46    靜力觸探試驗(yàn)

46.1  一 般 規(guī) 定

46.1.1      土樣為原位的軟土、一般黏性土、粉土、砂土或含少量碎 石的土層。其中孔壓靜力觸探試驗(yàn)中土樣為飽和土。

46.1.2      靜力觸探可根據(jù)工程需要采用單橋探頭、雙橋探頭或帶 孔隙水壓力測(cè)量的單、雙橋探頭。試驗(yàn)時(shí)將圓錐形探頭按一定速 率勻速壓入土中，可量測(cè)比貫入阻力、錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力和貫 入時(shí)的孔隙水壓力。

46.1.3      靜力觸探試驗(yàn)可用于：

1   劃分土層，判定土層類(lèi)別，查明軟、硬夾層及土層在水平和垂直方向的均勻性；

2    評(píng)價(jià)地基土的工程特性，包括容許承載力、壓縮性質(zhì)、 不排水抗剪強(qiáng)度、水平向固結(jié)系數(shù)、土體液化判別、砂土密實(shí)度；

3    探尋和確定樁基持力層，預(yù)估打入樁沉樁可能性和單樁承載力；

4    檢驗(yàn)人工填土的密實(shí)度及地基加固效果。

46.2  儀 器 設(shè) 備

46.2.1      本試驗(yàn)貫入裝置可采用圖46.2.1所示的形式。

46.2.2      本試驗(yàn)所用的儀器設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定：

1   觸探主機(jī)：應(yīng)能勻速地將探頭垂直壓入土中，其額定貫入力和貫入速度應(yīng)滿(mǎn)足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程儀器基本參數(shù)及通 用技術(shù)條件》GB/T 15406 的規(guī)定。

2    反力裝置：可用地錨、壓重、車(chē)輛自重提供所需的反力。

         3   探頭：探頭的結(jié)構(gòu)按功能分為單橋探頭、雙橋探頭和孔壓 探頭：

1)規(guī)格和結(jié)構(gòu)：?jiǎn)螛蛱筋^用于測(cè)定比貫入阻力 p_s,其結(jié)構(gòu) 主要由探頭管、頂柱、變形柱(傳感器)及錐頭組成 (圖46.2.2-1);雙橋探頭用于測(cè)定錐尖阻力 q_c和側(cè)壁摩 阻力 f_s,它與單橋探頭的區(qū)別主要是有2個(gè)傳感器(2個(gè) 電橋)分別測(cè)定錐頭阻力和側(cè)壁摩阻力，其結(jié)構(gòu)可參照 圖46.2.2-2;孔壓靜探探頭，除測(cè)定錐尖阻力和側(cè)壁摩 阻力外，同時(shí)還測(cè)定孔隙壓力及其消散，其結(jié)構(gòu)可參照 圖46.2.2-3。探頭的錐頭截面積最大允許誤差為±3%, 雙橋摩擦筒表面積最大允許誤差為±2%,錐頭高度允許 誤差范圍為-10%～0;

2)材料和機(jī)械要求應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)儀器 觸探儀》GB/T  12745 的規(guī)定；

3)探頭傳感器最大允許誤差應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工 程儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件》GB/T 15406 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

4 探桿：探桿應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程儀器基本參數(shù) 及通用技術(shù)條件》GB/T 15406 的規(guī)定。

5   量測(cè)儀器可采用下列儀器：

1)靜態(tài)電阻應(yīng)變儀：最大允許誤差為±2%,分度值為5 με;  

2)靜力觸探數(shù)字測(cè)力儀：最大允許誤差，自動(dòng)擋為0.3%,手動(dòng)擋為0.5%;

3)電子電位差計(jì)：0.5級(jí)；

4)深度記錄裝置：最大允許誤差為±1%。

6   其他：水 準(zhǔn)尺、管鉗。

圖46.2.1  貫入裝置示意圖

1一觸探主機(jī)；2一導(dǎo)線(xiàn)；3一探桿；4—深度轉(zhuǎn)換裝置；5一測(cè)量記錄儀；

6一反力裝置；7一探頭

圖46.2.2-1  單橋探頭

1一頂柱；2— 電阻片；3一變形柱；4—探頭筒；

5—密封圈；6— 電纜；7—錐頭

                                   圖46.2.2-2  雙橋探頭

1一變形柱；2—電阻片；3一摩擦筒

圖46.2.2-3 孔壓靜力探頭

1一透水石；2一孔壓傳感器；3一變形柱；4— 電阻片

46.3  操 作 步 驟

46.3.1       平整試驗(yàn)場(chǎng)地，設(shè)置反力裝置。將觸探主機(jī)對(duì)準(zhǔn)孔位，調(diào) 平機(jī)座，用分度值為1mm  的水準(zhǔn)尺校準(zhǔn)，并緊固在反力裝置上。

46.3.2       將已穿入探桿內(nèi)的傳感器引線(xiàn)按要求接到量測(cè)儀器上， 打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，預(yù)熱并調(diào)試到正常工作狀態(tài)。

46.3.3       貫入前應(yīng)試壓探頭，檢查頂柱、錐頭、摩擦筒等部件工作 是否正常。當(dāng)測(cè)孔隙壓力時(shí)，應(yīng)使孔壓傳感器透水面飽和。正常后將連接探頭的探桿插入導(dǎo)向器內(nèi)，調(diào)整垂直并緊固導(dǎo)向裝置，必 須保證探頭垂直貫入土中。啟動(dòng)動(dòng)力設(shè)備并調(diào)整到正常工作狀態(tài)。

46.3.4      采用自動(dòng)記錄儀時(shí)，應(yīng)安裝深度轉(zhuǎn)換裝置，并檢查卷紙機(jī) 構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常；采用電阻應(yīng)變儀或數(shù)字測(cè)力儀時(shí)，應(yīng)設(shè)置深度標(biāo)尺。

46.3.5       將探頭按(1.2±0.3)m/min  均速貫入土中0.5m～1.0m 左右，冬季應(yīng)超過(guò)凍結(jié)線(xiàn)，然后稍許提升5cm～10cm,使探頭傳感器處于不受力狀態(tài)。待探頭溫度與地溫平衡后(儀器零位基本穩(wěn) 定),將儀器調(diào)零或記錄初讀數(shù)，即可進(jìn)行正常貫入。在深度6m內(nèi)， 一般每貫入1m～2m, 應(yīng)提升探頭檢查溫漂并調(diào)零；6m 以下每 貫入5m～10m 應(yīng)提升探頭檢查回零情況，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)檢查 原因及時(shí)處理。

46.3.6       貫入過(guò)程中，當(dāng)采用自動(dòng)記錄時(shí)，應(yīng)根據(jù)貫入阻力大小合 理選用供橋電壓，并隨時(shí)核對(duì)，校正深度記錄誤差，做好記錄；使用 電阻應(yīng)變儀或數(shù)字測(cè)力計(jì)時(shí)，一般每隔0. 1m～0.2m記錄讀數(shù) 1次。

46.3.7      孔壓探頭在貫入前，應(yīng)采用抽氣飽和等方法確保探頭應(yīng) 變腔為已排除氣泡的液體所飽和，并在現(xiàn)場(chǎng)采取措施保持探頭的 飽和狀態(tài)，直至探頭進(jìn)入地下水位以下的土層為止，在進(jìn)行孔壓靜 探過(guò)程中應(yīng)連續(xù)貫入，不得中間提升探頭。

46.3.8      當(dāng)測(cè)定孔隙水壓力消散時(shí)，應(yīng)在預(yù)定的深度或土層停 止貫入，立即鎖定鉆桿并同時(shí)啟動(dòng)測(cè)量?jī)x器，測(cè)定不同時(shí)間的孔 隙水壓力消散值，直至基本穩(wěn)定，在消散過(guò)程中不得碰撞和松動(dòng)探桿。

46.3.9       為保證探頭孔壓系統(tǒng)的飽和，在地下水位以上的部分應(yīng) 預(yù)先開(kāi)孔，注水后在進(jìn)行貫入。

46.3.10       當(dāng)貫入預(yù)定深度或出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，應(yīng)停止貫入：

1    觸探主機(jī)達(dá)到額定貫入力，探頭阻力達(dá)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(dá)到不能容許的程度。

46.3.11      試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)及時(shí)起拔探桿，并記錄儀器的回零情況。 探頭拔出后應(yīng)立即清洗上油，妥善保管，防止探頭被曝曬或受凍。

46.3.12       試驗(yàn)應(yīng)注意下列事項(xiàng)：

1    試驗(yàn)點(diǎn)與已有鉆孔、觸探孔、十字板試驗(yàn)孔等的距離，不宜小于20倍已有的孔徑，且不宜小于2m;

2    試驗(yàn)前應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)地的地質(zhì)情況，合理選用探頭，使其 在貫入過(guò)程中，儀器的靈敏度較高而又不致?lián)p壞；

3   試驗(yàn)點(diǎn)必須避開(kāi)地下設(shè)施，以免發(fā)生意外；

4    由于人為或設(shè)備的故障而使貫入中斷10min 以上時(shí)，應(yīng) 及時(shí)排除故障。故障處理后，重新貫入前應(yīng)提升探頭，測(cè)記零讀 數(shù)。對(duì)超深觸探孔分兩次或多次貫入時(shí)，或在鉆孔底部進(jìn)行觸探 時(shí)，在深度銜接點(diǎn)以下的擾動(dòng)段，其測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)舍棄；

5    應(yīng)注意安全操作和安全用電；

6   當(dāng)使用液壓式、電動(dòng)絲桿式觸探主機(jī)時(shí)，活塞桿、絲桿的行 程不得超過(guò)上、下限位，以免損壞設(shè)備；

7    采用擰錨機(jī)時(shí)，應(yīng)待準(zhǔn)備就緒后才可啟動(dòng)。擰錨過(guò)程中如 遇障礙，應(yīng)立即停機(jī)處理；

8    錐尖阻力及側(cè)壁阻力的“采零”應(yīng)在試驗(yàn)終止時(shí)進(jìn)行，孔壓 的“采零”應(yīng)在探頭提出地面更換透水元件時(shí)進(jìn)行；

9  探頭測(cè)力傳感器應(yīng)連同儀器、電纜進(jìn)線(xiàn)定期標(biāo)定，室內(nèi)探 頭標(biāo)定測(cè)力傳感器的非線(xiàn)性誤差、重復(fù)性誤差、滯后誤差、溫度漂 移、歸零等最大允許誤差應(yīng)為±1%F.S,  現(xiàn)場(chǎng)歸零誤差應(yīng)為 士3%,絕緣電阻不應(yīng)小于500MQ。

46.4  計(jì)算、制圖和記錄

46.4.1  原始數(shù)據(jù)的處理應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行：

1  零點(diǎn)讀數(shù)：當(dāng)有零點(diǎn)漂移時(shí)，一般按回零段內(nèi)以線(xiàn)性?xún)?nèi)插 法進(jìn)行校正，校正值等于讀數(shù)值減零讀數(shù)內(nèi)插值；

2  記錄深度與實(shí)際深度有誤差時(shí)，應(yīng)按線(xiàn)性?xún)?nèi)插法進(jìn)行 調(diào)整。

46.4.2  比貫入阻力 p_s 、錐頭阻力 q_c、側(cè)壁摩阻力 f_s、摩阻比 F_m 及孔隙水壓力 u 應(yīng)按下列公式分別計(jì)算：

p_s=k_pε_p             (46.4.2-1)

q_c=k_qE_q             (46.4.2-2)

f_s= k_fε_f        (46.4.2-3)

u=k_uε_u         (46.4.2-4)

                            (46.4.2-5)

式中：k_p 、k_q 、k_f 、k_u——p _s、q_c 、f_s, 、u 對(duì)應(yīng)的率定系數(shù)(kPa/με 或kPa/mV);

                   ε_p、ε_q、ε_r、ε_u—— 單橋探頭、雙橋探頭、摩擦筒及孔壓探頭傳 感器的應(yīng)變量或輸出電壓(με或 mV)。

46.4.3  靜探徑向固結(jié)系數(shù)C_h應(yīng)按下式估算：

                  (46.4.3)

式中：T₅₀—— 與圓錐幾何形狀、透水板位置有關(guān)的相應(yīng)于孔隙壓力 消散度50%的時(shí)間因數(shù)(對(duì)錐角60°、截面積為 10cm2、透水板位于錐底處的孔壓探頭，取 T₅₀=5.6);

R_t—— 探頭圓錐底半徑(cm);

      t₅₀——實(shí)測(cè)孔隙消散度達(dá)50%的經(jīng)歷時(shí)間(s)。

46.4.4  以 深 度(H) 為縱坐標(biāo)，以錐頭阻力 q_c (或比貫入阻力 p_s)、側(cè)壁摩阻力 f_s、摩阻比F及孔隙壓力u為橫坐標(biāo)，繪制 q_c-H (p_s-H) 、f_s-H 、F-H及 u-H關(guān)系曲線(xiàn)。

46.4.5  孔隙水壓力消散曲線(xiàn)按下列規(guī)定繪制：

1  數(shù)據(jù)取舍應(yīng)符合下列規(guī)定：由于土的變異、孔壓傳感器含 氣以及操作等原因，使實(shí)測(cè)的初始孔隙水壓力滯后很多或波動(dòng)太大的，這些數(shù)據(jù)應(yīng)舍棄；

2  將消散數(shù)據(jù)歸一化為超孔隙壓力，消散度應(yīng)按下式計(jì)算：

            (46.4.5)

式中：——t 時(shí)孔隙水壓力消散度(%);

u₁——t時(shí)孔隙水壓力實(shí)測(cè)值(kPa);

u₀——初始孔隙水壓力，即靜水壓力(kPa);

u_i——開(kāi)始(或貫入)時(shí)的孔隙水壓力(t=0)(kPa)。

3 以消散度為縱坐標(biāo)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制-lgt 的關(guān)系曲線(xiàn)。

46.4.6  本試驗(yàn)的記錄格式應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄 D表D.79的規(guī)定。