靜力觸探技術機理分析及應用研究

摘要：靜力觸探技術是一種原位測試技術，避免像傳統分析取樣方法對原土層結構的破壞，可以有效地獲得施工土層工程性質參數，在工程建設中有著廣泛的應用。本文研究了靜力觸探技術機理，并研究了靜力觸探技術應用研究，本文的研究，對于工程勘察設計具有重要的實踐意義。

關鍵詞：靜力觸探技術機理應用

0 引言

靜力觸探是一種原位測試技術，用靜壓力勻速將標準規格的圓錐形探頭按一定速率勻速壓入土層中，同時測量探頭貫入阻力，包括探頭阻力、側壁摩擦阻力、孔隙壓力等，繪制貫入曲線，按其所受阻力的大小劃分土層，結合相鄰鉆孔資料和測量經驗，對數據進行統計分析，尋找靜力觸探數據的空間變化規律，確定土性和土層工程力學性質，靜力觸探可以確定地層分層，另外靜力觸探可以獲取多種工程地質參數。利用常規方法對地層的力學性質數據的獲得，往往會造成取樣地點土層的變化，導致樣品的變化和測試數據失真。靜力觸探作為一種原位測試技術，可以最大限度地避免取樣對原土層結構的破壞，快速地獲取必要的、真實的工程性質參數。不同靜力觸探儀器，通過采用相應的觸探機功率、探頭錐角、圓錐底面積、探入速度、貫入方式，可以應用于黏性土、粉土、砂土、硬土。靜力觸探在工程建設中有著廣泛的應用。

1 靜力觸探測試技術的機理

1.1 原位測試技術簡介 原位測試技術，在對土層進行測試時可以在原來所處的位置，裝有傳感器的探頭用靜力壓入土層中，基本保持土層的結構和應力狀態，通過探頭將貫入阻力、側壁摩擦力等轉化為電訊號并加以記錄和分析，分析判定地層力學性質。

1.2 靜力觸探的特點 ①靜力觸探的優點：反映土層原始狀態，不會像傳統取樣方法使得取樣土層因應力釋放、含水層破壞，造成數據的失真，靜力觸探特別適用于松散沉積地層，如飽和砂土、粉土、軟粘性土層等。靜力觸探測試連續、快速、準確，操作簡便、快捷，安全性好。計算機進行數據處理，精度比較高。②靜力觸探的缺點：不取出樣品，缺乏對土層的直接觀察，必要時需要配合鉆探取樣來進行全面分析。測試深度超過80米時，測試精度下降。不適用于礫石土層、密實砂層、碎石土層的勘察。

1.3 靜力觸探力學實質 靜力觸探探頭端部是圓錐形的，這樣可以全面測得壓縮力、剪切力、摩擦力的影響，測到的貫入阻力才會真實全面。通過實驗來證明和建立通過貫入阻力和土層結構和力學性質之間的關系。靜力觸探建立在土力學理論及實驗力學基礎上。

2 靜力觸探技術發展和在工程上的應用

2.1 靜力觸探技術在工程上的應用 ①確定土體、地貌特征。通過靜力觸探技術分析地層結構，明確地貌形態，明晰地形標高，判斷河流階地類型，評價施工場地的工程地質條件。②確定粉土樁端持力層界線。一些飽和砂土、粉土構造的地層，強度、穩定性不足，易產生形變，需要采用樁基工程。樁基工程需要沉樁到位，以達到預定的承載力，但由于地層情況不明，會產生接樁或截樁的情況，甚至對打樁設備造成損害。這就需要靜力觸探技術確定樁端持力層，分析確定科學的樁基位置。③確定地下人防和隱蔽物位置。我國有很多地下人防工程，而且一些施工地點有古墓、古建筑、古井等隱蔽物。工程建設前需要查清人防工程、古墓、古建筑、古井在地下的位置。靜力觸探可以快速、準確地確定地下人防和隱蔽物位置，有效協助工程設計和施工。④確定泥質軟巖的中風化帶界線。我國廣泛分布泥質軟巖，厚度大，埋藏淺，影響建筑工程中的樁基選擇。靜力觸探技術配合鉆探可以確定泥質軟巖的中風化帶界面，確定樁端持力層的標高，避免工程中因情況不明產生的損失和浪費。⑤判斷砂土液化。利用靜力觸探獲得的數據，可以判斷飽和砂土是否會因為地震產生液化現象，特別是對沿江、沿河、沿湖地區飽和砂土地震液化的判斷。

2.2 靜力觸探測試新技術的發展 ①孔隙水壓力靜力觸探測試。在靜力觸探探頭上增加測孔隙水壓力的傳感元件，停止貫入時可量測超孔隙水壓力的消散。通過超孔隙水壓力可以判斷土的種類、土的力學性能、排水性能。②波速靜力觸探測試。在靜力觸探探頭上增加測量波速的裝置，得到波速數據，最佳測試深度為3~30米，有效測試深度可達到40米。③旁壓靜力觸探測試。通過旁壓器使土體產生變形，測出施加壓力和土層變形之間的關系，對土體承載力、變形性質等進行評價。④電阻率靜力觸探測試。在靜力觸探探頭上增加測電阻的裝置，靜力觸探測試的同時測定土的電阻率，測定多孔介質及孔隙水的總電阻率。⑤振動靜力觸探測試。在靜力觸探探頭上增加偏心振動器，對比振動和不振動的貫入阻力，判斷砂土的液化情況。⑥靜探頭攜帶攝像頭技術。在靜力觸探探頭上增加無線電攝像頭，通過攝像定性地、直觀地觀察地層情況。

3 結束語

靜力觸探技術便捷、快速、成本低，可以根據需要進行技術的彈性組合，對分析點破壞極小數據真實可靠。在我國經濟發達的平原軟土地帶，靜力觸探技術更為適用，可以產生較好的社會效益和經濟效益，是工程勘察設計中極為重要的技術手段。

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作者簡介：鞏建強（1978-），男，河北隆堯縣人，工程師，本科，主要研究方向：工程地質勘察。