静力触探试验的作用有哪些工程地质

㈠ 工程地质勘察方法有哪些

工程地质勘察方法：测绘、勘探、岩土测试、长期观测

1. 测绘：将建筑影内响范围内的地质现象反映容在地形图上。是一种在地面进行的勘察方法。

2. 勘探：是一种查明地下地质情况的勘察方法。可分为：（1）物探（地球物理勘探）：根据导电率、磁性、密度以及弹性波在地下不同地层、介质（水、空洞、岩等）中传播速度的不同来划分岩性、地下水位、溶洞分布等等。指导钻探。（2)钻探：与坑（槽）探配合使用3)触探：即是一种勘探手段，又是一种原位测试方法。

3. 原位测试：载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、十字板剪切试验、旁压试验、现场直接剪切试验。

4. 长期观测。

㈡ 静力触探和动力触探在工程监测中有什么应用

动力触探试验频率：控制在 15～30 击/min。静载压板试验的频率：试桩数量为单回位工程桩数的3%，不得少于答3根，总桩数不足50的，不少于两根。原位测试：在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。用载荷试验确定地基承载力时，承压板面积不宜小于0.5平米 。承载力基本值的选用，应根据压力和沉降、沉降与时间关系曲线的特征，结合地区经验取值。

㈢ 静力触探试验的试验目的是什么

静力触探试验来
定义和适用范围自
将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中量测其贯入阻力
锥头阻力侧壁摩阻力的过程称为静力触探试验
静力触探是工程地质勘察中的一项原位测试方位可用
于
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
评价地基土的工程特性容许承载力压缩性质不排水抗
剪强度水平向固结系数饱和砂土液化势砂土密实度等
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
检验人工填土的密实度及地基加固效果

㈣ 静力触探的成果可在哪些方面得到应用

动力触探试验频率：控制在 15～30 击/min。静载压板试验的频率：试专桩数量为单位工属程桩数的3%，不得少于3根，总桩数不足50的，不少于两根。原位测试：在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。用载荷试验确定地基承载力时，承压板面积不宜小于0.5平米 。承载力基本值的选用，应根据压力和沉降、沉降与时间关系曲线的特征，结合地区经验取值。

㈤ 静力触探测试法的成果整理

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。

㈥ 静力触探的触探试验

将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中量测其贯入阻力、锥头阻力及侧壁摩阻力的过程称内为静力容触探试验。
静力触探是工程地质勘察中的一项原位测试方法，可用于：
1．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、容许承载力、压缩性质、不排水抗剪强度、水平向固结系数、饱和砂土液化度、砂土密实度等；
3．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；
4．检验人工填土的密实度及地基加固效果。
本规程适用于粘质土和砂质土。 1．《静力触探仪》
2．《土工仪器的基本参数及通用技术条件》第二篇原位测试仪器
3．《岩土工程勘察规范》静力触探试验

㈦ 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。

㈧ 什么叫静力触探试验

静力触探试验抄是以静压力将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中，量测其贯入阻力(包括锥头阻力和侧壁摩阻力或摩阻比)，并按其所受阻力的大小划分土层，确定土的工程性质。

该实验是工程地质勘探中一项原位测试方法，主要适用于粘性土、粉土及砂性土层。

应用较多的有J-3 型仪器，设备主要由触探主机、反力装置、探头、探杆及测量系统构成，以及其它设备及配套工具等。

平整试验场地，对准孔位，将反力装置地锚用下锚器旋入土中，安装测量系统，正式贯入，直至进入相对硬土层的深度满足工程设计要求。

(8)静力触探试验的作用有哪些工程地质扩展阅读

土层分界线的确定必须考虑到试验时超前和滞后的影响，其具体确定方法如下：

1、上、下层贯入阻力相差不大时，取超前深度和滞后深度的中心位置，或中心偏向小阻力土层5-10cm处作为分层界线；

2、软土层最后一个（或第一个）贯入阻力小值偏向硬土层10cm处作为分层界线；

3、上、下层贯入阻力变化不明显时，可结合 fs 和 Rf 的变化情况确定分层界线。

㈨ 静力触探测试成果的应用

静力触探是应用很广的一种原位测试技术，其用途可归纳为以下几方面：

一、土层划分和土类划分

静力触探的主要用途在于它能比较准确地测定土层的力学剖面，这对确定浅基和桩尖持力层等具有十分重要的意义。此外，对地基勘察中合理布置钻孔，设计取样位置或其他原位试验位置等的确定也很有意义。

静力触探测试表明：土类及其成因、时代、密实度不同，一般其锥尖阻力或比贯入阻力也会有明显不同；不同土类由于某种原因(如砂层和老粘土)可能有相同的锥尖阻力(或比贯入阻力)，而侧壁摩擦力和孔压值可大不相同。因而在土类划分时，要求以q_c为主，结合f_s(或F_R)和孔压值(或孔压参数比)予以划分，并以同一分层内的触探参数值基本相近为原则。

图3-27 单桥静力触探曲线及划分土层

目前，三种探头所测土层或土类参数，均可用来划分土层或土类，但其划分精度有很大差别：用多参数划分比用单参数划分精度高；有经验的人比无经验的人划分精度高；有钻探取样作对比的比没有取样品的精度高。图3-27为武汉地区长江第四纪冲积层的单桥静力触探曲线，图右侧为划分的土层，具有一定的代表性。它不仅适用于武汉地区，也适用于长江中游第四纪冲积层(已有勘察资料证明)或更大范围内的第四纪冲积层分布区。但应注意，在新的地区须有少量的钻探对比资料证明。

二、测定土的物理力学性质指标

土的室内试验指标(即土的物理力学性质指标)是经过钻探取样后，由室内试验获得的。工序多，历程长，成本高，加之应力释放等对土样不可避免的扰动，又使这些指标产生不同程度的误差。因此，探讨用静力触探法来推求室内试验指标是一个多快好省的捷径，已有多人进行了探索。但由于多为地区性经验，应用不方便。有人试图以土层时代和成因为基础，进行全国或全世界范围的对比，突破地区性经验界限，求出触探参数与土的物理力学性质指标之间的内在关系。

1.砂类土

对于砂土的内摩擦角，用静力触探求砂土的相对密度，已积累了相当丰富的经验，效果较好。铁道部静力触探规则(TBJ37—93)提出了砂土内摩擦角和石英质砂土的相对密度参考值，见表3-8和表3-9所列出。

表3-8 砂土的内摩擦角φ

表3-9 石英质砂土的相对密度(D_r)

2.粘性土

粘性土的下述指标，多是对全新世地层测试统计得到的。

(1)求粘性土的内聚力c和内摩擦角φ在大量工程实践的基础上，将双桥静力触探成果(q_c和f_s)和室内直剪(或三轴)试验成果(c和φ)进行统计分析，结果发现：土的内摩擦角的正切函数与锥尖阻力的平方根之间呈现良好的线性相关，即：

土体原位测试与工程勘察

式中：α、b为系数，与土类有关。当16＜f_s＜80kPa时，α=12.14，b=23.11；当1＜f_s＜9时，α=5.47，b=3.80；且c、f_s单位为kPa。

(2)求粘性土不排水抗剪强度 一般按下式求粘性土不排水抗剪强度：

土体原位测试与工程勘察

式中：C_u为粘性土不排水抗剪强度(100kPa)；

为上覆土层压力(100kPa)；N_K为经验系数，一般为5～10。

各地经验公式稍有不同，见表3-10所列。

表3-10 由p_s(q_c)求C_u(kPa)

(3)软粘土灵敏度 根据中国地质大学在深圳和武汉软土地基的勘察和研究中，发现双桥静力触探和十字板测试的软土灵敏度(S_r)之间存在如下关系：

S_r=300·F_s (3-24)

(4)判断土的潮湿程度(稠度状态)土越潮湿，含水率(ω)越大，其强度越低，贯入阻力越小。所以P_s(q_c)和I_L或ω之间也存在着一定关系，如式(3-25)所示。见表3-11：

表3-11 单桥探头法(p_s)(MPa)

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(5)求饱和重力密度γ_sat粘性土饱和重力密度值，取决于土粒的相对密度。由于粘土土粒相对密度一般在2.7左右，地下水密度γ_w为10kN·m^-3，则γ_sat可由下式表示：

γ_sat=γ_w+γ_d-(γ_d/G_a)γ_w (3-26)

式中：γ_d为土的干重力密度(g/cm³)；G_a为土粒相对密度(g/cm³)。

(6)求土的压缩模量E_s及变形模量E₀E_s为室内试验所求得的土的压缩模量，压力范围为0.1～0.2MPa，其值愈高，表明土的压缩性愈低。在临界深度以下，土层上复压力加大，静力触探贯入时，探头对周围土体施加压力，土体让出探头体积部分主要是压缩变形所致。其用力来自锥面的法线方向。所以，q_c(或p_s)和E_s在测试机理上是相近的。因而两者呈线性相关性，其关系式一般为：E_s=α×p_s+b。

用p_s求E_s，除了可用公式外，还可以查(TBJ37—93)规范中相关表格。土的变形模量是由无侧限的原位载荷测试求出的。国内已有很多单位做这方面的对比工作，见表3-12所列出。

表3-12 p_s及E₀的经验关系(MPa)

(7)求土的天然孔隙比e₀e₀愈小，土愈密实，土的强度愈高，则p_s(q_c)值愈大。因此，p_s(q_c)和e₀的相关性亦甚好(表3-13)。

表3-13 用p_s求e₀的关系式

三、求浅基承载力

土的原位测试法求地基承载力，一般采用载荷试验、旁压仪试验、静力触探试验等多种行之有效的方法，国内、外都积累了丰富的经验。用静力触探法求地基承载力的突出优点是快速、简便、有效，可以大量采用。在应用此法时应注意以下几点：

1.静力触探法求地基承载力一般依据的是经验公式

这些经验公式是建立在静力触探和载荷测试的对比关系上。但载荷测试原理是使地基土缓慢受压，先产生压缩(似弹性)变形，然后为塑性变形，最后剪切破坏。其受荷过程慢，内聚力和内摩擦角同时起作用。然而静力触探加荷快，土体来不及被压密就产生剪切破坏，同时产生较大的越孔隙水压力，对内聚力影响很大；这样，主要起作用的是内摩擦角、内摩擦角越大，锥头阻力(或比贯入阻力)也越大。

砂土内聚力小或为零；粘性土内聚力相对较大、内摩擦角相对较小。因此，用静力触探法求地基承载力要充分考虑土质的差别(特别是砂土和粘土的区别)。为了在确定基础尺寸以前能表达地基土的强度，我国规范习惯采用较小尺寸的浅地基础，作为统一的衡量标准，称之为基本承载力。静力触探法提供的就是这种基本承载力的值f₀。它可满足一般建筑物的要求。用于设计时，应进行基础宽度和埋置深度的修正。

2.地基土的成因、时代及含水量的差别对用静力触探法求地基承载力的经验公式，公式对于老粘土(Q₁-Q₃)和新粘土(Q₄)是有很大区别的。

我国用P_S求f₀已积累了相当丰富的经验。经验公式很多，由于土类、成因及时代等的不同，故不能用同一个经验式来表达两者的关系。但所有的经验式相关性均较高，其相关系数一般在0.8以上，在众多的P_S-f₀经验式中，应首推《工业与民用建筑地质勘察规范》(TJ21-77)中所采用的经验式(3-27)、(3-28)、(3-29)。

沙土：

f₀=0.0197p_s+0.0656(MPa) (3-27)

一般粘性土：

f₀=0.104p_s+0.0269(MPa) (3-28)

老粘土：

f₀=0.1p_s(MPa) (3-29)

上述公式均反映了土的力学强度有内在的联系。用p_s(q_c)确定f₀是一种简便易行且可靠的方法。但由于全国各地土质差别很大，各家经验式也有差别，有人总结了以往众多的经验式，进行统计分析后，建议采用下述较精确的经验式：

f₀=0.1βp_s+0.032α (3-30)

式中：β与α为土类修正系数，可参见表3-14。

表3-14 各类β、α修正系数表

四、在桩基勘察中的应用

利用双桥探头测得的q_c和f_s，可以用在桩基设计中选择桩尖持力层；确定单桩承载力；提供桩基压缩层范围内各层土的变形指标，以便估算桩基沉降，以及在桩基施工时预估沉桩可能性等方面。其中以确定单桩承载力最为重要。

利用静力触探指标确定单桩承载力，应结合桩的类型、施工方法和土质特点等综合考虑。以下仅就打入式预制桩的单桩承载力问题作一简单介绍。

1.太沙基(K.Terzaghi)的静力平衡公式确定单桩极限承载力，即：

p_u=q_uA+U∑h_if_si (3-31a)

式中：p_u为单桩极限承载力；q_u为柱端极限承载力；A为桩端截面积；U为桩周长；h_i为分层土厚度；f_si为桩周分层土的极限摩阻力。

将上式除以安全系数2，即得到单桩容许承载力。

根据静力触探与打入式预制桩的相似性，用静力触探锥尖阻力和侧摩阻力分别代替式(3-31a)中的q_u和f_si，并赋以一定的修正系数，即得到用静力触探指标确定单桩极限承载力的公式：

土体原位测试与工程勘察

式中：α为桩端阻力修正系数；

为桩端附近探头锥尖阻力平均值；A为桩端横截面积；β_i为桩周分层土的摩阻力修正系数；f_si为桩周分层土的静力触探侧摩阻力。其他符号意义同前。

同样，将式(3-31b)除以安全系数k，即得单桩容许承载力。

各家用静探指标确定单桩极限承载力的公式，都具有公式(3-31)这样的形式，所不同的只在于修正系数α和β的值不同，以及对

的取法不同。

2.铁道部《静力触探使用技术暂行规定》(1980)推荐按下式确定打入式混凝土桩的单桩承载力：

土体原位测试与工程勘察

式中：

为取决于桩底上、下各4D(D为桩径)范围内平均锥尖阻力

和

的大小，当

＜

时：即桩底以下土层较软时，取

=

；当

≥

时：则取

=

；α和β分别为锥尖阻力综合修正系数和侧摩阻力综合修正系数，分别按图3-28查取。

图3-28 综合修正系数α曲线和β曲线图

3.根据《中华人民共和国行业标准建筑桩基技术规范》(JGJ 94-94)中承载力计算有关规定，其中单桩竖向极限承载力标准值按下列规定确定。

(1)当根据单桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时，如无当地经验时可按下式计算：

Q_uk=u∑q_sikl_i+αp_skA_p (3-33)

式中：u为桩身周长；q_sik为用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第i层土的极限侧阻力标准值；l_i为桩穿越第i层土的厚度；α为桩端阻力修正系数；p_sk为桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值(平均值)；A_p为桩端面积。

q_sik值应结合土工试验资料，在规范上查图可求。p_sk可按下式计算：

当 p_sk1≤p_sk2时：

土体原位测试与工程勘察

当p_sk1＞p_sk2时：

p_sk=p_sk2 (3-35)

式中：p_sk1为桩端全截面以8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；p_sk2为桩端全截面以下4倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；如桩端持力层为密实的砂土层，其比贯入阻力平均值p_s超过20MPa时，则需乘以表3-15中系数C予以折减后，再计算p_sk2及p_sk1值；β为折减系数，按p_sk2/p_sk1值从表3-16选用。

表3-15 系数C

表3-16 折减系数β

注：表3-15、表3-16可用内插法取值。

(2)当根据双桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时，对于粘性土、粉土和砂土，如无当地经验时可按下式计算：

Q_uk=u∑l_i·β_i·f_si+α·q_c·A_p (3-36)

式中：f_si为第i层土的探头平均侧阻力；q_c为桩端平面上、下探头阻力；取桩端平面以上4d(d为桩直径或边长)范围内，按土层厚度的探头阻力加权平均值，然后再和桩端平面以下1d范围内的探头阻力进行平均；α为桩端阻力修正系数(对粘性土、粉土取2/3；饱和砂土取1/2)；β_i为第i层土桩侧摩阻力综合修正系数，按下式计算：

粘性土、粉土：

β_i=10.04(f_si)^-0.55

砂土：

β_i=5.05(f_si)^-0.45

五、评价砂土和粉土的震动液化

按道理，若将触探指标与标贯击数N_63.5之间建立关系，再利用有关用标贯击数从N_63.5判定砂土液化的判别式，就可达到用静力触探指标判定砂土液化可能性之目的。

对梅耶霍夫和施默特曼等人在q_c-N_63.5的关系方面作了大量工作，从而得出了形如q_c=nN_63.5的关系式。然而，n的变化幅度是很大的，n值变化规律是随砂粒径增大和密度减小而增大。再加上标准贯入锤击数本身的离散性很大等因素的影响，就使得用静探指标确定N_63.5进而判定砂土液化可能性不够理想。

铁道科学研究院等单位将比贯入阻力p_s和地震宏观液化现象进行对比研究，提出了用静力触探指标判定砂土液化的方法，现简介如下。

地基饱和砂土液化判别式为：

土体原位测试与工程勘察

式中：p_scr为饱和砂土液化临界比贯入阻力值(MPa)；H_w为地下水位埋深(m)；H₀为覆盖层厚度(m)；

为覆盖层厚度H=2m，地下水位埋深H_w=2m时的砂土液化临界比贯入阻力值(MPa)，可根据设计地震烈度由表3-17确定。

当实际饱和砂土的比贯入阻力p_s的计算值p_scα，小于按上式计算的p_scr时，则认为它可能液化。p_scα按以下方法确定：

表3-17 临界比贯入阻力p_so

(1)当砂层厚度大于1m时，取该层p_s的平均值作为该层的p_scα；

(2)当砂层厚度小于1m，其上、下土层均为阻值较小时，取较大值作为该层的p_scα值。

(3)当砂层的厚度较大，力学性质显著不同可分层时，应分别计算分层的平均比贯入阻力值进行判别。

静力触探成果，除上述各项的应用，还可用于确定砂土的内摩擦角φ和相对密度D_r以及粘性土的液性指数I_L、计算地基沉降、评价黄土湿陷性、检验地基加固效果、明确边坡滑动位置等。

GB50021—94《岩土工程勘察规范》规定：可用p_sd值判定饱和分析砂土的液化势

土体原位测试与工程勘察

式中：p_sd为在地下水位深度及上覆非液化土层厚度均为2m时的基准值；α_υ、α_u、α_p分别为地下水位、非液化土层厚度及土的塑性影响系数。

这一经验公式经多次验证，可与SPT的N值判定相辅相成，加强了判定液化势的准确值。

六、检验压实填土质量及强夯效果

静力触探检验强夯效果，一般限于粘性土和砂类土；对杂填土、房渣土及碎石土无效。

强夯加固地基的作业过程，一般可以分为以下几个步骤：

(1)通过现场勘察与试验了解场地的性质；

(2)由设计人员或岩土工程师确定和探勘建筑物需要的场地土质条件；

(3)根据经验和设备条件，选择锤重和落距；

(4)进行试夯；

(5)根据试旁结果，设计强夯施工工艺，并付诸实施；

(6)检验强夯效果。

静力触探可以贯穿上述整个工作的始终：在勘察阶段，可以通过静力触探了解场区松软土层的分布及其力学性质，其他阶段可作为质量检测手段。图3-29是某工程所测夯前与夯后的静力触探阻力曲线的比较，反应明显。

图3-29 黄土强夯前后p_sH曲线的比较

㈩ 静力触探的试验成果

静力触探成果应用很广，主要可归纳为以下几方面：划分土层；求取各土层工程性质指标；确定桩基参数。
1．划分土层及土类判别
根据静力触探资料划分土层应按以下步骤进行 ：
(1)将静力触探探头阻力与深度曲线分段。分段的依据是根据各种阻力大小和曲线形状进行综合分段。如阻力较小、摩阻比较大、超孔隙水压力大、曲线变化小的曲线段所代表的土层多为粘土层；而阻力大、摩阻比较小、超孔隙水压力很小、曲线呈急剧变化的锯齿状则为砂土。
(2)按临界深度等概念准确判定各土层界面深度。静力触探自地表匀速贯入过程中，锥头阻力逐渐增大(硬壳层影响除外)，到一定深度(临界深度)后才达到一较为恒定值，临界深度及曲线第一较为恒定值段为第一层；探头继续贯入到第二层附近时，探头阻力会受到上下土层的共同影响而发生变化，变大或变小，一般规律是位于曲线变化段的中间深度即为层面深度，第二层也有较为恒定值段，以下类推。
(3)经过上述两步骤后，再将每一层土的探头阻力等参数分别进行算术平均，其平均值可用来定土层名称，定土层(类)名称办法可依据各种经验图形进行。还可用多孔静力触探曲线求场地土层剖面。
2．求土层的工程性质指标
用静力触探法推求土的工程性质指标比室内试验方法可靠、经济，周期短，因此很受欢迎，应用很广。可以判断土的潮湿程度及重力密度、计算饱和土重力密度γsat、计算土的抗剪强度参数、求取地基土基本承载力f0、用孔压触探求饱和土层固结系数及渗透系数等。
3．在桩基勘察中的应用
用静力触探可以确定桩端持力层及单桩承载力，这是由于静力触探机理与沉桩相似。双桥静力触探远比单桥静力触探精度高，在桩基勘察中应优先采用。