靜力觸探試驗靜力觸探試驗應用實例

江蘇某地造船廠工可階段工程地質(zhì)勘察中靜力觸探試驗采用雙橋探頭進行, 只繪制研究了錐頭阻力— 深度及側(cè)壁摩阻力— 深度關(guān)系曲線。

1.工程概況

工程區(qū)位于長江下游, 地貌分區(qū)屬長江下游沖積平原區(qū), 地貌類型屬三角洲平原的新三角洲平原, 地形平緩, 地勢開闊。場地地基土主要為第四系全新統(tǒng)沖積層, 機鉆孔揭露巖性由上至下依次為①粉質(zhì)粘土、②淤泥質(zhì)粘土、③粉砂及④細砂組成, 局部淤泥質(zhì)粘土、粉砂呈透狀分布。

2.各類土體靜力觸探試驗

(1)粉質(zhì)粘土。灰黃色, 松散— 稍密, 可塑狀, 普遍分布于地表, 試驗厚度(埋深)0～ 5 m。

(2)淤泥質(zhì)粘土。淺灰、灰綠色, 流— 軟塑狀, 夾有粉土薄層, 局部呈透鏡體, 試驗埋深一般2 ～ 11 m 。

(3)粉砂。淺灰略帶灰綠色或青灰色, 稍密— 中密, 飽和,含云母片, 厚度較大, 埋深不一, 夾有淤泥質(zhì)透鏡體。

(4)細砂?；疑? 中密— 密實, 飽和, 含云母片, 局部夾有粗砂, 埋深較深, 多分布于粉砂層之下。

3.成果分析

為了解工程區(qū)內(nèi)各類土體物理力學性質(zhì), 對各類土體采取了適量原狀樣進行室內(nèi)土工試驗, 并現(xiàn)場進行了多段標準貫入試驗。

通過室內(nèi)土工試驗成果和標準貫入試驗成果分析, 根據(jù)孔隙比、液性指數(shù)或標準貫入試驗擊數(shù)標準值確定粉質(zhì)粘土容許承載力為95 ～ 140 kPa ;根據(jù)含水率、塑性指數(shù)確定淤泥質(zhì)粘土容許承載力為85 kPa ;根據(jù)標準貫入試驗擊數(shù)標準值確定粉砂、細砂容許承載力分別為210、240 kPa。根據(jù)粘性土的液性指數(shù)和砂土體的密實度確定樁的極限端阻力及側(cè)阻力標準值(以水下鉆孔樁為例, 樁的入土深度為15 m)。

各試驗成果分析表明, 各主要土體指標頻數(shù)分布正常, 主要參數(shù)反映了土體指標固有的特征, 說明取樣方法、測試手段等因素對試驗結(jié)果影響不大, 能夠客觀地反映各層土體的物理力學特征。通過分析靜力觸探試驗成果繪制的深度與錐頭阻力的曲線形態(tài), 并結(jié)合機鉆孔, 可有效地劃分地基土體地層巖性及其空間分布形態(tài)。

因室內(nèi)試驗土樣采取過程中存在擾動、失水等因素, 試驗成果稍有差異, 如土體壓縮模量淺部比較接近, 深部偏小。原位靜力觸探試驗成果比較合理 。

靜力觸探試驗野外現(xiàn)場作業(yè)簡單、方便, 測試需時短, 可以縮短勘察工期, 進行土體巖性劃分及確定土體力學參數(shù)效果良好。

與室內(nèi)土工試驗相比, 靜力觸探試驗克服了特殊地層或薄層地層取原狀試樣的困難, 并且試驗范圍較大, 各類土體均能保持原狀樣, 比較客觀地測試土層的工程特性, 為工程地質(zhì)地基評價和設計基礎型式的選取提供合理、科學依據(jù) 。

1 .　原始數(shù)據(jù)修正及繪制靜探曲線

當記錄深度與實際深度有出入時, 應按深度線性修正深度誤差。主要修正以下內(nèi)容:① 觸探的同時量測探桿的偏角, 應進行深度修正;② 當有零點漂移時, 一般在回零段內(nèi)以線性內(nèi)插法進行校正, 校正值等于讀數(shù)值減零讀數(shù)內(nèi)插值。

靜力觸探試驗資料可按公式:

ps = kpεp

qc = kqεq

fs = kfεf

F = fs qc

式中ps 為比貫入阻力,MPa ;qc 為錐頭阻力, MPa ;fs 為側(cè)壁摩阻力, MPa ;F 為摩阻比;kp , k q , k f 分別為ps , qc , fs 對應的率定系數(shù);εp , εq , εf 分別為單橋探頭, 雙橋探頭, 摩擦筒傳感器的應變量。

分別計算比貫入阻力、錐頭阻力、側(cè)壁摩阻力及摩阻比。以深度(H)為縱坐標, 以錐頭阻力qc (或比貫入阻力ps )、側(cè)壁摩阻力fs 、摩阻比F 為橫坐標, 繪制qc ～ H(ps ～ H)、fs ～ H 、F～ H 關(guān)系曲線。對繪制的曲線, 由于貫入停頓間歇, 曲線會出現(xiàn)喇叭口尖峰, 應加以圓滑修正, 縱、橫坐標比例可視工程需要而定。

2 .　劃分土層界線及計算貫入阻力

根據(jù)靜力觸探曲線的大小和形態(tài), 并參照機鉆孔對土層進行工程力學分層, 確定分層界線。一般按照以下3 點進行劃分:① 上下層貫入阻力相差不大時, 取超前深度和滯后深度的中點, 或中點偏向小阻值土層5 ～ 10 cm 處作為分層界面;② 上下層貫入相差1 倍以上時, 當由軟層進入硬層或由硬層進入軟層時, 取軟層最后一個或第一個貫入阻力小值偏向硬層10 cm 處作為分層界面;③ 上下層貫入阻力無甚變化時, 可結(jié)合側(cè)壁摩阻力fs 的變化確定分層界面。

計算時應剔除異常值和超前滯后值。單孔可采用算術(shù)平均法或按觸探曲線采用面積法計算各分層的貫入阻力, 場地可按各孔穿越該層的厚度加權(quán)平均法計算各層的平均貫入阻力, 或?qū)⒏骺子|探曲線迭加后繪制低值與峰值包絡線和平均值線, 以確定各層貫入阻力在深度上的變化規(guī)律及變化范圍 。

靜力觸探試驗是以靜壓力將圓錐形探頭按一定速率勻速壓入土中, 量測其貫入阻力(包括錐頭阻力和側(cè)壁摩阻力或摩阻比), 并按其所受阻力的大小劃分土層, 確定土的工程性質(zhì)。該實驗是工程地質(zhì)勘探中一項原位測試方法, 主要適用于粘性土、粉土及砂性土層。

應用較多的有J-3 型儀器, 設備主要由觸探主機、反力裝置、探頭、探桿及測量系統(tǒng)構(gòu)成, 以及其它設備及配套工具等。

平整試驗場地, 對準孔位, 將反力裝置地錨用下錨器旋入土中, 安裝測量系統(tǒng), 正式貫入, 直至進入相對硬土層的深度滿足工程設計要求 。

最大扭矩100N.m；十字板板頭分150mm*75mm和100mm*50mm兩種；操作軟件支持win XP，win7，win8系統(tǒng)，系統(tǒng)處理器頻率900MHz以上；剪切速率可按規(guī)范等要求設定；可做雙橋靜力觸探試驗（帶孔壓），孔壓消散試驗。

現(xiàn)場十字板剪切試驗，靜力觸探試驗。 2100433B

為規(guī)范靜力觸探試驗的技術(shù)要求和工作方法，提高工程質(zhì)量，做到安全經(jīng)濟、技術(shù)先進、成果可靠、節(jié)能環(huán)保，制定本規(guī)程。

《YS/T 5223-2019 靜力觸探試驗規(guī)程》適用于有色金屬工業(yè)工程建設中的靜力觸探試驗。

靜力觸探試驗除應符合本規(guī)程外，尚應符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定。