[科普中國]-靜力觸探

靜力觸探是指利用壓力裝置將有觸探頭的觸探桿壓入試驗(yàn)土層，通過量測系統(tǒng)測土的貫入阻力，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。靜力觸探加壓方式有機(jī)械式、液壓式和人力式三種。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。靜力觸探的貫入機(jī)理與建筑物地基強(qiáng)度和變形機(jī)理存在一定差異性，故不經(jīng)常使用。

簡介靜力觸探是指利用壓力裝置將有觸探頭的觸探桿壓入試驗(yàn)土層，通過量測系統(tǒng)測土的貫入阻力，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。靜力觸探加壓方式有機(jī)械式、液壓式和人力式三種。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。靜力觸探的貫入機(jī)理與建筑物地基強(qiáng)度和變形機(jī)理存在一定差異性，故不經(jīng)常使用1。

工作原理靜力觸探的基本原理就是用準(zhǔn)靜力（相對(duì)動(dòng)力觸探而言，沒有或很少?zèng)_擊荷載）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(hào)輸入到記錄儀表中記錄下來，再通過貫入阻力與土的工程地質(zhì)特征之間的定性關(guān)系和統(tǒng)計(jì)相關(guān)關(guān)系，來實(shí)現(xiàn)取得土層剖面、提供淺基承載力、選擇樁端持力層和預(yù)估單樁承載力等工程地質(zhì)勘察目的2。

適用條件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(duì)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1。

工作特點(diǎn)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3。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(duì)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(duì)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，最好采用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。

探頭的線性誤差：探頭的線性誤差是指探頭在率定時(shí)，荷載P和輸出電壓V本應(yīng)是線性關(guān)系，如有偏離即為線性誤差。線性誤差是影響探頭測試精度的主要因素之一。線性誤差的大小可用端點(diǎn)連線法確定。以零載和滿載時(shí)輸出電壓值所連直線OA作標(biāo)準(zhǔn)，求得測點(diǎn)最大誤差ΔV即為最大的線性誤差。我國規(guī)定探頭的線性誤差應(yīng)小于量程的±1%，也就是ΔV/Vm