资料整理：真锥头阻力、真侧壁阻力和静探孔压系数计算及验证

5.2.3　资料整理

（1）对原始数据进行检查与校正。

当有零点漂移时，一般按回零段内以线性内插法进行校正。

当记录深度与实际深度有误差时，应按线性内插法进行调整。

（2）整理或按下式计算比贯入阻力p_s、锥头阻力q_c、侧壁摩阻力f_s、摩阻比R_f及孔隙水压力u:

式中:k_p、k_q、k_f、k_u——与p_s、q_c、f_s、u对应的探头标定系数，kPa/με；

ε_p、ε_q、ε_f、ε_u——单桥探头、双桥探头、摩擦筒及孔压探头传感器的应变量，με。

（3）对单桥和双桥探头应沿测试深度（z）测制p_s-z曲线、q_c-z曲线、f_s-z曲线、Rf-z曲线。

（4）对孔压探头除应绘制p_s-z曲线、q_c-z曲线、f_s-z曲线、R_f-z曲线，尚应绘制u_i-z曲线（图5-12）、q_t-z曲线、f_t-z曲线、B_q-z曲线、u_t-lgt孔压消散曲线。其中q_t为真锥头阻力（经孔压修正）；f_t为真侧壁阻力（经孔压修正）；B_q为静探孔压系数，参见5.2.4部分计算。

图5-12　静力触探成果曲线及其相应土层划分

（据加拿大温哥华国际机场地层）

（5）对孔压探头，按下式估算静探水平向固结系数C_ph:

式中:T50——与圆锥几何形状、过滤片位置有关的相应于孔隙压力消散度50%的时间因数

（对锥角60°、截面积为10cm²、过滤片位于锥底处的孔压探头，相应的T₅₀＝5.6）；

R——探头圆锥底半径，cm；

t₅₀——实测孔隙水压力消散度达50%的经历时间，s。

如果静力触探设备配有自动记录曲线装置或由计算机处理测试数据，则以上成果整理即可自动完成。

5.2.4　测试成果应用

1.划分土类

（1）单桥综合型静力触探方法。

主要根据比贯入阻力p_s值的大小进行划分。由于单桥探头功能有限，故其划分土类的精度不高。

（2）双桥探头静力触探方法。

双桥探头可测得土层的锥尖阻力q_c和侧壁摩擦力f_s，还可计算出摩阻比Rf，故用此方法划分土类，精度较高。常用的划分方法有:

①根据q_c、Rf建立土类划分边界方程进行划分，如图5-13所示。

②根据q_c和Rf进行划分。以Robertson和Campanella推荐的方法为代表，如图5-14所示，划分效果良好。

图5-13　土的分类图（用双桥探头触探参数判别土类）　　　图5-14　土的分类图（双桥静力触探法）

（《铁路工程地质原位测试规程》，TB10041-2003，J261-2003）

（3）孔压探头静力触探方法。

由于孔隙水压力值随土类、深度等的不同而变化很大，所以为便于比较和应用，一般采用静探孔压系数（B_q）进行土类划分。使用该方法划分土类比用双桥静力触探方法精度要高，尤其是在区分砂层和黏土层方面精度较高。

B_q的计算方法如下:

式中:B_q——孔压系数（或称孔隙水压力参数比）；

u₀——试验深度的静水压力，kPa；

q_t——锥尖总阻力［q_t＝q_c＋（1-a）u_t＝q_c＋β（1-a）u_d，其中:a为探头有效面积比，取0.4±0.05；β为贯入孔压换算系数，β＝u_t/u_d，参考表5-5；u_t为探头贯入时于锥底以上圆柱面处测得的孔隙水压力，kPa；u_d为探头贯入时于锥面处测得的孔隙水压力，kPa。

σ_v0——试验深度处总上覆压力（σ_v0＝，其中，h_i为第i层土的厚度或测试点与上层面的深度差，m；γ_i为第i层土的平均天然重度，kN/m³），kPa。

表5-5　与土质状态有关的β值

用B_q划分土类，国内外常用以下方法:

①国内方法:先计算出B_q，再按图5-15、图5-16进行划分。为了把土类划分得更准确，可用孔压消散历时t₅₀作为辅助判别，能将大多数硬黏土从砂黏土中分出来。

②国外方法:根据q_t和Bq进行划分，如图5-17所示。

图5-15　用孔压探头触探参数划分土类（过滤片在锥面处）

（a）主判别；（b）辅助判别（《铁路工程地质原位测试规程》，TB10041-2003，J261-2003）(www.xing528.com)

2.划分土层剖面

划分土层剖面与划分土类密切相连，应根据静力触探曲线特征，并参照邻近钻孔分层资料进行力学分层或工程地质分层。

由于探头上、下一定范围内的土层性质均对q_c和f_s有影响，因此，q_c和f_s值是探头上下一定厚度土层的综合贯入阻力值。每一土层的阻值曲线都有超前段、常数段（或稳定段）、滞后段。常数段的平均值才代表该层土的真实阻力值，而土层分界面应位于常数段与滞后段或超

图5-16　用孔压探头触探参数划分土类（过滤片在锥底圆柱面处）

（《铁路工程地质原位测试规程》，TB10041-2003，JZ61-2003）

前段曲线的中间位置。当测试地区缺乏经验资料时，应辅以钻孔勘探予以验证。

利用孔压静探结果划分薄夹层精度较一般静探方法精度高，对黏性土层中所夹的薄砂层划分效果尤为明显，见图5-18。

图5-17　土类划分图　　　　　图5-18　利用孔压静力触探曲线划分黏性土层和砂土层

（据Robertson和Campanella，1986）　u₀-静水压力；u_d-超孔隙水压力；σ_v0-上覆有效压力

各类土层的孔压静探所测参数与深度曲线特征见表5-6。

3.确定地基土承载力特征值

利用静力触探资料确定地基土承载力特征值，国内外均采用在实践基础上提出的经验公式。这些经验公式是建立在静力触探测得的q_c、p_s与载荷试验的比例荷载值相关分析基础上的，故不同地区或部门对不同土层选用不同的经验公式，应以地方规范为准。

表5-6　各土层的孔压静探所测参数与深度曲线特征

在我国针对不同的土类，下列经验公式使用较广泛:对于砂土:

对于一般黏性土:

对于Q₁～Q₃的老黏土:

此外，如下综合性经验公式也较常用，可以作为参考。

以上式（5-21）到式（5-18）中f_ak、p_s、q_c的单位均为100kPa，β、α为土类修正系数，见表5-7。

表5-7　各类土β、α修正系数

＊:可用于老黏土。

4.确定土的压缩模量E_s和变形模量E0

（1）用经验公式确定土的压缩模量E_s和弹性模量E0。

不同地区和部门对不同土类有不同的经验公式可供选择。同承载力特征值确定一样，主要以地方规范为准。

（2）按原铁道部《铁路工程地质原位测试规程》（TB10041-2003，J261-2003）中有关要求，查表5-8确定压缩模量E_s，查表5-9确定变形模量E0。

表5-8　土的压缩模量E_s值（MPa）

注:①E_s为压缩曲线上P₁＝0.1MPa、P₂＝0.2MPa压力段的压缩模量；②粉土可按表列砂土E_s值的70%取值；③Q₃及其以前的黏性土和新近堆积土应根据当地经验取值或采用原状土样作压缩试验；④表内数值可以线性内插，不可外延。

表5-9　土的变形模量E₀值（MPa）

注:新近沉积土的E₀应根据当地经验取值或用载荷试验确定；一般工程，当I_p＞10时，按式E₀＝6.03p^1.45_s＋0.8算出E₀后再乘以0.9～0.4折减系数，折减系数值随p_s值增加而降低。

静力触探成果及应用除在以上几方面发挥作用外，还可利用地区经验估算土的强度参数、砂土的密实度（表5-10）、饱和黏性土的重度、黏性土稠度状态（表5-11），判定饱和砂土和粉土的地震液化势（见8.6节内容），根据孔压消散曲线估算土的固结系数、渗透系数，评定土的应力历史。在桩基勘察中，还可根据桩型（如摩擦端承桩、端承桩等）估算单桩承载力的沉桩阻力。

表5-10　p_s值与砂土密实度关系表

表5-11　p_s值与黏性土稠度状态关系表