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，通過電阻變化的信號，傳送到地面的測量儀表上。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： 1米/支
3、貫入探頭：10cm2
4、測量儀表：人工記錄儀（標(biāo)準(zhǔn)配置為人工記錄儀）或自動記錄靜探微機(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，記錄儀1臺，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，螺釘壓緊已無法調(diào)整，可以松開螺釘，抽動一邊墊板（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，轉(zhuǎn)動探桿，使其連接。切勿轉(zhuǎn)動探頭，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)探桿從上面板上對峙下面板的圓孔中穿過， 使探頭干在下面板的圓孔中， 對好中心， 將第二節(jié)探桿和**探桿連接。
5、 將經(jīng)歷觸探測力儀放在探桿旁邊，電纜線的另一端與靜力觸探測量儀接好。儀表的接線 盒調(diào)整，見靜力觸探測量儀使用說明書。儀表調(diào)整時(shí)需將探頭垂直空避免陽光直射，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)動搖把使山形壓板卡住的兩根鏈條上的加長銷由下向上運(yùn)動，直至加長 銷帶動山形板及探桿抬起，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，就開始工作?？捎?4 人操作，分工是兩人專管搖把，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 測量儀表讀數(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 搖把，使加長銷壓住山形板，當(dāng)加長銷壓住山形板工作時(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，握搖把的手不能 一下松開，要慢慢反方向轉(zhuǎn)動直至鏈條變形引起的彈力消除，否則會因彈力將搖把猛然 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、 在探頭貫入過程中，若因貫入阻力太大而將地錨稍稍拔起、機(jī)架上臺，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)拔過幾根后，搖把搖起來覺得輕松時(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一系列探桿壓入土中，同時(shí)測記貫入過程中探頭所受到的阻力，根據(jù)測得的貫入阻力大小來間接判定土的物理力學(xué)性質(zhì)的現(xiàn)場試驗(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)場直接測得各土層的貫入阻力指標(biāo)；掌握各土層原始狀態(tài)（相對于土層被擾動和應(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試來查明土的變化；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(dá)到技術(shù)要求，或者無法取樣的情況；用靜力觸探連續(xù)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)行直接的觀測、鑒別；由于穩(wěn)固的反力問題沒有解決，測試深度不能超過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(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，特別是對于地層情況變化較大的復(fù)雜場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)原位測試方位可用于：
（1）劃分土層判定土層類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(qiáng)度水平向固結(jié)系數(shù)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(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電信號輸入到記錄儀表記錄下來。電阻應(yīng)變式傳感器**為常見，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；另一部分是傳動系統(tǒng)，目前國內(nèi)外使用的傳動系統(tǒng)有壓液和機(jī)械的兩部分；第三部分是量測系統(tǒng)，這部分包括探頭、電纜和電阻應(yīng)變儀（或電位差計(jì)自動記錄儀）等。
靜力觸探儀按其傳動系統(tǒng)可分為：電動機(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。
單橋探頭是我國所*的一種探頭類型。它是將錐頭與外套筒連在一起，因而只能測量一個(gè)參數(shù)——比貫入阻力ps。這種探頭結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，堅(jiān)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部分和側(cè)壁摩擦阻力量測部分組成。由于錐頭與摩擦筒分開，可同時(shí)測錐尖阻力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)，簡稱孔壓觸探(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(dāng)停止貫入時(shí)，可測量超孔隙水壓力△ｕ的消散過程及*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(shù)，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(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?？梢粤繙y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)?？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。可以區(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。絕緣電阻過小將使零漂增大，嚴(yán)重時(shí)電橋不能平衡，測試工作無法進(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)間長了就會使傳感器表面生銹，應(yīng)變片與空心柱開始脫膠，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(yīng)變式傳感器。因此，與其配套的記錄儀器主要有以下4種類型：①電阻應(yīng)變儀；②自動記錄繪圖儀；③數(shù)字式測力儀；④數(shù)據(jù)采集儀（微機(jī)）。一般的測量系統(tǒng)還應(yīng)包括靜力觸探專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(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。