巖土工程原位測試技術(shù)

第土工程原依例鍬枝木

吳興序編

西南交通大學(xué)巖土工程系

2005.2

目錄

緒論.........................................................................1

第1章地基靜載荷試驗.......................................................5

1.1試驗設(shè)備和方法........................................................5

1.2基本測試原理..........................................................8

1.3試驗成果的整理分析...................................................10

1.4螺旋板載荷試驗要點...................................................12

1.5復(fù)合地基載荷試驗要點.................................................13

1.6巖石地基載荷試驗要點................................................14

1.7小結(jié)...............................................................15

第2章靜力觸探試驗........................................................16

2.1試驗設(shè)備和方法.......................................................17

2.2基本測試原理........................................................22

2.3試驗成果的整理......................................................23

2.4靜力觸探成果的應(yīng)用..................................................24

2.5小結(jié)..............................................................27

第3章圓錐動力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗.........................................28

3.1試驗設(shè)備和方法......................................................28

3.2基本測試原理........................................................33

3.3試驗成果的整理分析..................................................34

3.4試驗成果的應(yīng)用......................................................37

3.5小結(jié)...............................................................39

第4章旁壓試驗............................................................41

4.1試驗設(shè)備和方法......................................................41

4.2基本測試原理........................................................41

4.3試驗成果的整理分析..................................................41

4.4試驗成果的應(yīng)用......................................................41

4.5小結(jié)..............................................................41

第5章波速試驗............................................................42

5.1試驗設(shè)備和方法......................................................42

5.2基本測試原理........................................................45

5.3試驗成果的整理分析..................................................46

5.4試驗成果的工程應(yīng)用..................................................48

第6章基樁靜載荷試驗......................................................49

6.1基樁豎向抗壓靜教試驗................................................50

6.2基樁豎向抗拔靜載試驗................................................64

6.3基樁橫向靜載試驗....................................................68

第7章基樁動荷載試驗......................................................77

7.1概述...............................................................77

7.2反射波法.............................................................80

7.3CASE法.............................................................86

第8章錨桿抗拔試驗.......................................................101

8.1概述..............................................................101

8.2錨桿抗拔試驗的設(shè)備和方法...........................................102

第9章深基坑工程的監(jiān)測與檢測.............................................107

9.1概述..............................................................107

9.2基坑側(cè)壁的安全等級與監(jiān)測項目.......................................109

9.3基坑開挖監(jiān)測.......................................................110

9.4圍護結(jié)構(gòu)的監(jiān)測與質(zhì)量檢測...........................................111

9.5基坑周邊環(huán)境的監(jiān)測..................................................112

9.6若干問題的討論.....................................................113

主要參考書目.................................................................116

緒論

一.巖土工程的發(fā)展歷史

巖土工程(GeotechnicalEngineering)?詞使用得很廣泛，但迄今尚無統(tǒng)一的定義。按大百科

全書土木工程卷：

巖土工程——各項土木工程中涉及巖石或土的利用、整治或改造的科學(xué)技術(shù)。以土力學(xué)、工

程地質(zhì)學(xué)及巖體力學(xué)為理論基礎(chǔ)，通過各種勘測技術(shù)和專門計算機及數(shù)值分析等方法并結(jié)合工程

設(shè)計、施工條件及在動力地質(zhì)作用下的場地地質(zhì)性狀，以及開挖、支護、降水等特殊工程要求，

提出對巖土體的評價，并指導(dǎo)工程的設(shè)計和施工。

除此之外，在國內(nèi)外的各類文獻中還可以見到一些定義。例如美國地質(zhì)學(xué)術(shù)語辭典：

巖土工程——為解決工程問題，將科學(xué)方法和工程原理應(yīng)用于對地殼物質(zhì)知識的獲得、闡明

和利用，使地球更適于人類居住的科堂。它包含土力學(xué)、巖石力學(xué)以及地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、水

文學(xué)等有關(guān)學(xué)科的諸多方面。

在巖土工程的性質(zhì)、研究對象、研究方法和工作范圍等基本屬性上，各種文獻給出的解釋有

一些重要差別。比如：是科學(xué)還是技術(shù)(工程)？是指導(dǎo)設(shè)計與施工，還是本身就包括設(shè)計與施

工？檢測及其地位等等。

巖土工程是否是一門獨立的學(xué)科？學(xué)術(shù)界的看法是不一致的。三個條件：獨立的研究對象，

獨特的研究方法與一個大學(xué)科的歸屬?？梢哉J為，巖土工程是一個隸屬于土木工程的分支學(xué)科。

建議采用下述定義：

以土力學(xué)、巖石力學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)為理論基礎(chǔ)的土木工程中與巖土體直接相關(guān)的工程。

巖土工程的工程屬性。它是處理工程問題，以工程問題為工作對象的學(xué)科。作為一門工程，

應(yīng)包括勘察、設(shè)計、施工和檢測4個方面才是完整的。

巖土工程隸屬于土木工程學(xué)科，是由地基與基礎(chǔ)工程、邊坡工程、深基坑工程、路基工程、

地下洞室工程、巖土爆破工程、灌漿工程和地質(zhì)災(zāi)害防治工程等分支構(gòu)成的，其涉及到的領(lǐng)域有:

能源、交通、城市建設(shè)、礦山、江河海洋和環(huán)境工程等等。隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展和學(xué)科間的交叉

滲透，巖土工程的工作內(nèi)容和所涉及到的領(lǐng)域還在擴大。

巖土工程是一門年輕的學(xué)科，它只有幾十年的發(fā)展歷史。

1925年，太沙基的經(jīng)典著作《土力學(xué)》問世，這既是現(xiàn)代土力學(xué)的誕生之年，也奠定了巖土

工程的理論基礎(chǔ)。1948年，英國的《巖土工程》雜志(Geotechnique)創(chuàng)刊。以后，巖土工程才

作為一個專門的名詞術(shù)語在技術(shù)文獻中廣泛地使用。當(dāng)時該雜志的封面上標(biāo)注有《國際土力學(xué)雜

志》的副標(biāo)題，而且一直保留了24年之久。從雜志的內(nèi)容看，所發(fā)表的主要是土力學(xué)和地基基礎(chǔ)

方面的文章。顯然，當(dāng)時的編輯部是把土力學(xué)作為巖土工程的基礎(chǔ)，并把地基基礎(chǔ)作為巖土工程

的核心內(nèi)容的。

20世紀(jì)60年代以后，澳大利亞、新西蘭和印度等國家相繼把他們的土力學(xué)地基和基礎(chǔ)學(xué)會

改名為巖土工程學(xué)會。美國的ASCE雜志的《土力學(xué)基礎(chǔ)工程》分冊也于1974年改名為《巖土工

1

程》分冊。名稱的改變意味著其研究內(nèi)容、活動范圍以及要解決的問題也有了相應(yīng)的變化。

近二十年來，巖土工程在科學(xué)理論和工程技術(shù)方面有了很大進展，如在土力學(xué)理論和土工測

試中，從對飽和土的研究進展到對非飽和土的研究，從室內(nèi)常規(guī)測試到原位測試新技術(shù)的應(yīng)用，

在軟土地基變形的控制技術(shù)方面從靜態(tài)設(shè)計進展到動態(tài)設(shè)計的考慮土體在施工中時空效應(yīng)的研

究，在物理模型試驗中土的離心機模型試驗的應(yīng)用與發(fā)展，以及在地基處理技術(shù)等方面的新進展

等都令人矚目。

巖土工程是一門實踐性很強的學(xué)科，由于巖土體構(gòu)成的復(fù)雜性、地域性和易受施工擾動的多

變性，與其他學(xué)科相比，它還處于不夠成熟和不夠完善的狀況。一方面，在巖土工程中解決問題

的技術(shù)難度很大，而另一方面，在巖土工程中科技發(fā)展的潛力也很大。目前，在巖土工程中仍采

用以工程試驗為基礎(chǔ)，理論為指導(dǎo)，借助施工監(jiān)測等手段，不斷地反饋和修正設(shè)計施工方案的方

法來解決工程實際問題。

二.巖土工程原位測試的內(nèi)容及在工程建設(shè)中的地位

一般而言，巖土工程測試包含了室內(nèi)試驗和原位測試兩大部分。室內(nèi)試驗包含了常規(guī)的土工

試驗和模型試驗，其主要優(yōu)點是可以控制試驗條件，而其根本性的缺陷則在于試驗對象難以反映

其天然條件下的性狀和工作環(huán)境，抽樣的數(shù)量也相對有限，以至于所測的結(jié)果嚴重失真，一般地,

也費時費力。巖土工程的原位測試?般是指在工程現(xiàn)場通過特定的測試儀器對測試對象進行試驗,

并運用巖土力學(xué)的基本原理對測試數(shù)據(jù)進行歸納、分析、抽象和推理以判斷其狀態(tài)或得出其性狀

參數(shù)的綜合性試驗技術(shù)。

原位測試技術(shù)的優(yōu)點在于：

(1)不用取樣；

(2)樣本數(shù)量大；

(3)快速、經(jīng)濟。

巖土工程中的原位測試技術(shù)可用于巖土工程的各個分支工程中，它貫穿于工程的各個階段，

在不同的階段中有著不同的功能。巖土工程中的原位測試技術(shù)包含如下種類：

1.基本測試技術(shù)：

(1)我荷試驗(平板、螺旋板)；

(2)靜力觸探試驗；

(3)圓錐動力觸探試驗；

(4)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗；

(5)十字板剪切試驗；

(6)旁壓試驗；

(7)現(xiàn)場剪切試驗；

(8)波速試驗；

(9)基樁的靜力測試和動力測試；

(10)錨桿抗拔試驗；

2.工程應(yīng)用：

(1)巖土工程勘察；

2

(2)地基基礎(chǔ)的質(zhì)量檢測；

(3)基坑開挖的檢測與監(jiān)測；

(4)巖體原位應(yīng)力測試；

(5)公路、隧道、大壩、邊坡等大型工程的監(jiān)測和檢測。

除上列種類外，近年來還發(fā)展起來一些新的原位測試技術(shù)。本講義分為9章，主要介紹載荷

試驗等通用(基本)測試技術(shù)。

巖土工程原位測試技術(shù)是巖土工程的重要組成部分。無數(shù)實踐經(jīng)驗和理論計算表明，巖土的

工程性質(zhì)試驗成果和精度，會因其種類、狀態(tài)、試驗方法和技巧的不同而有較大的出入。和室內(nèi)

試驗相比，原位測試的代表性好、測試結(jié)果精度較高，因而較為可靠。在巖土工程中，選用正確

的參數(shù)遠比選用計算方法重要，因而巖土工程的原位測試在巖土工程中占據(jù)了重要的地位。沈珠

江院士認為，可靠的土質(zhì)參數(shù)只能通過原位測試取得。近20年來，巖土工程原位測試技術(shù)受重視

的程度愈來愈高，以全國性的地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范和勘察規(guī)范為例，在《工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)

設(shè)計規(guī)范》TJ7-74中只在附錄中列入了觸探試驗與單樁靜載荷試驗要點，而在《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)

計規(guī)范》GBJ7-89的附錄中則增加了地基土載荷試驗要點、巖基載荷試驗要點、標(biāo)準(zhǔn)貫入和輕便

觸探試驗要點，與TJ7-74相比，原位測試的份量加重了，到了95年的《巖土工程勘察規(guī)范》,

已將原位測試單獨列為了一章，包含了載荷試驗等十種在勘察、設(shè)計階段常用的原位測試方法。

山此可見，巖土工程原位測試技術(shù)的地位是愈來愈重要了。而且，巖土工程原位測試技術(shù)的應(yīng)用

范圍并不限于勘察設(shè)計階段，在施工和施工驗收階段，原位測試也有重要的應(yīng)用。

巖土工程多為隱蔽性工程，由于巖土性質(zhì)的復(fù)雜多變，加之結(jié)構(gòu)體與巖土體之間的相互作用

難以把握，故巖土工程中發(fā)生事故的機率很大而且難于發(fā)現(xiàn)和補救。因此，重視和強化巖土工程

中的監(jiān)測和檢測工作是十分必要的，而原位測試(檢測)是實際工作中最常用也是最直觀可靠的

技術(shù)手段。

三.本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求

本課程的教學(xué)目的在于培養(yǎng)研究生：

(1)了解巖土工程中各種測試技術(shù)的最新進展；

(2)掌握巖土工程中各種測試技術(shù)的基本方法；

(3)掌握測試結(jié)果的基本分析方法；

(4)能較為熟練地運用各種測試方法解決工程實際問題。

本課程的主要內(nèi)容：除緒論外共十章，包含了巖土工程測試的主要方面，以通用的測試技術(shù)

為主，同時納入了一些應(yīng)用于特定工程領(lǐng)域的測試技術(shù)。學(xué)習(xí)上基本每周一章，也就是一種測試

方法，以課堂講授與自學(xué)討論相結(jié)合，盡可能安排一些現(xiàn)場參觀考察。

應(yīng)該說，巖土工程原位測試技術(shù)是巖土工程中發(fā)展最快和最具應(yīng)用價值的領(lǐng)域，在這里還有

很多工作要做，也是一個同學(xué)們可以大展身手的廣闊舞臺。

思考題

1.什么是巖土工程，它與咖些工程領(lǐng)域有關(guān)？

3

2.巖土工程原位測試在巖土工程中處于何種地位？它與室內(nèi)試驗的關(guān)系如何？

3.巖土工程原位測試所包含的測試技術(shù)，除了本課程所論及的以外，據(jù)你所知還有那一些?

4

第1章地基靜載荷試驗

試驗?zāi)康?，確定地基的承載力和變性特性，螺旋板載荷試驗尚可估算地基土的固結(jié)系數(shù)。

地基靜載荷試驗包括平板載荷試驗和螺旋板載荷試驗。

載荷試驗相當(dāng)于在工程原位進行的縮尺原型試驗，即模擬建筑物地基土的受荷條件，比較直

觀地反映地基土的變形特性。該法具有直觀和可靠性高的特點，在原位測試中占有重要地位，往

往成為其他方法的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。載荷試驗的局限性在于費用較高，周期較長和壓板的尺寸效應(yīng)。

1.1試驗設(shè)備和方法

一.試驗設(shè)備

平板載荷試驗因試驗土層軟硬程度、壓板大小和試驗面深度等不同，采用的測試設(shè)備也很多。

除早期常用的壓重加荷臺試驗裝置外，目前國內(nèi)采用的試驗裝置，大體可歸納為由承壓板、加荷

系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)四部分組成，其各部分機能是：加荷系統(tǒng)控制并穩(wěn)定加荷的大小，通

過反力系統(tǒng)反作用于承壓板，承壓板將荷載均勻傳遞給地基土，地基土的變形由觀測系統(tǒng)測定。

(一)承壓板類型和尺寸

承壓板材質(zhì)要求承壓板可用混凝土、鋼筋混凝土、鋼板、鑄鐵板等制成，多以肋板加固的鋼

板為主。要求壓板具有足夠的剛度，不破損、不撓曲，壓板底部光平，尺寸和傳力重心準(zhǔn)確，搬

運和安置方便。承壓板形狀可加工成正方形或圓形，其中圓形壓板受力條件較好，使用最多。

(二)承壓板面積

我國勘察規(guī)范規(guī)寇一般宜采用0.25~0.50m2,對均質(zhì)密實的土，可采用O.ln?,對軟土和人工

填土，不應(yīng)小于0.5n?。但各國和國內(nèi)各部門采用的承壓板面積不盡相同，如日本常用方形900cm之,

蘇聯(lián)常用0.5n?,我國鐵道部第一設(shè)計院則根據(jù)自己的經(jīng)驗，按如下原則選?。?/p>

(1)碎石類土：壓板直徑宜大于碎、卵石最大粒徑的10倍；

(2)巖石地基：壓板面積1000cm2；

(3)細顆粒土：壓板面積1000~5000cm2,

(4)視試驗的均質(zhì)土層厚度和加荷系統(tǒng)的能力、反力系統(tǒng)的抗力等確定之，以確保載荷試驗

能得出極限荷載。

(三)加荷系統(tǒng)

加荷系統(tǒng)是指通過承壓板對地基施加荷載的裝置，大體有：

(1)壓重加荷裝置

一般將規(guī)則方正或條形的鋼綻、鋼軌、混凝土件等重物，依次對稱置放在加荷臺上，逐級加

荷，此類裝置費時費力且控制困難，已很少采用。

(2)千斤頂加荷裝置

根據(jù)試驗要求，采用不同規(guī)格的手動液壓千斤頂加荷，并配備不同量程的壓力表或測力計控

5

制加荷值。

（四）反力系統(tǒng)

一般反力系統(tǒng)由主梁、平臺、堆載體（錨樁）等構(gòu)成。

（五）量測系統(tǒng)

量測系統(tǒng)包括基準(zhǔn)梁，位移計，磁性表座，油壓表（測力環(huán)）。

機械類位移計可采用百分表，其最小刻度0.01mm,量程一般為5~30mm,為常用儀表。電子

類位移計一般具有量程大、無人為讀數(shù)誤差等特點，可以實現(xiàn)自動記錄和繪圖。油壓表一般為機

械式，人工測讀。

測試用的儀表均需定期標(biāo)定，一般一年標(biāo)定一次或維修后標(biāo)定，標(biāo)定工作原則上送具有相應(yīng)

資質(zhì)的計量局或?qū)I(yè)廠進行。

二.設(shè)備的現(xiàn)場布置

當(dāng)場地尚未開挖基坑時;需在研究的土層上挖試坑，坑底標(biāo)高與基底設(shè)計標(biāo)高相同。如在基

底壓縮層范圍內(nèi)有若干不同性質(zhì)的土層，則對每一土層均應(yīng)挖一試坑，坑底達到土層頂面，在坑

底置放剛性壓板。試坑寬度不小于壓板寬度的三倍。設(shè)備的具體布置方式有如下兩種：

I.堆載平臺方式：

圖1-1平板我荷試驗裝置示意

2.錨樁反力梁方式。

設(shè)備安裝時應(yīng)確保荷載板與地基表面接觸良好且反力系統(tǒng)和加荷系統(tǒng)的共同作用力與承壓板

中心在一條垂線上。當(dāng)對試驗的要求較高時，可在加荷系統(tǒng)與反力系統(tǒng)之間，安設(shè)一套傳力支座

裝置，它是借助球面、滾珠等，調(diào)節(jié)反力系統(tǒng)與加荷系統(tǒng)之間的力系平衡，使荷載始終保持豎直

傳力狀態(tài)。

三.測試方法與數(shù)據(jù)采集

平板載荷試驗適用于淺層地基，螺旋板載荷試驗適用于深層地基或地卜水位以F的地基。

壓板形狀和尺寸的選擇：一般用圓形剛性壓板；一般地基0.25~0.5m\巖石地基根據(jù)節(jié)理裂

隙的密度，圓形，直徑300mm（《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002,以下簡稱《地基規(guī)

范》），復(fù)合地基根據(jù)加固體的布置。

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試驗用的加載設(shè)備，最常見的是液壓千斤頂加載設(shè)備。位移測試可采用機械式百分表或電測

式位移計，測試時將位移計用磁性表座固定在基準(zhǔn)梁上?液壓加載設(shè)備和位移量測設(shè)備要定期標(biāo)

定，以最大可能地消除其系統(tǒng)誤差。

試驗的加載方式可采用分級維持荷載沉降相對穩(wěn)定法（慢速法）、沉降非穩(wěn)定法（快速法）

和等沉降速率法，以慢速法為主。

載荷試驗較費時費力，在勘測設(shè)計階段，一般是根據(jù)工程設(shè)計要求，在一條線路或一個工程

地質(zhì)分區(qū)內(nèi)，選擇具有代表性的均質(zhì)地層（厚度大于2倍壓板直徑）進行試驗。而在施工檢驗階

段，

以下列出《地基規(guī)范》對于慢速法加載過程的規(guī)定：

荷載分級：不少于8級，總加載量不應(yīng)少于荷載設(shè)計值的兩倍；

穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)連續(xù)兩小時內(nèi)，每小時內(nèi)沉降增量小于0.1mm時，則認為沉降已趨穩(wěn)定，可施

加下一級荷載。

數(shù)據(jù)測讀：每級加載后，按間隔10、10、10、15、15min,以后每半小時讀一次沉降，直至

沉降穩(wěn)定。

加載終止標(biāo)準(zhǔn)：

1.承壓板周圍的土明顯的側(cè)向擠出；

2.沉降急驟增大，荷載-沉降曲線出現(xiàn)陡降段；

3.在某一級荷載的作用下，24h內(nèi)沉降速率不能達到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；

4.s/b>0.06（/>：承壓板寬度或直徑）。

卸載：該規(guī)范沒有對卸載過程做出規(guī)定，但完整的試驗應(yīng)包含卸載過程。

注意各規(guī)范的規(guī)定有一些差別。

試驗操作過程：

（1）正式加荷前，將試驗面打掃干凈以觀測地面變形，將百分表的指針調(diào)至接近于最大讀數(shù)

位置；

（2）按規(guī)定逐級加荷和記錄百分表讀數(shù)，達到沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后再施加下一級荷載，一般在加

荷五級或已能定出比例界限點后，注意觀測地基土產(chǎn)生塑性變形使壓板周圍地面出現(xiàn)裂紋和土體

側(cè)向擠出的情況，記錄并描繪地面裂紋形狀（放射狀或環(huán)狀、長短粗細）及出現(xiàn)時間。

（3）試驗過程的各級荷載要始終確保穩(wěn)壓，百分表行程接近零值時應(yīng)在加下?級荷載前調(diào)整,

并隨時注意平臺上翹、錨樁拔起、撐板上爬、撐桿傾斜、坑壁變形等不安全因素，及時采取處置

措施，必要時可終止試驗。

快速法加載：特點是加荷速率快、試驗周期短，一般情況下試驗過程僅數(shù)小時至十多個小時,

但其測試成果和適用條件與常規(guī)方法略有差異。

快速我荷試驗仍是逐級加荷，但前后兩級加荷的間隔時間是固定的，?般為10~30min,有規(guī)

定為60min的。根據(jù)研究結(jié)果，在比例界限點以內(nèi)的彈性變形階段，快速載荷試驗的沉降量s—

般偏小，當(dāng)荷載超過0后地基土已處于塑性變形階段，快速載荷試驗的沉降量s一般增幅較快，

當(dāng)荷載接近或超過地基土的極限荷載時，快速與常規(guī)兩種試驗p-s曲線逐漸接近，所定極限荷載

值相同或差一個荷載級。因此，兩種試驗方法確定的0、p：和基本承載力4值基本相近，其極差

（最大與最小值間）不會超過平均值的30%,符合規(guī)范要求?？焖佥d荷試驗主要適用于沉降速率

7

快的地層，如巖石、碎石類土、砂類土等，對毋須作沉降檢算的建筑物，結(jié)合施工時限也可對粘

性土地層采用快速試驗。

1.2基本測試原理

平板載荷試驗（PlateLoadingTest,簡稱PLT）是一種最古老的、并被廣泛應(yīng)用的土工原位測

試方法。平板載荷試驗是指在板底平整的剛性承壓板上加荷，荷載通過承壓板傳遞給地基，以測

定天然埋藏條件下地基土的變形特性，評定地基土的承載力、計算地基土的變形模量并預(yù)估實體

基礎(chǔ)的沉降量。平板載荷試驗的理論依據(jù)，一般是假定地基為彈性半無限體（具有變形模量￡。和

泊松比v）,按彈性力學(xué)的方法導(dǎo)出表面局部荷載作用下地基土的沉降量s計算公式。

一.半無限空間表面作用局部荷載時的彈性理論解

假定地基為各向同性半無限體，在地表荷載作用下，地基中所引起的應(yīng)力，可用彈性理論求

解。

1.豎直集中荷載作用時

當(dāng)豎直集中荷我P作用在地表面上，在地基中任一點N所引起的應(yīng)力已于1885年為布辛納

斯克（Boussinesq）所解出。設(shè)坐標(biāo)原點選在著力點上，如采用圓柱坐標(biāo)，如圖1-2所示，則z軸

向下為正，土中任一點NG,0,z）離原點。的距離為火，R矢徑與z的夾角為夕?？梢钥闯?，這

是一個軸對稱問題，只要z和/"不變，在任何啦置上之一點的應(yīng)力狀態(tài)都應(yīng)是相等的。

布辛納斯克的解答為：

上為地基應(yīng)力系數(shù)，無量綱，可直接計算或查表。

類似的可以寫出其它應(yīng)力分量。通過物理方程轉(zhuǎn)換后可得到應(yīng)變表達式，對整個地基積分后

得到地基表面的變形分布。

當(dāng)?shù)鼗砻孀饔糜芯植糠植己奢d時，可對上式改寫后進行積分求解。

2.剛性壓板下的地基反力分布

考慮圓形剛性壓板，在中心荷載的作用下，壓板的沉降將是均勻的，壓板下的地基反力的分

布必然對稱于豎直中心軸。這是一個軸對稱問題。因為地基中的位移分布復(fù)雜且未知，難于用函

數(shù)表達，可用擬合法求解，也就是假設(shè)一個地基反力分布，該應(yīng)力分布的合力的大小與作用的荷

載相同，運用上述過程求解壓板的沉降，然后根據(jù)計算結(jié)果對地基反力分布進行修正，再進行新

一輪試算，直到計算的壓板沉降接近于均勻時為止。

計算所得的壓板卜的應(yīng)力分布形式如下圖所示。

圖1-2豎直集中荷載作用下的計算圖式圖1-3壓板沉降與壓板下的應(yīng)力分布

壓板的沉降可以圖示為圖1-3。

理論表達式為：

Pn

x）=-----]=----/:（1-2）

2W7?2-%22兀也-（x/R?

式中，各符號的含義如上圖。

方形剛性壓板下的應(yīng)力分布還要復(fù)雜一些，但其形狀與此類似。

3.剛性壓板的平均沉降與荷載的關(guān)系

上述計算過程除了能獲得壓板下的應(yīng)力分布以外，還可以得到壓板F的平均沉降。從總體來

看，該問題可以歸結(jié)為?個非線性數(shù)學(xué)規(guī)劃問題。

在土力學(xué)教材中已經(jīng)列出了剛性壓板的沉降與壓板下平均應(yīng)力之間的關(guān)系式。

圓形剛性壓板（。為直徑）：s=巴上匕”>

4E°

方形剛性壓板（B為邊長）：s=—^^PB

2Eo

上述式中的L為泊松比，瓦為地基土的變形模量。上列公式說明，當(dāng)?shù)鼗奶匦源_定時，壓

板的沉降與荷載集度及板的寬度成正比。

根據(jù)上列公式，可以根據(jù)載荷試驗確定地基土的變形模量，式中的泊松比根據(jù)經(jīng)驗或手冊的

建議值確定。

上述結(jié)果所依據(jù)的是彈性理論，而實際上土體并不是理想彈性體，所以實際的地基反力分布

并不完全如此。

荷載板的剛度效應(yīng)

壓板的剛度會對地基反力的分布產(chǎn)生顯著的影響。當(dāng)壓板的剛度有限時，在中心荷載的作用

下，基底壓力視壓板剛度而又不同的分布特征。但實際上，根據(jù)圣文南原理，當(dāng)一個力系作用于

彈性介質(zhì)上，如其總量保持不變而僅只分布形式發(fā)生變化，那么受影響的部位僅局限于力系作用

點的附近。所以，壓板剛度對地基變形的影響是有限的，但壓板剛度對位移測試結(jié)果的影響是顯

而易見的。故荷載板必須有足夠的剛度。

三.影響深度

鑒于加荷能力和剛性壓板的假設(shè)，壓板的尺寸?般較小，其影響深度也是有限的。?般認為，

平板載荷試驗只能反映2倍壓板寬度的深度以內(nèi)的土性。所以，壓板試驗的壓板尺寸也不宜過小。

特別是當(dāng)場地內(nèi)含有軟弱下臥層時。

四.荷載板的尺寸效應(yīng)

由于載荷試驗具有縮尺模型和反映土的變形特性的直觀特點，國內(nèi)外多將平板載荷試驗作為

確定地基承載力的基本方法，《地基規(guī)范》規(guī)定：對破壞后果很嚴重的如高層建筑等一級建筑物,

9

應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗采用載荷試驗、理論公式計算及其它原位試驗等方法綜合確定；以靜力觸探、旁

壓儀及其它原位試驗確定地基承載力時，應(yīng)與載荷試驗進行對比后確定。

但荷載板的尺寸一般遠小于建筑物的基礎(chǔ)尺寸，故其影響深度極為有限，由試驗得出的P-S

曲線具有模型試驗的特征，決不能代表基礎(chǔ)的荷載與沉降之間的關(guān)系，所求得的變形模量也決不

能盲目地用于整個壓縮層。一般而言，當(dāng)荷載集度P相同時，基礎(chǔ)的面積越大，所產(chǎn)生的總沉降

也越大。特別是當(dāng)基底下含有軟弱下臥層時更需注意。

1.3試驗成果的整理分析

一.試驗成果的整理

（-）原始讀數(shù)的計算復(fù)核

對位于承壓板上百分表的現(xiàn)場記錄讀數(shù)，求取其平均值，計算出各級荷載下各觀測時間的累

計沉降量，對于監(jiān)測地面位移的百分表，分別計算出各地面百分表的累計升降量。經(jīng)確認無誤后,

可以繪制所需要的各種實測曲線，供進一步分析之用。

（二）異常數(shù)據(jù)處理

大量實測結(jié)果表明，當(dāng)?shù)鼗恋木鶆蛐陨锌汕覝y試過程正常時，測試得出的主要曲線（p~S

曲線）是比較光滑的。所謂異常數(shù)據(jù)是指背離這一規(guī)律性的數(shù)據(jù)。比如p~S曲線上的某一點背離

曲線很多，或隨著加載的進行壓板變形過小甚至產(chǎn)生反方向的位移，油壓表或百分表的讀數(shù)產(chǎn)生

跳躍，等等。最好的辦法是防止出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。其措施是儀器儀表的保養(yǎng)維修、定期標(biāo)定并經(jīng)常

檢查，試驗過程中要經(jīng)常觀察，及時發(fā)現(xiàn)問題，盡早排除設(shè)備故障，同時，壓板的選擇，基準(zhǔn)梁

的選擇安裝等等都非常重要。

在資料分析階段發(fā)現(xiàn)個別點據(jù)異常時，只要不對結(jié)果的判釋有太大的影響，可以將其舍去。

若測試中的異常點過多，則該次試驗為不合格，應(yīng)重新進行試驗。

（三）曲線繪制

一般地，地基靜載試驗主要應(yīng)繪制P-S曲線，但根據(jù)需要，還可繪制各級荷載作用下的沉降

和時間之間的關(guān)系曲線以及地面變形曲線。

完整的P-S曲線包含了3個階段，例如下圖所示：

10

圖14某地基靜載試驗的荷載~位移曲線(p~s曲線)

0A段為彈性階段，曲線特征為近似線性，基本上反映了地基土的彈性性質(zhì)，A點為比例界

限，對應(yīng)的荷載稱為臨塑荷載；

AB段為塑性發(fā)展階段，曲線特征為曲率加大，表明地基土由彈性過渡到彈塑性，并逐步進

入破壞；

BC段為破壞階段，曲線特征為產(chǎn)生陡降段，C點對應(yīng)的荷載稱為破壞荷載，在該級荷載作用

下壓板的沉降通常不能穩(wěn)定或總體位移太大，C點荷載的前一級荷載(不一定是B點)稱為極限

荷載。

若繪出的p~s曲線的直線段不通過坐標(biāo)原點，可按直線段的趨勢確定曲線的起始點，以便對

p?s曲線進行修正。

地基承載力的判斷

就總體而言，建筑物的地基應(yīng)有足夠的強度和穩(wěn)定性，這也就是說地基要有足夠的承載能力

和抗變形能力。確定地基的承載力時既要控制強度，一般至少確保安全系數(shù)不小于2,又要能確

保建筑物不致產(chǎn)生過大沉降。但具體到各類工程時側(cè)重點有所不同，這與工程的使用要求和使用

環(huán)境有關(guān)。鐵路建筑物一般以強度控制為主、變形控制為輔；工業(yè)與民用建筑則一般以變形控制

為主、強度控制為輔。

《地基規(guī)范》附錄C對于確定地基承載力的規(guī)定如下：

1.當(dāng)PT曲線上有明確的比例界限時，取該比例界限所對應(yīng)的荷載值；

2.當(dāng)極限荷載小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半；

3.當(dāng)不能按上述二款要求確定時，當(dāng)壓板面積為0.25~0.5m2,可取s/6=0.01~0.015所對應(yīng)的

荷載，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。

在求得地基承載力實測值后，該規(guī)范規(guī)定按下述方法確定地基承載力特征值：

同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應(yīng)少于3點，當(dāng)試驗實測值的極差不超過其平均值的30%時，

取此平均值作為該土層的地基承載力特征值￡k。

鐵道部第一勘測設(shè)計院曾對全國各地的五百多個載荷試驗資料進行分析，他們認為地基基本

承載力。。的取值標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與地基土的性質(zhì)結(jié)合起來考慮，具體做法是：

I.對。~。3的老粘性土和。的老黃土，比例界限對應(yīng)的s/d的平均值為0.03,取相應(yīng)荷

載值的1/2定?！?其對應(yīng)的s/d的平均值為0.007o

2.對一般Q粘性土、。3~。4新黃土、砂類土一般以比例界限定。0，它所對應(yīng)的s/d值為：

(1)/p>10的粘性土和新黃土平均為0.01;

(2)/p410的粘性土平均為0.012；

(3)砂類土平均為0.015。

當(dāng)比例界限pi和極限荷載0不明顯時，以s/d=0.06對應(yīng)的荷載當(dāng)作「2,并以m/2定。0。

3.對高壓縮性軟弱土層

一般仍以小定。o,在滿足建筑物的沉降要求時，也可取s/啟0.02對應(yīng)的荷載定為。0。

II

三.變形模量計算

確定地基土的變形模量的可靠方法是原位測試，原位測試方法中較好的也較有成效的是現(xiàn)場

靜載荷試驗和旁壓試驗。本節(jié)介紹載荷試驗確定瓦的方法。根據(jù)壓力~沉降曲線，如圖1-4,曲線

前部的0A段大致成直線，說明地基的壓力與變形呈線性關(guān)系，地基的變形計算可應(yīng)用彈性理論

公式。于是借用前述公式可算出土的變形模量具體做法是，在p~s曲線的直線段OA上可以

任選一點p和對應(yīng)的s,代入公式（4-14）或（4-15）,即可算出壓板下壓縮土層（大致38或3。

厚）內(nèi)的平均瓦值，并可用于計算地基沉降。要注意的是，如果地表以下不遠處還含有軟弱下臥

層，把表層荷載試驗所得的&）用于全壓縮層的總沉降計算，其結(jié)果必然較地基的實際沉降為低，

這是偏危險的。因此，在進行地基沉降計算前務(wù)必把地層情況搞清楚。如在基底壓縮層范圍內(nèi)發(fā)

現(xiàn)弱下臥土層，必須對軟土層進行荷載試驗，以掌握壓縮層的全部變形參數(shù)，才能既安全又準(zhǔn)確

地估算出地基沉降來。

四.確定地基的基床系數(shù)

p~s曲線前部直線段的坡度，即壓力與變形比值p/s,稱為地基基床系數(shù)左（kN/n?）,這是一

個反映地基彈性性質(zhì)的重要指標(biāo)，在遇到基礎(chǔ)的沉降和變形問題特別是考慮地基與基礎(chǔ)的共同作

用時，經(jīng)常需要用到這一參數(shù)。

地基基床系數(shù)上可以直接按定義確定。

五.實例分析

如載荷試驗中采用直徑1.128m的圓形壓板，得出的p~s曲線如圖1-4,已知壓板下的地基土

較為均勻，其橫向變形系數(shù)v可取為0.25。試根據(jù)該圖確定該地基土的極限荷載p/、承載力實測值

為、基床系數(shù)4和變形模量瓦。

解：按該圖得到A點對應(yīng)的荷載為350kPa,相應(yīng)的壓板沉降量為12.4mm,C點對應(yīng)的荷載

為500kPa。故得到地基土的比例界限為350kPa,極限荷載p,為500kPa。按規(guī)范的規(guī)定，因為比

例界限不是很清晰，而極限荷載容易確定且極限荷載小于對應(yīng)比例界限的2倍，故取極限荷載的

一半作為該試驗點的承載力實測值，即為250kPa。

按相應(yīng)公式算得基床系數(shù)：A=350/0.0124=28225.8kN/m3?28.2MN/m3

算得變形模量：￡0=&1一后p￡>=正X0.35x1.128=26.46MPa

02s20.0124

從上述計算過程可以看出，在數(shù)據(jù)處理和分析過程中不是太精確，規(guī)范的規(guī)定對很多情況也

不是太明確，一般應(yīng)借助于經(jīng)驗和理論知識，且應(yīng)偏于安全。

1.4螺旋板載荷試驗要點

螺旋板載荷試驗是將一螺旋形的承壓板借助于人力或機械力旋入地面以正預(yù)定位置（見孟高

頭著土體原位測試pl46）,通過傳力桿對螺旋形承壓板施加荷載，同時觀測承壓板的位移。所

以這是一種不需挖試坑的壓板試驗，它的最大好處在于不破壞試驗土層的原始應(yīng)力狀態(tài)，可以不

做大的設(shè)備搬動就能測得同一點不同深度處的地基特征，還可以用于水下。通過獲得的壓力-位移

12

-時間關(guān)系，借助于理論或經(jīng)驗關(guān)系可以推求地基的變形參數(shù)（變形模量、固結(jié)系數(shù)）、飽和軟粘

土的不排水抗剪強度和地基土的承載力等。

螺旋板載荷試驗適用于地表以下一定深度處的砂土和硬度不大的粘土層。

相應(yīng)的技術(shù)要求為：

1.螺旋承壓板應(yīng)有足夠的剛度，加工應(yīng)準(zhǔn)確，板頭面積為100cm2、200cm2和500cm2等。土

層硬時選用較小的板；

2.加載方式與平板載荷試驗一樣，有常規(guī)慢速法、快速法和等速率法（沉降速率可按

0.5~2mm/min控制）；

3.同?試驗孔在垂直方向上的試驗點間距一般應(yīng)21m,并應(yīng)結(jié)合土層變化按均勻性的原則布

置。實測中一般在用靜力觸探了解了土層剖面后作測點布置；

4.試驗加載等級、穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)束條件等同平板載荷試驗。

1.5復(fù)合地基載荷試驗要點

復(fù)合地基測試的特殊性，主要在于復(fù)合地基中存在加固體，測試時必須要加以考慮。基本測

試方法有兩種：單樁復(fù)合地基測試法和樁土分離式測試法。單樁復(fù)合地基測試時壓板覆蓋的區(qū)域

與一根樁承擔(dān)的加固面積相適應(yīng)；而樁土分離式測試法是分別對樁和土進行測試，然后按公式換

算出相應(yīng)的地基參數(shù)。當(dāng)樁的布置很密時，也可采用多樁復(fù)合地基測試法。

一.單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗要點

采用此種試驗方式時，應(yīng)注意壓板尺寸的選擇和壓板的安裝。采用單樁復(fù)合地基試驗方式時,

壓板面積為一根樁承擔(dān)的處理面積，實際選擇時應(yīng)根據(jù)地基處理時的施工圖計算。壓板的安裝時

要特別注意壓板下面應(yīng)該只有一根樁，且應(yīng)該使壓板的中心與樁的中心對正。下面列出《建筑地

基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2002中的相應(yīng)規(guī)定。

1.壓板可用圓形或方形，面積為一根樁承擔(dān)的處理面積；多樁復(fù)合地基載荷試驗的壓板可用

方形或矩形，其尺寸按實際樁數(shù)所承擔(dān)的處理面積確定。

2.壓板底標(biāo)高應(yīng)與樁頂設(shè)計標(biāo)高相同，壓板下宜設(shè)中粗砂找平層。

3.加荷等級可分為8~12級，總加載量不應(yīng)小于設(shè)計要求壓力值的兩倍。

4.每加一級荷載前后應(yīng)各讀記承壓板沉降量s一次，以后每半小時讀記一次。當(dāng)一小時內(nèi)沉

降增量小于0.1mm時，即可加下一級荷我。

5.當(dāng)出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一時，可終止試驗：

（1）沉降急驟增大、土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的隆起；

（2）承壓板的累計沉降量已大于其寬度或直徑的6%；

（3）當(dāng)達不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設(shè)計要求壓力值的兩倍。

6.卸載級數(shù)可為加載級數(shù)的一半，等量進行，每卸一級，間隔半小時，讀記回彈量，待卸完

13

全部荷載后間隔3小時讀記總回彈量。

7.復(fù)合地基承載力特征值的確定：

（1）當(dāng)壓力一沉降曲線上極限荷載能確定，而其值不小于對應(yīng)比例界限的2倍時，可取比例

界限；當(dāng)其值小于對應(yīng)比例界限的2倍時，可取極限荷載的一半；

（2）當(dāng)壓力一沉降曲線是平緩的光滑曲線時，可按相對變形值確定：

1）對振沖樁、砂石樁復(fù)合地基或強夯置換墩：當(dāng)以粘性土為主的地基，可取s/6或s/d=0.015

所對應(yīng)的壓力“和"分別為承壓板寬度和直徑，當(dāng)其值大于2m時、按2m計算）；當(dāng)以粉土或

砂土為主的地基，可取s/6或s/"=0.01所對應(yīng)的壓力。

2）對土擠密樁、石灰樁或柱錘沖擴樁復(fù)合地基，可取s/b或s/d=0.012所對應(yīng)的壓力。對灰

土擠密樁復(fù)合地基，可取s/b或s/d=0.008所對應(yīng)的壓力。

3）對水泥粉煤灰碎石樁或夯實水泥土樁復(fù)合地基，當(dāng)以卵石、圓礫、密實粗中砂為主的地基,

可取s/b或s/d=0.008所對應(yīng)的壓力；當(dāng)以粘性土、粉土為主的地基，可取s/b或s/d=0.01所對應(yīng)

的壓力。

4）對水泥土攪拌樁或旋噴樁復(fù)合地基，可取s/b或s/d=0.006所對應(yīng)的壓力。

8.試驗點的數(shù)量不應(yīng)少于3點，當(dāng)滿足其極差不超過平均值的30%時，可取其平均值為復(fù)合

地基承載力特征值。

二.樁土分離式試驗要點

一般試驗過程與常規(guī)壓板試驗相同，只是在選擇承壓板時，進行樁體測試的壓板應(yīng)與樁的截

面相適應(yīng)，進行土體測試的壓板可按常規(guī)地基測試的壓板選擇，但應(yīng)注意其覆蓋面內(nèi)不應(yīng)有樁體

存在，且應(yīng)留有適當(dāng)余地。壓板安裝時也應(yīng)仔細檢查。

測試完成后，分別對樁體和土體進行統(tǒng)計分析，得出樁的承載力特征值和土的承載力特征值,

然后按下式計算復(fù)合地基承載力特征值：

/pk=，4/^k+（1-W7）,怠

式中Zpk——復(fù)合地基的承載力特征值；

4k——樁體單位截面積承載力特征值；

6——樁間土的承載力特征值；

m——加固體的面積置換率。

變形模量的計算可以類似進行。

1.6巖石地基載荷試驗要點

巖石地基測試的特殊性，在于巖石地基的強度高而壓縮性低。故在壓板尺寸的選擇，試驗方

法與標(biāo)準(zhǔn)上與常規(guī)載荷試驗有一些區(qū)別。

下面列出《地基規(guī)范》的規(guī)定，適用于確定巖基作為天然地基或樁基礎(chǔ)持力層時的承載力。

1.采用圓形剛性承壓板，直徑為300mm。當(dāng)巖石埋藏深度較大時，可采用鋼筋混凝土樁，

但樁周應(yīng)采取措施以消除樁身與土之間的摩擦力。

2.測量系統(tǒng)的初始穩(wěn)定讀數(shù)觀測：加壓前，每隔lOmin讀數(shù)一次，連續(xù)三次讀數(shù)不變可開始

14

試驗。

3.加載方式：單循環(huán)加載，荷載逐級遞增直到破壞，然后分級卸載。

4.荷載分級：第一級加載值為預(yù)估設(shè)計荷載的1/5,以后每級為l/10o

5.沉降量測讀：加載后立即讀數(shù)，以后每lOmin讀數(shù)一次。

6.穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：連續(xù)三次讀數(shù)之差均不大于0.01mm。

7.終止加載條件：當(dāng)出現(xiàn)下述現(xiàn)象之一時，即可終止加載：

(1)沉降量讀數(shù)不斷變化，在24h內(nèi)，沉降速率有增大的趨勢；

(2)壓力加不上或勉強加上而不能保持穩(wěn)定。

注：若限于加載能力，荷載也應(yīng)增加到不少于設(shè)計要求的兩倍。

8.卸載觀測：每級卸載為加載時的兩倍，如為奇數(shù)，第一級可為三倍。每級卸載后，隔lOmin

測讀一次，測讀三次后可卸下?級荷載。全部卸裁后，當(dāng)測讀到半小時回彈量小于0.01mm時，

即認為穩(wěn)定。

9.承載力的確定

(1)對應(yīng)于p~s曲線上起始直線段的終點為比例界限。符合終止加載條件的前一級荷載為極

限荷載。將極限荷載除以3的安全系數(shù)，所得值與對應(yīng)于比例界限的荷載相比較，取小值；

(2)每個場地載荷試驗的數(shù)量不應(yīng)少于3個，取最小值作為巖石地基承載力特征值。

(3)巖石地基承載力不進行深寬修正。

1.7小結(jié)

對靜載試驗的評價，優(yōu)勢與局限性，理論上(推求瓦)的缺陷，測試工作及成果分析中若干

需要注意的問題。

習(xí)題

1.某建筑場地的地基土為較均勻的硬塑狀粉質(zhì)粘土，現(xiàn)采用面積為0.50?的剛性圓形壓板進

行測試，所得3個試驗點在各級荷載作用下的沉降觀察數(shù)據(jù)如下表所示。試繪出3個點的p-s曲

線，并計算該場地的地基承載力特征值工k。_________________________________

荷載；試驗點沉降值/mm

/kPa1#2#3#

0000

501.271.151.32

1002.612.422.66

1503.843.783.91

2005.125.095.42

2506.586.317.03

30011.789.2712.11

35019.2515.3321.75

40028.4225.1040.44

45045.3141.87一-

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第2章靜力觸探試驗

靜力觸探測試（staticconepenetrationtest）簡稱靜探（CPT）。靜力觸探試驗是把一定規(guī)格的

圓錐形探頭借助機械勻速壓人士中，并測定探頭阻力等的一種測試方法，實際上是一種準(zhǔn)靜力觸

探試驗。荷蘭人在20世紀(jì)40年代提出了靜力觸探技術(shù)和機械式靜力觸探儀。試驗是用機械裝置

把帶有雙層管的圓錐形探頭壓人土中，在地面上用壓力表分別量測套筒側(cè)壁與周圍土層間的摩阻

力（工）和探頭錐尖貫入土層時所受的阻力（機）。電測靜力觸探試驗于1964年首先在我國研制

成功。原建工部綜合勘察院成功地研制了世界上第一臺電測靜力觸探儀，即我國目前普遍應(yīng)用的

單橋（單用）探頭靜力觸探儀。利用電阻應(yīng)變測試技術(shù)，直接從探頭中量測貫入阻力，并定義為

比貫入阻力。20世紀(jì)60年代后期，荷蘭開始研制類似的電測靜力觸探儀，探頭為雙橋式的。此

項成果發(fā)表于1971年。從20世紀(jì)70年代開始，電測靜力觸探的發(fā)展使靜力觸探有了新的活力，

發(fā)展迅猛，應(yīng)用普遍。其中，最重要的發(fā)展是國際上.于20世紀(jì)80年代初成功研制了可測孔隙水

壓力的電測式靜力觸探，簡稱孔壓觸探.（CPTU）。它可以同時測量錐頭阻力、側(cè)壁摩擦力和孔

隙水壓力，為了解土的更多的工程性質(zhì)及提高測試精度提供了極大的可能性和現(xiàn)實性。

目前在我國使用的靜力觸探儀以電測式為主。

靜力觸探具有下列明顯優(yōu)點：

（1）測試連續(xù)、快速，效率高，功能多，兼有勘探與測試的雙重作用；

（2）采用電測技術(shù)后，易于實現(xiàn)測試過程的自動化，測試成果可由計算機自動處理，大大減

輕了人的工作強度。

由于以上原因，電測靜力觸探是目前應(yīng)用最廣的一種土工原位測試技術(shù)，本章將重點加以敘

述和討論。

靜力觸探的主要缺點是對碎石類土和密實砂土難以貫入，也不能直接觀測土層。在地質(zhì)勘探

工作中，靜力觸探常和鉆探取樣聯(lián)合運用。

圖2-1是靜力觸探示意和得到的測試曲線。從測試曲線和地層分布的對比可以看出，觸探阻

力的大小與地層的力學(xué)性質(zhì)有密切的相關(guān)關(guān)系。

靜力觸探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用在于：

對地基土進行力學(xué)分層并判別土的類型；確定地基土的參數(shù)（強度、模量、狀態(tài)、應(yīng)力歷史）；

砂土液化可能性；淺基承載力；單樁豎向承載力等。

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圖2-1靜力觸探示意及其曲線

（a）靜力觸探示意及土層剖面（b）靜力觸探曲線

2.1試驗設(shè)備和方法

一.試驗設(shè)備

靜力觸探儀一般由三部分構(gòu)成，即：①觸探頭，也即阻力傳感器；②量測記錄儀表；③貫入

系統(tǒng)：包括觸探主機與反力裝置，共同負責(zé)將探頭壓人土中。目前廣泛應(yīng)用的靜力觸探車集上述

三部分為一整體，具有貫入深度大（貫入力一般大于lOOkN）、效率高和勞動強度低的優(yōu)點。但

它僅適用于交通便利、地形較平坦及可開進汽車的勘測場地使用。貫入力等于或小于5OkN者，

一般為輕型靜力觸探儀，使用時，一般都將上述三部分分開裝運到現(xiàn)場，進行測試時再將三部分

有機地聯(lián)接起來。在交通不便、勘測深度不大或土層較軟的地區(qū)，輕型靜力觸探應(yīng)用很廣。它具

有便于搬運、測試成本較低及靈活方便之優(yōu)點。靜力觸探儀的貫入力一般為20~100kN,最大貫入

力為200kN,因為細長的探桿受力極限不能太大，太大易彎曲或折斷。貫入力為20~30kN者，一

般為手搖鏈?zhǔn)诫姕y十字板-觸探兩用儀。貫入力大于50kN者，一般為液壓式主機。在參考資料中

對觸探儀有較為詳盡的介紹。

（-）探頭

1.探頭的種類及規(guī)格

探頭是靜力觸探儀的關(guān)鍵部件。它包括摩擦筒和錐頭兩部分，有嚴格的