静力触探试验
本文引用GB/T 50123-2019《土工试验方法标准》中静力触探试验
1一般规定
1.1土样为原位的软土、一般黏性土、粉土、砂土或含少量碎石的土层。其中孔压静力触探试验中土样为饱和土。
1.2静力触探可根据工程需要采用单桥探头、双桥探头或带孔隙水压力测量的单、双桥探头。试验时将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中，可量测比贯入阻力、锥尖阻力、侧壁摩阻力和贯入时的孔隙水压力。
1.3静力触探试验可用于：
² 划分土层，判定土层类别，查明软、硬夹层及土层在水平和垂直方向的均匀性；
² 评价地基土的工程特性，包括容许承载力、压缩性质、不排水抗剪强度、水平向固结系数、土体液化判别、砂土密实度；
² 探寻和确定桩基持力层，预估打入桩沉桩可能性和单桩承载力；
² 检验人工填土的密实度及地基加固效果。
2仪器设备
TD-CT30型土壤静力触探仪
2.1本试验贯入装置可采用图2.1所示的形式。
2.2本试验所用的仪器设备应符合下列规定：
² 触探主机：应能匀速地将探头垂直压人土中，其额定贯入力和贯入速度应满足现行国家标准《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》GB/T 15406的规定。
² 反力装置：可用地锚、压重、车辆自重提供所需的反力。
² 探头：探头的结构按功能分为单桥探头、双桥探头和孔压探头：
1)规格和结构：单桥探头用于测定比贯入阻力p,其结构主要由探头管、顶柱、变形柱(传感器)及锥头组成(图2.2-1);双桥探头用于测定锥尖阻力qc和侧壁摩阻力f,它与单桥探头的区别主要是有2个传感器(2个电桥)分别测定锥头阻力和侧壁摩阻力，其结构可参照图2.2-2;孔压静探探头，除测定锥尖阻力和侧壁摩阻力外，同时还测定孔隙压力及其消散，其结构可参照图2.2-3。探头的锥头截面积最大允许误差为±3%,双桥摩擦筒表面积最大允许误差为士2%,锥头高度允许误差范围为-10%～0;
2)材料和机械要求应符合现行国家标准《土工试验仪器触探仪》GB/T 12745的规定；
3)探头传感器最大允许误差应符合现行国家标准《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》GB/T 15406标准的规定。
² 探杆：探杆应符合现行国家标准《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》GB/T 15406的规定。
² 量测仪器可采用下列仪器：
1)静态电阻应变仪：最大允许误差为±2%,分度值为5μe;
2)静力触探数字测力仪：最大允许误差，自动挡为0.3%,手动挡为0.5%;
3)电子电位差计：0.5级；
4)深度记录装置：最大允许误差为±1%。
² 6其他：水准尺、管钳。
图2.1贯入装置示意图
1—触探主机；2一导线；3一探杆；4—深度转换装置；5—测量记录仪；6—反力装置；7一探头
图2.2-1单桥探头
1—顶柱；2—电阻片；3—变形柱；4—探头筒；5—密封圈；6—电缆；7一锥头
图2.2-2双桥探头
1—变形柱；2—电阻片；3—摩擦筒
图2.2-3孔压静力探头
1一透水石；2一孔压传感器；3一变形柱；4—电阻片
3操作步骤
3.1平整试验场地，设置反力装置。将触探主机对准孔位，调平机座，用分度值为1mm的水准尺校准，并紧固在反力装置上。
3.2将已穿入探杆内的传感器引线按要求接到量测仪器上，打开电源开关，预热并调试到正常工作状态。
3.3贯入前应试压探头，检查顶柱、锥头、摩擦筒等部件工作是否正常。当测孔隙压力时，应使孔压传感器透水面饱和。正常后将连接探头的探杆插入导向器内，调整垂直并紧固导向装置，必须保证探头垂直贯入土中。启动动力设备并调整到正常工作状态。
3.4采用自动记录仪时，应安装深度转换装置，并检查卷纸机构运转是否正常；采用电阻应变仪或数字测力仪时，应设置深度标尺。
3.5将探头按(1.2±0.3)m/min均速贯入土中0.5m～1.0m左右，冬季应超过冻结线，然后稍许提升5cm～10cm,使探头传感器处于不受力状态。待探头温度与地温平衡后(仪器零位基本稳定),将仪器调零或记录初读数，即可进行正常贯入。在深度6m内，一般每贯入1m～2m,应提升探头检查温漂并调零；6m以下每贯入5m～10m应提升探头检查回零情况，当出现异常时，应检查原因及时处理。
3.6贯入过程中，当采用自动记录时，应根据贯入阻力大小合理选用供桥电压，并随时核对，校正深度记录误差，做好记录；使用电阻应变仪或数字测力计时，一般每隔0.1m～0.2m记录读数1次。
3.7孔压探头在贯入前，应采用抽气饱和等方法确保探头应变腔为已排除气泡的液体所饱和，并在现场采取措施保持探头的饱和状态，直至探头进入地下水位以下的土层为止，在进行孔压静探过程中应连续贯入，不得中间提升探头。
3.8当测定孔隙水压力消散时，应在预定的深度或土层停止贯入，立即锁定钻杆并同时启动测量仪器，测定不同时间的孔隙水压力消散值，直至基本稳定，在消散过程中不得碰撞和松动探杆。
3.9为保证探头孔压系统的饱和，在地下水位以上的部分应预先开孔，注水后在进行贯入。
3.10当贯入预定深度或出现下列情况之一时，应停止贯入：
² 触探主机达到额定贯入力，探头阻力达到最大容许压力；
² 反力装置失效；
² 发现探杆弯曲已达到不能容许的程度。
3.11试验结束后应及时起拔探杆，并记录仪器的回零情况。探头拔出后应立即清洗上油，妥善保管，防止探头被曝晒或受冻。
3.12试验应注意下列事项：
² 试验点与已有钻孔、触探孔、十字板试验孔等的距离，不宜小于20倍已有的孔径，且不宜小于2m;
² 试验前应根据试验场地的地质情况，合理选用探头，使其在贯入过程中，仪器的灵敏度较高而又不致损坏；
² 试验点必须避开地下设施，以免发生意外；
² 由于人为或设备的故障而使贯入中断10min以上时，应及时排除故障。故障处理后，重新贯人前应提升探头，测记零读数。对超深触探孔分两次或多次贯入时，或在钻孔底部进行触探时，在深度衔接点以下的扰动段，其测试数据应舍弃；
² 应注意安全操作和安全用电；
² 当使用液压式、电动丝杆式触探主机时，活塞杆、丝杆的行程不得超过上、下限位，以免损坏设备；
² 采用拧锚机时，应待准备就绪后才可启动。拧锚过程中如遇障碍，应立即停机处理；
² 锥尖阻力及侧壁阻力的“采零”应在试验终止时进行，孔压的“采零”应在探头提出地面更换透水元件时进行；
² 探头测力传感器应连同仪器、电缆进线定期标定，室内探头标定测力传感器的非线性误差、重复性误差、滞后误差、温度漂移、归零等最大允许误差应为±1%F.S,现场归零误差应为±3%,绝缘电阻不应小于500MQ。
4计算、制图和记录
4.1原始数据的处理应按下列规定进行：
² 零点读数：当有零点漂移时，一般按回零段内以线性内插法进行校正，校正值等于读数值减零读数内插值；
² 记录深度与实际深度有误差时，应按线性内插法进行调整。
4.2比贯入阻力ps、锥头阻力qc、侧壁摩阻力fs、摩阻比Fm及孔隙水压力u应按下列公式分别计算：
ps=kpεp qc=kqεq fs=kfεf u=kuεu Fm=fs/qc
式中：kp、kq、kf、ku——ps、qc、fs、u对应的率定系数（kPa/με或kPa/mV);
Ep、Eq、εf、Eu——单桥探头、双桥探头、摩擦筒及孔压探头传感器的应变量或输出电压(μe或mV)。
4.3静探径向固结系数Cb应按下式估算：
Cb=Rq²/t50×T50
式中：T50——与圆锥几何形状、透水板位置有关的相应于孔隙压力消散度50%的时间因数(对锥角60°、截面积为10cm²、透水板位于锥底处的孔压探头，取T50=5.6);
Rq——探头圆锥底半径(cm);
t50——实测孔隙消散度达50%的经历时间(s)。
4.4以深度(H)为纵坐标，以锥头阻力qc(或比贯入阻力ps)、侧壁摩阻力fs、摩阻比F及孔隙压力u为横坐标，绘制qc-H(ps-H)、fs-H、F-H及u-H关系曲线。
4.5孔隙水压力消散曲线按下列规定绘制：
1数据取舍应符合下列规定：由于土的变异、孔压传感器含气以及操作等原因，使实测的初始孔隙水压力滞后很多或波动太大的，这些数据应舍弃；
2将消散数据归一化为超孔隙压力，消散度U应按下式计算：
U=(u1-u0)/(ui-u0）
式中：U——t时孔隙水压力消散度(%);
u₁——t时孔隙水压力实测值(kPa);
u0——初始孔隙水压力，即静水压力(kPa);
ui——开始(或贯人)时的孔隙水压力(t=0)(kPa)。
3以消散度为纵坐标，以时间为横坐标，绘制U-1gt的关系曲线。
4.6本试验的记录格式应符合本标准附录D表D.79的规定。
