一文了解巖土靜力觸探試驗(yàn)原理及技術(shù)，現(xiàn)在搞清楚了吧！附VR仿真資源
靜力觸探試驗(yàn)是用靜力將探頭以一定的速率壓入土中，利用探頭內(nèi)的力傳感器，通過(guò)電子量測(cè)儀器將探頭受到的貫入阻力記錄下來(lái)。由于貫入阻力的大小與土層的性質(zhì)有關(guān)，因此通過(guò)貫入阻力的變化情況，可以達(dá)到了解土層的工程性質(zhì)的目的。
靜力觸探試驗(yàn)可根據(jù)工程需要，采用單橋探頭、雙橋探頭或帶孔隙水壓力量測(cè)的單、雙橋探頭，可測(cè)定比貫入阻力、錐尖阻力、側(cè)壁阻力和貫入時(shí)的孔隙水壓力。靜力觸探試驗(yàn)適用于軟土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。
今天100唯爾教育小編就結(jié)合100唯爾教育《巖土工程勘察》VR仿真課程來(lái)介紹下靜力觸探試驗(yàn)的設(shè)備構(gòu)造、試驗(yàn)方法。
一、靜力觸探的試驗(yàn)設(shè)備
靜力觸探設(shè)備試驗(yàn)由加壓裝置、反力裝置、探頭及量測(cè)記錄儀器等四部分組成：
（一）加壓裝置
加壓裝置的作用是將探頭壓入土層中，按加壓方式可分為下列幾種。
1.手搖式輕型靜力觸探。利用搖柄、鏈條、齒輪等用人力將探頭壓入土中。用于較大設(shè)備難以進(jìn)入的狹小場(chǎng)地的淺層地基土的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
2.齒輪機(jī)械式靜力觸探。主要組成部件有變速馬達(dá)（功率2.8-3KW）、傘形齒輪、絲桿、稻香滑塊、支架、底板、導(dǎo)向輪等。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，可單獨(dú)落地組裝，也可裝在汽車上，但貫入力小，貫入深度有限。
3.全液壓傳動(dòng)靜力觸探。分單缸和雙缸兩種。主要組成部件有：油缸和固定油缸底座、油泵、分壓閥、高壓油管、壓桿器和導(dǎo)向輪等。目前在國(guó)內(nèi)使用液壓靜力觸探儀比較普遍，一般最大貫入力可達(dá)200kN。
（二）反力裝置
靜力觸探的反力用三種形式解決：
1.利用地錨作反力。當(dāng)?shù)乇碛幸粚虞^硬的粘性土覆蓋層時(shí)，可以是使用2-4個(gè)或更多的地錨作反力，視所需反力大小而定。錨的長(zhǎng)度一般1.5m左右，葉片的直徑可分成多種，如25、30、35、40cm，以適應(yīng)各種情況。
2.用重物作反力。如地表土為砂礫、碎石土等，地錨難以下入，此時(shí)只有采用壓重物來(lái)解決反力問(wèn)題，即在觸探架上壓以足夠的重物如鋼軌、鋼錠、生鐵塊等。軟土地基貫入30M以內(nèi)的深度，一般需壓重物40-50kN。
3.利用車輛自重作反力。將整個(gè)觸探設(shè)備裝在載重汽車上，利用載重汽車的自重作反力。貫入設(shè)備裝在汽車上工作方便，工效比較高，但由于汽車底盤距地面過(guò)高，使鉆桿施力點(diǎn)距離地面的自由長(zhǎng)度過(guò)大，當(dāng)下部遇到硬層而使貫入阻力突然增大時(shí)易使鉆桿彎曲或折斷，應(yīng)考慮降低施力點(diǎn)距地面的高度。
觸探鉆桿通常用外徑φ32-35mm、壁厚為5mm以上的高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管制成，也可用φ42mm的無(wú)縫鋼管。為了使用方便，每根觸探桿的長(zhǎng)度以1m為宜，鉆桿接頭宜采用平接，以減小壓入過(guò)程中鉆桿與土的摩擦力。
（三）探頭
目前國(guó)內(nèi)用的探頭有三種，一種是單橋探頭，另一種是雙橋探頭。此外還有能同時(shí)測(cè)量孔隙水壓的兩用探頭，即在單橋或雙橋探頭的基礎(chǔ)上增加了能量測(cè)孔隙水壓力的功能。
1.單橋探頭。單橋探頭由帶外套筒的錐頭、彈性元件（傳感器）、頂柱和電阻應(yīng)變片組成，錐底的截面積規(guī)格不一。
2.雙橋探頭。單橋探頭雖帶有側(cè)壁摩擦套筒，但不能分別測(cè)出錐頭阻力和側(cè)壁摩擦阻力。雙橋探頭除錐頭傳感器外還有側(cè)壁摩擦傳感器及摩擦套筒。側(cè)壁摩擦套筒的尺寸與錐底面積有關(guān)。
（四）量測(cè)記錄儀器
目前我國(guó)常用靜力觸探的量測(cè)記錄儀器有兩種類型，一種為電阻應(yīng)變儀，另一種為自動(dòng)記錄儀。
1.電阻應(yīng)變儀
電阻應(yīng)變儀由穩(wěn)壓電源、振蕩器、測(cè)量電橋、放大器、相敏檢波器和平衡指示器等組成。應(yīng)變儀是通過(guò)電橋平衡原理進(jìn)行測(cè)量的。當(dāng)觸探頭工作時(shí)，傳感器發(fā)生變形，引起測(cè)量電橋電路的電壓平衡發(fā)生變化，通過(guò)手動(dòng)調(diào)整電位器使電橋達(dá)到新的平衡，根據(jù)電位器調(diào)整程度就可確定應(yīng)變的大小，并從讀盤上直接讀出。
2.自動(dòng)記錄儀
自動(dòng)記錄儀是由通用的電子電位差計(jì)改裝而成，它能隨深度自動(dòng)記錄土層貫入阻力的變化情況，并以曲線的方式自動(dòng)繪在記錄紙上，從而提高了野外工作的效率和質(zhì)量。它主要由穩(wěn)壓電源、電橋、濾波器、放大器、滑線電阻和可逆電機(jī)組成。由探頭輸出的信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波器以后，產(chǎn)生一個(gè)不平衡電壓，經(jīng)放大器放大后，推動(dòng)可逆電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，與可逆電機(jī)相連的指示機(jī)構(gòu)，就沿著有分度的標(biāo)尺滑行，標(biāo)尺是按訊號(hào)大小比例刻制的，因而指示機(jī)構(gòu)所顯示的位置即為被測(cè)訊號(hào)的值。近年來(lái)已有將靜力觸探試驗(yàn)過(guò)程引入微機(jī)控制的行列。即在鉆進(jìn)過(guò)程中可顯示和存入與各深度對(duì)應(yīng)的值，起拔鉆桿時(shí)即可進(jìn)行資料分析處理，打印出直觀曲線及經(jīng)過(guò)計(jì)算處理的各土層的平均值，并可永久保存，還可根據(jù)要求進(jìn)行力學(xué)分層。
二、靜力觸探現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要點(diǎn)
（一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作
1.設(shè)置反力裝置（或利用車裝重量）。
2.安裝好加壓和量測(cè)設(shè)備，并用水準(zhǔn)尺將底板調(diào)平。
3.檢查電源電壓是否符合要求。
4.檢查儀表是否正常。
5.檢查探頭外套筒及錐頭的活動(dòng)情況，并接通儀器，利用電阻擋調(diào)節(jié)度盤指針，如調(diào)節(jié)比較靈活，說(shuō)明探頭正常。
（二）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
1.將儀表與探頭接通電源，打開儀表和穩(wěn)壓電源開關(guān)，使儀器預(yù)熱15min。
2.根據(jù)土層軟硬情況，確定工作電壓，將儀器調(diào)零，并記錄孔號(hào)、探頭號(hào)、標(biāo)定系數(shù)、工作電壓及日期。
3.先壓入0.5m，稍停后提升10cm，使探頭與地溫相適應(yīng)，記錄儀器初讀數(shù)。試驗(yàn)中每貫入10mm測(cè)記讀數(shù)一次。以后每貫入3-5m，要提升5-10cm，以檢查儀器初讀數(shù)。
4.探頭應(yīng)勻速垂直壓入土中，貫入速度控制在1.2m/min。
5.接卸鉆桿時(shí)，切勿使入土鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，以防止接頭處電纜被扭斷，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)防電纜受拉，以拉斷或破壞密封裝置。
5.防止探頭在陽(yáng)光下暴曬，每結(jié)束一孔，應(yīng)及時(shí)將探頭錐頭分卸下，將泥沙擦洗干凈，以保持頂柱及外套筒能自由活動(dòng)。
三、靜力觸探試驗(yàn)的技術(shù)要求
1探頭圓錐錐底截面積應(yīng)采用10c㎡或15c㎡，單橋探頭側(cè)壁高度應(yīng)分別采用57mm或70mm，雙橋探頭側(cè)壁面積應(yīng)采用150-300c㎡，錐尖錐角應(yīng)為60°。
2.探頭測(cè)力傳感器應(yīng)連同儀器、電纜進(jìn)行定期標(biāo)定，室內(nèi)探頭標(biāo)定測(cè)力傳感器的非線性誤差、重復(fù)性誤差、滯后誤差、溫度漂移、歸零誤差均應(yīng)小于1%FS，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)歸零誤差應(yīng)小于3%，絕緣電阻不小于500MΩ。
3.深度記錄的誤差不應(yīng)大于觸探深度的±1%。
4.當(dāng)貫入深度超過(guò)30m或穿過(guò)厚層軟土后再貫入硬土層時(shí)，應(yīng)采取措施防止孔斜或斷桿，也可配置測(cè)斜探頭，量測(cè)觸探孔的偏斜角，校正土層線的深度。
5.孔壓探頭在貫入前，應(yīng)在室內(nèi)保證探頭應(yīng)變腔為已排除氣泡的液體所飽和，并在現(xiàn)場(chǎng)采取措施保持探頭的飽和狀態(tài)，直至探頭進(jìn)入地下水位以下的土層為止。在孔壓靜探試驗(yàn)過(guò)程中不得上提探頭。
6.當(dāng)在預(yù)定深度進(jìn)行孔壓消散試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)量測(cè)停止貫入后不同時(shí)間的孔壓值，其計(jì)時(shí)間隔由密而疏合理控制，試驗(yàn)過(guò)程中不得松動(dòng)探桿。
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