靜力觸探試驗(yàn)
本文引用GB/T 50123-2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中靜力觸探試驗(yàn)
1一般規(guī)定
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。
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。
1.3靜力觸探試驗(yàn)可用于：
2 劃分土層，判定土層類別，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；
2 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；
2 檢驗(yàn)人工填土的密實(shí)度及地基加固效果。
2儀器設(shè)備
TD-CT30型土壤靜力觸探儀
2.1本試驗(yàn)貫入裝置可采用圖2.1所示的形式。
2.2本試驗(yàn)所用的儀器設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定：
2 觸探主機(jī)：應(yīng)能勻速地將探頭垂直壓人土中，其額定貫入力和貫入速度應(yīng)滿足現(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、車輛自重提供所需的反力。
2 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,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2.2-1);雙橋探頭用于測(cè)定錐尖阻力qc和側(cè)壁摩阻力f,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?qǐng)D2.2-2;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?qǐng)D2.2-3。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士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。
2 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。
2 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5μe;
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%。
2 6其他：水準(zhǔn)尺、管鉗。
圖2.1貫入裝置示意圖
1—觸探主機(jī)；2一導(dǎo)線；3一探桿；4—深度轉(zhuǎn)換裝置；5—測(cè)量記錄儀；6—反力裝置；7一探頭
圖2.2-1單橋探頭
1—頂柱；2—電阻片；3—變形柱；4—探頭筒；5—密封圈；6—電纜；7一錐頭
圖2.2-2雙橋探頭
1—變形柱；2—電阻片；3—摩擦筒
圖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
3操作步驟
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。
3.2將已穿入探桿內(nèi)的傳感器引線按要求接到量測(cè)儀器上，打開電源開關(guān)，預(yù)熱并調(diào)試到正常工作狀態(tài)。
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)。
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。
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)超過凍結(jié)線，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。
3.6貫入過程中，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。
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)行孔壓靜探過程中應(yīng)連續(xù)貫入，不得中間提升探頭。
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，在消散過程中不得碰撞和松動(dòng)探桿。
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)先開孔，注水后在進(jìn)行貫入。
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：
2 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；
2 發(fā)現(xiàn)探桿彎曲已達(dá)到不能容許的程度。
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。
3.12試驗(yàn)應(yīng)注意下列事項(xiàng)：
2 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，使其在貫入過程中，儀器的靈敏度較高而又不致?lián)p壞；
2 試驗(yàn)點(diǎn)必須避開地下設(shè)施，以免發(fā)生意外；
2 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，重新貫人前應(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；
2 應(yīng)注意安全操作和安全用電；
2 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上、下限位，以免損壞設(shè)備；
2 采用擰錨機(jī)時(shí)，應(yīng)待準(zhǔn)備就緒后才可啟動(dòng)。擰錨過程中如遇障礙，應(yīng)立即停機(jī)處理；
2 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；
2 探頭測(cè)力傳感器應(yīng)連同儀器、電纜進(jìn)線定期標(biāo)定，室內(nèi)探頭標(biāo)定測(cè)力傳感器的非線性誤差、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±3%,絕緣電阻不應(yīng)小于500MQ。
4計(jì)算、制圖和記錄
4.1原始數(shù)據(jù)的處理應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行：
2 零點(diǎn)讀數(shù)：當(dāng)有零點(diǎn)漂移時(shí)，一般按回零段內(nèi)以線性內(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)按線性內(nèi)插法進(jìn)行調(diào)整。
4.2比貫入阻力ps、錐頭阻力qc、側(cè)壁摩阻力fs、摩阻比Fm及孔隙水壓力u應(yīng)按下列公式分別計(jì)算：
ps=kpεp qc=kqεq fs=kfεf u=kuεu Fm=fs/qc
式中：kp、kq、kf、ku——ps、qc、fs、u對(duì)應(yīng)的率定系數(shù)（kPa/με或kPa/mV);
Ep、Eq、εf、Eu——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(μe或mV)。
4.3靜探徑向固結(jié)系數(shù)Cb應(yīng)按下式估算：
Cb=Rq2/t50×T50
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);
Rq——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)。
4.4以深度(H)為縱坐標(biāo)，以錐頭阻力qc(或比貫入阻力ps)、側(cè)壁摩阻力fs、摩阻比F及孔隙壓力u為橫坐標(biāo)，繪制qc-H(ps-H)、fs-H、F-H及u-H關(guān)系曲線。
4.5孔隙水壓力消散曲線按下列規(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U應(yīng)按下式計(jì)算：
U=(u1-u0)/(ui-u0）
式中：U——t時(shí)孔隙水壓力消散度(%);
u?——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);
ui——開始(或貫人)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U-1gt的關(guān)系曲線。
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。
