靜力觸探儀 靜力觸探貫入儀
一、靜力觸探儀概述：
靜力觸探儀適用于在一般粘性土、軟土、黃土和密砂土地區(qū)的土木建筑工程、市政、公路、工程地基土原位測(cè)試，用于查明地層在垂直和水平方向的變化；
靜力觸探儀用來(lái)確定天然地基承載力和估算單樁承載力；判別砂土液化的可能性；確定軟土的不排水抗剪強(qiáng)度；提供軟土地基承載力和斜坡穩(wěn)定性的計(jì)算指標(biāo)。
靜力觸探儀是利用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)將探頭勻速地壓入土中,適宜在軟土、粘性土、老粘土、黃土、砂性土等地層中測(cè)試，利用探頭與土層接觸時(shí)產(chǎn)生的阻力，通過(guò)電阻變化的信號(hào)，傳送到地面的測(cè)量?jī)x表上。靜力觸探儀整機(jī)各部件重量輕，體積小搬運(yùn)方便，安裝方便，工作效率高，能配用不同直徑的探桿和探頭。
符合靜力觸探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) CECS04:88和巖土工程勘察規(guī)范 GB50021-2001，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)國(guó)標(biāo)GB50021-2001巖土工程勘查規(guī)范。
二、靜力觸探儀結(jié)構(gòu)形式:主機(jī)（整機(jī)）、地錨、手搖式、單橋探頭（標(biāo)準(zhǔn)配置）、雙橋探頭（選配）、人工記錄儀（標(biāo)配）、自動(dòng)記錄儀（選配）。
三、CLD-3靜力觸探儀主要參數(shù)：
1、貫入力：3噸
2、貫入速度：0.8~1.2米/分
3、探桿長(zhǎng)： 1米/支
3、貫入探頭：10cm2
4、測(cè)量?jī)x表：人工記錄儀（標(biāo)準(zhǔn)配置為人工記錄儀）或自動(dòng)記錄靜探微機(jī)
5、整機(jī)重量：160公斤。
四、靜力觸探儀配置如下：
CLD-3靜力觸探儀主機(jī)架1臺(tái)，記錄儀1臺(tái)，探桿20米，單橋探頭1只，四芯屛蔽電纜線30米，地錨2根 山型板1只、卡快1只、加力桿2支、地錨壓鐵2付、地錨肖2只、導(dǎo)向套2付、等其余配套件工具全部供給。
五、靜力觸探儀操作規(guī)程：
1、 根據(jù)地質(zhì)勘探的布點(diǎn)要求，選取好位置，先在觸探試驗(yàn)點(diǎn)兩旁的地上擰兩個(gè)地錨，擰前 用鐵鍬在錨地點(diǎn)挖一個(gè) V 型坑，坑深 25-30cm,然后將地錨豎在 V 型槽內(nèi)以緩慢的速度 擰下，擰錨時(shí)用地錨壓鐵套在地錨桿上，將兩根加力桿分別插在地錨壓鐵兩邊，兩人或 多人以推磨狀地錨緩慢旋轉(zhuǎn)擰下，兩根地錨相距約 0.8m，然后將地面鏟平，鋪上兩塊木 墊板。 2、 與底架槽鋼，用 4 個(gè) M8 螺釘連接好后，安放在墊木板上，使兩根已下好的錨位于支架 兩邊，兩根槽鋼的中部，再將地錨壓鐵套在錨桿上，使底架槽鋼與壓鐵相互連接，插好 地錨銷(xiāo)釘，將 4 個(gè)蝴蝶螺絲釘旋在地錨壓鐵的螺孔中，矩形旋入使其頂緊底架槽鋼，施 壓時(shí)注意貫入支架必須與地面垂直，若不垂直可將一邊螺釘繼續(xù)旋入以達(dá)到垂直的目 的，如貫入支架與地面傾斜，螺釘壓緊已無(wú)法調(diào)整，可以松開(kāi)螺釘，抽動(dòng)一邊墊板（高 的一端）使墊板下土向兩邊推去減少其高度，以保證支架垂直地面。
3、 把帶有一端電纜線的探頭與已穿好探桿的電纜線相連接，用滌綸絕緣膠帶紙纏封插頭 處，以防進(jìn)水受潮和增加插座的抗拉力。將**根探桿連接，連接時(shí)一手握著探頭，一 手握著每節(jié)探桿，探頭不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)探桿，使其連接。切勿轉(zhuǎn)動(dòng)探頭，以免電纜線斷裂。
4、 將帶有探頭已穿好的電纜的探桿，放在觸探機(jī)一側(cè)，取出帶有探頭的**節(jié)探桿，將節(jié)探桿從上面板上對(duì)峙下面板的圓孔中穿過(guò)， 使探頭干在下面板的圓孔中， 對(duì)好中心， 將第二節(jié)探桿和**探桿連接。
5、 將經(jīng)歷觸探測(cè)力儀放在探桿旁邊，電纜線的另一端與靜力觸探測(cè)量?jī)x接好。儀表的接線 盒調(diào)整，見(jiàn)靜力觸探測(cè)量?jī)x使用說(shuō)明書(shū)。儀表調(diào)整時(shí)需將探頭垂直空避免陽(yáng)光直射，將 U 型卡塊卡在探桿街頭上，將山形壓板放在 U 型卡塊的下面，使其兩邊槽卡主鏈條，重 擊卡主探桿，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把使山形壓板卡住的兩根鏈條上的加長(zhǎng)銷(xiāo)由下向上運(yùn)動(dòng)，直至加長(zhǎng) 銷(xiāo)帶動(dòng)山形板及探桿抬起，懸空垂直地面，讀取初讀數(shù)。
6、 儀表調(diào)整完畢準(zhǔn)備工作就緒，就開(kāi)始工作。可由 4 人操作，分工是兩人專(zhuān)管搖把，以均 勻的速度將探桿壓下，一人放取探桿接頭上的 U 型卡塊和山形板兼顧接探桿，一人記錄 測(cè)量?jī)x表讀數(shù)。工作時(shí)將 U 型卡塊卡在探桿上，再將山形板放置在 U 型卡塊上，轉(zhuǎn)動(dòng) 搖把，使加長(zhǎng)銷(xiāo)壓住山形板，當(dāng)加長(zhǎng)銷(xiāo)壓住山形板工作時(shí)，使探桿以每分鐘 0.8-1.2m 的 速度向下貫入。
7、 將立柱上自行劃上 10cm 一檔的標(biāo)尺，觀察山形板下壓移動(dòng)的位置，記錄人員每 10cm 記一儀表數(shù)。
8、 當(dāng)一節(jié)探桿壓入底部時(shí)， 山形板與 U 型卡塊接近下面板（探桿向下貫入時(shí)另一節(jié)探桿可 根據(jù)情況在工作中雨向下貫入的探桿連接） ，這時(shí)停止搖把轉(zhuǎn)動(dòng)，握搖把的手不能 一下松開(kāi)，要慢慢反方向轉(zhuǎn)動(dòng)直至鏈條變形引起的彈力消除，否則會(huì)因彈力將搖把猛然 彈回而傷人。將山形板和 U 型卡塊取出，放在上面接頭上，重復(fù)上述過(guò)程中，是探桿不 斷壓入土中，直至貫入到預(yù)定觸探深度阻力儀表的極限，貫入即告結(jié)束。
9、 在探頭貫入過(guò)程中，若因貫入阻力太大而將地錨稍稍拔起、機(jī)架上臺(tái)，應(yīng)停止貫入，是 機(jī)架下落，將地錨壓鐵上蝴蝶螺釘旋一旋，使之再次壓住低價(jià)鋼槽。下錨時(shí)先要根據(jù)表 土的松軟情況，選用合適的地錨葉片，換葉片時(shí)只需將錨桿前的錨錐頭擰下，卸下葉片 換上所需葉片，將錨錐頭重新擰緊。
10、 為了消除因溫度變化對(duì)初讀數(shù)的影響，在初貫入的 3-5cm 內(nèi)每貫入 1cm 須將探桿 往上稍提一下，在探頭不受力的情況下，記取初讀數(shù)。其操作方法是停止轉(zhuǎn)動(dòng)搖把將山 形壓板到 U 型卡塊下面反轉(zhuǎn)搖把，將探桿往上稍提一下，記取讀數(shù)。
11、 貫入結(jié)束后即可將探桿拔起，拔起時(shí)將山形板放在 U 型卡塊下面，反轉(zhuǎn)搖把，是 探桿拔起。當(dāng)拔過(guò)幾根后，搖把搖起來(lái)覺(jué)得輕松時(shí)，可將搖把查到齒輪軸的軸頭上，這 樣拔桿速度可提高 4 倍。
12、 探桿全部拔起，搬開(kāi)觸探機(jī)架擰出地錨，一次實(shí)驗(yàn)便告結(jié)束。

延伸閱讀：
1、靜力觸探試驗(yàn)概述：靜力觸探試驗(yàn)（Static Cone Penetration,CPT）是利用準(zhǔn)靜力以恒定的貫入速率將一定規(guī)格和形狀的圓錐探頭通過(guò)一系列探桿壓入土中，同時(shí)測(cè)記貫入過(guò)程中探頭所受到的阻力，根據(jù)測(cè)得的貫入阻力大小來(lái)間接判定土的物理力學(xué)性質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法。靜力觸探首先在荷蘭研制成功，因此靜力觸探也叫“荷蘭錐”試驗(yàn)。靜力觸探試驗(yàn)可確定土的某些基本物理力學(xué)特性，如土的變形模量、土的容許承載力等。靜力觸探在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，將靜力觸探所得比貫入阻力（Ps）與載荷試驗(yàn)、土工試驗(yàn)有關(guān)指標(biāo)進(jìn)行回歸分析，可以得到適用于一定地區(qū)或一定土性的經(jīng)驗(yàn)公式，可以通過(guò)靜力觸探所得的計(jì)算指標(biāo)確定土的天然地基承載力。
靜力觸探既是一種原位測(cè)試手段，也是一種勘探手段，它和常規(guī)的鉆探-取樣-室內(nèi)試驗(yàn)等勘探程序相比，具有快速、精確、經(jīng)濟(jì)和節(jié)省人力等特點(diǎn)。此外，在采用樁基工程勘察中，靜力觸探能準(zhǔn)確地確定樁端持力層等特征也是一般常規(guī)勘察手段所不能比擬的。靜力觸探的主要優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)、快速、精確；可以在現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)得各土層的貫入阻力指標(biāo)；掌握各土層原始狀態(tài)（相對(duì)于土層被擾動(dòng)和應(yīng)力狀態(tài)改變而言）下有關(guān)物理力學(xué)的性質(zhì)，這對(duì)于地基在豎向變化比較復(fù)雜，而用其他常規(guī)勘探手段不可能能大密度取土或測(cè)試來(lái)查明土的變化；對(duì)于飽和砂土、砂質(zhì)粉土以及高靈敏度軟粘土層中鉆探取樣往往不易達(dá)到技術(shù)要求，或者無(wú)法取樣的情況；用靜力觸探連續(xù)壓入測(cè)試，則顯出其*的*性。但是，靜力觸探也有不足之處：不能對(duì)土層進(jìn)行直接的觀測(cè)、鑒別；由于穩(wěn)固的反力問(wèn)題沒(méi)有解決，測(cè)試深度不能超過(guò)80m；對(duì)于含碎石、礫石的土層和很密實(shí)的沙層一般不適合應(yīng)用等。
2、靜力觸探試驗(yàn)適用范圍：靜力觸探主要適用于粘性土、粉性土、砂性土。就黃河下游各類(lèi)水利工程、工業(yè)與民用建筑工程、公路橋梁工程而言，靜力觸探適用于地面以下50m內(nèi)的各種土層，特別是對(duì)于地層情況變化較大的復(fù)雜場(chǎng)地及不易取得原狀土的飽和砂土和高靈敏度的軟粘土地層的勘察，更適合采用靜力觸探進(jìn)行勘察。
靜力觸探是工程地質(zhì)勘察中的一項(xiàng)原位測(cè)試方位可用于：
（1）劃分土層判定土層類(lèi)別查明軟硬夾層及土層在水平和垂直方向的均勻性。
（2）評(píng)價(jià)地基土的工程特性容許承載力壓縮性質(zhì)不排水抗剪強(qiáng)度水平向固結(jié)系數(shù)飽和砂土液化勢(shì)砂土密實(shí)度等。
（3）探尋和確定樁基持力層預(yù)估打入樁沉樁可能性和單樁承載力。
（4）檢驗(yàn)人工填土的密實(shí)度及地基加固效果。
3、靜力觸探試驗(yàn)原理及結(jié)構(gòu)組成
靜力觸探是將一個(gè)內(nèi)部裝有傳感器的觸探頭以勻速壓入土中，由于地層中各種土的軟硬不同，探頭所受的阻力自然也不一樣，傳感器將這種大小不同的貫入阻力通過(guò)電信號(hào)輸入到記錄儀表記錄下來(lái)。電阻應(yīng)變式傳感器**為常見(jiàn)，它應(yīng)用了虎克定律、電阻定律和電橋原理。
靜力觸探實(shí)驗(yàn)的主要技術(shù)要求靜力觸探儀器主要有三部分組成：貫入裝置（包括反力裝置），其基本功能是可控制等速壓貫入；另一部分是傳動(dòng)系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)外使用的傳動(dòng)系統(tǒng)有壓液和機(jī)械的兩部分；第三部分是量測(cè)系統(tǒng)，這部分包括探頭、電纜和電阻應(yīng)變儀（或電位差計(jì)自動(dòng)記錄儀）等。
靜力觸探儀按其傳動(dòng)系統(tǒng)可分為：電動(dòng)機(jī)械式靜力觸探儀、液壓式靜力觸探儀和手控輕型鏈?zhǔn)届o力探觸儀。
貫入裝置
貫入裝置主要有液壓式靜力觸探機(jī)，手搖鏈條式靜力觸探機(jī)電動(dòng)機(jī)械式靜力觸探機(jī)等。
探桿
探桿是傳遞貫入力的媒介，為保證觸探孔的垂直，探桿一般采用高強(qiáng)度合金無(wú)縫鋼管制造。探桿也有一定的規(guī)格和要求，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)采用高強(qiáng)度無(wú)縫管材，其屈服強(qiáng)度不宜小于600MPa。探桿與接頭的連接要有良好的互換性。每根探桿的長(zhǎng)度一般為1m，其直徑應(yīng)和探頭直徑相同；但單橋探頭探桿直徑應(yīng)比探頭直徑小。
探頭
探頭是靜力觸探儀的關(guān)鍵部件，主要有單橋探頭、雙橋探頭、孔壓探頭及其他多功能探頭。
單橋探頭是我國(guó)所*的一種探頭類(lèi)型。它是將錐頭與外套筒連在一起，因而只能測(cè)量一個(gè)參數(shù)——比貫入阻力ps。這種探頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，堅(jiān)固耐用，是我國(guó)使用**多的一種探頭。ps值是單橋探頭在貫入過(guò)程中所受到的總的貫入阻力P與探頭圓錐錐底截面積A的比值，ps=P/A。比貫入阻力反映了探頭錐尖阻力和側(cè)壁摩擦阻力兩部分的綜合作用。
雙橋探頭由錐尖阻力量測(cè)部分和側(cè)壁摩擦阻力量測(cè)部分組成。由于錐頭與摩擦筒分開(kāi)，可同時(shí)測(cè)錐尖阻力qc和側(cè)壁摩阻力fs兩個(gè)參數(shù)。錐尖阻力量測(cè)部分：由錐頭、空心柱下半段、加強(qiáng)筒組成錐尖阻力傳遞結(jié)構(gòu)。側(cè)壁摩擦阻力量測(cè)部分：由摩擦筒、空心柱上半段及加強(qiáng)筒組成側(cè)壁摩擦阻力傳遞結(jié)構(gòu)。
孔壓探頭孔隙水壓力靜力觸探(Piezo Conepenetration Test)，簡(jiǎn)稱(chēng)孔壓觸探(CPTU)，它是在普通的CPT探頭上安裝了可以測(cè)量孔隙水壓力的傳感器，使貫入時(shí)能在測(cè)量qc，fs的同時(shí)，測(cè)量貫入引起的超孔隙水壓力△ｕ，當(dāng)停止貫入時(shí)，可測(cè)量超孔隙水壓力△ｕ的消散過(guò)程及*消散時(shí)的靜止孔隙水壓力u０它一般是在雙橋探頭基礎(chǔ)上再安裝一種可測(cè)觸探時(shí)產(chǎn)生的超孔隙水壓力裝置的探頭?？讐禾筋^**少可測(cè)三種參數(shù)，即qc、fs及孔隙水壓力u，功能多，用途廣，在國(guó)外已得到普遍應(yīng)用。
孔壓觸探與一般的靜力觸探相比，具有下面一些突出優(yōu)點(diǎn)：由于不同土體的滲透性差別很大，CPTU量測(cè)孔隙水壓力的靈敏度很高，能夠分辨1~2cm厚的薄土層土性的變化，因而可以詳細(xì)分層。特別是在區(qū)分砂層和粘土層方面精度很高。可以量測(cè)到孔隙水壓力，從而有可能進(jìn)行有效應(yīng)力分析?？梢怨浪阃馏w的滲透系數(shù)和固結(jié)系數(shù)。可以測(cè)定土層不同深度的靜止水壓力，獲得地下水條件的資料?？梢詤^(qū)分排水、部分排水和不排水的貫入條件?？捎?jì)算土的超固結(jié)比，評(píng)價(jià)土層應(yīng)力歷史，計(jì)算靜止側(cè)壓力系數(shù)k0等。
探頭的尺寸和加工精度，直接影響著觸探資料的準(zhǔn)確性。統(tǒng)一探頭幾何尺寸的目的是為了使觸探試驗(yàn)資料能夠相互引用與對(duì)比。規(guī)定的加工精度是為了保證探頭的幾何尺寸，限制探頭幾何尺寸的誤差，同時(shí)也是為了使探頭各部件能夠正常工作。選用的探頭幾何尺寸及加工精度必須符合我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。探頭各部件的機(jī)械性能影響著探頭的測(cè)試精度及使用壽命。探頭各部件中材質(zhì)要求較高的是傳感器，傳感器是探頭的心臟，對(duì)探頭的測(cè)試精度、使用壽命起著決定性的作用。傳感器應(yīng)使用高強(qiáng)度鋼材制作，**好采用60Si2Mn鋼，并進(jìn)行熱處理。探頭其余部件的材質(zhì)要求并不高，用40Cr或45鋼均可，也要經(jīng)過(guò)熱處理。
探頭的絕緣度：探頭的絕緣度是指應(yīng)變片電阻絲及外接引線與探頭金屬件間的絕緣電阻。新探頭的絕緣電阻應(yīng)大于500MΩ，探頭使用后絕緣電阻衰減是允許的，但不能低于100MΩ。絕緣電阻過(guò)小將使零漂增大，嚴(yán)重時(shí)電橋不能平衡，測(cè)試工作無(wú)法進(jìn)行。絕緣電阻的主要影響因素是探頭的密封質(zhì)量。密封效果不好，會(huì)使探頭內(nèi)部傳感器受潮而降低其絕緣電阻。其次，受貼片膠、貼片、外接引線等質(zhì)量好壞的影響，如貼片膠本身質(zhì)量差，貼片時(shí)膠層太薄，引線本身絕緣不好等。
探頭的密封質(zhì)量：探頭的密封質(zhì)量是影響探頭使用壽命的主要因素。損壞的探頭約有80%是由于探頭密封質(zhì)量不好造成的，尤其是雙橋探頭。在觸探過(guò)程中，由于地下水有水頭壓力，當(dāng)探頭密封不好時(shí)，土中的水就會(huì)進(jìn)入探頭內(nèi)部，使傳感器受潮，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)變片被水浸泡，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)使傳感器表面生銹，應(yīng)變片與空心柱開(kāi)始脫膠，致使傳感器不能正常工作，探頭報(bào)廢。
記錄儀器
記錄儀表測(cè)量與記錄探頭所受各種阻力。我國(guó)的靜力觸探幾乎全部采用電阻應(yīng)變式傳感器。因此，與其配套的記錄儀器主要有以下4種類(lèi)型：①電阻應(yīng)變儀；②自動(dòng)記錄繪圖儀；③數(shù)字式測(cè)力儀；④數(shù)據(jù)采集儀（微機(jī)）。一般的測(cè)量系統(tǒng)還應(yīng)包括靜力觸探專(zhuān)用記錄儀器和傳輸信號(hào)的四芯或八芯的屏蔽電纜。電纜的作用是連接探頭和量測(cè)記錄儀表。由于探頭功能不同，相應(yīng)電纜的芯數(shù)也不同，**少的為配單橋探頭的四芯電纜，多則幾十芯，各芯之間應(yīng)互相屏蔽。電纜應(yīng)有良好的防水性和絕緣性，接頭處應(yīng)密封。