静力触探机理和桩的作用机理

静力触探试验静力触探试验是用静力将探头以一定的速率压入土中，利用探头内的力传感器，通过电子量测仪器将探头受到的贯入阻力记录下来。

由于贯入阻力的大小与土层的性质有关，因此通过贯入阻力的变化情况，可以达到了解土层的工程性质的目的。

静力触探试验可根据工程需要采用单桥探头、双桥探头或带孔隙水压力量测的单、双桥探头，可测定比贯入阻力(ps)、锥尖阻力(qc)侧壁阻力(fs)和贯入时的孔隙水压力（u）。

静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。

一、静力触探的试验设备静力触探设备试验由加压装置、反力装置、探头及量测记录仪器等四部分组成：（一）加压装置加压装置的作用是将探头压入土层中，按加压方式可分为下列几种。

1.手摇式轻型静力触探。

利用摇柄、链条、齿轮等用人力将探头压入土中。

用于较大设备难以进入的狭小场地的浅层地基土的现场测试。

2.齿轮机械式静力触探。

主要组成部件有变速马达(功率2.8～3kW)、伞形齿轮、丝杆、稻香滑块、支架、底板、导向轮等。

其结构简单，加工方便，既可单独落地组装，也可装在汽车上，但贯入力小，贯入深度有限。

3.全液压传动静力触探。

分单缸和双缸两种。

主要组成部件有：油缸和固定油缸底座、油泵、分压阀、高压油管、压杆器和导向轮等。

目前在国内使用液压静力触探仪比较普遍，一般最大贯入力可达200kN。

(二)反力装置静力触探的反力用三种形式解决：1.利用地锚作反力。

当地表有一层较硬的粘性土覆盖层时，可以是使用2～4个或更多的地锚作反力，视所需反力大小而定。

锚的长度一般1.5m左右，叶片的直径可分成多种，如25、30、35、40cm，以适应各种情况。

2.用重物作反力。

如地表土为砂砾、碎石土等，地锚难以下入，此时只有采用压重物来解决反力问题，即在触探架上压以足够的重物，如钢轨、钢锭、生铁块等。

软土地基贯入30m以内的深度，一般需压重物40～50kN。

3.利用车辆自重作反力。

将整个触探设备装在载重汽车上，利用载重汽车的自重作反力。

浅谈并探讨静力触探试验相关内容0 前言静力触探是一种先进的原位测试技术，自1917 年在瑞士应用以来，至今已有87 年的历史。

所谓原位测试就是在土层原来所处的位置基本保持土体的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下，测定土的工程力学指标。

其原理主要应用电阻率定律、电桥原理和材料弹性变形的虎克定律，即通过液压设备将安装有传感器的探头用静力压入土层中，同时通过探头上锥尖和侧壁各 2 组应变片将所受到的贯入阻力、摩擦力转化为电讯号传到计算机以曲线形式记录下来；以此来判断、分析地基土的物理力学指标。

[1]1 静力触探试验基本原理用静力将一个内部装有传感器的触探头匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受阻力自然也不一样，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记录下来。

再通过贯入阻力与土的工程地质性质之间的定性关系和系统相关关系，来达到取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等岩土工程勘察目的。

[2] 静力触探技术从产生到运用以来，经历过几次更新换代，目前已经形成了较为成熟的系统理论，主要有承载力理论、空穴扩张理论、应变路径理论等。

静力触探试验成为当前粘性软土地基岩土工程勘察技术中的首要选择，具有无可比拟的优势。

[4]刘彬[3]等人应用ABAQUS 软件建立D-P 模型，对静力触探贯入过程中周围土体应力及应变进行模拟分析，以内摩擦角φ=10°为了对有限元计算的结果进行了分析，得出：（1）在同一深度处，从探头中心向四周，距离椎体越远径向应力越小，在贯入过程中探头对周围土体扰动的影响范围有限；（2）轴向应力影响的范围比径向更小；（3）位移最大的位置靠近探杆并向四周快速减小，至10 倍探杆半径时基本减小为零；（4）地表附近很小范围内，土体有向上的位移即土体有隆起，之后向下位移逐渐增大，在探头附近达到最大。

μr的最大值位于探杆和锥尖周围等。

2 静力触探试验目的静力触探主要适用于粘性土、粉性土、砂性土。

第三章静力触探试验资环学院吴道祥2.1 概述静力触探试验(Static ConePenetration, CPT)是利用准静力以恒定的贯入速率将一定规格和形状的圆锥探头通过一系列探杆压入土中，同时测记贯入过程中探头所受到的阻力，根据测得的贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质的现场试验方法。

2.1 概述静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷兰锥”试验。

按测量机理分:机械式静力触探和电测式静力触探。

按探头功能分:单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探。

电测式静力触探的优点:(1)测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用;(2)测试数据精度高，再现性好;(3)采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果可由计算机自动处理，减少了工作强度。

2.1 概述根据静力触探，包括孔压静力触探试验结果，结合地区经验，可以用于以下目的:1)土类定名，并划分土层的界面;2)评定地基土的物理、力学、渗透性质的相关参数;3)确定地基承载力;4)确定单桩极限承载力;5)判定地基土液化的可能性。

2.1 概述静力触探试验适应于软土、粘性土、粉土、砂类土和含有少量碎石的土层。

与传统的钻探方法相比，静力触探试验具有速度快、劳动强度低、清洁、经济等优点，而且可以连续获得地层的强度和其他方面的信息，不受取样扰动等人为因素的影响。

静力触探试验中不能对土进行直接的观察、鉴别，而且不适用于含较多碎石、砾石的土层和很密实的砂层。

2.2 静力触探试验的仪器设备一、贯入系统1.贯入装置1)液压式静力触探机(10-20t)2.2 静力触探试验的仪器设备2)手摇链条式静力触探机(2-3t);2.2 静力触探试验的仪器设备3)电动机械式静力触探机(4-5t)。

2.2 静力触探试验的仪器设备2.探杆探杆是传递贯入力的媒介，为保证触探孔的垂直，探杆一般采用高强度合金无缝钢管制造。

探杆也有一定的规格和要求，应有足够的强度，应采用高强度无缝管材，其屈服强度不宜小于600MPa。

一、名词解释（每题5分，共15分）1．平板静力载荷试验：简称载荷试验，在保持地基土天然状态下，在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性，是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方法。

2．临界深度：模型试验及实测表明，地表厚层均质土的贯入阻力自地表向下是逐渐增大的。

当超过一定深度后，阻力才趋近一个常数值，这个土层表面一定深度就称为临界深度。

3．动力触探：是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据打入土的难易程度(可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示)判定土层性质的一种原位测试的方法。

4．孔压静力触探：即孔隙水压力静力触探，简称孔压触探(CPTU)，它是在普通的CPT探头上安装了可以测量孔隙水压力的传感器，使贯入时能在测量，的同时，测量贯入引起的超孔隙水压力△ｕ，当停止贯入时，可测量超孔隙水压力△ｕ的消散过程及完全消散时的静止孔隙水压力u0。

5．标准贯入测试：简称标贯，重63.5kg的穿心锤自0.76m高处自由下落，撞击锤座，通过探杆将标准贯入器贯入孔底土层中，记录贯入0.30m的锤击数，用来测试土层物理力学参数的一种测试方法。

6．十字板剪切试验：是用插入软粘土中的十字板头，以一定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度的一种测试方法。

7．旁压测试：是利用钻孔做的原位横向载荷试验，是工程勘察中的一种常用原位测试技术。

8．土的原位测试：指的是在工程地质勘察现场，在不扰动或基本不扰动土层的情况下对土层进行测试，以获得所测土层的物理力学性质指标及划分土层一种土工勘察技术。

9．静力触探：国际上常称静力触探试验为“荷兰锥”试验，简称CPT或静探。

静力触探试验是把一定规格的圆锥形探头借助机械匀速压入土中，并测定探头阻力等的一种测试方法，实际上是一种准静力触探试验。

10．旁压模量：地基土层旁压模量是反映土层中应力和体积变形（可表达为应变的形式）之间的关系的一个重要指标，代表地基土水平方向的变形性质。

静力触探试验(原理和应用)静力触探是指利用压力装置将有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测土的贯入阻力，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。

静力触探加压方式有机械式、液压式和人力式三种。

静力触探在现场进行试验，将静力触探所得比贯入阻力（Ps）与载荷试验、土工试验有关指标进行回归分析，可以得到适用于一定地区或一定土性的经验公式，可以通过静力触探所得的计算指标确定土的天然地基承载力。

静力触探的贯入机理与建筑物地基强度和变形机理存在一定差异性，故不常使用。

基本原理静力触探的基本原理就是用准静力（相对动力触探而言，没有或很少冲击荷载）将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受的阻力自然也不一样，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中记录下来，再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等工程地质勘察目的。

静力触探主要适用于粘性土、粉性土、砂性土。

就黄河下游各类水利工程、工业与民用建筑工程、公路桥梁工程而言，静力触探适用于地面以下50m内的各种土层，特别是对于地层情况变化较大的复杂场地及不易取得原状土的饱和砂土和高灵敏度的软粘土地层的勘察，更适合采用静力触探进行勘察。

静力触探既是一种原位测试手段，也是一种勘探手段，它和常规的钻探——取样——室内试验等勘探程序相比，具有快速、精确、经济和节省人力等特点。

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。

探头的尺寸和加工精度，直接影响着触探资料的准确性。

统一探头几何尺寸的目的是为了使触探试验资料能够相互引用与对比。

规定的加工精度是为了保证探头的几何尺寸，限制探头几何尺寸的误差，同时也是为了使探头各部件能够正常工作。

选用的探头几何尺寸及加工精度必须符合我国规定的标准。

钻孔灌注桩的静力触控试验钻孔灌注桩是一种广泛应用于土木工程中的基础支撑结构。

为了确保钻孔灌注桩的质量和稳定性，静力触控试验被广泛采用。

本文将介绍钻孔灌注桩的静力触控试验及其重要性。

一、静力触控试验的定义静力触控试验是指在钻孔灌注桩施工完成之后，利用大型静力触控桩机或液压顶杆，对钻孔灌注桩进行垂直或水平施加静载荷，并通过测量其变形性能和承载力，来评估灌注桩的质量及承载能力的试验方法。

二、静力触控试验的原理静力触控试验利用大型静力触控桩机或液压顶杆，施加垂直或水平的静载荷于钻孔灌注桩上，通过监测其位移和力的变化，来评估桩身的变形性能和承载能力。

试验过程中，可以根据需要分阶段增加载荷，并记录下钻孔灌注桩在每个阶段的载荷-变形曲线。

通过分析这些曲线，可以得出钻孔灌注桩的受力性能、侧阻力的大小以及桩身变形的情况。

三、静力触控试验的步骤1. 确定试验方案：根据工程需要和设计要求，确定静力触控试验的施加载荷和试验方式。

2. 准备工作：对试验设备进行检查和保养，确保试验设备的正常运行。

3. 桩身挖掘与灌注：按照设计要求进行桩身的挖掘和灌注，确保桩身的质量和完整性。

4. 安装试验设备：安装静力触控桩机或液压顶杆，并进行调试。

5. 施加载荷：根据试验方案，逐渐增加载荷，同时监测和记录下钻孔灌注桩的变形情况和力的变化。

6. 结束试验：当达到设计要求或者试验到达终止条件时，停止施加载荷，并记录下最终的载荷-变形曲线。

四、静力触控试验的意义1. 评估桩身的承载性能：通过静力触控试验可以评估钻孔灌注桩的承载能力，为工程设计提供参考依据。

2. 确定桩身的变形性能：静力触控试验可以监测和记录钻孔灌注桩在承载过程中的变形情况，了解桩身的变形性能，为工程设计提供实测数据。

3. 检测侧阻力的大小：静力触控试验可以通过分析载荷-位移曲线，评估侧阻力的大小，为工程设计提供侧向稳定性的参考依据。

4. 判断桩身的质量：静力触控试验可以通过测量桩身的变形和载荷的变化，判断钻孔灌注桩的质量。

静力触探试验静力触探试验是用静力将探头以一定的速率压入土中，利用探头内的力传感器，通过电子量测仪器将探头受到的贯入阻力记录下来。

由于贯入阻力的大小与土层的性质有关，因此通过贯入阻力的变化情况，可以达到了解土层的工程性质的目的。

静力触探试验可根据工程需要采用单桥探头、双桥探头或带孔隙水压力量测的单、双桥探头，可测定比贯入阻力(ps)、锥尖阻力(qc)侧壁阻力(fs)和贯入时的孔隙水压力（u）。

静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。

一、静力触探的试验设备静力触探设备试验由加压装置、反力装置、探头及量测记录仪器等四部分组成：（一）加压装置加压装置的作用是将探头压入土层中，按加压方式可分为下列几种。

1.手摇式轻型静力触探。

利用摇柄、链条、齿轮等用人力将探头压入土中。

用于较大设备难以进入的狭小场地的浅层地基土的现场测试。

2.齿轮机械式静力触探。

主要组成部件有变速马达(功率2.8～3kW)、伞形齿轮、丝杆、稻香滑块、支架、底板、导向轮等。

其结构简单，加工方便，既可单独落地组装，也可装在汽车上，但贯入力小，贯入深度有限。

3.全液压传动静力触探。

分单缸和双缸两种。

主要组成部件有：油缸和固定油缸底座、油泵、分压阀、高压油管、压杆器和导向轮等。

目前在国内使用液压静力触探仪比较普遍，一般最大贯入力可达200kN。

(二)反力装置静力触探的反力用三种形式解决：1.利用地锚作反力。

当地表有一层较硬的粘性土覆盖层时，可以是使用2～4个或更多的地锚作反力，视所需反力大小而定。

锚的长度一般1.5m左右，叶片的直径可分成多种，如25、30、35、40cm，以适应各种情况。

2.用重物作反力。

如地表土为砂砾、碎石土等，地锚难以下入，此时只有采用压重物来解决反力问题，即在触探架上压以足够的重物，如钢轨、钢锭、生铁块等。

软土地基贯入30m以内的深度，一般需压重物40～50kN。

3.利用车辆自重作反力。

将整个触探设备装在载重汽车上，利用载重汽车的自重作反力。

静力触探测试原理方法及内业整理1静力触探测试原理静力触探的工作过程是用静力将探头压到土层中去。

在贯入过程中，由于埋藏在地层中的各种土的物理力学性质不同，因此，探头遇到的阻力也不同，有的土软，阻力就小，有的土硬，阻力就大。

土的软硬正是土的力学性质的一种体表现。

所以贯入阻力是从一个侧面反应了土的强度。

根据这样一种内部联系，我们利用探头中的阻力传感器，将贯入阻力通过电子量测记录仪表把它显示和记录下来，并利于贯入阻力和土的强度之间存在的一定关系，确定土的力学指标，划分土层，进行地基土评价和提供设计所有需参数。

当静力触探的探头在静压力作用下，均速向土层中贯入时，探头附近一定范围内的土体受到压缩和剪切破坏，同时对探头产生贯入阻力。

一般的说，同一种土层中贯入阻力大，土层的力学性质好，承载力高。

反之，贯入阻力小，土层软弱，承载力低。

在生产中利用静力触探与土的野外载荷试验对比，或静力触探贯入阻力与桩基承载力及土的物理学性质的指标对比，运用数理统计的方法，可以建立各种相关方程(经验关系)。

这样，只要知道土层的贯入阻力即可确定该层土的地基承载力等指标参数。

静力触探主要由两部分组成：一是贯入系统—由加压装置及反力装置组成；二是量测系统—由装在探头中的阻力传感器和量测仪表组成。

2静力触探的现场测试2.1操作前的准备及注意事项1数据记录系统操作前准备及注意事项1)检查电源：如用外接电源时，必须检查确认是220V交流电时，如为电瓶等直流电源，需检查其直流电压为12V，方可接入静探微机。

打开开关检查微机显示是否正常，无异常情况后方可使用。

2)检查发讯机：角机插座接好后，打开仪表，拨动发讯角机并检查静探微机是否有讯号接收。

3)在开始工作前，操作人员必须填写测试孔号、日期、时间、测试探头编号等项，工作结束后记录测试深度。

2现场操作前的准备及注意事项1)作业前需了解工程类型、工程特点、可能的基础类型及埋深，孔位、孔深、测试目的。

2)了解作业场地的地形和交通情况。

静⼒触探测试原理⽅法及内业整理静⼒触探测试原理⽅法及内业整理1 静⼒触探测试原理静⼒触探的⼯作过程是⽤静⼒将探头压到⼟层中去。

在贯⼊过程中，由于埋藏在地层中的各种⼟的物理⼒学性质不同，因此，探头遇到的阻⼒也不同，有的⼟软，阻⼒就⼩，有的⼟硬，阻⼒就⼤。

⼟的软硬正是⼟的⼒学性质的⼀种体表现。

所以贯⼊阻⼒是从⼀个侧⾯反应了⼟的强度。

根据这样⼀种内部联系，我们利⽤探头中的阻⼒传感器，将贯⼊阻⼒通过电⼦量测记录仪表把它显⽰和记录下来，并利于贯⼊阻⼒和⼟的强度之间存在的⼀定关系，确定⼟的⼒学指标，划分⼟层，进⾏地基⼟评价和提供设计所有需参数。

当静⼒触探的探头在静压⼒作⽤下，均速向⼟层中贯⼊时，探头附近⼀定范围内的⼟体受到压缩和剪切破坏，同时对探头产⽣贯⼊阻⼒。

⼀般的说，同⼀种⼟层中贯⼊阻⼒⼤，⼟层的⼒学性质好，承载⼒⾼。

反之，贯⼊阻⼒⼩，⼟层软弱，承载⼒低。

在⽣产中利⽤静⼒触探与⼟的野外载荷试验对⽐，或静⼒触探贯⼊阻⼒与桩基承载⼒及⼟的物理学性质的指标对⽐，运⽤数理统计的⽅法，可以建⽴各种相关⽅程(经验关系)。

这样，只要知道⼟层的贯⼊阻⼒即可确定该层⼟的地基承载⼒等指标参数。

静⼒触探主要由两部分组成：⼀是贯⼊系统—由加压装置及反⼒装置组成；⼆是量测系统—由装在探头中的阻⼒传感器和量测仪表组成。

2 静⼒触探的现场测试2.1 操作前的准备及注意事项1 数据记录系统操作前准备及注意事项1) 检查电源：如⽤外接电源时，必须检查确认是220V交流电时，如为电瓶等直流电源，需检查其直流电压为12V，⽅可接⼊静探微机。

打开开关检查微机显⽰是否正常，⽆异常情况后⽅可使⽤。

2) 检查发讯机：⾓机插座接好后，打开仪表，拨动发讯⾓机并检查静探微机是否有讯号接收。

3) 在开始⼯作前，操作⼈员必须填写测试孔号、⽇期、时间、测试探头编号等项，⼯作结束后记录测试深度。

2 现场操作前的准备及注意事项1) 作业前需了解⼯程类型、⼯程特点、可能的基础类型及埋深，孔位、孔深、测试⽬的。