静力触探试验简介及常见应用

静力触探试验是以静压力将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中,量测其贯入阻力(包括锥头阻力和侧壁摩阻力或摩阻比),并按其所受阻力的大小划分土层,确定土的工程性质。该试验是工程地质勘探中一种原位测试方法,主要适用于判定软土、一般黏性土、粉土和砂土的天然地基及采用换填垫层、预压、压实、挤密、夯实处理的人工地基的地基承载力、变形参数和评价地基处理效果。

1)试验仪器

静力触探试验仪器主要包括探头、贯入设备、记录仪和传送电缆等。

①探头:根据工程需要可采用单桥探头、双桥探头,单桥可用于测定比贯入阻力,双桥可测定锥尖阻力和侧壁摩阻力。 其探头规格如表13.19 所示。

表13.19　单、双桥静力探头规格

②触探设备应符合以下规定:

a.应能匀速贯入,贯入速率为(20 ±5)mm/s。 当使用孔压探头触探时,宜有保证贯入速率20 mm/s 的控制装置。

b.贯入和起拔时,施力作用线应垂直机座基准面,垂直度应小于30′。

c.额定起拔力应大于额定贯入力的120%。

③记录仪应符合以下规定:

a.仪器显示的有效最小分度值不应大于0.05%FS;

b.仪器按要求预热后,时漂应小于0.1%FS/h,温漂应小于0.01%FS/℃;

c.工作环境温度应为-10 ~45 ℃;

d.记录仪和电缆用于多功能探头触探时,应保证各传输信号互不干扰。

2)试验步骤

(1)测点确定

静力触探测试应在平整的场地上进行,测试点应根据工程地质分区或加固处理分区均匀布置,并应具有代表性;当评价地基处理效果时,处理前后的测试点应考虑前后的一致性。

(2)测试深度的确定

静力测探深度应保证天然地基检测深度应达到主要受力层深度以下;当人工地基检测时,深度应达到加固深度以下0.5 m;复合地基的桩间土检测深度应超过竖向增强体底部0.5 m。

(3)仪器率定

试验前,静力触探头应连同记录仪、电缆在室内进行率定;测试时间超过3 个月时,每3个月应对静力触探头率定一次;当现场测试发现异常情况时,应重新率定。

(4)试验操作

现场试验操作应按以下规定进行:

a.贯入前,应对触探头进行试压,确保顶柱、锥头、摩擦筒能正常工作。

b.装卸触探头时,不应转动触探头。

c.先将触探头贯入土中0.5 ~1.0 m,然后提升5 ~10 cm,待记录仪无明显零位漂移时,记录初始读数或调整零位,方能开始正式贯入。

d.触探的贯入速率应控制为(1.2 ±0.3)m/min,在同一检测孔的试验过程中宜保持匀速贯入。

e.深度记录的误差不应超过触探深度的±1%。(www.xing528.com)

f.当贯入深度超过30 m 或穿过厚层软土后再贯入硬土层时,应采取防止孔斜措施或配置测斜探头,量测触探孔的偏斜角,校正土层界线的深度。

g.贯入过程中,在深度10 m 以内可每隔2 ~3 m 提升探头一次,测读零漂值,调整零位;以后每隔10 m 测读一次;终止试验时,必须测读和记录零漂值。

h.应及时核对记录深度与实际孔深的偏差;当有明显偏差时,应立即查明原因,采取纠正措施,并准确记录贯入过程中发生的各种异常或影响正常贯入的情况。

3)终止试验条件

当出现下列情况之一时,应终止试验:

①达到试验要求的贯入深度;

②试验记录显示异常;

③反力装置失效;

④触探杆的倾斜度超过10°。

4)数据处理

单桥探头的比贯入阻力及双桥探头的锥尖阻力、侧壁摩阻力、摩阻比,应分别按下列公式计算:

式中　ps——单桥探头的比贯入阻力,kPa;

Qc——双桥探头的锥尖阻力,kPa;

fs——双桥探头的侧壁摩阻力,kPa;

α——摩阻比,%;

Kp——单桥探头率定系数,kPa/με;

Kq——双桥探头的锥尖阻力率定系数,kPa/με;

Kf——双桥探头的侧壁摩阻力率定系数,kPa/με;

εp——单桥探头的比贯入阻力应变量,με;

εq——双桥探头的锥尖阻力应变量,με;

εf——双桥探头的侧壁摩阻力应变量,με;

ε0——触探头的初始读数或零读数应变量,με。

对于每个检测孔,采用单桥探头时应整理并绘制比贯入阻力与深度的关系曲线,采用双桥探头时应整理并绘制锥尖阻力、侧壁摩阻力、摩阻比与深度的关系曲线。

初步判定地基土承载力特征值时,可根据比贯入阻力或锥尖阻力标准值按表13. 20估算。

表13.20　地基土承载力特征值估算

注:当采用qc 值时,取ps =1.1qc。

除上述地基承载力试验方法以外,常用的试验方法还包括十字板剪切试验等,但具体的试验方法选取应根据现场实际需要以及自身试验条件灵活选取。