1、静力触探试验在岩土工程勘察中的应用摘要：本文主要论述了静力触探试验的基本原理、现场操作要点以及试验成果的应用、施工中应注意的问题，利用贯入阻力可进行土的力学分层、估算土的塑性状态或密实度、强度、压缩性、地基承载力等。 关键词：岩土工程勘察 静力触探 操作要点 成果应用 中图分类号：F470.1 文献标识码：A 概况 静力触探试验是把具有一定规格的圆锥形探头借助机械匀速压入土中，以测定探头阻力等参数的一种原位测试方法。它作为一种轻便、快速、高效的原位测试技术，在岩土工程勘察、监测、检测等方面得到了广泛的应用。 静力触探试验的基本原理 静力触探的基本原理就是用准静力将一个内部装有传感器的触探头匀速
2、压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受的阻力也不一样，传感器将这种大小不同的贯入阻力通过电信号输入到记录仪表录下来，在通过贯入阻力与土的工程地质特性之间的定性关系和统计相关关系，可进行土的力学分层、估算土的塑性状态或密实度、强度、压缩性、地基承载力、单桩承载力、沉桩阻力、进行液化判别等。静力触探试验设备主要由三部分构成：探头：地层阻力传感器量测记录仪表贯入装置：触探机（负责将探头压入土中） 静力触探既是一种原位测试手段，也是一种勘察手段，它和常规的钻探取样室内试验等勘察程序相比，具有快速、准确、经济和节省人力等特点，其主要优点是连续、快速、准确，可以在现场直接测得各土层的贯入阻力指标，
3、掌握各土层原始状态下有关物理力学的性质。这对于地基土在竖变化比较复杂，而用其它常规勘探手段不可能大密度取土或查明土的变化，对于饱和砂土、砂质粉土以及高灵敏度软土中钻探不易达到技术标准，或者无法取样的情况下，用静力触探连续压入测试，则显出其独特的优越性。此外，在采用桩基工程勘察中，静力触探能准确地确定桩端持力层等特征也是一般常规勘察手段所不能比拟的。静力触探试验的缺点是不能直接地识别土层以及对碎石类土或较密实砂土层难以贯入，测试深度有一定限制，另外，其适用范围也有一定限制，它只能适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。 三、静力触探试验现场操作要点 1、探头率定：在使用前，必须先进行
4、率定，新探头或使用一段时间后（一般为 3 个月）都应进行率定，如果不定期进行探头率定，那么测出的试验数据就不准确了。 2、将触探主机就位后，应调平底座，并使用水平尺校准，使贯入压力保持竖直方向，并使机座与反力装置衔接锁定。 3、将测量电缆穿入各节探杆，探杆总数或总长度要满足所测地层的最大深度要求，后将探头通过电缆与测量仪表联接起来。探头、电缆、记录仪器的接插和调试，必须按有关说明书要求进行。 4、触探机的贯入速率应控制在 12cm/s 内，此外，孔压触探还可进行超孔隙水压力消散试验，即在某一层停止触探，记录触探时所产生的超孔隙水压力随时间变化情况，以求得土层固结系数等。 5、当贯入深度超过 3
5、0m，或穿过厚层软土后再贯入硬土层时，应采取措施防止孔斜或断杆。 6、当出现下列情况之一者，应停止贯入 触探主机负荷达到其额定荷载的 120%时(会发出响声警示)； 贯入时探杆出现明显弯曲； 反力装置失效（在贯入过程中，地锚被顶起） ； 记录仪器显示异常； 四、静力触探试验成果应用 静力触探试验成果应用很广，主要归纳为以下几个方面：划分土层及土类判别、求取各土层工程性质指标、确定桩基参数等： 1、划分土层及土类判别 根据静力触探资料划分土层应按以下步骤进行： 将静力触探探头阻力与深度曲线分段，分段的依据是根据各种阻力大小和曲线形状进行综合分段。如阻力较小，摩阻比较大、曲线变化小的曲线段所代表的
6、土层多为粘土层；而阻力大，摩阻比较小、曲线呈急剧变化的锯齿状则为砂土。 按临界深度概念准确判定各土层界面深度：静力触探自地表匀速贯入过程中，锥尖阻力逐渐增大（硬壳层影响除外） ，到一定深度（临界深度）后才达到一较为恒定值，临界深度及曲线第一较为恒定值段为第一层，探头继续贯入到第二层附近时，探头阻力会受到上下土层的共同影响而发生变化，变大或变小，一般规律是位于曲线变化段的中间深度即为层面深度，第二层也有较为恒定值段，以下类推。 经过上述两步骤后，再将每一层土的探头阻力等参数分别进行算术平均，其平均值可用来定土层名称，定土层名称办法可依据各种经验图或钻探取样资料或当地区域经验进行。 2、求土层的工
7、程性质指标 土的物理力学性质指标是经过钻探取样室内试验获得的，工序多、历史长、成本高，加之应力释放等对土样不可避免的扰动，又会使这些指标产生不同程度的误差，因此，探讨静力触探法推求室内试验指标是一个多快好省的捷径，其试验方法可靠、经济、周期短，因此很受欢迎，应用很广。 例如：粘性土静力触探承载力经验式（） 砂土静力触探承载力经验式 （粉细砂 115） ；（中粗砂110） 粉土静力触探承载力经验式 按比贯入阻力确定和（5） ； （3） ；（6） 3、静力触探试验在桩基勘察中的应用 静力触探机理和桩的作用机理类似，静力触探试验相当于沉桩的模拟试验，用静力触探成果计算单桩承载力效果特别好，与用桩载荷
8、试验相比，具有明显的优点。静力触探可以在每根桩位上进行，快速经济、简便有效；桩载荷试验笨重、成本高、周期长，而且只有在沉桩后才能做，试验数量非常有限，测试成本也远远高于静力触探试验。由于桩载荷试验求出的单桩承载力最可靠，所以将静力触探试验和桩载荷试验配合应用，互相验证，将会大大减少桩基费用，因此，静力触探在桩基勘察中得到了广泛的应用。 五、静力触探在施工中应注意的问题 1、静力触探试验适用的局限性 静力触探试验适用范围有很大的局限性，其一般适用于一般粘性土、软土、粉土、砂性土和含少量碎石的土，而不适用于碎石土及大厚度、密实状的砂土。因此，其适用范围有很大的局限性，一般在沿海软土地区使用较为广泛
9、，比如浙江沿海地区，软土层厚达 2030m，地下少有碎石土分布，用静力触探孔代替部分钻探孔相当普遍，既方便、快捷又经济、实惠。 2、静力触探孔倾斜造成的误差 静力触探野外试验时，地面未平整、触探主机底座未调平或贯入过程中有一地锚拔起或触探杆本身弯曲，甚至开孔时就已孔斜等原因，都会造成触探孔倾斜，所得试验成果资料误差很大。 3、探头贯入速率过大或不均匀造成的误差 探头的贯入速率直接影响静探成果资料的准确性，一般说来，贯入速率增大，比贯入阻力也随之增大，塑性指数大的土层比贯入阻力增幅更大，野外试验时，探头进入的土层越软，贯入速率越大，无形中提高了该土层的地基承载力。静力触探野外试验贯入速度以 1.
10、2 米/分为最佳。贯入速度时快时慢，不匀速，也会导致静探试验成果失真，所以试验时一定要尽力使贯入速度匀速进行，因为贯入速度变化范围愈小，试验成果影响程度也愈小。 4、触探探头不定期率定、探头进水造成的误差 触探探头不定期率定或探头进水不及时发现并更换可能会造成严重的成果失真。新探头或探头使用一段时间（一般为 3 个月）后一定要进行率定，这样测出的数据才准确。另外，探头还要注意保温、防止曝晒等。 5、单一静探曲线分层、定名造成的误差 野外勘察施工，不能采取单一的静力触探勘察手段，因为在土层划分、土层定名上缺少了可比性，可能造成较大的误差，因此，一定要配合钻探取样、室内试验进行。 六、结束语 静力
11、触探技术作为一种经济、实用的地基土原位测试技术，不仅工效高，而且精度高，在土层的分层上能与钻探资料相对比，互相补充，可有效地弥补钻探的不足，另外，利用静力触探技术可得出一些参数指标，利用现有的经验指标算法和公式提出土层的某些物理力学性质指标，同时将其与室内土工试验所得到的数据相结合，可进一步提高分析精度，便于对土层进行综合分析。 需要提出的是：静力触探成果的应用，特别是用来求工程性质指标有很大的局限性，利用静探成果求工程性质指标受地方（区域）的限制，因为每个地方土的成因，结构不尽相同，虽为同一层土，但其性质指标有很大的不同，所以利用静探成果求工程性质指标计算公式不能简单地统一，也就是说没有统一的计算公式。 参考文献： 工程地质手册编委会. 工程地质手册（第四版）. 北京. 中国建筑工业出版社. 2007 年. 孟高头. 土体原位测试机理方法及其工程应用 . 北京. 地质出版社. 1997 年. 王钟琦、孙广忠、刘双光等. 岩土工程测试技术. 北京. 中国建筑工业出版社. 1986 年.
