一文了解巖土靜力觸探試驗原理及技術(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，通過電子量測儀器將探頭受到的貫入阻力記錄下來。由于貫入阻力的大小與土層的性質(zhì)有關(guān)，因此通過貫入阻力的變化情況，可以達到了解土層的工程性質(zhì)的目的。
靜力觸探試驗可根據(jù)工程需要，采用單橋探頭、雙橋探頭或帶孔隙水壓力量測的單、雙橋探頭，可測定比貫入阻力、錐尖阻力、側(cè)壁阻力和貫入時的孔隙水壓力。靜力觸探試驗適用于軟土、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仿真課程來介紹下靜力觸探試驗的設(shè)備構(gòu)造、試驗方法。
一、靜力觸探的試驗設(shè)備
靜力觸探設(shè)備試驗由加壓裝置、反力裝置、探頭及量測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)備難以進入的狹小場地的淺層地基土的現(xiàn)場測試。
2.齒輪機械式靜力觸探。主要組成部件有變速馬達（功率2.8-3KW）、傘形齒輪、絲桿、稻香滑塊、支架、底板、導向輪等。其結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，可單獨落地組裝，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、壓桿器和導向輪等。目前在國內(nèi)使用液壓靜力觸探儀比較普遍，一般最大貫入力可達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?shù)乇碛幸粚虞^硬的粘性土覆蓋層時，可以是使用2-4個或更多的地錨作反力，視所需反力大小而定。錨的長度一般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，此時只有采用壓重物來解決反力問題，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高，使鉆桿施力點距離地面的自由長度過大，當下部遇到硬層而使貫入阻力突然增大時易使鉆桿彎曲或折斷，應考慮降低施力點距地面的高度。
觸探鉆桿通常用外徑φ32-35mm、壁厚為5mm以上的高強度無縫鋼管制成，也可用φ42mm的無縫鋼管。為了使用方便，每根觸探桿的長度以1m為宜，鉆桿接頭宜采用平接，以減小壓入過程中鉆桿與土的摩擦力。
（三）探頭
目前國內(nèi)用的探頭有三種，一種是單橋探頭，另一種是雙橋探頭。此外還有能同時測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）量測記錄儀器
目前我國常用靜力觸探的量測記錄儀器有兩種類型，一種為電阻應變儀，另一種為自動記錄儀。
1.電阻應變儀
電阻應變儀由穩(wěn)壓電源、振蕩器、測量電橋、放大器、相敏檢波器和平衡指示器等組成。應變儀是通過電橋平衡原理進行測量的。當觸探頭工作時，傳感器發(fā)生變形，引起測量電橋電路的電壓平衡發(fā)生變化，通過手動調(diào)整電位器使電橋達到新的平衡，根據(jù)電位器調(diào)整程度就可確定應變的大小，并從讀盤上直接讀出。
2.自動記錄儀
自動記錄儀是由通用的電子電位差計改裝而成，它能隨深度自動記錄土層貫入阻力的變化情況，并以曲線的方式自動繪在記錄紙上，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組成。由探頭輸出的信號，經(jīng)過濾波器以后，產(chǎn)生一個不平衡電壓，經(jīng)放大器放大后，推動可逆電機轉(zhuǎn)動，與可逆電機相連的指示機構(gòu)，就沿著有分度的標尺滑行，標尺是按訊號大小比例刻制的，因而指示機構(gòu)所顯示的位置即為被測訊號的值。近年來已有將靜力觸探試驗過程引入微機控制的行列。即在鉆進過程中可顯示和存入與各深度對應的值，起拔鉆桿時即可進行資料分析處理，打印出直觀曲線及經(jīng)過計算處理的各土層的平均值，并可永久保存，還可根據(jù)要求進行力學分層。
二、靜力觸探現(xiàn)場試驗要點
（一）試驗前準備工作
1.設(shè)置反力裝置（或利用車裝重量）。
2.安裝好加壓和量測設(shè)備，并用水準尺將底板調(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，說明探頭正常。
（二）現(xiàn)場試驗
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、探頭號、標定系數(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，記錄儀器初讀數(shù)。試驗中每貫入10mm測記讀數(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.探頭應勻速垂直壓入土中，貫入速度控制在1.2m/min。
5.接卸鉆桿時，切勿使入土鉆桿轉(zhuǎn)動，以防止接頭處電纜被扭斷，同時應嚴防電纜受拉，以拉斷或破壞密封裝置。
5.防止探頭在陽光下暴曬，每結(jié)束一孔，應及時將探頭錐頭分卸下，將泥沙擦洗干凈，以保持頂柱及外套筒能自由活動。
三、靜力觸探試驗的技術(shù)要求
1探頭圓錐錐底截面積應采用10c㎡或15c㎡，單橋探頭側(cè)壁高度應分別采用57mm或70mm，雙橋探頭側(cè)壁面積應采用150-300c㎡，錐尖錐角應為60°。
2.探頭測力傳感器應連同儀器、電纜進行定期標定，室內(nèi)探頭標定測力傳感器的非線性誤差、重復性誤差、滯后誤差、溫度漂移、歸零誤差均應小于1%FS，現(xiàn)場試驗歸零誤差應小于3%，絕緣電阻不小于500MΩ。
3.深度記錄的誤差不應大于觸探深度的±1%。
4.當貫入深度超過30m或穿過厚層軟土后再貫入硬土層時，應采取措施防止孔斜或斷桿，也可配置測斜探頭，量測觸探孔的偏斜角，校正土層線的深度。
5.孔壓探頭在貫入前，應在室內(nèi)保證探頭應變腔為已排除氣泡的液體所飽和，并在現(xiàn)場采取措施保持探頭的飽和狀態(tài)，直至探頭進入地下水位以下的土層為止。在孔壓靜探試驗過程中不得上提探頭。
6.當在預定深度進行孔壓消散試驗時，應量測停止貫入后不同時間的孔壓值，其計時間隔由密而疏合理控制，試驗過程中不得松動探桿。
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