Question

静力触探测试法的成果整理

Answer 1

依据建标(CECS 04：88)《静力触探技术标准》和铁道部的TBJ37-93规则的有关规定编写。静力触探资料整理，通常包括：①单孔原始资料的整理；②绘图及分层；③确定场地分层触探指标；④提交勘察报告书。

一、单孔原始资料整理

对原始记录出现下列现象时，宜分别进行处理：①记录数据或记录上出现的零点漂移超过满量程的±1%时，可按线性内插法校正；②记录曲线上出现脱节现象，应以停机前记录为准，并与开机后贯入10cm深度的记录连成圆滑的曲线；③记录深度与实际深度的误差超过±1%时，应查明原因。一般可在出现误差的深度范围内，等距离调整；④当有漏读、漏记而造成的差错时，应在遗漏处予以补全。当使用装有测斜仪的触探头时，测得的孔斜大于8°，应作深度校正。

1.电阻应变仪量测的原始资料的整理

(1)初读数控正：前已述及，初读数的变化主要是由于温度变化引起的。为消除其影响，外业工作中已每隔一定深度测记一次初读数。对于这种测记了初读数变化情况的原始记录，应变仪读数按下式校正：

ε=ε₁-ε₀ (3-15)

式中：ε为应变量；ε₁为应变仪读数；ε₀为应变仪初读数。

应变量的正、负，视空心桩的受力条件而定：受拉型，ε为正；受压型，ε则为负。

(2)贯入阻力的计算：各贯入阻力指标按下式计算：

土体原位测试与工程勘察

式中：p_s为单桥探头的比贯入阻力；q_c为双桥探头的锥头阻力；f_s为侧壁摩擦力；K_p、K_q、K_f分别为p_s、q_c、f_s传感器的标定系数(kPa/με或kPa/mV)；ε_p、ε_q、ε_f分别为p_s、q_c、f_s传感器的应变量(με)或输出电压值(mV)；

(3)摩阻比R_f：是同一深度的侧摩阻力f_s与锥尖阻力q_c之比，以百分数表示：

土体原位测试与工程勘察

摩阻比通常可表示成某层平均的f_s与平均的q_c之比(详见图3-20右图所示)。

2.自动记录仪量测的原始资科整理

(1)零漂校正：当观察到零漂变化不太大时，可按线性内插法予以校正。即：把曲线上测出归零变化情况的各点连线作为零位线(图3-17)，将剖面图或柱状图上铅直的纵坐标线(初始零位线)，一段一段地对准原始记录曲线上的折线型零位线，描下曲线并把开口部分圆滑地连接起来，这种作法会使曲线有些失真，但不会太大。

(2)曲线形状修正：对于非连续贯入触探仪，往往会发现每一行程结束和新的行程开始时，曲线出现台阶状或喇叭口状，如图3-18所示。上述现象的出现，可能是由于停机后探头周围土的应力状态有了改变而引起的；也可能是由于开机有动应力作用或仪器的灵敏度差而引起的，原因比较复杂。对这种情况，一般以停机的曲线位置为准，顺应曲线变化趋势将曲线较圆滑地连接起来就可以了，如图3-18中虚线所示。

图3-17 零漂校正

图3-18 曲线形状修正

图3-19 变换拱桥电压的曲线脱节修正

(3)深度修正：实际贯入深度按下式计算：

D=nl+h-Δl (3-18)

式中：D为探头实际贯入深度(m)；n为贯入土中的探杆根数；l为探杆长度(m)；h为从锥底全断面处起算的探头长度(m)；Δl为未入土的探杆余长(m)。

(4)变换供桥电压而引起曲线脱节的校正：在正常情况下，贯入过程中是不应该变换供桥电压的。但如果事先对地层情况了解不够，采用了大的桥压贯入，指针达到了满量程(非障碍物引起)但还能继续贯入，这就需要减小桥压，因而就出现了曲线脱节现象。处理这类问题，可依据输出电压与供桥电压之间的近似线性关系，将下段曲线按深度每隔20cm比例放大，再将放大后的各点圆滑连接起来(图3-19)。这种处理方法不甚精确，但也是个实用的变通方法。

二、绘图及分层

当有特别必要或场地只有一个触探孔时，可画单孔触探曲线图(图3-20)，一般工程只画剖面图就可以了。

图3-20 单孔静力触探曲线

作剖面图时，先将剖面线上各触探孔(及钻孔)按孔口高程、孔深和孔距画在透明纸上，以深度为纵坐标，以比贯入阻力p_s或锥尖阻力q_c和侧摩阻力f_s(及摩阻比R_f)为横坐标，绘出p_s—H、q_c—H、f_s—H(或R_f-H)关系曲线，进行力学分层和连线，计算分层贯入阻力。这样就成了张静力触探剖面图(图3-21)。现将作图中的问题说明如下。

图3-21 静力触探剖面图

1.触探曲线坐标的比例

采用电阻应变仪和数字测力仪量测时，由于记录的是数字，所以绘制触探曲线时纵、横坐标的比例，可按表3-6选用。

表3-6 比例选用表

侧壁摩擦力和锥头阻力的比例，可匹配成1：100。

(1)采用自动记录仪时，由于记录本身就是触探曲线，所以绘图时的纵坐标就采用记录纸的比例(一般采用1：100)；至于横坐标则取决于探头的标定方法和标定系数。

(2)若采用标定供桥电压法标定探头，那么由上表可见，只要选定一个探头系数，横坐标1cm长度所代表的贯入阻力值就是固定的。

(3)若采用固定桥压法，那么横坐标1cm长度所代表的贯入阻力值就需要另外换算。如一单探头的K_p=1.25MPa/mV，输出电压1mV，在记录纸带上的宽度为1.2cm，则横坐标1cm所代表的p_s=1.25/1.2=1.04MPa，等等。

2.分层方法

根据触探曲线划分土层，其划分的详细程度应满足工程建设的需要。对与地基强度、变形或场地稳定性有重大影响的土层应详细划分。当采用单桥探头测试时，应以比贯入阻力与深度的变化曲线进行力学分层；当采用双桥探头测试时，应以锥头阻力与深度变化曲线为主，再结合侧壁摩擦力和摩阻比随深度的变化曲线进行力学分层。进行力学分层时，每层中最大贯入阻力与最小贯入阻力之比，不应大于下表3-7中的规定。

表3-7 力学分层按贯入阻力变化幅度的分层标准

应用上述公式求每层触探参数平均值时，应注意以下几点：

(1)当分层厚度大于1m，且土质比较均匀时，应扣除其上部滞后深度和下部超前深度范围的触探参数值。

(2)对于分层厚度不足1m的均质土层，应取其最小值为分层平均值层；如为软层，应取其大值平均值(最大值上、下各20cm范围内的大值平均值)。

(3)分层曲线中，如遇特殊大值，应予剔除，不参与平均计算。

3.分层界线

划分分层界线时，应考虑贯入阻力曲线中的超前和滞后现象，一般以超前和滞后的中点作为分界点。触探结合钻探时，触探分层应与钻探记录综合考虑。

静力触探由软层进入硬层或由硬层进入软层时，曲线会出现一过渡段，此即所谓的“超前”和“滞后”问题(图3-22)。产生这种现象的原因可以是在变层附近探头所受的应力有所变化；也可以是由于变层附近土的性质(如含水量、粒度成分等)的渐变等因素而引起的。一般过渡段代表的土层厚度有10～30cm，分层界线可选在曲线过渡段的中点。如果过渡段较厚，由软变硬分层界线选在过渡段的中下方；由硬变软时则选在中上方；或考虑单独分层问题。具体方法：

图3-22 地层变化时的分层线

图3-23 临界深度示意图

(1)根据贯入曲线特征和参数值大小，结合下述土类划分的具体标准进行下一步工程地质分层，对每层土进行定名。

(2)用临界深度概念准确确定各土层分界面：探头前后一定范围内的土层性质，均对触探参数值有影响。因此，各参数是探头上下一定厚度土层的综合贯入阻力值。模型试验及实测表明：地表厚层均质土的贯入阻力，自地面向下是逐渐增大的，当超过一定深度后，阻值才趋于近似常数值。

这个土层表面下的“一定深度”，称为临界深度(H_cr)。如下层土硬，阻值随探头贯入深度增大而继续增大；如下层土软，则变小。这一变化称为滞后段。同样下层也有一个变化段，称为超前段，可统称为层面影响段。

因此，每一层的阻值曲线都有超前段、近似常数段及滞后段。显然，近似常数段的平均阻值，才是该层土的真实阻力值。土层分界面应基本位于层面影响段(滞后段和超前段曲线)的中间位置(图3-23)。

经过以上两步，即可按力学分层将各触探孔连成土层剖面。在有测试经验地区，精度也相当高；在无测试经验地区，或为慎重起见，应以少量钻孔取样，做室内试验进行验证。

4.单孔分层贯入阻力

在划定分层界线后，便可计算单孔分层的平均贯入阻力。计算时，变层附近过渡段以及较薄的贯入阻力峰谷值都不予以考虑。对一般地层，平均贯入阻力可用矩形面积代替曲边梯形面积法直接在图上量取(图3-24和图3-25)。

图3-24 单孔分层平均比贯入阻力

图3-25 单桥探头静力触探曲线

双桥探头在计算摩阻比时，可不考虑锥头阻力和侧壁摩擦阻力在同一测点深度上的差异。单孔各土层贯入阻力的计算方法，应根据所使用的量测仪器确定。当使用电阻应变仪或数字测力仪量测时，可采用算术平均法，当使用电子电位差计量测时，可采用面积法计算。

其格式可见图3-26所示。

在计算单孔分层贯入阻力时，应剔除记录中的异常点以及超前和滞后值。在判别砂土液化时，对贯入阻力变化较大、且较薄的夹层或互层，应分别计算其各自土层的贯入阻力。

三、场地触探指标

作为一个勘察场地，通常布置了若干触探孔。在提出的勘察报告中，应提出场地每一土层的触探指标，并以此为依据进行地基评价。

选择场地触探指标要考虑勘察阶段、场地复杂程度、工程重要性和指标分散程度等因素。勘察场地各土层的贯入阻力，可分为一般值和计算值两类。在选址或初勘阶段可提供一般值；详勘或施工勘察阶段则可提供一般值和计算值。可按下面的方法计算。

一般值：可采用场地单孔各土层贯入阻力的范围值(或算术平均值)。

计算值：应按土质均匀性和建筑物的类别确定。

当土质均匀、测试数据离散度较小，或为Ⅱ类建筑物时，应以各触探孔穿越该层的厚度为权，采用厚度的加权平均法，按下式来计算场地各土层的贯入阻力：

土体原位测试与工程勘察

式中：

(或

、

)为场地各土层贯入阻力的平均值(kPa)；h_i为第i孔穿越该层的厚度(m)；p_si(或q_ci、f_si)为第i孔中该层的单孔贯入阻力(kPa)。

图3-26 双桥探头静力触探曲线

当土质不均，测试数据离散度较大，或为Ⅰ类建筑物时，根据指标所需解决的问题，可分别按下列公式计算其最大平均值或最小平均值：

土体原位测试与工程勘察

土体原位测试与工程勘察

式中：

(或

、

)_max和

(或

)_min分别为场地各上层贯入阻力的最大平均值和最小平均值(kPa)；

为按厚度加权平均法计算的场地分层贯入阻力(kPa)；

(或

)_max和

(或

)_min分别为场地各孔中该层的单孔贯入阻力的最大值和最小值(kPa)。

对于有特殊要求的工程，场地各土层的贯入阻力，必要时可按保证界限法提供计算值。

四、勘察报告书

由于静力触探既是一种原位测试手段，又是一种勘探手段，因此，在单独使用后或与钻探配合对场地勘察后，就可以对场地进行工程地质评价并提出报告书。其格式和内容与一般勘查报告相似。不同之处是：在图件上，提供静力触探剖面图或柱状图；在文字论述上，包括有：静力触探指标内容以及注明静力触探设备、探头规格等。