工程地质qc

① 岩土工程地质勘察QC(跪求)

QC是质量控制的意思
有些组织会设置这样一个部门或岗位，负责ISO9000标准所版要求的有关质量控制的权职能，担任这类工作的人员就叫做QC人员，相当于一般企业中的产品检验员（FQC）。QC最重要的职责在于对制成品的监控，每个企业对这种岗位的具体要求稍有偏差

② 软土工程地质

软土是指天然含水量大、压缩性大、承载力低的一种软塑到流塑状态的黏性土；如淤泥、淤泥质土以及其他高压缩性饱和黏性土、粉土等。黄河三角洲地处渤海之滨，具有软土的沉积环境，钻探资料也表明区内呈片状分布着软土。

（1）软土的划分标准

本次划分软土采用如下标准：当满足下列条件之一时，并且厚度大于0.50m，将其确定为软土层。

1）承载力标准值f_k＜80kPa；

2）标贯锤击数N_63.5≤2；

3）静力触探锥头阻力q_c＜0.5MPa；

4）流塑状态。

（2）软土的空间分布

利用工程地质钻孔资料和相应试验数据的分析，圈定出软土的分布范围及埋藏条件，绘制软土分布图（图4.4）。

软土主要分布于黄河三角洲东北部滨海地带、河口—刁口码头一带、利津县罗镇—黄河故道西、垦利县下镇东部，另外在利津县明集—广南水库一线呈不连续片状、碟状分布。

（3）软土的成因及主要物理力学性质

研究区软土具有两种成因：

1）烂泥湾相沉积：在历次河口的两侧，沉积的以细粒成分为主的土层，一直处于饱和状态，排水固结过程进展缓慢，所以土的力学性质很差。颜色以灰褐色为主，流塑态，土质细腻，岩性以粉质黏土为主，夹粉土和黏土薄层。

图4.4 黄河三角洲软土分布图

2）滨海湖沼相沉积：颜色以灰—灰黑色为主，有机质含量较高，具腥臭味，为淤泥或淤泥质土。

黄河三角洲地区软土的主要物理力学指标统计结果见表4.5，可以看出：区内软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低等特点，在荷载作用下变形较大，对建筑物极为不利。因此，在工程建设规划时，应尽量避开有软土分布的地区。在无法避开软土的情况下，应对区内的软土有足够的重视，采取一定的处理措施。

表4.5 软土主要物理力学指标统计表

注：e—孔隙比，无量纲；I_L—液性指数，无量纲。

③ 铁路车务系统（行车）QC成果范文

我国目前最长的公路隧道——秦岭终南山隧道

陕西秦岭终南山公路隧道是目前排名世界总长度第二的公路隧道，15分钟就可穿越秦岭。

秦岭终南山隧道位于我国西部大通道内蒙古阿荣旗至广西北海国道上西安至柞水段，在青岔至营盘间穿越秦岭，隧道进口位于陕西省长安县石砭峪乡青岔村，出口位于陕西省柞水县营盘镇小峪街村，全长18.4公里，道路等级按高速公路，上下行双洞双车道设计，安全等级一级。设计行车速度每小时60至80公里，隧道横断面高5米、宽10.5米，双车道各宽3.75米。上、下行线两条隧道间每750米设紧急停车带一处，停车带有效长度30米，全长40米；每500米设行车横通道一处，横通道净宽4.5米，净高5.97米；每250米设人行横通道一处，断面净宽2米，净高2.5米。隧道内路面为水泥砼路面。隧道衬砌除进出口II类围岩地段及悬挂风机地段采用模筑衬砌外，洞身其余地段结合地质条件设计为复合式衬砌。隧道运营通风设三竖井分段纵向式通风。监控系统包括：交通监视和控制系统、安全系统、通讯系统、设备管理、收费、计算机控制、中央控制室七个监控系统。防火系统做到检测、报警的迅速、可靠，一般设置易识别的手动与自动相结合的多通道报警系统，通过消防设施、避难设施等进行消防救援。

终南山隧道2001年1月由国家发展计划委员会批准立项建设，设计工期为67个月，总投资约25亿元人民币。秦岭终南山隧道重大工程是“十五”期间陕西交通三大标志性工程之一，被誉为“中国第一长隧”的秦岭隧道横穿秦岭山脉，断层、涌水、岩爆、瓦斯爆炸等灾害频发，其中列入铁道部科研攻关项目的就有6大类、24个。隧道是沟通黄河经济圈与长江经济圈的交通枢纽，也是陕西省规划的“米”字形公路网主骨架西康公路中的重要组成部分，它的建成对促进西部大开发战略的实施和陕西省与周边省市的经济交流具有十分重要的意义。

秦岭终南山特长公路隧道是西安至安康高等级公路的控制性工程，与已建成的我国第一长隧道——西安安康铁路秦岭隧道并行。

这一隧道是国家规划的包头－西安－重庆－北海、银川－西安－武汉两条公路西部大通道共用的特大型控制性工程，是沟通黄河经济圈与长江经济圈的交通枢纽。隧道建成后，将使西安至柞水的公路里程缩短60公里，行车时间缩短2.5小时。

2001年，隧道试验段开始施工，2002年初全面开工，2004年12月13日——全线贯通，。工程开工后，参建单位仅用34个月就完成了36．04公里的主洞掘进任务，平均月掘进1060米。在山岭公路隧道中，其工程规模、主洞长度、主洞埋深、分段通风长度、竖井深度及直径均列全国第一位。为了打通秦岭隧道，中铁十八局集团引进了世界最先进的TBM隧道掘进机，指挥部先后输送近30名技术骨干到法国、德国、瑞典、挪威等国家学习。他们成立QC科技攻关小组，积极奖励技术革新和技术攻关成绩突出的个人，累计奖励资金达5万多元。为确保隧道掘进精度，隧道洞内外控制测量全部采用了GPS全球定位系统，贯通精度高程误差为1毫米，中线误差为12毫米，测量精度被专家称为“世界先进水平”。

秦岭隧道施工先后6次创造高产纪录、最高月掘进509米，达到了国内外特长隧道施工的新水平，相继荣获国家科技进步一等奖、鲁班奖、詹天佑奖等3项大奖和全国十大建设科技成就奖。

陕西秦岭终南山公路隧道有限责任公司为建设单位；铁道部第一勘察设计院承担设计，陕西省公路勘察设计院、重庆交通科研设计院参加；该工程由铁一局、铁五局、铁十二局、铁十八局进行施工；由重庆中宇监理咨询公司、西安方舟监理咨询公司、山西省交通工程监理总公司进行工程监理。由铁十二局创造了钻爆法单口月掘进429.5米的国内纪录。隧道掘进的线位控制，光面爆破效果等工序的质量等都取得了好的效果。

秦岭终南山特长公路隧道是一座世界级的超长隧道，也是我国乃至亚洲目前最长的公路隧道，施工技术难度大，建设周期长。在设计、施工、通风、监控、防灾、防排水、运营管理等方面正进行大量的科学研究，以确保隧道的建设和科学的运营管理。它的建成将进一步促进我国公路隧道建设水平的提高。

该隧道的建成必将是我国公路隧道建设史上的一个新的里程碑。

我国自行设计施工的高速公路特长隧道――秦岭终南山公

④ 施工质量控制

钻探工程实行施工前、施工中和施工结束的全过程质量控制。

(一)工程施工前质量控制

1)熟悉地质设计,尤其要详细了解质量技术要求;

2)审核施工技术方案、施工组织设计;

3)查看现场施工环境及施工条件;

4)检查施工设备及保质工具等。

(二)工程施工过程质量控制

钻探施工过程质量控制就是对施工质量的薄弱环节进行预先控制,使每钻进一米都能达到质量要求,以防“亡羊补牢”。施工过程质量控制包括计划(Plan)—执行(Do)—检查(Check)—处理(Action),即简称PDCA循环管理方法。针对施工特点、难题设置质量控制点开展QC小组活动以达到质量控制目的。

1.PDCA循环质量管理

PDCA循环程序针对工程质量目标计划分4个阶段8个步骤进行闭合式循环。下面以钻孔质量六项指标中的孔斜超差为例进行说明,参见图13-7。

图13-7 PDCA质量管理循环图

P区(即计划中)

1)分析现状:钻孔孔斜超差。

2)分析原因:产生超差的原因很多,如设备安装不平,机上钻杆弯曲,立轴旷动,轴压过大、转速快,钻具短而弯,换径时未带导向,因扫脱落岩心,遇到空洞和严重造斜地层等。

3)找主要原因:假设是在松散地层扫脱落岩心而出现孔斜。

4)制订计划:针对主要原因拟定措施,如加长粗径钻具导正,在导正过程中,钻进技术参数控制在什么范围,由谁去操作等。

D区(即执行中)

5)实施措施和执行计划:在纠斜的过程中应准备好粗径钻具并检查测量其是否达到要求的长度和同轴度,操作者是否选派得当等,接着就是执行计划。

C区(即检查与调查效果中)

6)调查效果:调查5)中的实施措施执行情况,验证其可行性。

A区(即处理中)

7)标准化和巩固成绩:一般有了上述6项后应能取得防斜成绩。这时应使这些采取的措施标准化,当然也会有失败的时候。

8)遗留问题转入下期:遗留问题转入第二个PDC区域,找出问题,总结经验,肯定成绩,以利再战。

2.施工质量控制点设置

钻探工程施工关键的质量控制点主要有以下几个方面:

1)设备安装与开孔:设备安装周正与稳固,孔口管的垂直度与坚固性。

2)钻进工艺:保直机具、钻进方法、钻进参数、钻进钻头类型、套管下入工序方法,事故防治等。

3)护壁与堵漏:泥浆类型及性能、钻孔堵漏材料及堵漏方法等。

4)钻孔岩矿心采取:采心机具的质量、适应性、岩矿心采取质量等。

5)钻孔弯曲测量:测斜仪类型,测量精度校验,测斜间距,钻孔轨迹中靶预测及纠偏等。

6)丈量、测试器具:直尺、卷尺,泥浆性能测试仪的精度校正等。

3.开展QC质量小组活动

群众性的QC质量小组活动在机台或班组质量管理中起到了很好的作用。

(1)组织形成

QC小组通常有三种形式:一是以生产小组为单位;二是有关联工序的人员组成;三是根据特定专题组成。QC小组由职工自愿组合并经上一级质量管理部门批准。机台以班组QC小组比较合适。

(2)主要任务

QC小组以统计方法为基本手段,抓住本班的质量问题,结合质量攻关、技术改造、降低成本等问题加强质量管理并努力取得效果。

(3)活动方式

QC小组应严格按照“PDCA”循环进行工作,做到目标明确,现状清楚,对策具体,措施落实。

(4)总结成果

及时总结成果并争取发表,交流经验,是QC小组活动的重要环节。反映成果的材料要文字精练,条理清楚,强调效果、用数据说话。

上级有关部门应对成绩突出的QC小组及成果及时给予表彰和物质奖励。

(三)施工结束质量控制

钻孔结束后质量控制的主要内容有:全孔测量(孔深、顶角、方位角);钻杆孔深误差校正;封孔、透孔验证;现场岩矿心整理入库;原始记录资料的完整性检查等。上述检查若出现质量问题可在施工钻机拆离现场之前进行补救。

⑤ 孔隙水压力圆锥静力触探简介

最早的电测式孔压静力触探是由挪威土工研究所(NGI)的Janbu和Senneset(1974)研制成功的。与此同时，瑞典的Torstensson(1975)和美国的Wissa等(1975)，也研制出了能测孔压的CPT。1980年以后，出现了不少同时测孔压和侧阻力的研究成果，并在工程实践中应用。1989年，ISSMFE推荐采用透水石位于锥尖后的孔压u，此后，CPTU关于孔压测试位置主要以此为准。

CPTU的测试成果表明：在岩土工程领域它已得到广泛应用，其中主要包括四个方面：

(1)修正锥尖阻力，使锥尖阻力真正反映土的性质；

(2)评价渗流，固结特性；

(3)区分排水、部分排水、不排水贯入方式，以满足不同需要；

(4)提高土分层与土质分类的可靠性。

研究成果表明：CPTU用于工程勘察具有以下优点：

(1)能更加准确地划分地层；

(2)能更加准确地对土质进行分类；

(3)很经济地测试土的固结系数等土力学参数。

一、探头

图3-30是孔隙水压力触探头的一种(A.G.Franklin和S.S.Cooper，1981)。由图可见，它有三个传感器，分别测定端阻q_c、侧阻f_s和孔压u。它们都是电阻应变式的，其中q_c和f_s传感器同前边介绍的常规电测圆锥静力触探的传感器，没有什么不同。电阻应变式压力盒感应由锥尖处多孔透水元件、通过内通过水孔传递过来的锥尖处孔隙水压力。

图3-30 多孔元件的孔隙水压力触探头

多孔元件是孔隙水压力触探头的最重要的部件，采用特殊的陶瓷材料或不锈钢制作，这种元件孔隙极微，比粘粒小，土粒进不去，这样它就能足够充分地透水，使压力盒作出快速反应，又能在锥尖短时暴露在空气中(或非饱和土中)时，有足够高的入口压力其持其内部饱和。多孔元件的位置不同，构成了孔隙水压力触探头的主要差别，它们(图3-30)可以有：①多孔元件位于圆锥尖部；②多孔元件位于锥面范围内某个位置；③多孔元件位于锥底与圆柱体交界处。

多孔元件在圆锥上的位置不同，所测的孔隙水压力值是不一样的。测压管探头量测结果表明，孔隙水压力值在尖端处最大(Torstensson 1975，Baligh和Levadonx，1980，Tumay等人，1981，Battaglio等人，1981)，因此为测量孔隙水压力峰值，透水元件应置于圆锥尖部。

图3-31 孔隙水压力圆锥静力触探试验结果

由于锥尖处易于损坏，多孔元件常置于锥面范围内(Tumay等1981，De Ruiter 1981，Zuidberg等，1982)。一般认为：这样安装的多孔元件，探头将对土层的土质变化具有最大的灵敏度。

图3-30 所示的多孔元件位置(Senneset，1974，CampaneHa等1982，Tavenas等，1982)，其优点是在贯入时能较好地防止破坏和磨损，而且比较容易达到饱和。然而，此处的应力状态不够稳定，这可能降低测量成果的再现性(J.De Ruiter，1982)。

为了能把孔隙水压力与端阻q_c和侧阻f_s建立关系，要求整个探头的几何外形设计得和常规探头一样。探头截面积有10cm²和15cm²的两种。

多孔元件和内通水孔中的充分饱和是至关重要的。为此，需要在真空室内抽吸探头，使其彻底排气，再用蒸馏水饱和，最后封在装水的薄塑料袋内备用。

二、野外使用

进行孔隙水压力圆锥静力触探时，应严格坚持2cm/s的标准贯入速率(J.De Ruiter)。当探头被压入到土中时，包在圆锥外面的塑料带便被刺破。在到达地下水位以前的土层中，可能发生多孔元件和内通水孔中饱和度的降低。为避免这种情况，当地下水不深时，可先钻或挖至地下水下，然后在此标高处开始贯入试验。

在触探间断时(如接卸杆时)，可对粘性上进行孔隙水压力消散试验。

图3-32 孔隙水压力圆锥静力触探测试结果

三、测试成果的应用

根据触探过程中孔隙水压力和端阻随深度变化的情况见(见图3-31)，可计算出地层不同深度的孔隙压力比u/q_c。许多量测结果表明：砂土中u/q_c很低；而粘性土中，u/q_c值高得多。据此可对土进行分类并划分地层。使用u/q_c分类和划分地层，比过去用q_c和摩阻比R_f分类更精确(Baligh等人，1980)。

孔隙水压力圆锥静力触探试验结果图3-32是Jones.G等人(1983)的测试成果，所反映的规律与图3-31一样。

Tumay等人(1981)，Baligh等人(1981)还研究了孔隙压力比u/q_c与岩土超固结比OCR的相关性，认为：u/q_c随OCR的增加而降低(如图3-33)。不过，近年来有人(Almeida和Parry(1985)的研究结果表明：u/q_c和OCR之间并不具有图中所示的那种线性关系和那样大的斜率。此外尚有许多人还研究了孔隙水压力的变化与贯入过程中砂土的体积变化以及相对密度的关系。

图3-33 在Louisiana粘土中用各种触探头获得的u/q_c和OCR关系

贯入间歇期的孔隙水压力消散试验表明：砂土透水性好，一般孔隙水压力消散50%所需要的时间不过几秒钟(A.G.Franklin等人1981)。而粘土消散时间较长。如果把孔压消散50%所需时间同固结系数建立关系，则可利用消散实验确定粘土的水平固结系数C_h。

国内一些单位(如同济大学等)在孔隙水压力触探头及其应用方面作了不少研究工作。

参考文献

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⑥ 如何加强勘察工程中的质量管理

1、引言
工程勘察单位必须全面加强对现场踏勘、勘察纲要编制、原始资料收集和成果资料审核等环节的管理，对所提供的地质、地震、水文、气象等勘察资料的质量负责。近几年来，由于一些单位放松了质量管理，单纯追求经济效益，导致勘察质量下降，甚至低劣，对工程建设造成危害。因此，必须加强勘察工作的全面质量管理。笔者根据本人的工作经历和在工作中的经验教训，认为加强岩土工程勘察全面质量管理时必须抓好工序管理这个关键环节，而在抓工序管理时必须抓好事前指导、中间检查、成品核审这三个关键。
2、关于事前指导
编写勘察工作纲要（以下简称纲要）是事前指导的重要工作，纲要是指导各专业 （地质、测绘、钻探、原位测试、土工试验，编写报告等）正确开展工作的主要文件。因此，编制好纲要是整个勘察工作顺利进行的重要保证。勘察纲要的编制，就是根据工程设计意图和场地地质条件，制订一个在技术上与经济上高效益的勘察行动计划，使得在进行勘察工作以前就在思想上明确本次勘察要解决的主要问题，以便使勘察手段和勘察工作量的布置有的放矢，取得设计、施工所必要的反映宏观自然地质条件的资料。笔者认为，要编制出真正能起到正确指导作用的纲要，必须选择好如下管理要点：（1）根据任务要求，认真收集并研究利用勘察区及附近已有的勘察咨料及建筑经验。（2）认真研究设计提出的技术要求，透彻理解设计意图，明确勘察目的、任务（3）正确、合理确定勘察手段和勘察工作量。这三点是相互关联的。前两点是选择恰当的勘察手段和合理布置勘察工作量的依据，而恰当的勘察手段和合理的勘察工作量是优质勘察的前提。关于第一要点，如阳江市高层建筑沉降计算深度，当压缩层为上下土层压缩性小，中间压缩性大时，一般为基础宽度的0.8-1.0倍加基础埋深，控制孔则按1.2倍基宽加基础埋深。但如果上部土层压缩性小，下部压缩性大，则计算压缩深度须达基宽的1.5倍，钻孔深度、控制孔深度按1.7倍基宽加基础埋深，一般孔深对桩基要求桩端进入持力层3-5m，对天然地基要求为1.5倍基宽加基础埋深。关于第二要点：在阳江地区如基础形式采用桩基，则勘察手段侧重静力触探，以静力触探成果为主提供桩基设计参数，如果采用天然地基，则静力触探孔数相对减少，而取土孔相对增加。
3、关于中间检查
任何一个纲要在实行过程中总有或多或少不符合实际情况的地方，因此，需要对纲要实施的全过程进行中间检查。通过中间检查，可以发现纲要实施中存在的问题，对纲要进行修改补充，避免大的返工。中间检查虽然重要，但通常没得到应有的重视，还是个薄弱环节。笔者认为，中间检查要着重抓住以下两点：（1）检查勘察手段和勘察工作量是否恰当，能否满足设计需要。（2）检查原定基础方案是否符合实际情况。
在阳江市部分地区分布有漠阳江冲积形成的一套地层。由于地壳上升、河流下切，这套沉积的地层已遭受破坏，往往在地表下一定深处形成数米厚的软塑粘性土，此层压缩性编高，E1-2仅6.0MPa左右。此外，因后期流水的切割作用，在冲积层分布区还分布有一定厚度、范围大小不一的淤泥质土。如果对这种地层分布特点了解不够，就会导致纲要布置的勘察手段和勘察工作量与实际情况不符，如没有关于勘察场地或附近的现存资料可供参考时更是如此。
中间检查能及时发现问题并及时予以解决。如某大厦桩端持力层（粉砂）一般厚6m，但局部地段仅2m，其下为粘性土（中等压缩性）考虑到厚度相差大和桩端置于持力层深度对建筑物沉降速率影响大，我们征求了设计人员的意见，并按设计要求对该地段lm高差作出持力层的等厚线，部分钻孔加密至2m，取得了令人满意的效果。又如某大厦采用高强预应力管桩，中间检查时发现持力层上有一层厚度为6m左右的软塑粘性土，但少数钻孔深度近20m，经分析可能是深沟。为了准确地提供桩氏，我们进行了补孔。经补孔证实，该地段确有一个宽为数米的深沟，后亦经打桩证实。又如某工程甲方原定14层主楼设一层地下室，另一幢7层商住楼不设地下室。在编写勘察报告之前进行中期检查时发现地质条件对14层楼设地下室十分不利，因为要开挖到承压含水层，需要进行支护和降水，费用会很高，工期也会很长，而7层商住楼场地，由于后期流水切割作用，沉积了7m以上厚度的硬粘性土，设一层地下室不会受到承压水的影响 为此，我们建议将原定设于14层主楼的地下室改设在7层商住楼，此建议反映良好并得以采纳。
可见，在工程实践中我们应自觉做好中间检查工作，对于大工程和地质条件复杂的场地尤其如此。如工程负责人及时勾绘地质剖面并进行分析研究、及时与技术负责人和设计人员及甲方取得联系，根据需要调整勘察手段和勘察工作量，等等。
4、关于成品校审
成品校审必须抓好如下重点：（1）地层划分是否准确 （（2）工程地质分区的原则是否正确，分区精度是否满足设计需要。（3）所提设计参数是否准确可靠。（4）结论是否明确、正确。（5）建议是否合理可行，依据是否充分。
由于工程负责人的技术水平及责任心高低不一，勘察成品或多或少存在上述有关问题，大工程或地质条件复杂的工程更是如此 有的将土性相同但指标相差大的土层划为同一层土，如某工程桩端持力层为粉砂，其qc普遍在l 0MPa以上，但有一个钻孔仅5MPa，勘察将其划为同一层，试桩时有一根桩正好选在qc为5MPa处，其RK比其它试桩低很多，如分层时将其作为亚层圈出就不会发生问题；有的虽有工程地质分区，但对分区原则及依据没有交代，使人对分区的可靠性及精度无法判断；有的报告结论笼统不明确，如场地硬塑粘土之上有1-3m的软塑粉质粘土，对6层住宅的结论为 "场地土质分布均匀，地质良好硬塑粘土是基础良好持力层"，很明显，软塑粉质粘土不能定为土质良好，如结论改为 "软塑粉质粘土土质差，厚度不均匀，不宜作基础持力层，硬塑粘土土质好、厚度大，是基础良好持力层，建议将基础置于其上"则有针对性；有的报告结论模棱两可，如 "可能产生液化'，"可能产生滑坡"等，使设计者无所适从；有的报告虽有结论和建议，但论据不足，等等。
成品校审工作的关键是校审人的原则性，对成品中存在的问题和错误应明确指出，并在校审表中留下痕迹，报告编写人有不同意见可以保留并留下痕迹，但必须按最高一级审核意见修改

⑦ 关于工程地质剖面图数据的意思

1、②-1、②-3A：-1和-3A是②的下标，是小字，表示第②层土体的亚层，你可以理解成第②层土体里面夹有很多的薄层，1和3A是这么多薄层的编号；
2、N是指标准贯入试验的锤击数，N=18就是标准贯入试验的锤击数是18击；
3、-23.17和31.40：-23.17是该线所画位置的绝对海拔高程，31.40是所画的该线从地面向下的深度；
4、qc=5.67，qc上面有一条横线，表示平均值，qc表示双桥静力触探试验锥尖阻力。qc=5.67表示在地面下21.30m-26.20m的土层所做的静力触探试验的平均锥尖阻力为5.67Mpa；
5、frb=25.43Mpa表示该层岩石的饱和单轴抗压强度为25.43Mpa；
6、qc（MPa）[fs=qc/100]：fs是双桥静力触探试验的侧摩阻力，qc锥尖阻力的单位为Mpa，侧摩阻力等于锥尖阻力除以100；它左边（-51.77）60.00是与第3条是一个意思，只是这里的标高所在的位置是钻孔的底部；
7、6，12，18，24与上部双桥静力触探试验的侧摩阻力对应，从上侧的双桥静力触探试验的虚线向下做垂线，与该线的交点所在的数值，就是虚线所在的这个点的侧摩阻力数值；
8、17.8m左右两侧的黑粗线与上部的钻孔位置相对应，表示图中所画的两个钻孔在地面上的距离为17.8m
9、水位（深度/标高），表示地下水位的深度，以及地下水位的海拔标高。例如在第一幅图里面1.18/7.05就表示，水位的深度是地面以下1.18m，海拔标高是+7.05m。（对于这个数据我感觉可能是写反了，应该是海拔1.18m，位于地面以下7.05m），因为没有表头，不知道它在最左边的标尺是指的深度还是高程。

⑧ 　区域环境工程地质评价

4.3.1区域稳定性分析

黄河三角洲是在基底构造甚为破碎、济阳凹陷的一个次级负向构造单元上发育形成的。由于区内东北部位于北西向的燕山——渤海地震带及北东向的沂沫断裂地震带的交汇部位，因而与新构造运动有关的构造地震异常活跃。据山东省地震局1985年10月布设的东营—垦利、陈家庄—河口的现代形变及牛庄—新刁口的两次a径迹测量结果，埕子口断裂、孤北断裂、陈南断裂、胜北断裂和东营断裂的现代活动都有显示，说明区内的区域稳定性较差。区内新生代以来的断裂活动表现为具有继承性脉动活动的特点。尤其是5号桩，桩西至海港一带位于上述两条活动断裂地震带的交汇复合部位，新生代以来断陷幅度最大，历史上曾发生过3次7～7.5级地震，区域稳定性差。根据以上的地震预测，影响烈度一般都在Ⅶ度以上，5号桩一带为Ⅷ度。根据我国建筑规范规定，一切建筑物都应设防加固，以保安全。

区内饱和砂土、饱和粉土具有液化的宏观条件。在历史地震发生时，曾有喷水冒砂、地面裂缝等现象发生。其液化程度受以下因素影响：土的颗粒特征、密度、渗透性、结构、压密状态、上覆土层、地下水位埋深、排水条件、应力历史、地震强度和地震持续时间等。

由于黄河三角洲地质体物质组成主要是粉砂，且孔隙度较高，加之形成期堆积速率快，造成地质体中含水量高。随着时间推移，在上覆沉积物挤压下，孔隙中水逐渐被挤压，造成地质体压缩，导致地面下沉。根据1988年在黄河海港地区实测，该地区压实下沉速率可达6cm/a，因此由于地面下沉所引起的海面相对上升则更加剧了海岸侵蚀。

另外，近几十年来的人为活动加剧了本区地面沉降的发展，如：建筑地基承载力不足引起的土体压缩，地下水、石油、卤水的开采所引起的含水层、储油层压缩等。

由此可见，黄河三角洲地区环境工程地质问题颇多，本节将对直接影响东营市经济发展和规划的地表下25m土体工程地质类型及其物理力学性质、工程地质性质的区域性变化等进行深入研究。

4.3.2土体的工程地质分类及工程地质特征

区内小清河以北为黄河三角洲平原，小清河以南多为山前冲洪积平原，基岩埋深在数百米以下，表层均为第四系松散沉积物，鉴于一般工业与民用建筑物地基持力层一般均在15m以上，一般中高层建筑物持力层一般在25m以上的特点，下面仅以0～25m的土体为对象，进行分析和研究（图4-6）。

图4-6地表土体类型示意图

1.土体的岩性与结构特征

（1）土体岩性分类

区内0～25m深度内的地层多为第四系全新统地层，其沉积环境受黄河和海洋交互或共同影响，形成了以细颗粒为主的地层。所表现出的岩性以粉土最为广泛，其次为粉质粘土、粉砂、粘土，局部有细砂，其主要岩性特征见表4-6。

表4-6黄河三角洲0～25m地层岩性分类及主要特征表

（2）土体结构特点

区内土体结构无单层结构，多为多层结构，（多层结构是指一定深度内由3层或3层以上的地层构成），这也是区内的沉积环境所决定的，该区濒临渤海，是河流的最下游段，河道游荡较频繁，古地貌特点反复变化，携带泥、砂的水动力特点也随之变化，因此，区内一般无巨厚的单层岩性沉积。

2.土体工程地质特征

（1）山前冲洪积平原区土体工程地质特征该区地面下25m的沉积物为第四系全新统冲积、洪积（

）物，岩性以土黄—灰黄色粉质粘土、粉土为主，古河道带有粉砂、细砂分布，湖沼相沉积的灰黑色淤泥、淤泥质土比较少见。土层物理力学性质较好，承载力较高。

（2）古黄河三角洲区土体工程地质特征该区地面下25m的沉积物为第四系全新统冲积、海积、湖沼相沉积（

），上部多以土黄色—褐黄色粉土、粉质粘土为主，古河道带有粉砂分布；中部多有灰黑色淤泥质粉质粘土分布；局部有粉砂分布，下部以土黄色粉土、粉砂为主。土层的物理力学性质在水平和垂向上均有较大的变化，局部有小片的软土和高盐渍土分布。

（3）现代黄河三角洲平原区土体工程地质特征

该区地面下25m的沉积物为第四系全新统冲积海积物（

），上部多以土黄—灰黄色粉土、粉质粘土；中部为灰黑色粉质粘土或淤泥质土，具腥味；下部多为浅灰色粉砂土层的物理力学性质在水平和垂向上均有较大的变化，软土分布面积较大，盐渍土呈片状分布，为弱—中等盐渍土。

3.地表下0～25m土体物理力学指标的变化规律

（1）古黄河三角洲区的物理力学性质总体上好于现代黄河三角洲，这正是由于现代黄河三角洲的成陆时间晚于古黄河三角洲，其自重固结的程度差于前者。

（2）无论是古黄河三角洲区还是现代黄河三角洲区各类岩性土层的物理力学指标显示出一个较明显的规律，即从地表向下随深度的增加土层的物理力学指标以较好—较差—好发生变化。一般较差的深度段在5～10m和10～15m。这一变化规律也与区内的沉积环境相吻合，力学指标较差的深度段为1855年黄河改道以前沉积的冲湖积、冲海积相为主的地层。

4.3.3天然地基承载力、饱和砂土液化及软土与盐渍土

1.天然地基承载力

黄河三角洲地区基土承载力在不同位置、不同层位均有较大变化，从小于80kPa到大于300kPa。天然地基承载力指自地表算起的第一层或第二层基土（当第一层厚度小于3m，且第二层基土承载力高于第一层时，取第二层承载力数据）的承载力。区内天然地基承载力可分为4个等级（表4-7），其分布与变化规律与地貌单元有较密切的相关关系（图4-7）。

（1）承载力低区（f_k＜80kPa）的分布

① 呈条带状分布于现代黄河三角洲工程地质区内。如利津县虎滩乡西南—河口区义和镇南部、河口东南孤河水库—渤海农场总场北以及现代黄河入海口北侧等地，以上各地带多为1855年以后成陆，且位于滨海低地或洼地内，排水条件差，自重固结程度低。

表4-7天然地基承载力分区特征表

② 呈小片状分布于古黄河三角洲平原区。如东营区胜利乡南部，利津县王庄乡南部等。

（2）承载力较低区（80≤f_k＜100kPa）的分布

① 沿海岸线分布，宽度不一。

② 沿黄河泛流主流带边缘、前缘和洼地展布。如利津县大赵乡—虎滩—罗镇—河口区一带、集贤乡—渤海农场总场、孤北水库北部、利津前刘乡—东营区西城，以及东营区龙居乡—西范乡一带。

（3）承载力中等区（100≤f_k＜120kPa）的分布

① 分布于决口扇的顶部及缓平坡地区。如利津县南宋—北宋—明集，东营区龙居乡—油郭乡—六户镇—广饶县丁庄乡以及胜坨乡—高盖乡等地。

② 分布于现代黄河三角洲顶点附近。如宁海乡—汀河乡、宁海乡—傅窝乡一带。

③ 分布于现代黄河三角洲北部、东部。如河口区新户—刁口乡、孤东水库—五号桩、垦利县建林乡—孤东水库、建林—西宋乡。

（4）承载力较高区（f_k＞120kPa）的分布

① 分布于古黄河三角洲的南部。如牛庄—陈官—小清河一带。

② 分布于小清河以南的山前冲洪积平原区。

③ 零星分布于近代黄河三角洲平原区的地势较高处。

2.饱和砂土液化

砂土液化是指处于地下水位以下松散的饱和砂土，受到震动时有变得更紧密的趋势。但饱和砂土的孔隙全部为水充填，因此，这种趋于紧密的作用将导致孔隙水压力骤然上升，而在地震过程的短暂时间内，骤然上升的孔隙水压力来不及消散，这就使原来由砂粒通过其接触点所传递的压力（有效压力）减少，当有效压力完全消失时，砂层会完全丧失抗剪强度和承载能力，变得像液体一样的状态，即通常所说有砂土液化现象。

区内的饱和砂土、饱和粉土具有液化的宏观条件，在历史地震发生时，曾有喷水冒砂、地面裂缝等现象发生。其液化程度受以下因素影响：土的颗粒特征、密度、渗透性、结构、压密状态、上覆土层、地下水位埋深、排水条件、应力历史、地震强度和地震持续时间等。

液化判别就是根据土的物理力学性质及其他工程地质条件，对土层在地震过程中发生液化的可能性的判别。国家标准《建筑基础抗震设计规范》（GBJ11-89）中规定了饱和砂土、饱和粉土的液化判别方法，在对区内饱和砂土、饱和粉土的液化判别时，即依照了前述规范提供的方法，在液化势宏观判定的基础上，采用了原位测试资料——标准贯入试验进行了液化临界值和液化指数的计算。根据液化指数对地基液化等级的划分见表4-8。区内液化砂土的分布规律见图4-8。

（1）严重液化区

① 分布于现代黄河三角洲顶点，向北向东呈扇形展布的黄河泛流主流带的中上游部位，主要在陈庄镇—六合乡、虎滩乡—义和镇一带。

图4-7天然地基承载力分区示意图

表4-8地基液化等级表

② 零星分布于废弃河道带和决口扇，如下述地带：东营区永安乡—广北水库一线，呈条带状分布，为废弃河道带；利津县店子乡—前刘乡，呈片状分布，为决口扇的中部；东营区史口乡附近、东营区六户镇西侧、河口区新户乡东北等地。

该区内的饱和粉土、饱和粉砂颗粒均匀，粘粒含量低，沉积厚度较大，形成年代新，固结程度差，因此是最易发生液化的地区。

（2）中等液化区

① 分布于较大的决口扇及决口扇前缘坡地地带，利津县城东—明集乡—大赵乡、东营区胜利乡—董集乡—油郭乡一带。

② 分布于黄河泛流主流带或其边缘地带。宁海乡—垦利县城；陈庄镇—傅窝乡；渤海农场总场东—建林乡—新安乡；义和水库南—河口区。

③ 在滨海低地带内有零星片状分布，五号桩及以东地区；刁口码头东北—孤北水库北部；新户乡以西及以北的近海地带。该区一般位于严重液化区的外围及决口扇顶部位或零星分布于小规模的黄河主流带，饱和粉土、粉砂的粘粒含量较低，固结程度较差，因此是较易发生液化的地区。

（3）轻微液化区

① 分布于古黄河三角洲泛滥平原及决口扇边缘，如下述地带：利津县南宋乡—北宋乡；东营区龙居乡—广饶县陈官乡—丁庄乡。

② 分布于现代黄河三角洲的非黄河泛流主流带区，如下述地带：利津县王庄乡—垦利县胜坨乡；利津县集贤乡—垦利县城东部；河口区太平乡—义和水库。

该区粉土、粉砂的沉积厚度较小，粘粒含量较高，因此液化程度较轻。

（4）非液化区

① 分布于工作区小清河以南的山前冲洪积平原，该区地下水位埋藏深，水位以下的饱和粉土，粉砂密实程度较好，因此不易液化。

② 分布于沿海地带的滨海低地，该区除河口相沉积外，地层粘粒含量较高或以粘性土为主，因此不易液化。

3.软土与盐渍土

（1）软土

软土一般是指天然含水量高、压缩性大、承载力低的一种软塑到流塑状态的粘性土。如淤泥、淤泥质土以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土等。黄河三角洲地区地处渤海之滨，具有软土的沉积环境，钻探资料亦证明，区内呈片状分布着软土。

① 软土的划分标准

本次划分软土时采用如下方法：当满足下列条件之一时，并且厚度大于0.50m，将其确定为软土：承载力标准值f_k＜80kPa；标贯锤击数N_63.5≤2；静力触探锥头阻力q_c＜0.5MPa；流塑状态。

② 软土的空间分布

软土主要分布于区内的东北部滨海地带、河口—刁口码头一带。利津县罗镇—黄河故道西、垦利县下镇乡东部，另外在利津县明集乡—广南水库一线呈不连续片状、碟状分布。

③ 软土的成因及主要物理力学性质

区内的软土具有两种成因：①烂泥湾相沉积：在历次河口的两侧，沉积的以细粒成分为主的土层，一直处于饱和状态，排水固结过程进展缓慢，所以土的力学性质很差。颜色以灰褐色为主，流塑态，土质细腻，岩性以粉质粘土为主，夹粉土和粘土薄层。②滨海湖沼相沉积：颜色以灰—灰黑色为主，有机质含量较高，具腥臭味，为淤泥或淤泥质土。

图4-8地基砂土液化分区示意图

表4-9软土的主要物理力学指标统计表

从表4-9中可以看出：区内软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低的特点，在荷载作用下变形较大，对建筑物极为不利。因此，在工程建设规划时，应尽量避开有软土分布的地区。在无法避开软土的建筑物，应对区内的软土有足够的重视，采取一定的处理措施，对于一般工业民用建筑可采取粉喷桩法进行处理，对于高层重型建筑物应采取深基础，如沉管灌注桩等，以避开软土的不利影响（图4-9）。

（2）盐渍土

当土中的易溶盐含量大于0.5%，且具有吸湿、松胀等特性的土称为盐渍土。区内的盐渍土为滨海盐渍土，按含盐性质则大部分属氯盐渍土，局部为硫酸盐渍土，盐渍土按含盐量可分为弱盐渍土（0.5%～1%），中盐渍土（1%～5%）、强盐渍土（5%～8%）和超盐渍土（>8%），区内的盐渍土主要为弱盐渍土，局部地段有中盐渍土（见图4-10）。

4.3.4工程地基适宜性评价

工程建筑地基适宜性受多种因素的影响，为达到评价结果清晰简洁、合理反映出区内建筑适宜性等级的目的，选用了专家聚类法（亦称总分法）进行评价。评价过程为：首先拟定评价因子，对各评价因子量化、分级并给定各级别的标准分，其次用傅勒三角形法确定各评价因子的权重，然后计算各勘测点单项因子分值和总分值，再按各点的总分值进行分区。最终的评价结果见表4-10、4-11、4-12、4-13。

图4-9软土分布示意图

图4-10盐碱土分布示意图

表4-10一般工业与民用建筑地基适宜性评价方案（评价深度10m）

① 沉降因子

式中：M_i——土层i的厚度；Z_i——土层i的埋深；el_i——土层i的天然孔隙比。

② D_Ⅰ——山前冲洪积平原；D_Ⅱ——古黄河三角洲平原；D_Ⅲ——现代黄河三角洲平原。

表4-11一般工业与民用建筑地基适宜性评价分区说明表

表4-12高层重型建筑物地基适宜性评价方案（评价深度25～30m）

表4-13高层重型建筑物地基适宜性评价分区说明表

一般建筑、高层建筑物地基适应性评价分区见图4-11、4-12。

图4-11一般建筑物地基适宜性评价分区示意图

图4-12高层建筑物地基适宜性评价分区示意图

⑨ 浅论质量控制(QC )在实际工程中的应用

程宝成

(河南省有色金属地质矿产局)

QC全文是Quality Control，TQC是英文Total Quality Control(Total Quality Management)全面质量管理。全面质量管理是以组织全员参与为基础的质量管理形式。全面质量管理代表了质量管理发展的最新阶段，起源于美国，后来在其他一些工业发达国家开始推行，并且在实践运用中各有所长。特别是日本，在20世纪60年代以后推行全面质量管理并取得了丰硕的成果，引起世界各国的瞩目。80年代后期以来，全面质量管理得到了进一步的扩展和深化，逐渐由早期的TQC演化成为TQM，其含义远远超出了一般意义上的质量管理的领域，而成为一种综合的、全面的经营管理方式和理念。

在对工程项目质量管理的过程中推行全面质量管理(TQM)，建立适用和完善的质量工作体系，对每道施工工序加以管理，形成全面、全员、全过程的质量工作系统，从而不断地改善和提高工作质量，可以有效地促进质量目标的实现。PDCA循环就是全面质量管理的思想方法和工作步骤，由于是美国人戴明博士首先提出来的，所以也称“戴有环”。P是计划，D是实施，C是检查，A是处理。任何一个有目的有过程的活动都可按照这4个阶段进行。

笔者在实际施工当中经常遇到一些质量通病问题，用一般的办法难以解决，如砌体裂缝、地板砖裂缝、蜂窝麻面、空鼓等。但作者通过QC在实际施工中应用，却可以解决这些问题。QC小组是员工自愿组织起来，以改进质量、降低消耗为目的，运用质量管理的理论和方法，通过自身的专业技能去解决工作中出现的问题，并按计划开展活动的群众性组织。它是充分发挥员工工作积极性和创造性的一种民主管理组织形式，是解决实际问题、提高员工素质、改进工作质量最终达成各项目标的一种有效的管理方法，许多无法解决的质量问题，通过主持TQC办法，按照程序，一些问题迎刃而解。所以QC是一套行之有效的管理办法，也是本文重点研究的重要意义所在。

一、工程概况

河南鑫地大厦是河南鑫地科技广场的一期工程，位于郑州市郑东新区金水东路与黄河东路交叉口东北角，主楼地下一层，地上19层，裙楼地下一层，地上3层，建筑总高度76.6m，总建筑面积为31832.8m²。工程设计先进合理，造型独特，具有现代气息。主楼地下一层为设备用房，地上1～19层为办公用房。2006年12月15日进行开工建设，2008年11月竣工。

本工程为框架-剪力墙结构，地基采用高压旋喷桩处理复合地基，主楼采用平板式筏板基础;裙楼采用柱下交叉梁基础;本工程应用多项节能新技术，外墙采用50mm厚挤塑板，屋面保温采用30mm厚挤塑板，石材幕墙内衬挤塑板，玻璃幕墙、塑钢窗采用中空玻璃，建筑保温隔热效果优良，节能效果完全满足设计要求，通过环境检测。

工程全面采用了TQC全面质量管理活动，使该工程质量得到充分保证。

创建结构“中州杯”工程质量目标和质量保证措施计划是业主单位对河南鑫地科技广场工程项目施工实行结构达到“中州杯”质量的策划、质量管理、技术管理和质量保证措施的指导性文件。以保证工程质量符合国家施工验收规范、业主及合同要求，实现工程所确定的质量目标———结构“中州杯”。按照PDCA进行活动。

二、积极推广的建设工程十大新工艺、新技术、新设备

在确保工程质量的前提下，积极推广的建设工程十大新工艺、新技术、新设备，提高工效、减轻劳动强度、缩短工期、降低建设成本。

1.施工中拟采用的新工艺、新技术

(1)高性能混凝土技术。高性能混凝土应用技术，泵送混凝土应用技术。

(2)粗直径钢筋连接技术。滚压套筒机械连接技术，钢筋闪光对焊连接技术，电渣压力焊连接技术。

(3)计算机的应用和管理技术。利用微机进行钢筋翻样、编制预算、编制施工进度网络计划，进行劳动力管理，进行财务、会计、统计、资料管理，利用CAD进行模板和脚手架的设计等;利用微机辅助施工进行信息化施工;微机监控系统应用技术。QC计算机软件管理系统。

(4)新型测量仪器应用技术。应用高精度经纬仪进行建筑物的轴线引测，应用激光水平仪进行建筑物的水平、标高控制，应用全站仪进行工程测量。

(5)竖向混凝土养护。应用混凝土养生液进行混凝土的竖向养护。

2.提高工效、减轻劳动强度、缩短工期、降低成本技术措施

在施工中要求施工人员必须充分熟悉工程的特点、施工范围、工艺流程、充分做好施工准备，在保证质量的前提下努力降低成本工作。

认真审查图纸，在不影响质量及设计的前提下，经建设单位和设计人员同意后，对可优化的部位进行调整，节约原材料。

合理安排施工进度及作业计划，均衡安排劳动力，防止出现窝工现象。尽量减少严寒酷暑的室外作业，提高劳动效率。

提高预制件标准化程度，提高预制件准确性，集中加工预制，减少重复运输及损耗。

合理安排施工顺序，有关工种搞好协调关系，避免不必要的返工消费。严格把住质量关，精心操作，合理用料。降低废品率，提高材料的利用率，做到省时、省力、省材料。

加强现场材料管理，按计划分期进料，防止积压。对来料的验收工作，从数量、质量、规格、型号严格把关，防止不合格的材料进场造成浪费，合理使用大型设备，用完及时退回，节约台班费。

工程在施工当中，如果出现了墙面开裂、地板砖裂缝的施工中普遍存在的现象，按照中州杯结构质量标准，直接影响到工程的美观实用外，故应高度重视，进行原因排查，但由于是通病，并不能很好地查出原因，故通过QC管理小组，进行原因分析和处理。

三、选题理由

本小组按照P(计划)D(实施)C(检查)A(处理)活动要求，在制定活动计划的同时，选择了课题并进行理由论证。小组选题理由如图1所示。

根据统计结果，绘出影响加气混凝土砌块墙体开裂原因(图2)。

从排列图(图2)上可以看出，造成加气混凝土砌块墙体开裂的主要原因是:墙体裂缝。

四、目标确定及可行性研究

将加气混凝土砌块墙体开裂降低到1条/100m²以下(图3)。

图1 选题理由图

图2 影响加气混凝土砌块墙体开裂原因的分析排列图

图3 目标柱状

五、原因分析

小组成员采用头脑风暴法对墙体裂缝的原因进行分析，并一一列举(图4)。

图4 墙体裂缝分析因果图

六、对策实施

(1)提高班组人员的责任心。

(2)确保砌筑方法正确性。①首先，请经验丰富的老工程师和老工人进行技术示范和教授。然后对正在施工的工人进行跟踪统计，最终通过对工人的跟踪统计，达到预期目标。②实施后，保证了砌筑高度，确保砌筑方法的正确性。

(3)确保坐浆方法正确性。通过交底，使找平层的浆厚度必须符合交底要求，不得过高。不符合要求的当场进行返工整改。QC小组指派专人对坐浆方法是否正确的情况进行秘密调查，共调查300m²砌砖，达标率100%，全部符合要求。

(4)保证加气混凝土砌块砌筑前淋水量。①交底控制加气混凝土砌块含水率;②定期测定淋后加气混凝土砌块的含水率;③砌筑前确保不被再度淋水或淋雨;④对策实施效果:实施后，加气混凝土砌块的淋水达标率合格率达到了100%。

七、效果检查

经过QC小组6个月的努力，我们得到了效果检查情况，见图5。

图5 效果检查柱状图

通过活动，砌砖施工质量达到了优良等级，为本工程争创中州杯工程打下了坚实的基础。

通过减少加气混凝土砌块墙体开裂，减少了返修花费的工期，减少了后期维修的风险，对保证本工程能按时竣工有很大的帮助。

通过在工程项目的质量管理过程中广泛开展QC小组活动，员工的素质得到了全面提高，改进和提高了工作质量，为目标的实现奠定了良好的基础。首先，员工的质量意识、质量改进和参与意识普遍提高;其次，加强了团结协作精神;第三，专业技术能力和工作技能得到了很好的传承;第四，解决现场实际问题的能力得到了很大的提高。第五，通过利用QC小组活动，提高了管理效率和质量。

⑩ 静力触探测试法的基本原理

一、静力触探机理

静力触探自问世以来，仪器几经更新换代，触探机理研究也很活跃。如：1974年和1978年召开了二届欧洲触探会议(ESOFT)；1988年又召开了第一届国际触探会议(ISOPT)。同时，历届国际土力学与基础工程会议、国际工程地质大会，以及近年来的国际地质大会的论文集中，都有原位测试及触探机理的研究文章；20世纪80年代以来，国内也有不少单位进行了这方面的工作，如：同济大学、铁道部科学研究院、第四勘测设计院、长沙铁道学院、原长春地质学院^[2]、中国地质大学^[3]及武汉水利水电大学等，都进行了大量的研究工作，发表了论文，出版了专著或教材。

静力触探机理的试验和理论研究，对其测试方法和成果应用，都有直接的关系。因此触探机理研究是很有意义的。但由于土的性质的不确定性和复杂性，以及触探时产生的土层大变形等，都对机理研究带来很大困难。因此，到目前为止，触探机理的理论研究成果远不尽人意，仍然处于探索阶段中。目前，大部分已知的理论都是在饱和粘土中、且于不排水贯入条件下或在纯砂中排水贯入条件下得到的。这些理论可归并成以下几类：①承载力理论；⑦孔穴扩张法；③应变路径法；④其他方法。下面将简单分析和评价这些方法。

1.承载力理论

由于CPT类似于桩的作用过程，很早就有人尝试借用深基础极限承载力的理论，来求解CPT的端阻q_c，这就是所谓的承载力理论(bearing capacitytheory)，简称BCT。该法把土体作为刚塑性材料，根据边界受力条件给出滑移线场，或根据试验或经验假定滑动面，用应力特征线法或按极限平衡法求出极限承载力。BCT得到的q_c一般可以表达为：

土体原位测试与工程勘察

式中：C_u为土的不排水抗剪强度；

为上覆压力；它和土层深度有关：

=γh；N_c，N_q为量纲为一的承载力系数，依赖于滑动(面)的选择。

BCT承载力理论(Bearing capacitytheories)思路的发展是从平面应变、修正平面应变到轴对称承载力理论。

对该方法可做如下的评价：

(1)BCT和稳定贯入有差别，前者是用于极限破坏状态的理论；后者是破坏已发生的过程。

(2)滑移线法、极限平衡法都是应力静定的。求q_c时没有直接考虑塑性区内的变形，也就不能考虑压缩性、剪胀和压碎效应。两者考虑的都是静态加载，并且没有涉及贯入所产生的高的垂直和水平应力。

(3)只有在整体剪切破坏的土体中，才能出现完整的破坏面，才能用滑移线法或极限平衡法求解。对于大多数深贯入，土体破坏都包含局部剪切和压缩，难以观察到明显的滑动面。研究者往往采用β等参数来描述这种非完整滑动面，以进行修正。

(4)据刚塑性滑移线法，在塑性破坏之前，土作为刚体无变形，当受力加到极限时，滑移线场内整体塑性流动。显然，这与实际不符，土本构关系的刚塑性简化会带来误差，但若要考虑弹性变形和应变硬化、软化效应的关系，将引起数学上的极大困难，就失去了滑移线法的简捷性了。

(5)可以根据流动法则求出塑性区内土的速率场，并能考虑体积变化的情况复杂。也无人做过，原因是兴趣在于q_c，而问题是应力静定的。

(6)BCT不能求解出孔压。

2.孔穴扩张法

孔穴扩张法(cavities expansionmethods，简称CEM)是源于弹性理论中无限均质各向同性弹性体中圆柱形(或球形孔穴)受均布压力作用问题而形成的观点。该理论最初用于金属压力加工分析，随后引入土力学中，用柱状孔穴扩张来解释夯压试验机理和沉桩；用球形孔穴扩张来估算桩基础的承载力和沉桩对周围土体的影响。CEM在土力学中已有较深入的应用。

图3-2 圆孔的扩张

柱(球)穴在均布内压P作用下的扩张情况，如图3-2所示。当P增加时，孔周区域将由弹性状态进入塑性状态。塑性区随P值的增加而不断扩大。设孔穴初始半径为R_f，扩张后的半径为R_u及塑性区最大半径为R_p，相应的孔内压力最终值为P_u，在半径R_p以外的土体仍保持弹性状态。CEM类似于弹塑性力学问题的一般提法，即：列出三组基本方程(平衡微分方程、几何方程及土本构关系)，配以破坏准则及边界条件求解。各研究者获得的解之间的差别主要在于问题所涉及的变形程度和本构关系的选择上。本构关系(含塑性阶段流动法则)的选择是CEM的关键，随土力学理论及计算方法的发展，从简单到考虑土的许多复杂性质，主要有多个模型。

CEM的主要优点在于：采用柱穴扩张或球穴扩张，把探头贯入的三维问题简化模拟成平面应变和球对称问题；应力、应变和位移仅是径向坐标变量r的函数，边界条件极简单，采用数值方法可以纳入各种土本构模型，并可以考虑土的许多复杂性质。它在得到孔压和考虑在高压缩性土中贯入时，明显比BCT具有优势。可以看出，CEM的思路源于把探头贯入看作是锥面的连续扩张，并近似用柱面或球面扩张来替代，大大简化了边界条件。

CEM的主要缺点在于：①很明显，在固定位置的孔穴扩张不能模拟垂直向贯入的以下两个重要特征：a.土体变形与垂向坐标有关。特别是柱扩不能模拟此点，它得到的位移都在水平面内，而球扩也不能说明位移反向的情况。b.稳定贯入的连续性。因为CEM描述的总是在一个固定位置的扩孔。因此，甚至在最简单的均质各向同性土中，CEM也不能正确模拟贯入时土中各单元的变形过程(应变路径)。②目前的CEM方法，没有考虑到贯入速率的影响，尽管它对Δu(超孔压)和q_c的影响是存在的。

3.应变路径法

应变路径法(strain pathmethods，简称SPM)是由Baligh领导的小组经过10多年的研究，于1985年正式提出的。SPM旨在为合理解释和预估桩的贯入、静力触探、取土器取土等深层岩土工程问题(相对浅基而言)提供一套集成化、系统化的分析方法。

(1)SPM的基本思想

通过观察探头在饱和软粘土中的不排水贯入，Baligh(1975年)假设，由于深贯入过程中存在严格的运动限制(上覆压力大，探头周围土体在高应力水平下深度重塑、强制性流动及不排水条件下土体不可压缩等)，探头周围土体的应变受土的抗剪性质影响很小，于是，Baligh称该类问题是由应变控制的(strain controlled)。后来的理论和试验也证实了这一假设。

因此，用相对简单的土性(如各向同性)来估算贯入引起的变形和应变差，在预期合理的范围内。再利用估算的应变，采用符合实际情形的本构模型条件，就可以计算出近似的应力和孔压。

对于轴对称探头在饱和粘性土中的准静力贯入，忽略粘性、惯性效应，可将这类由不排水剪切造成的塑性破坏，看作是定向流动问题，即视探头为静止不动，土颗粒沿探头周围分布的流线向探头贯入的反方向流动，不同流线上每个单元的变形、应变、应力和孔压可用一些步骤求出。

(2)SPM对贯入问题的模拟

SPM对稳定贯入问题的模拟的关键在于正确预估应变场。目前，都是将土体视为无粘性不可压缩流体，通过求解土颗粒绕流探头来估计应变场。这可分两种情况，即：探头以速度为u(一般2cm/s)在静止流体中运动；或速度为u的无穷远均匀束流零攻角绕流静止探头。

解决流体对轴对称体的绕流，有两种方法，即：Bankine法和保角映射法。该方法的评价如下：

其优点为：SPM法的优点主要在于首次比较真实地考虑并模拟到了垂向贯入的特征，克服了CEM的两个主要缺点。根据基本假设，用锥体绕流的方法获得应变场，避开了复杂的边界条件，和在复杂应力路径下结合本构关系计算的困难。而SPM法的主要缺点在于其基本假设的适用性上。Clark和Meverhof(1972年)及steenfellt(1981年)现场观测到沉桩对周围土的径向位移场影响范围分别是4倍和8倍桩径。一些研究者得到的Δu影响范围为4～25倍桩径。因此，贯入产生的应变依赖于土性。而目前SPM法实际把其基本假设更推进一步，将贯入时土中的流场，同无粘性不可压缩流体绕流锥体的流场等同起来。众所周知，无粘性流不能抵抗任何剪力(无论多么小)，而且土的粘性一般比水大8～16个数量级。所以，用无粘性不可压缩无旋流体绕流锥体来模拟深贯入产生的流场，只有对于完全饱和的软粘土才可能有效(指一级近似)。对于OCR(超固结化)＞4的硬粘土，贯入时容易产生不连续滑动面，仍用连续的流体运动来模拟就不适合了。若要考虑到粘性和可压缩性及桩-土界面的摩擦，流动方程的解就很困难。

虽有上述困难，SPM法在构思上还是很巧妙的，它把应变场和应力场分开计算，为解决深贯入问题开辟了一条新途径，故很有发展前景。运用它已得到了不少有用成果，如在估算q_c的承载力系数和估算Δu，这方面可参考Baligh的文章。

二、静力触探探头的工作原理

1.探头——地层阻力传感器

静力触探探头亦称地层阻力传感器，它是量测地基土贯入阻力的关键部件。是贯入过程中直接感受土的阻力，将其转变成电信号，然后再由仪表显示出来的元件。为实现这一过程，可采用不同型号的传感器，其中电阻应变式传感器最为常用。电阻应变式传感器应用了虎克定律、电阻定律和电桥原理制成。

2.静力触探测试地的机电原理

(1)P→e转换 探头(图3-3)被压入土中，受地层阻力作用要引起装在探头内部的空心柱(变形柱4)的变形；如将空心桩视为一个杆件，则其阻力与变形的关系，可用虎克定律表达为：

土体原位测试与工程勘察

或

σ=Eε (3-3)

式中：E是材料的弹性模量；F是空心柱的截面积；P为探头所受的压入阻力；ε为在压力P下空心柱产生的应变；L为空心柱有效变形长度。对于给定探头，两者均已给定。因此，只要测得应变ε就可以求得应力σ的大小，进而也就知道受力P的大小了。

(2)ε→ΔR 转换为了测得 ε，在空心桩的外周贴上一个阻值为 R 的电阻应变片(图3-4)。空心桩受拉力而产生变形，电阻丝也随之变长。根据电阻定律的公式知：

土体原位测试与工程勘察

式中：L为电阻丝的长度；ρ为电阻丝的电阻率。由于空心桩受力产生ΔL的变化，那么相应电阻R值也将引起ΔR的变化，其关系可表达成：

土体原位测试与工程勘察

式中：K为电阻应变片的灵敏系数。

图3-3 单桥探头结构示意图

图3-4 应变与电阻变化的转换

(3)ΔR→ΔU转换 公式(3-5)表明：已实现了由非电量ε 到电量ΔR 的转换。但是钢材在弹性范围内的变形很小，因而引起的电阻变化ΔR值也是很小的。利用微小的电阻变化去精确计量力的变化很困难，故转而需要利用电桥原理，在空心桩上贴上一组应变片，再经放大器放大，来实现微电压的测量。

下面分析一下电桥原理：电桥线路如图3-5所示。电桥电压为U，R₂上的电压降为U_BC。在ABC或ADC回路中，电阻R₁、R₂串联，电流为I₁，由欧姆定律可知：

土体原位测试与工程勘察

因此，BC电位差为：

土体原位测试与工程勘察

同理，在ADC回路上，DC的电位差U_DC：

土体原位测试与工程勘察

电桥的输出电压ΔU为U_BC与U_DC之差，即：

土体原位测试与工程勘察

图3-5 电桥原理

显然，为了使电桥平衡，即输出电压为零(检流计无电流)，应有：

R₂·R₄-R₁·R₃=0； 或 R₁·R₃=R₂·R₄ (3-7)

式(3-7)即为电桥平衡条件。

下面进一步分析输出电压ΔU与电阻变化ΔR，进而与变形ε之间的关系。

分析的对象是等桥臂全桥测量电路，每臂一片，即R₁=R₂=R₃=R₄。显然，不受力时，满足电桥平衡条件。四片的贴法如图3-6所示，即：R₂和R₄顺着空心柱轴线方向贴，使之有正的变化；R₁和R₃横着空心柱贴，使之有负的变化，四片互为补偿。这样组成的电桥，经推导得知，其输出ΔU的表达式为：

土体原位测试与工程勘察

很显然，式中Kε(1-μ)是非线性项，就是说上式中ΔU并不与ε成正比。对于阻值不大的常规应变片，由于K值较小(2左右)，即使应变较大，Kε(1-μ)项也是很小的，故可将其略去，这样式(3-8)就变成为：

土体原位测试与工程勘察

对于两片受拉、两片不受力的全桥测量电路，不难证明其输出电压ΔU与应变ε的关系为：

土体原位测试与工程勘察

分析以上两式，可看出：在K、ε和U都相同的条件下，仅由于应变片贴法不同，前者输出电压是后者的(1-μ)倍。为获得较大的输出，目前静探头里的应变片都采用前一种贴法。

由式(3-9)或式(3-10)可知，电桥输出电压ΔU与应变片灵敏系数K，应变量ε及供桥电压U成正比。对一定的传感器，组桥方式已经确定，K、ε都是常数，在选定工作电压U的情况下，ΔU只随空心柱应变ε的大小而变化。再联系到式(3-2)，容易看出，由于E、F也已确定，输出电压ΔU就只随空心柱受力P的大小而变化了。

综上所述，静力触探通过地层阻力→空心柱变形→电阻变化→电压变化→施入电子记录仪表等一系列转换，可实现测定土的强度等目的。

3.探头的结构类型

探头是静力触探仪测量贯入阻力的关键部件，有严格的规格与质量要求。一般分圆锥形的端部和其后的圆柱形摩擦筒两部分。目前国内、外使用的探头可分为三种形式：

(1)单用(桥)探头：是我国特有的一种探头型式，只能测量一个参数，即比贯入阻力p_s，分辨率(精度)较低，见图3-3和图3-8。

(2)双用(桥)探头：它是一种将锥头与摩擦筒分开，可以同时测量锥头阻力q_c和侧壁摩阻力f_s两个参数的探头，分辨率较高，见图3-7和见图3-8。

图3-6 四壁工作的全桥电路

图3-7 双桥探头示意图

图3-8 静力触探探头类型

(3)多用(孔压)探头：它一般是将双用探头再安装：一种可测触探时所产生的超孔隙水压力装置——透水滤器和一种测量孔隙水压力的传感器。分辨率最高，在地下水位较浅地区应优先采用。

探头的锥头顶角一般为60°，底面积为10cm²，也有15cm²或者20cm²。锥头底面积越大，锥头所能承受的抗压强度越高；探头不易受损；且有更多的空间安装其他传感器，如：测孔斜、温度和密度的传感器。在同一测试工程中，宜使用统一规格的探头，以便比较。建标(CECS 04：88)《静力触探技术标准》中的有关规定，见表3-1和表3-2所列。

图3-9展示的是一组实物探头，有10cm²单双桥探头、15cm²单双桥探头和50×100mm²电测十字板头传感器(Probe andVane Sensor)。

表3-1 单桥和双桥探头的规格

表3-2 常用探头规格

4.有关探头设计的问题

对此问题扼要说明几点：

(1)探头空心柱与其顶柱应有良好接触，采用顶柱接触最好，可使传感器受力均匀，也容易加工。

(2)加工空心柱(弹性元件)的钢材应具有强度高、弹性好、性能稳定、热膨胀系数小及耐腐蚀等特征。国内一般选用60 Si₂Mn(弹簧钢)和40 CrMn钢制作空心柱。其他部件可采用40 Cr或45号钢，需作好热处理。

(3)由式(3-2)可知，空心柱应变量的大小和地层阻力及空心柱环形截面积有关。在相同地层阻力的情况下，应变量越大(也就是越灵敏)，它能承受的最大荷载也就会愈小。要兼顾这两者，如前所述，可以选择好的钢材。但这还不够，为适应不同地区、不同软硬土层贯入的需要，目前厂家一般均生产几种不同额定荷载(当空心柱材料一定时，就相当于不同截面积)的探头选用。一般在软土地区可选用额定荷载小一些的比较灵敏的探头；反之，则选用额定荷载大一些的探头。

图3-9 实物探头照片

(4)铁道部《静力触探技术规则(TBJ37-93》规定：探头规格、各部加工公差和更新标准应符合该规则的要求。

(5)探头的绝缘性能，应符合下列规定；探头出厂时的绝缘电阻应大于500MΩ，并且在500kPa水压下恒压2h后，其绝缘电阻仍不小于500MΩ。用于现场测试的探头，其绝缘电阻不得小于20MΩ。

(6)对于各种探头，自锥底起算，在1000mm长度范围内，任何与其连接的杆件直径不得大于探头直径；为降低探杆与土的摩擦阻力而需加设减摩阻器时，亦只能在此规定范围以上的位置设置。

(7)探头贮存应配备防潮、防震的专用探头箱(盒)，并存放于干燥、阴凉的处所。

5.电阻应变片及粘合剂

图3-10 箔式电阻应变片

目前普遍用箔式电阻应变片(图3-10)制作传感器，这种片子具有放热性好、允许通过电流较大(因而可使用较大的输入电压。从而得到较大的输出电压)、疲劳寿命长、柔性好、蠕变性小等优点。丝式胶基电阻应变片也可采用，但半导体应变片用的很少，因它存在非线性大、温度稳定性差等严重缺点，不能满足对传感路的有关质量要求。

用电阻应变仪量测时，可选用120Ω的片子。利用自动记录仪时，可选用240Ω或360Ω的片子。四片阻值尽量相等，差值最大不要越过0.1Ω，否则对电桥初始平衡不利。可使用直流单电桥等仪器来测量应变片阻值大小。

适合粘贴应变片的粘合剂的种类繁多。目前使用酚醛类粘合剂1720胶较普遍；聚酰亚胺粘合剂也在使用。选用粘合剂应注意使其与应变片胶基相一致。

有关具体贴片工艺这里就不介绍了，因为目的国内已有多种规格型号的商品化传感器由工厂生产出来，供广大工程技术人员选用，其质量一般较好，价格也不贵，除特殊情况外，已不必由使用者去制作它了。

6.温度(t)对传感器的影响及补偿方法

传感器在不受力的情况下，当温度变化时，应变片中电阻丝(亦称线栅)的限值也会发生变化。与此同时，由于线栅材料与空心柱材料的线膨胀系数不一样，使线栅受到附加拉伸或压缩，也会使应变片的阻值发生变化。综合起来，一个贴在空心柱上的应变片因温度(t)变化而引起阻值变化的关系可表达成：

土体原位测试与工程勘察

式中：α_t为贴在空心柱上的应变片的电阻温度系数。联系到式(3-5)，应变片由于温度变化而产生的热输出ε_t为：

土体原位测试与工程勘察

这种热输出是和地层阻力无关的，因此必须设法消除才会使测试成果有意义。在静探技术中，通过采用以下两种办法，基本上可以把温度对传感器的影响，控制在测试精度允许之内。除此之外，温度自补偿应变片在有条件时也可积极使用。

(1)桥路补偿法 就是在制作传感器时精选四片为一批次、规格、阻值、灵敏系数的应变片，以相同的粘接剂和贴片工艺，贴在空心柱上，组成全桥四臂测量电路(四个工作片互为补偿，或两个工作片，两个补偿片)，使温度变化时，补偿片和工作片的(ΔR/R)相等，这就起到了温度补偿作用。

(2)温度校正方法 就是在野外操作时测初读数的变化，内业资料整理时，将其消除。