靜力觸探儀

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、黃土和密砂土地區的土木建筑工程、市政、公路、工程地基土原位測試，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度；提供軟土地基承載力和斜坡穩定性的計算指標。
靜力觸探儀是利用機械轉動(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，傳送到地面的測量?jì)x表上。靜力觸探儀整機各部件重量輕，體積小搬運方便，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)標準 CECS04:88和巖土工程勘察規范 GB50021-2001，執行標準國標GB50021-2001巖土工程勘查規范。
二、靜力觸探儀結構形式:主機（整機）、地錨、手搖式、單橋探頭（標準配置）、雙橋探頭（選配）、人工記錄儀（標配）、自動(dòng)記錄儀（選配）。
三、CLD-3靜力觸探儀主要參數：
1、貫入力：3噸
2、貫入速度：0.8~1.2米/分
3、探桿長(cháng)： 1米/支
3、貫入探頭：10cm2
4、測量?jì)x表：人工記錄儀（標準配置為人工記錄儀）或自動(dòng)記錄靜探微機
5、整機重量：160公斤。
四、靜力觸探儀配置如下：
CLD-3靜力觸探儀主機架1臺，記錄儀1臺，探桿20米，單橋探頭1只，四芯屛蔽電纜線(xiàn)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、靜力觸探儀操作規程：
1、 根據地質(zhì)勘探的布點(diǎn)要求，選取好位置，先在觸探試驗點(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旋入以達到垂直的目 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(xiàn)的探頭與已穿好探桿的電纜線(xiàn)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(zhù)探頭，一 手握著(zhù)每節探桿，探頭不動(dòng)，轉動(dòng)探桿，使其連接。切勿轉動(dòng)探頭，以免電纜線(xiàn)斷裂。
4、 將帶有探頭已穿好的電纜的探桿，放在觸探機一側，取出帶有探頭的**節探桿，將節探桿從上面板上對峙下面板的圓孔中穿過(guò)， 使探頭干在下面板的圓孔中， 對好中心， 將第二節探桿和**探桿連接。
5、 將經(jīng)歷觸探測力儀放在探桿旁邊，電纜線(xiàn)的另一端與靜力觸探測量?jì)x接好。儀表的接線(xiàn) 盒調整，見(jiàn)靜力觸探測量?jì)x使用說(shuō)明書(shū)。儀表調整時(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，轉動(dòng)搖把使山形壓板卡住的兩根鏈條上的加長(cháng)銷(xiāo)由下向上運動(dòng)，直至加長(cháng) 銷(xiāo)帶動(dòng)山形板及探桿抬起，懸空垂直地面，讀取初讀數。
6、 儀表調整完畢準備工作就緒，就開(kāi)始工作?？捎?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 測量?jì)x表讀數。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，轉動(dòng) 搖把，使加長(cháng)銷(xiāo)壓住山形板，當加長(cháng)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 一檔的標尺，觀(guān)察山形板下壓移動(dòng)的位置，記錄人員每 10cm 記一儀表數。
8、 當一節探桿壓入底部時(shí)， 山形板與 U 型卡塊接近下面板（探桿向下貫入時(shí)另一節探桿可 根據情況在工作中雨向下貫入的探桿連接） ，這時(shí)停止搖把轉動(dòng)，握搖把的手不能 一下松開(kāi)，要慢慢反方向轉動(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，重復上述過(guò)程中，是探桿不 斷壓入土中，直至貫入到預定觸探深度阻力儀表的極限，貫入即告結束。
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、機架上臺，應停止貫入，是 機架下落，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初讀數的影響，在初貫入的 3-5cm 內每貫入 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。其操作方法是停止轉動(dòng)搖把將山 形壓板到 U 型卡塊下面反轉搖把，將探桿往上稍提一下，記取讀數。
11、 貫入結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，反轉搖把，是 探桿拔起。當拔過(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)觸探機架擰出地錨，一次實(shí)驗便告結束。

延伸閱讀：
1、靜力觸探試驗概述：靜力觸探試驗（Static Cone Penetration,CPT）是利用準靜力以恒定的貫入速率將一定規格和形狀的圓錐探頭通過(guò)一系列探桿壓入土中，同時(shí)測記貫入過(guò)程中探頭所受到的阻力，根據測得的貫入阻力大小來(lái)間接判定土的物理力學(xué)性質(zhì)的現場(chǎng)試驗方法。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。靜力觸探試驗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。靜力觸探在現場(chǎng)進(jìn)行試驗，將靜力觸探所得比貫入阻力（Ps）與載荷試驗、土工試驗有關(guān)指標進(jìn)行回歸分析，可以得到適用于一定地區或一定土性的經(jīng)驗公式，可以通過(guò)靜力觸探所得的計算指標確定土的天然地基承載力。
靜力觸探既是一種原位測試手段，也是一種勘探手段，它和常規的鉆探-取樣-室內試驗等勘探程序相比，具有快速、精確、經(jīng)濟和節省人力等特點(diǎn)。此外，在采用樁基工程勘察中，靜力觸探能準確地確定樁端持力層等特征也是一般常規勘察手段所不能比擬的。靜力觸探的主要優(yōu)點(diǎn)是連續、快速、精確；可以在現場(chǎng)直接測得各土層的貫入阻力指標；掌握各土層原始狀態(tài)（相對于土層被擾動(dòng)和應力狀態(tài)改變而言）下有關(guān)物理力學(xué)的性質(zhì)，這對于地基在豎向變化比較復雜，而用其他常規勘探手段不可能能大密度取土或測試來(lái)查明土的變化；對于飽和砂土、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到技術(shù)要求，或者無(wú)法取樣的情況；用靜力觸探連續壓入測試，則顯出其的*性。但是，靜力觸探也有不足之處：不能對土層進(jìn)行直接的觀(guān)測、鑒別；由于穩固的反力問(wèn)題沒(méi)有解決，測試深度不能超過(guò)80m；對于含碎石、礫石的土層和很密實(shí)的沙層一般不適合應用等。
2、靜力觸探試驗適用范圍：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內的各種土層，特別是對于地層情況變化較大的復雜場(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)勘察中的一項原位測試方位可用于：
（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)不排水抗剪強度水平向固結系數飽和砂土液化勢砂土密實(shí)度等。
（3）探尋和確定樁基持力層預估打入樁沉樁可能性和單樁承載力。
（4）檢驗人工填土的密實(shí)度及地基加固效果。
3、靜力觸探試驗原理及結構組成
靜力觸探是將一個(gè)內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)電信號輸入到記錄儀表記錄下來(lái)。電阻應變式傳感器**為常見(jiàn)，它應用了虎克定律、電阻定律和電橋原理。
靜力觸探實(shí)驗的主要技術(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，目前國內外使用的傳動(dòng)系統有壓液和機械的兩部分；第三部分是量測系統，這部分包括探頭、電纜和電阻應變儀（或電位差計自動(dòng)記錄儀）等。
靜力觸探儀按其傳動(dòng)系統可分為：電動(dòng)機械式靜力觸探儀、液壓式靜力觸探儀和手控輕型鏈式靜力探觸儀。
貫入裝置
貫入裝置主要有液壓式靜力觸探機，手搖鏈條式靜力觸探機電動(dòng)機械式靜力觸探機等。
探桿
探桿是傳遞貫入力的媒介，為保證觸探孔的垂直，探桿一般采用高強度合金無(wú)縫鋼管制造。探桿也有一定的規格和要求，應有足夠的強度，應采用高強度無(wú)縫管材，其屈服強度不宜小于600MPa。探桿與接頭的連接要有良好的互換性。每根探桿的長(cháng)度一般為1m，其直徑應和探頭直徑相同；但單橋探頭探桿直徑應比探頭直徑小。
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，因而只能測量一個(gè)參數——比貫入阻力ps。這種探頭結構簡(jiǎn)單，造價(jià)低，堅固耐用，是我國使用**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壁摩擦阻力兩部分的綜合作用。
雙橋探頭由錐尖阻力量測部分和側壁摩擦阻力量測部分組成。由于錐頭與摩擦筒分開(kāi)，可同時(shí)測錐尖阻力qc和側壁摩阻力fs兩個(gè)參數。錐尖阻力量測部分：由錐頭、空心柱下半段、加強筒組成錐尖阻力傳遞結構。側壁摩擦阻力量測部分：由摩擦筒、空心柱上半段及加強筒組成側壁摩擦阻力傳遞結構。
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量孔隙水壓力的傳感器，使貫入時(shí)能在測量qc，fs的同時(shí)，測量貫入引起的超孔隙水壓力△ｕ，當停止貫入時(shí)，可測量超孔隙水壓力△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上再安裝一種可測觸探時(shí)產(chǎn)生的超孔隙水壓力裝置的探頭?？讐禾筋^**少可測三種參數，即qc、fs及孔隙水壓力u，功能多，用途廣，在國外已得到普遍應用。
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，因而可以詳細分層。特別是在區分砂層和粘土層方面精度很高?？梢粤繙y到孔隙水壓力，從而有可能進(jìn)行有效應力分析?？梢怨浪阃馏w的滲透系數和固結系數?？梢詼y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^分排水、部分排水和不排水的貫入條件?？捎嬎阃恋某探Y比，評價(jià)土層應力歷史，計算靜止側壓力系數k0等。
探頭的尺寸和加工精度，直接影響著(zhù)觸探資料的準確性。統一探頭幾何尺寸的目的是為了使觸探試驗資料能夠相互引用與對比。規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規定的標準。探頭各部件的機械性能影響著(zhù)探頭的測試精度及使用壽命。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，對探頭的測試精度、使用壽命起著(zhù)決定性的作用。傳感器應使用高強度鋼材制作，**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變片電阻絲及外接引線(xiàn)與探頭金屬件間的絕緣電阻。新探頭的絕緣電阻應大于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，嚴重時(shí)電橋不能平衡，測試工作無(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(xiàn)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(xiàn)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，當探頭密封不好時(shí)，土中的水就會(huì )進(jìn)入探頭內部，使傳感器受潮，嚴重時(shí)應變片被水浸泡，時(shí)間長(cháng)了就會(huì )使傳感器表面生銹，應變片與空心柱開(kāi)始脫膠，致使傳感器不能正常工作，探頭報廢。
記錄儀器
記錄儀表測量與記錄探頭所受各種阻力。我國的靜力觸探幾乎全部采用電阻應變式傳感器。因此，與其配套的記錄儀器主要有以下4種類(lèi)型：①電阻應變儀；②自動(dòng)記錄繪圖儀；③數字式測力儀；④數據采集儀（微機）。一般的測量系統還應包括靜力觸探專(zhuān)用記錄儀器和傳輸信號的四芯或八芯的屏蔽電纜。電纜的作用是連接探頭和量測記錄儀表。由于探頭功能不同，相應電纜的芯數也不同，**少的為配單橋探頭的四芯電纜，多則幾十芯，各芯之間應互相屏蔽。電纜應有良好的防水性和絕緣性，接頭處應密封。