勘察工作法, 这对缩短工程地质勘察工期, 提高勘察工作的准确性, 降低勘察成本和减轻勘察工作强度等方面将产生较好的效益. 当然, 对于地质条件复杂或对背景情况缺乏了解或静探法不适用的地段,或有许多超常规评价工作要求时, 不宜过份减少传统的钻探勘察工作量.三．研究方向1）无电缆静力触探技术在工程勘察过程中静力触探头上电缆带来很多问题: 在处理钻杆时耗费时间; 而且电缆和连接头容易损坏。

因此研制和应用无电缆静力触探显得十分必要, 应用无电缆静力触探系统, 有许多优点: 除了可避免因电缆而造成的麻烦外, 值得一提的是, 即使在锥尖阻力相当高的情况, 注入润滑剂减少摩擦力, 这意味着贯入深度可以达到100m 或者更深; 在起拔钻杆时还可以向孔中注入膨润土, 密封孔口, 以避免污染扩散。

能将数据直接从探头发送到地面, 它通过一个微处理器测量数据转换成音频信号, 沿着探杆传送到安装在地面的检波器。

测量数据由CPT 接口接收, 它通过电缆与地面检波器相联; 贯入深度通过光电传感器传给CPT 接口。

而且, 该系统在每次测试前能自动调节每个传感器的平衡; 还在供计算机检测测试是否正确完成的部件, 以及检测整个系统功能。

2）测斜探头与测斜仪的系统静力触探所用的探杆, 从Á25 到深孔用的Á42 探杆, 其杆长接到超长状态, 杆长与直径比达500~ 1000以上时, 必定会产生自由挠度。

当进行静力触探时, 垂直贯入的探杆, 遇到土层比较复杂, 如遇到砂层或小卵石, 探头的锥尖必然会顺势寻找薄弱贯入方向而偏离垂直状态, 不可避免产生了倾角偏斜, 而且这种任意偏斜是不可纠正的。

如静探孔偏斜10 多度, 在地面上却难以发现, 它不仅歪曲了实测深度( 这对桩基设计尤为重要) , 而且经常导致触探杆接头处折断。

因此, 静探要发展, 就要解决这个问题, 在静探头内安装一个全方位的倾角测量传感器, 测量系统能测出触探头的倾角度及倾斜方位, 也就能修正因其偏斜产生的斜边误差。

3）可视触探技术静力触探是获得地基土的定量评价、工程设计所需参数的主要手段之一。

它所取得的数据远比勘察- 取样室内试验所得的数据准确可靠, 更符合土体的实际情况。

但静力触探也有个很大缺点: 不能对地下土体进行直接观测, 工程师们必须依据电测土体参数和经验, 来对土体进行分类、评估。

一旦判断错误, 有可能导致工程设计的失败。

目前国外密歇根州大学的研究者们进行不懈的努力初步解决了这一问题, 他们在CPT 探头内安装了一个微型摄相机, 这样在贯入过程中, 可以实时、连续的获得土体图片, 并将图片数据输送到计算机中依据一定的算法进行图像处理, 根据处理结果可进行土体分类, 可很好地分辩出薄层土层。

4）多功能探头土层的原位测试技术是取得原位土层信息的有效手段, 为了在一项试验中尽可能多的得到土层的信息, 各种原位测试技术在向多功能化方向发展。

在静力触探仪的探头上可量测孔隙水压力、温度、波速、侧压力、电阻率及放射性等参数, 并具有可视化功能。

在利用多功能静力触探测试成果取代部分勘察及室外内土工试验工作, 不但可以大大缩短钻探及室内土工试验的周期, 而且同时提高了测试结果的可靠性、准确性, 获得明显的社会和经济效益。

标准贯入试验[1]（standard penetration test，SPT）是动力触探的一种，是在现场测定砂或粘性土的地基承载力的一种方法。

这一方法已被列入中国国家《工业与民用建筑地基基础设计规范》中。

标准贯入试验SPT是一种广泛应用于岩土勘察的原位测试工具，它使用SPT锤将钻杆底部的对开管式贯入器打入钻孔孔底的土中，取得土样。

贯入300mm（1英尺）所需要的锤击数称为N 值，其与土体强度有关。

标准贯入试验多与钻探相配合使用，操作要点是：①钻具钻至试验土层标高以上约15厘米处，以避下层土受扰动。

②贯入前，应检查触探杆的接头，不得松脱。

贯入时，穿心锤落距为76厘米，使其自由下落，将贯入器直打入土层中15厘米。

以后每打入土层30厘米的锤击数，即为实测锤击数N。

③提出贯入器，取出贯入器中的土样进行鉴别描述。

④若需继续进行下一深度的贯入试验时，即重复上述操作步骤进行试验。

⑤当钻杆长度大于3米时，锤击数应按下式进行钻杆长度修正：N63.5=αN，式中N63.5为标准贯入试验锤击数，α为触探杆长度校正系数，如触探杆长分别为≤3、≤6、≤9、≤12、≤15、≤18、≤21米时，则α相应分别为1、0.92、0.86、0.81、0.77、0.73、0.70。

分体式轻便式静探仪本机是CLD-1型机的改进型，它改1型机的单面摇为双面摇，大大减轻了操作人员的劳动强度，提高了功效。

适用于在一般粘性土、软土、黄土和密砂土地区的土木建筑工程、市政、公路、工程地基土原位测试用于查明地层在垂直和水平方向的变化；进行力学分层；确定天然地基承载力和估算单桩承载力；判别砂土液化的可能性；确定软土的不排水抗剪强度；提供软土地基承载力和斜坡稳定性的计算指标。

主机(整机)、地锚、手摇式、双桥探头、单桥探头。

人工记录仪（标配）、自动记录仪（选配）机各部件重量轻，体积小搬运方便，安装方便，工作效率高，能配用不同直径的探杆和探头。

操作规程：1、根据地质勘探的布点要求，选取好位置，先在触探试验点两旁的地上拧两个地锚，拧前用铁锹在锚地点挖一个V型坑，坑深25-30cm,然后将地锚竖在V 型槽内以缓慢的速度拧下，拧锚时用地锚压铁套在地锚杆上，将两根加力杆分别插在地锚压铁两边，两人或多人以推磨状地锚缓慢旋转拧下，两根地锚相距约0.8m，然后将地面铲平，铺上两块木垫板。

2、与底架槽钢，用4 个M8 螺钉连接好后，安放在垫木板上，使两根已下好的锚位于支架两边，两根槽钢的中部，再将地锚压铁套在锚杆上，使底架槽钢与压铁相互连接，插好地锚销钉，将4 个蝴蝶螺丝钉旋在地锚压铁的螺孔中，矩形旋入使其顶紧底架槽钢，施压时注意贯入支架必须与地面垂直，若不垂直可将一边螺钉继续旋入以达到垂直的目的，如贯入支架与地面倾斜，螺钉压紧已无法调整，可以松开螺钉，抽动一边垫板（高的一端）使垫板下土向两边推去减少其高度，以保证支架垂直地面。