静探孔和钻探孔区别

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静探孔和钻探孔区别

静探孔和钻探孔主要有测试条件、原理、准确度三种区别。 1、测试条件不同： 静探孔是在不破坏地层的情况下进行测试的仪器探孔。钻探是利用钻机在现场钻孔，对每层（除杂填土和耕作层外）进行取样的一种方法。 2、原理不同： 静探孔是指利用压力装置将探杆压入试验土中。通过测量系统测量土壤的渗透阻力，可以确定土壤的一些基本物理力学性质，如土壤的变形模量、土壤的容许承载力等。钻探孔区别是利用深部钻探的机械工程技术，以开采地底或者海底自然资源，或者采取地层的剖面实况，撷取实体样本，以提供实验以取得相关数据资料等 3、准确度不同： 一般来说，**是根据钻井的地理环境综合考虑的，钻探孔精度远大于静钻孔。 参考资料来源：百度百科—静力触探 参考资料来源：百度百科—钻探

　静力触探测试法的程序和要求

（一）准备工作 1.**率定（probe calibration） 应根据测试要求和土层软硬情况选用触**。在使用前，必须先率定，新**或使用一段时间（如3个月）后的**都应进行率定。其目的是求出测量仪表读数与荷载之间的关系——率定系数。将率定系数乘以仪表读数，就可求出各贯入阻力值的大小。 率定工作应在专门的标定装置上进行（图2—28），首先按图2—28装好率定设备及**，并接通仪表，然后加荷、卸荷三次以上，以释放掉空心柱由于机械加工而产生的残余应力，减少应变片的滞后和非线性；随后就可正式加压率定。率定所用记录仪表同测试用仪表。**率定曲线应为一直线（图2—29）。 率定方法可根据TBJ 37-93规定进行。 **的率定方法，按供桥电压对仪表、**的输入和输出关系，分为以下两种： （1）固定桥压法：固定仪器的供桥电压，率定施加于**的荷载与仪表输出值之间的对应关系。此方法适用于电阻应变仪、数字显示仪及带电压表的自记式仪器。 （2）固定系数法：根据仪器性能和使用要求，先令定**的率定系数为某一整数值（称令定系数），率定**在该令定系数时对应于所施加的荷载及仪器所需要的供桥电压值。此法适用于桥压连续可调的自记式仪器。 用固定桥压法率定**时，应符合下列要求： （1）在固定的供桥电压下，对**加荷和卸荷，应逐级进行。每级荷载增量可取**最大加载量的1/10—1/7；但在第一级荷载区间内，宜进一步细分成**。 图2—28　钢环测力式**率定装置图 1—活动架上梁；2—顶帽；3—**；4—活动架；5—底座；6—百分表；7—钢环；8—传动箱；9—手柄；10—顶针 （2）每级加荷或卸荷均应记录仪表输出值。**率定记录格式可参照表2—6制作。 （3）每次率定，其加、卸荷不得少于3个循环。 对于顶柱式传感器或传感器与传力垫可以相对转动的**，每加、卸荷一个循环后，应转动顶柱或传力垫90°—120°，再进入下一个加、卸荷循环过程。 用固定系数法率定**，应按下列步骤进行： （1）按下式计算记录纸中点荷载： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：DM——笔尖自记录纸零位线到中位线所需的荷载（即中点荷载）（kN）; K——**的令定系数； A——**的锥尖投影面积或侧壁摩擦筒表面积（cm2）; L——记录纸的有效宽度（cm）。 （2）在2—8V范围内先输入一个假定桥压，施加荷载为Pm，调整桥压使笔尖对准中线，然后卸荷，转动调零旋钮使笔尖对准零位线。复加Pm。重复上述操作过程，直至**在空载和中点荷载两种状态下，笔尖能一道指零和对中为止。此时的供桥电压值，即为在该令定系数下的率定桥压。 （3）在率定桥压下，以Pm/5为一级，逐级对**加荷，直至纸带满幅荷载（2Pm）。然后逐级卸荷回零，完成一个加、卸荷循环过程。与此同时，启动走纸机构，使率定曲线成梯状，以便读取数据。 在分级加荷（或卸荷）过程中，当出现加荷（或卸荷）过量时，应将荷载回复到预定荷载的前一级荷载，再加（或卸）至预定荷载。 图2—29　**率定曲线 表2—6　**率定记录表 对一批检测精度合格的**，应抽出其总数的10%—20%，进行如下两种检验性率定。 （1）对**进行时漂检验，应在恒温条件下，将**与仪器接通工作电源，待其预热并统调平衡后，记录**在空载状态下仪表的零输出随时间而变化的过程值。记录的时间间隔由密而疏，累计观测时间不宜少于2h。然后点绘零输出值与时间的关系曲线，即为**的时漂修正曲线。 （2）对**进行温漂检验，应利用温度可调和可控的热处理装置，在－10—45℃范围内，分级测定**在各级温度下仪器的零输出值，点绘零输出值与温度的关系曲线（即**的温漂修正曲线）。连同**时漂检验结果一并记入表格（表2—7）。 表2—7　**技术卡片 2.**率定结果计算 （1）**经率定后，应按下列步骤计算其率定系数： ①按表2—6要求，分别计算同级荷载下各次加荷和卸荷的仪表平均输出值。 ②以荷载为横轴，以仪表输出值为纵轴，根据各级荷载下算得的平均输出值，点绘荷载（P）-输出值（x）的关系曲线。此曲线应是一条过**的直线。 ③按下式计算**的率定系数： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：K——率定系数； Pi——第i级荷载（kN）; A——**的工作面积（cm2）； ——第i级荷载下，仪表的平均输出值， ——第i级荷载加上后，仪表的平均输出值； ——卸至第i级荷载时，仪表的平均输出值； 图2—30　**率定曲线及其误差 （2）**各项检测误差计算，应符合下列要求： ①以过**的公式（2—52）所确定的直线，定为“最佳直线”。 ②**的检测误差统一采取极差值，以满量程输出值的百分数表示（图2—30）。 ③按公式（2—53）至（2—56）计算**的各项误差： 非线性误差　 重复性误差　 滞后误差　 归零误差　 式中： ——加荷（或卸荷）至第i级荷载时仪表的平均输出值； ——重复加荷（或卸荷）至第i级荷载时仪表输出值的极差；]]0——卸荷归零时仪表的平均不归零值。 FS——在额定荷载下仪表的满量程输出值； 其它符号同前。 ④上列计算的检验误差及总误差均满足下列要求时，该**即符合精度要求，即测力传感器的检测总误差不应大于3%FS，其中非线性误差、重复性误差、滞后误差、归零误差均应小于1%FS。 （3）**的灵敏度可根据起始感量（Y0）按表2—8规定标准分级；工作中应视场地地层情况和勘察要求，合理使用**。 表2—8　**灵敏度分级 （4）起始感量应按下式计算： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：Y0——起始感量； K——**的率定系数，按公式（2—52）计算； △x——仪表的有效（最小）分度值。 当计算出的Y0值超过表2—8规定的数值时，应提高供桥电压或换用薄壁传感器**，重新率定、计算。 3.仪器安装、检查与调试 将测量电缆穿入各节探杆，探杆根数或总长度要满足所测地层的最大深度要求，后将**通过电缆与测量仪表联接起来。注意检查各部件应附合质量要求。检查内容如下： （1）**、探杆和信号电缆检查：**锥尖、顶柱和摩擦筒应滑动灵活；否则，将其拆下擦洗上油或换新。久用的**，其尺寸会变小，其误差超过1%时应换新。探杆应平直无损伤。电缆外皮应无损坏，如局部有轻微损伤，可涂防水胶，并用防水胶布包裹。 （2）测量记录仪表检查： ①自动记录仪检查：a.接通外电源，打开仪器电源开关，如指示灯不亮，主要是电源线路有故障，应及时排除。b.记录笔出水是否流畅。c.将角机发讯机与仪表接通，按贯入方向拨动角机滚轮，记录纸应跟着转。如记录纸不动，拨动角机时角机内也无“嗡嗡”响声，则可能角机有问题；如记录纸转动方向相反，可调换一根信号线。d.接上**，检查整个测试系统工作是否正常：转动调压旋钮，直流电压表应随之变化，外接数字电压表有数字显示并稳定。转动调零旋钮，记录笔应在纪录纸整个宽度范围内自由移动。如调节旋钮，记录笔不动，则先用“自校**”检查**或电缆有无问题。如**或电缆无问题，可判定是仪器内出了故障，再打开仪器进行检查。e.经常擦洗滑线电阻盘，检查滚子与滑线电阻丝接触是否良好。 ②测量记录仪表检修及故障的排除方法：详见表2—9和表2—10（摘自TBJ37-93）。 表2—9　电阻应变仪检修方法 4.其它准备工作 （1）现场作业前应了解以下情况： ①工程类型、名称、孔位分布和孔深要求。 ②测试区地形、交通、地层情况。 ③测试区地表有无杂物及**设施，以及它们的确切位置，有无高压电线、强磁场源；使用外接电源工作时，了解其供电情况。 （2）使用触探车进行测试时，须做以下准备工作： ①检查、维修汽车，重点是刹车、方向盘，轮胎、电气及供油系统，使整个汽车处于良好状态。 ②对油路系统，主要是检查油泵、触探油缸和支腿油缸、各换向阀、油马达等是否正常，各接头、管路有无漏油现象，压力表是否完好等。 （3）使用（可测）孔隙水压力**时，须做以下准备工作： 表2—10　自动记录仪故障的排除 ①在测试开始前，应对孔隙水压力**进行饱和。这是保证孔压测量正确的关键。如果**孔压量测系统含有1%的空气（在一个大气压下），则其压缩性为纯水的1000倍；如含有溶解空气的水，则其压缩性为纯水的100倍。如果**孔压量测系统通道未被水饱和，测量孔压时，则有一部分孔隙水压力在传递过程中会消耗在压缩空气上，使所测孔隙水压力值比实际值小，且滞后。 排除水中空气的方法有加热排气法和真空排气法。加热排气的水在**过程中仍有空气溶解于水中；真空排气法是对充有水的透水滤器（也称滤水器）及空腔施加真空，同时施加振动，达到排气的目的。当室温为20℃时，排除5L水中的空气，一般需10—12h。 除了用水饱和孔压量测系统外，也可采用其他液体，如硅油、**和酒精等。使用硅油有以下好处： a.可在真空要求较低条件下使滤水器等饱和，真空排气所需时间比用水短； b.可以调制最佳粘滞度的油液； c.与透水滤器有良好的表面粘着力，当**穿过不饱和土层时，或**暴露在空气中时，**孔压量测系统不易进气失去饱和度。 d.有良好绝缘性，能防止滤水器**。 ②孔压**饱和装置如图2—31所示，此装置由同济大学研制，由浙江温岭南光地质仪器厂生产。 图2—31　孔压静探**排气饱和装置 ③孔压静探**量测系统的检验与标定：孔压静探**测力传感器的检验与率定（非线性误差、滞后误差、归零误差、qc与fs测力传感器的相互干扰、绝缘电阻等），与常规的静探**相同。对孔压**，还应进行以下检验与标定。 a.孔压量测系统饱和度检验，采用孔压响应试验。在排气饱和标定装置中（图2—31）的密封容器内设置一个孔压传感器，记录密封容器压力与**孔压传感器的变化。如两者同步变化，无时间上滞后，幅值（大小）相等，即认为完全达到饱和；否则，应检查原因，重新对**进行饱和。 b.测力传感器与孔压传感器之间相互干扰检验。 c.**孔压传感器在高孔隙水压力下的绝缘性检验。 （二）现场操作要点 1.贯入、测试及起拔要点 （1）将触探机就位后，应调平机座，并使用水平尺校准，使贯入压力保持竖直方向，并使机座与反力装置衔接、锁定。当触探机不能按指定孔位安装时，应将移动后的孔位和地面高程记录清楚。 （2）**、电缆、记录仪器的接插和调试，必须按有关说明书要求进行。 （3）触探机的贯入速率，应控制在1—2cm/s内，一般为2cm/s；使用手摇式触探机时，手把转速应力求均匀。 （4）在**水埋藏较深的地区使用**触探时，应先使用外径不小于孔压**的单桥或双桥**开孔至**水位以下，而后向孔内注水至与地面平，再换用孔压**触探。 （5）**的归零检查应按下列要求进行： ①使用单桥或双桥**时，当贯入地面以下0.5—1.0m后，上提5—10cm，待读数漂移稳定后，将仪表调零即可正式贯入。在地面以下1—6m内，每贯入1—2m提升**5—10cm，并记录**不归零读数，随即将仪器调零。孔深超过6m后，可根据不归零读数之大小，放宽归零检查的深度间隔。终孔起拔时和**拔出地面后，亦应记录不归零读数。 ②使用孔压**时，在整个贯入过程中不得提升**。终孔后，待**刚一提出地面时，应立即卸下滤水器，记录不归零读数。 （6）使用记读式仪器时，每贯入0.1m或0.2m应记录一次读数；使用自记式仪器时，应随时注意桥压、走纸和划线情况，做好深度和归零检查的标注工作。 （7）若计深标尺设置在触探主机上，则贯入深度应以**、探杆入土的实际长度为准，每贯入3—4m校核一次。当记录深度与实际贯入长度不符时，应在记录本上标注清楚，作为深度修正的依据。 （8）当在预定深度进行孔压消散试验时，应从**停止贯入之时起，用秒表记时，记录不同时刻的孔压值和锥尖阻力值。其计时间隔应由密而疏，合理控制。在此试验过程中，不得松动、碰撞探杆，也不得施加能使探杆产生上、下位移的力。 （9）对于需要作孔压消散试验的土层，若场区的**水位未知或不确切，则至少应有一孔孔压消散达到稳定值，以连续2h内孔压值不变为稳定标准。 其它各孔、各试验点的孔压消散程度，可视地层情况和设计要求而定，一般当固结度达60%—70%时，即可终止消散试验。 （10）遇下列情况之一者，应停止贯入，并应在记录表上注明。 ①触探主机负荷达到其额定荷载的120%时； ②贯入时探杆出现明显弯曲； ③反力装置失效； ④**负荷达到额定荷载时； ⑤记录仪器显示异常。 （11）起拔最初几根探杆时，应注意观察、测量探杆表面干、湿分界线距地面的深度，并填入记录表的备注栏内或标注于记录纸上。同时，应于收工前在触探孔内测量**水位埋藏深度；有条件时，宜于次日核查**水位。 （12）将**拔出地面后，应对**进行检查、清理。当移位于第二个触探孔时，应对孔压**的应变腔和滤水器重新进行脱气处理。 （13）记录人员必须按记录表要求用铅笔逐项填记清楚，记录表格式，可按以上测试项目制作（见第八章）。 2.注意事项 （1）保证行车安全，中速行驶，以免触探车上仪器设备被颠坏。 （2）触探孔要避开**设施（管路、**电缆等），以免发生意外。 （3）安全用电，严防触（漏）电事故。工作现场应尽量避开高压线、大功率电机及变压器，以保证人身安全和仪表正常工作。 （4）在贯入过程中，各操作人员要相互配合，尤其是操纵台人员，要严肃认真、全神贯注，以免发生人身、仪器设备事故。司机要坚守岗位，及时观察车体倾斜、地锚松动等情况，并及时通报车上操作人员。 （5）精心保护好仪器，须采取防雨、防潮、防震措施。 （6）触探车不用时，要及时用支腿架起，以免汽车弹簧钢板过早疲劳。 （7）保护好**，严禁摔打**；避免**暴晒和受冻；不许用电缆线拉**；装卸**时，只可转动探杆，不可转动**；接探杆时，一定要拧紧，以防止孔斜。 （8）当贯入深度较大时，**可能会偏离铅垂方向，使所测深度不准确。为了减少偏移，要求所用探杆必须是平直的，并要保证在最初贯入时就不应有侧向推力。 当遇到硬岩土层以及石头、砖瓦等障碍物时，要特别注意**可能发生偏移的情况。国外已把测斜仪装入**，以测其偏移量。这对成果分析很重要。 （9）锥尖阻力和侧壁摩阻力虽是同时测出的，但所处的深度是不同的。当对某一深度处的锥头阻力和摩阻力作比较时，例如计算摩阻比时，须考虑**底面和摩擦筒中点的距离，如贯入第1个10cm时只记qc；从第2个10cm开始，才同时记qc和fs。 （10）在钻孔、触探孔、十字板试验孔旁边进行触探时，离原有孔的距离应大于原有孔径的20—25倍，以防土层扰动。如要求精度较低时，两孔距离也可适当小些。

横波(剪切波)波速测试法

一、跨孔法 跨孔法测试中须将振源、检波器放在不同钻孔中的同一高程位置上，根据孔水平间距和波传播历时，即可求出相应波速。由于该法的原理简单，测试结果可靠，这一方法一经提出很快在国际上得到了广泛的应用。 1.跨孔法波速测试的特点 (1)跨孔法波速测试可应用于各种地层，在**水位以上和**水位以下都有使用； (2)在振源孔中采用垂直剪切冲击，能够产生水平传播、垂直偏振的剪切波，可在原位上测得土层中剪切波的波速； (3)在钻孔间距适当时，跨孔法波速测试可测定地层中低速软弱夹层的剪切波速值； (4)它在测试中把振源和***都埋设在土中，现场测试受外界干扰较少，因此也可以用于在已有的结构物下的波速测试。 (5)由于跨孔法测试技术的测试深度较大，因此从理论上讲，可以测试到钻孔所能达到的最大深度。 2.跨孔法试验仪器设备 跨孔试验主要由钻孔、激振、检波器和记录波信号等环节组成。所需试验仪器设备则包括振源、***、放大器、记录器等。 (1)振源 在工程中，跨孔试验的主要测试对象是地层所传播的剪切波。这就要求振源产生的S波与P波能量之比尽可能地高。**振源是以往地震勘探中的常用振源。钻孔内(通常充水)的**或少量**的**，可产生地震波和流体膨胀产生压缩波，作用于孔壁之后传至地层，在地层中可同时产生P波和S波。改变**能量可定量控制S波和P波间的能量分配，**能量越高，S波能量越大，这种效应在浅层更加明显。 由于S波是P波的反射波，在上述一个复杂的波序列上识别S波的初始点将比较困难。 跨孔法波速测试采用的振源有两种：**振源和机械振源。现在大多用的是机械振源。 井下剪切波锤是一种常用的机械型振源(图7-1)，它适用于各类土层。这种装置由一个固定的圆筒体和一个滑动重锤组成。测试时，把该装置放到钻孔某一深度处，通过地面的液压装置将4个活塞推出使筒体紧贴井壁，然后向上拉连接在锤顶部的钢丝绳，使活动重锤向上冲击固定筒体。此时会产生剪切振动。由于振源作用力方向的改变，使接收到的SV波初至相位差180°，这对辨别SV波的初至是有益的。完成一个测点的测试后，可以通过地面的液压装置将4个活塞缩回，再放到另一个深度，继续进行测试。 (2)*** 跨孔法波速测试时，无论什么样的振源，都会产生复合波。这就要求***既能观察到垂直振动分量，又能观察到水平振动分量以便更好地识别剪切波到达的时刻。所以一般采用三分量检波器。其中竖向分量主要用来识别SV波。同时，三分量波形记录器还可以进行互相校核资料、分析结果的可靠性。 图7-1 井下剪切波锤结构简图 (3)放大器 跨孔法波速测试可以采用普通多通道放大器。各通道必须有较一致的相位特性，并配有可调节的增益装置。放大器的放大倍数一般要求大于2000；同时要求内部噪音小；频率特性适宜，抗工频干扰能力强。 (4)记录器 跨孔法波速测试所用的记录器要求具有0.2ms的记录、扫描能力，其扫描速率可以调节，以便波形的识别。目前国内常用的有SC-10、SC-16、SC-18型紫外线感光记录示波器。 3.现场测试方法 (1)测试前的准备工作 测试前的准备工作包括：钻孔数量、钻孔尺寸、钻孔布置方法和钻孔间距的确定和记录、下套管和灌浆、钻孔垂直度测量等方面的工作。 (2)现场测试方法 跨孔法波速测试方法有两种：①一次成孔测试法，它是当用于跨孔测试的钻孔数量、深度、孔径和孔距等设计好之后，将所有的钻孔一次性钻完，然后将套管下至距孔底2m处，然后灌浆，待浆液凝固后，便可进行测试；②分段钻进分段测试法，它一般是用三台钻机同时钻进，当钻至预定深度后提出钻具，与此同时，将检波器放入孔底同一标高，用重锤敲击取土器使其产生波。该方法主要用于厚度不太大的第四纪土层。 4.资料整理 (1)波形记录的现场识别 波形识别是跨孔法波速测试的重要工作。跨孔法波速测试中所记录的波动信号曲线主要由体波组成。一般分三个阶段：第一阶段是从零时开始至直达波能量的到达，其信号除受外部干扰出现毛刺外，基本上是一条接近于直线的平稳段；第二段从波的第一个初至起至第二个初至止，此段属于P波段，振幅小，频率高；第三段是以S波为主的部分，振幅大，频率低。 (2)波形的室内判读 室内判读主要是精确地判读出P 波初至时间和第一个 S 波到达的时间。 (3)数据的整理和计算 完成波形识别工作后，记录两接收孔间 P波和S波的传播时间tP、tS。根据振源孔和测试孔之间的距离，以及钻孔垂直度量测结果，求出直达波的传播距离L，并由式(7-5)分别求出P波和S波的波速tP、tS： 土体原位测试与工程勘察 式中：υP，υS为分别为P波和S波的波速(m/s)；L为直达波的传播距离(m)；tP，tS分别为P波和S波的传播时间(s)。 同一测点P波和S波的波速的测试误差，应控制在5%～10%之内，否则必须分析原因或者重新测试。 二、单孔法 单孔法波速测试是在一个垂直钻孔中进行波速测试的方法。按激振和检波器在钻孔中所处的位置不同，单孔法又可分为四种：①地表激发，孔中接收(下孔法)；②孔中激发，地表接收(上孔法)；③孔中激发，孔中接收；④孔中激发，孔底接收。 1.测试设备 除了振源外，单孔法波速测试的其他仪器设备与跨孔法基本相同。单孔法波速测试常选用的振源为剪切波振源，其优势波为SH波(SH波是一种剪切波，其质点振动方向平行于地面)和SV波，具有可重复性和可反向性。一般采用(图7-2)所示的激振方式： 图7-2 单孔法的测试工作原理示意图 2.测试方法 现场测试工作包括如下内容：钻孔、设置振源和检波器、确定测点间距。 (1)钻孔：钻孔附近地面应尽可能干净，钻孔时应尽量减少孔壁土扰动，待测孔钻到预定深度时，如地层软弱应下套管护壁，套管与孔壁间用灌浆和填砂法处理。 (2)设置振源：用敲板法作振源时，在距孔口1.0～3.0m处放置一长度2.0～3.0m的木板或混凝土板，并与地面贴紧，上压5kN左右的重物，以防止板的滑移。板的中垂线应通过孔口，用锤沿板纵轴从两个相反方向水平敲击板端以产生水平剪切波。当板中心的高程与孔口相差较大时，应量测并记录下来，以便作修正之用。 (3)设置检波器：当检波器在孔内不同深度处接收剪切波时，应将其固定在孔壁。当只需测定地层中的P波时，检波器就不一定要和孔壁贴紧，但在这种情况下，孔中必须注满水或泥浆。有时为了整理资料上的方便可将两只检波器同时放入孔中。根据它们的间距，用两个检波器接收同一激振下初至波传播的时差来计算波速，提高分析精度。 (4)测点间距的确定：测点间距原则上应使相邻两点时间差大于记录上可读精度。对于土层，一般以0.5～2.0m为宜。当有较薄夹层时，应适当调整测点间距使得薄夹层中至少布置两个测点。 3.测试资料的整理 单孔法波速测试时，P波和S波识别方法与跨孔法相同。但当振源激发点距孔口距离较大时，应作修正。其方法是将实测斜距行走时间(t)按式(7-6)换算成垂距行走时间(t′)： 土体原位测试与工程勘察 式中：t′为修正后的垂距行走时间(s)；t为在记录上读取的斜距行走时间(s)；h为孔中检波点距孔口距离(s)；x为孔口距振源激发点的距离(s)。

静力触探测试法的基本原理

一、静力触探机理 静力触探自问世以来，仪器几经更新换代，触探机理研究也很活跃。如：1974年和1978年召开了二届欧洲触探会议(ESOFT)；1988年又召开了第一届国际触探会议(ISOPT)。同时，历届国际土力学与基础工程会议、国际工程地质大会，以及近年来的国际地质大会的论文集中，都有原位测试及触探机理的研究文章；20世纪80年代以来，国内也有不少单位进行了这方面的工作，如：同济大学、铁道部科学研究院、第四勘测设计院、长沙铁道学院、原长春地质学院[2]、中国地质大学[3]及武汉水利水电大学等，都进行了大量的研究工作，发表了论文，出版了专著或教材。 静力触探机理的试验和理论研究，对其测试方法和成果应用，都有直接的关系。因此触探机理研究是很有意义的。但由于土的性质的不确定性和复杂性，以及触探时产生的土层大变形等，都对机理研究带来很大困难。因此，到目前为止，触探机理的理论研究成果远不尽人意，仍然处于探索阶段中。目前，大部分已知的理论都是在饱和粘土中、且于不排水贯入条件下或在纯砂中排水贯入条件下得到的。这些理论可归并成以下几类：①承载力理论；⑦孔*扩张法；③应变路径法；④其他方法。下面将简单分析和评价这些方法。 1.承载力理论 由于CPT类似于桩的作用过程，很早就有人尝试借用深基础极限承载力的理论，来求解CPT的端阻qc，这就是所谓的承载力理论(bearing capacitytheory)，简称BCT。该法把土体作为刚塑性材料，根据边界受力条件给出滑移线场，或根据试验或经验假定滑动面，用应力特征线法或按极限平衡法求出极限承载力。BCT得到的qc一般可以表达为： 土体原位测试与工程勘察 式中：Cu为土的不排水抗剪强度； 为上覆压力；它和土层深度有关： =γh；Nc，Nq为量纲为一的承载力系数，依赖于滑动(面)的选择。 BCT承载力理论(Bearing capacitytheories)思路的发展是从平面应变、修正平面应变到轴对称承载力理论。 对该方法可做如下的评价： (1)BCT和稳定贯入有差别，前者是用于极限破坏状态的理论；后者是破坏已发生的过程。 (2)滑移线法、极限平衡法都是应力静定的。求qc时没有直接考虑塑性区内的变形，也就不能考虑压缩性、剪胀和压碎效应。两者考虑的都是静态加载，并且没有涉及贯入所产生的高的垂直和水平应力。 (3)只有在整体剪切破坏的土体中，才能出现完整的破坏面，才能用滑移线法或极限平衡法求解。对于大多数深贯入，土体破坏都包含局部剪切和压缩，难以观察到明显的滑动面。研究者往往采用β等参数来描述这种非完整滑动面，以进行修正。 (4)据刚塑性滑移线法，在塑性破坏之前，土作为刚体无变形，当受力加到极限时，滑移线场内整体塑性流动。显然，这与实际不符，土本构关系的刚塑性简化会带来误差，但若要考虑弹性变形和应变硬化、软化效应的关系，将引起数学上的极大困难，就失去了滑移线法的简捷性了。 (5)可以根据流动法则求出塑性区内土的速率场，并能考虑体积变化的情况复杂。也无人做过，原因是兴趣在于qc，而问题是应力静定的。 (6)BCT不能求解出孔压。 2.孔*扩张法 孔*扩张法(cavities expansionmethods，简称CEM)是源于弹性理论中无限均质各向同性弹性体中圆柱形(或球形孔*)受均布压力作用问题而形成的观点。该理论最初用于金属压力加工分析，随后引入土力学中，用柱状孔*扩张来解释夯压试验机理和沉桩；用球形孔*扩张来估算桩基础的承载力和沉桩对周围土体的影响。CEM在土力学中已有较深入的应用。 图3-2 圆孔的扩张 柱(球)*在均布内压P作用下的扩张情况，如图3-2所示。当P增加时，孔周区域将由弹性状态进入塑性状态。塑性区随P值的增加而不断扩大。设孔*初始半径为Rf，扩张后的半径为Ru及塑性区最大半径为Rp，相应的孔内压力最终值为Pu，在半径Rp以外的土体仍保持弹性状态。CEM类似于弹塑性力学问题的一般提法，即：列出三组基本方程(平衡微分方程、几何方程及土本构关系)，配以破坏准则及边界条件求解。各研究者获得的解之间的差别主要在于问题所涉及的变形程度和本构关系的选择上。本构关系(含塑性阶段流动法则)的选择是CEM的关键，随土力学理论及计算方法的发展，从简单到考虑土的许多复杂性质，主要有多个模型。 CEM的主要优点在于：采用柱*扩张或球*扩张，把**贯入的三维问题简化模拟成平面应变和球对称问题；应力、应变和位移仅是径向坐标变量r的函数，边界条件极简单，采用数值方法可以纳入各种土本构模型，并可以考虑土的许多复杂性质。它在得到孔压和考虑在高压缩性土中贯入时，明显比BCT具有优势。可以看出，CEM的思路源于把**贯入看作是锥面的连续扩张，并近似用柱面或球面扩张来替代，大大简化了边界条件。 CEM的主要缺点在于：①很明显，在固定位置的孔*扩张不能模拟垂直向贯入的以下两个重要特征：a.土体变形与垂向坐标有关。特别是柱扩不能模拟此点，它得到的位移都在水平面内，而球扩也不能说明位移反向的情况。b.稳定贯入的连续性。因为CEM描述的总是在一个固定位置的扩孔。因此，甚至在最简单的均质各向同性土中，CEM也不能正确模拟贯入时土中各单元的变形过程(应变路径)。②目前的CEM方法，没有考虑到贯入速率的影响，尽管它对Δu(超孔压)和qc的影响是存在的。 3.应变路径法 应变路径法(strain pathmethods，简称SPM)是由Baligh领导的小组经过10多年的研究，于1985年正式提出的。SPM旨在为合理解释和预估桩的贯入、静力触探、取土器取土等深层岩土工程问题(相对浅基而言)提供一套集成化、系统化的分析方法。 (1)SPM的基本思想 通过观察**在饱和软粘土中的不排水贯入，Baligh(1975年)假设，由于深贯入过程中存在严格的运动限制(上覆压力大，**周围土体在高应力水平下深度重塑、强制性流动及不排水条件下土体不可压缩等)，**周围土体的应变受土的抗剪性质影响很小，于是，Baligh称该类问题是由应变控制的(strain controlled)。后来的理论和试验也证实了这一假设。 因此，用相对简单的土性(如各向同性)来估算贯入引起的变形和应变差，在预期合理的范围内。再利用估算的应变，采用符合实际情形的本构模型条件，就可以计算出近似的应力和孔压。 对于轴对称**在饱和粘性土中的准静力贯入，忽略粘性、惯性效应，可将这类由不排水剪切造成的塑性破坏，看作是定向流动问题，即视**为静止不动，土颗粒沿**周围分布的流线向**贯入的反方向流动，不同流线上每个单元的变形、应变、应力和孔压可用一些步骤求出。 (2)SPM对贯入问题的模拟 SPM对稳定贯入问题的模拟的关键在于正确预估应变场。目前，都是将土体视为无粘性不可压缩流体，通过求解土颗粒绕流**来估计应变场。这可分两种情况，即：**以速度为u(一般2cm/s)在静止流体中运动；或速度为u的无穷远均匀束流零攻角绕流静止**。 解决流体对轴对称体的绕流，有两种方法，即：Bankine法和保角映射法。该方法的评价如下： 其优点为：SPM法的优点主要在于首次比较真实地考虑并模拟到了垂向贯入的特征，克服了CEM的两个主要缺点。根据基本假设，用锥体绕流的方法获得应变场，避开了复杂的边界条件，和在复杂应力路径下结合本构关系计算的困难。而SPM法的主要缺点在于其基本假设的适用性上。Clark和Meverhof(1972年)及steenfellt(1981年)现场观测到沉桩对周围土的径向位移场影响范围分别是4倍和8倍桩径。一些研究者得到的Δu影响范围为4～25倍桩径。因此，贯入产生的应变依赖于土性。而目前SPM法实际把其基本假设更推进一步，将贯入时土中的流场，同无粘性不可压缩流体绕流锥体的流场等同起来。众所周知，无粘性流不能抵抗任何剪力(无论多么小)，而且土的粘性一般比水大8～16个数量级。所以，用无粘性不可压缩无旋流体绕流锥体来模拟深贯入产生的流场，只有对于完全饱和的软粘土才可能有效(指一级近似)。对于OCR(超固结化)＞4的硬粘土，贯入时容易产生不连续滑动面，仍用连续的流体运动来模拟就不适合了。若要考虑到粘性和可压缩性及桩-土界面的摩擦，流动方程的解就很困难。 虽有上述困难，SPM法在构思上还是很巧妙的，它把应变场和应力场分开计算，为解决深贯入问题开辟了一条新途径，故很有发展前景。运用它已得到了不少有用成果，如在估算qc的承载力系数和估算Δu，这方面可参考Baligh的文章。 二、静力触探**的工作原理 1.**——地层阻力传感器 静力触探**亦称地层阻力传感器，它是量测地基土贯入阻力的关键部件。是贯入过程中直接感受土的阻力，将其转变成电信号，然后再由仪表显示出来的元件。为实现这一过程，可采用不同型号的传感器，其中电阻应变式传感器最为常用。电阻应变式传感器应用了虎克定律、电阻定律和电桥原理制成。 2.静力触探测试地的机电原理 (1)P→e转换 **(图3-3)被压入土中，受地层阻力作用要引起装在**内部的空心柱(变形柱4)的变形；如将空心桩视为一个杆件，则其阻力与变形的关系，可用虎克定律表达为： 土体原位测试与工程勘察 或 σ=Eε (3-3) 式中：E是材料的弹性模量；F是空心柱的截面积；P为**所受的压入阻力；ε为在压力P下空心柱产生的应变；L为空心柱有效变形长度。对于给定**，两者均已给定。因此，只要测得应变ε就可以求得应力σ的大小，进而也就知道受力P的大小了。 (2)ε→ΔR 转换为了测得 ε，在空心桩的外周贴上一个阻值为 R 的电阻应变片(图3-4)。空心桩受拉力而产生变形，电阻丝也随之变长。根据电阻定律的公式知： 土体原位测试与工程勘察 式中：L为电阻丝的长度；ρ为电阻丝的电阻率。由于空心桩受力产生ΔL的变化，那么相应电阻R值也将引起ΔR的变化，其关系可表达成： 土体原位测试与工程勘察 式中：K为电阻应变片的灵敏系数。 图3-3 单桥**结构示意图 图3-4 应变与电阻变化的转换 (3)ΔR→ΔU转换 公式(3-5)表明：已实现了由非电量ε 到电量ΔR 的转换。但是钢材在弹性范围内的变形很小，因而引起的电阻变化ΔR值也是很小的。利用微小的电阻变化去精确计量力的变化很困难，故转而需要利用电桥原理，在空心桩上贴上一组应变片，再经放大器放大，来实现微电压的测量。 下面分析一下电桥原理：电桥线路如图3-5所示。电桥电压为U，R2上的电压降为UBC。在ABC或ADC回路中，电阻R1、R2串联，电流为I1，由欧姆定律可知： 土体原位测试与工程勘察 因此，BC电位差为： 土体原位测试与工程勘察 同理，在ADC回路上，DC的电位差UDC： 土体原位测试与工程勘察 电桥的输出电压ΔU为UBC与UDC之差，即： 土体原位测试与工程勘察 图3-5 电桥原理 显然，为了使电桥平衡，即输出电压为零(检流计无电流)，应有： R2·R4-R1·R3=0； 或 R1·R3=R2·R4 (3-7) 式(3-7)即为电桥平衡条件。 下面进一步分析输出电压ΔU与电阻变化ΔR，进而与变形ε之间的关系。 分析的对象是等桥臂全桥测量电路，每臂一片，即R1=R2=R3=R4。显然，不受力时，满足电桥平衡条件。四片的贴法如图3-6所示，即：R2和R4顺着空心柱轴线方向贴，使之有正的变化；R1和R3横着空心柱贴，使之有负的变化，四片互为补偿。这样组成的电桥，经推导得知，其输出ΔU的表达式为： 土体原位测试与工程勘察 很显然，式中Kε(1-μ)是非线性项，就是说上式中ΔU并不与ε成正比。对于阻值不大的常规应变片，由于K值较小(2左右)，即使应变较大，Kε(1-μ)项也是很小的，故可将其略去，这样式(3-8)就变成为： 土体原位测试与工程勘察 对于两片受拉、两片不受力的全桥测量电路，不难证明其输出电压ΔU与应变ε的关系为： 土体原位测试与工程勘察 分析以上两式，可看出：在K、ε和U都相同的条件下，仅由于应变片贴法不同，前者输出电压是后者的(1-μ)倍。为获得较大的输出，目前静**里的应变片都采用前一种贴法。 由式(3-9)或式(3-10)可知，电桥输出电压ΔU与应变片灵敏系数K，应变量ε及供桥电压U成正比。对一定的传感器，组桥方式已经确定，K、ε都是常数，在选定工作电压U的情况下，ΔU只随空心柱应变ε的大小而变化。再联系到式(3-2)，容易看出，由于E、F也已确定，输出电压ΔU就只随空心柱受力P的大小而变化了。 综上所述，静力触探通过地层阻力→空心柱变形→电阻变化→电压变化→施入电子记录仪表等一系列转换，可实现测定土的强度等目的。 3.**的结构类型 **是静力触探仪测量贯入阻力的关键部件，有严格的规格与质量要求。一般分圆锥形的端部和其后的圆柱形摩擦筒两部分。目前国内、外使用的**可分为三种形式： (1)单用(桥)**：是我国特有的一种**型式，只能测量一个参数，即比贯入阻力ps，分辨率(精度)较低，见图3-3和图3-8。 (2)双用(桥)**：它是一种将锥头与摩擦筒分开，可以同时测量锥头阻力qc和侧壁摩阻力fs两个参数的**，分辨率较高，见图3-7和见图3-8。 图3-6 四壁工作的全桥电路 图3-7 双桥**示意图 图3-8 静力触探**类型 (3)多用(孔压)**：它一般是将双用**再安装：一种可测触探时所产生的超孔隙水压力装置——透水滤器和一种测量孔隙水压力的传感器。分辨率最高，在**水位较浅地区应优先采用。 **的锥头顶角一般为60°，底面积为10cm2，也有15cm2或者20cm2。锥头底面积越大，锥头所能承受的抗压强度越高；**不易受损；且有更多的空间安装其他传感器，如：测孔斜、温度和密度的传感器。在同一测试工程中，宜使用统一规格的**，以便比较。建标(CECS 04：88)《静力触探技术标准》中的有关规定，见表3-1和表3-2所列。 图3-9展示的是一组实物**，有10cm2单双桥**、15cm2单双桥**和50×100mm2电测十字板头传感器(Probe andVane Sensor)。 表3-1 单桥和双桥**的规格 表3-2 常用**规格 4.有关**设计的问题 对此问题扼要说明几点： (1)**空心柱与其顶柱应有良好接触，采用顶柱接触最好，可使传感器受力均匀，也容易加工。 (2)加工空心柱(弹性元件)的钢材应具有强度高、弹性好、性能稳定、热膨胀系数小及耐腐蚀等特征。国内一般选用60 Si2Mn(弹簧钢)和40 CrMn钢制作空心柱。其他部件可采用40 Cr或45号钢，需作好热处理。 (3)由式(3-2)可知，空心柱应变量的大小和地层阻力及空心柱环形截面积有关。在相同地层阻力的情况下，应变量越大(也就是越灵敏)，它能承受的最大荷载也就会愈小。要兼顾这两者，如前所述，可以选择好的钢材。但这还不够，为适应不同地区、不同软硬土层贯入的需要，目前厂家一般均生产几种不同额定荷载(当空心柱材料一定时，就相当于不同截面积)的**选用。一般在软土地区可选用额定荷载小一些的比较灵敏的**；反之，则选用额定荷载大一些的**。 图3-9 实物**照片 (4)铁道部《静力触探技术规则(TBJ37-93》规定：**规格、各部加工公差和更新标准应符合该规则的要求。 (5)**的绝缘性能，应符合下列规定；**出厂时的绝缘电阻应大于500MΩ，并且在500kPa水压下恒压2h后，其绝缘电阻仍不小于500MΩ。用于现场测试的**，其绝缘电阻不得小于20MΩ。 (6)对于各种**，自锥底起算，在1000mm长度范围内，任何与其连接的杆件直径不得大于**直径；为降低探杆与土的摩擦阻力而需加设减摩阻器时，亦只能在此规定范围以上的位置设置。 (7)**贮存应配备防潮、防震的专用**箱(盒)，并存放于干燥、*凉的处所。 5.电阻应变片及粘合剂 图3-10 箔式电阻应变片 目前普遍用箔式电阻应变片(图3-10)制作传感器，这种片子具有放热性好、允许通过电流较大(因而可使用较大的输入电压。从而得到较大的输出电压)、疲劳寿命长、柔性好、蠕变性小等优点。丝式胶基电阻应变片也可采用，但半导体应变片用的很少，因它存在非线性大、温度稳定性差等严重缺点，不能满足对传感路的有关质量要求。 用电阻应变仪量测时，可选用120Ω的片子。利用自动记录仪时，可选用240Ω或360Ω的片子。四片阻值尽量相等，差值最大不要越过0.1Ω，否则对电桥初始平衡不利。可使用直流单电桥等仪器来测量应变片阻值大小。 适合粘贴应变片的粘合剂的种类繁多。目前使用酚醛类粘合剂1720胶较普遍；聚酰亚胺粘合剂也在使用。选用粘合剂应注意使其与应变片胶基相一致。 有关具体贴片工艺这里就不介绍了，因为目的国内已有多种规格型号的商品化传感器由工厂生产出来，供广大工程技术人员选用，其质量一般较好，价格也不贵，除特殊情况外，已不必由使用者去制作它了。 6.温度(t)对传感器的影响及补偿方法 传感器在不受力的情况下，当温度变化时，应变片中电阻丝(亦称线栅)的限值也会发生变化。与此同时，由于线栅材料与空心柱材料的线膨胀系数不一样，使线栅受到附加拉伸或压缩，也会使应变片的阻值发生变化。综合起来，一个贴在空心柱上的应变片因温度(t)变化而引起阻值变化的关系可表达成： 土体原位测试与工程勘察 式中：αt为贴在空心柱上的应变片的电阻温度系数。联系到式(3-5)，应变片由于温度变化而产生的热输出εt为： 土体原位测试与工程勘察 这种热输出是和地层阻力无关的，因此必须设法消除才会使测试成果有意义。在静探技术中，通过采用以下两种办法，基本上可以把温度对传感器的影响，控制在测试精度允许之内。除此之外，温度自补偿应变片在有条件时也可积极使用。 (1)桥路补偿法 就是在制作传感器时精选四片为一批次、规格、阻值、灵敏系数的应变片，以相同的粘接剂和贴片工艺，贴在空心柱上，组成全桥四臂测量电路(四个工作片互为补偿，或两个工作片，两个补偿片)，使温度变化时，补偿片和工作片的(ΔR/R)相等，这就起到了温度补偿作用。 (2)温度校正方法 就是在野外操作时测初读数的变化，内业资料整理时，将其消除。

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动静相宜 凌云之道2023款星途凌云先享品鉴会圆满落幕！

动静相宜 就是凌云之道，8月27日， 2023款星途凌云先享品鉴会武汉站圆满落幕。媒体大咖与新老车主齐聚展厅，见证凌云2023款的全新实力。 此次新车品鉴，同步公布了预售好礼，前5000名客户享“1元升级马牌245宽胎”（限2.0T车型），抢先购车的尊享礼遇也充分展示了星途对客户的宠爱。 值得一提的是，本次品鉴会齐聚运动、音乐、品质等多种元素，给新老车主带来了全新的尊享礼遇体验，更为大家现场抽取时下火爆抖音的潮流健身博主刘畊宏9月17日健身音乐会现场门票大奖，更是让现场疯狂打CALL。 年轻化进行时 增加全新外观内饰 作为新款车型的升级重点，2023款星途凌云在外观设计上融入非凡美学气质，延续“质·感美学”设计理念，新增极光绿、星际银两种车身颜色，在自然光的照射下散发出美轮美奂的高级感。 在内饰配色上，2023款星途凌云更是别出心裁，在延续家族化设计的同时，推出了令人眼前一亮的蓝白撞色设计，与外观造型相呼应。在细节用材上，蓝色麂皮带来丰富而细腻的触感，Nappa真皮更彰显高贵、舒适和透气，整车观感内外兼修、更显干净和气质。 2023款星途凌云的外观与内饰互为成就，设计语言中“优雅”与“动感”并存，反差与和谐互为通感，完美塑造了年轻人心中动力情怀与高级质感相统一的新时代座驾。 功能配置升级 舒适性全面进化 满足家庭用车需求是星途凌云的核心定位，2023款星途凌云延续了超大空间设计的同时，更增加了全新的舒适性配置，家用表现再进化。“女王座驾”是2023款星途凌云的升级亮点，可大幅度调节的副驾座椅腿托，让副驾驶位的长时间乘坐告别疲劳，乘坐体验优雅从容。升级后的主副驾座椅，具备靠背+坐垫通风，睡眠头枕、按摩靠背、主驾电动8向&腰托电动4向调节等豪华功能，炎炎夏日清爽驾乘。 不仅如此，全车话配置了SONY12扬高保真音响、CN95级三重主动净化座舱、22项ADAS智能辅助驾驶系统等高级配置，豪奢感受瞬间拉满。 2023款星途凌云4780mm超长宽体车身以及2800mm超长轴距更营造了宽绰驾乘和储物空间。 澎湃动力 操控至上 2023款星途凌云试驾表现斩获A+口碑 　2023款星途凌云搭载了1.6T和2.0T两款发动机，匹配7速湿式双离合变速箱。以本次试驾的荣获2021年度十佳“中国心”的2.0T发动机版本车型为例，最大功率达到192kW，最大扭矩400N·m，零百加速成绩达到6秒级。与之配合的是经本特勒大师级调校的底盘，带来出色的性能，能轻松驾驭多种复杂地形。 值得一提的是，凌云的刹车系统采用了双缸双活塞浮动式卡钳，匹配马牌高性能胎，实现同级最短36米级制动距离，留出更长安全线，2023款凌云部分版型配置19吋235马牌UC6轮胎更加静音舒适、性能均衡、兼顾节油，星途品牌也针对前5000名2.0T客户提供加1元升级20吋245宽胎服务，行稳致远、极致操控。 2023款星途凌云是星途品牌把握市场发展脉搏，为日益成为市场中坚力量的青年精英群体打造的一款精品座驾，他们对车的要求超越了工具属性，将其视为高品质生活的重要组成部分，2023款星途凌云正是为此而生。 9月初，2023款星途凌云将正式上市，欢迎到店品鉴。

　静力触探测试法的仪器设备

静力触探设备，俗称静力触探仪，一般由三部分构成，即：①静力触**：地层阻力传感器；②量测记录仪表：测量与记录**所受各种阻力；③贯入系统：包括触探主机与反力装置，共同负责将**压入土中。触探主机借助探杆将装在其底端的**压入土中；反力装置则提供主机在贯入**过程中所需之反力。目前广泛应用的静力触探车集上述三部分为一整体。静力触探车具有贯入深度大（贯入力一般大于10t）、效率高和劳动强度低的优点。但它仅适用于交通便利、地形较平坦及可开进汽车的勘测场地使用。贯入力等于5t或小于5t者，一般为轻型静力触探仪。使用时，一般都将上述三部分分开装运到勘测现场，进行测试时再将三部分有机地联接起来。在交通不便、勘测深度不大或土层较软的地区，轻型静力触探应用很广。它具有便于搬运、测试成本较低及灵活方便之优点。静力触探仪的贯入力一般为2t—20t，最大贯入力为20t，因为细长的探杆受力极限不能太大，太大易弯曲或折断。贯入力为2t—3t者，一般为手摇链式电测十字板－触探两用仪。贯入力大于5t者，一般为液压式主机。现介绍几种主要的和常用的触探仪。 （一）常用静力触探仪介绍 1.CLD型静力触探－十字板剪切两用仪 由四川省建筑科学研究所与华东电力设计院研制，目前由上海市新卫机器厂、浙江南光地质仪器厂及江苏如皋工程勘测机械厂等生产（参见本书第六章图6—3）。 CLD-1型，最大贯入力为2t，总重（包括工具）0.2t，配用**面积为10cm2，配用十字板尺寸为50mm×100mm×2mm，主机重50kg，最大外形尺寸为100cm×30cm×145cm。本机轻便，一机多用，特别适用于软土地区。 CLD-3型，最大贯入力为3t，主机重65kg，可两面手摇，主机架比CLD-1型坚固，其它规格同CLD-1型。本机贯入力比CLD-1型加大，轻便，贯入深度也相应提高。 2.托挂式静探仪 由铁道部科学研究院第三设计院设计，由浙江宁波勘测机械厂（现为镇海电讯厂勘测机械分厂）生产，型号为DY-5型。该机具有小巧轻便、结构紧凑等特点，属轻型静探仪。其主要技术参数如下：额定贯入力为5t，额定起拔力为7.6t，贯入速率为0.5—1.6m/min，起拔速率为3m/min，油缸行程为0.5m。 由中国船舶工业总公司勘察研究院研制，由杭州市富阳科学仪器厂生产的MJ-2型拖挂式静力触探机，具有轻便灵活、占地小、性能稳定等优点，属中等贯入能力的设备。其主要性能及技术规格如下：总贯入力为10t，贯入速度为1m/min，起拔速度为2m/min，最大行程为1.2m，整机重430kg，外形尺寸为385cm×135cm×230cm，动力为3.5/4.5kW，电源电压为380V，有地锚4—8个。 3.静力触探车 目前，我国生产静力触探车的厂家较多，主要有浙江宁波勘测机械厂、江苏省如皋勘测机械厂、大连拉伸机厂、沈阳探矿机械厂及上海地质仪器厂等。各厂生产的触探车贯入能力都已达到20t，都有封闭式车箱，可以在不受气候条件影响下进行野外作业。 现将浙江宁波勘测机械厂的产品规格列于表2—2中。 （二）** 1.**的种类及规格 **是静力触探仪的关键部件。它包括摩擦筒和锥头两部分，有严格的规格与质量要求。目前，国内外使用的**可分为三种类型（见图2—22）。 （1）单用（桥）**：是我国所特有的一种**类型。它是将锥头与外套筒连在一起，因而只能测量一个参数。这种深头结构简单，造价低，坚固耐用，是我国使用最多的一种**。它对推动我国静力触探测试技术的发展和应用起到了积极的作用，自60年代初开始应用以来，积累了相当丰富的经验，已建立了关于测试成果和土的工程性质之间众多的经验关系式。由于测试成本低，被勘测单位广泛采用。但应指出，这种**功能少，其规格与国际标准也不统一，不便于开展国际交流，其应用受到限制。 （2）双用（桥）**：它是一种将锥头与摩擦筒分开，可同时测锥头阻力和侧壁摩擦力两个参数的**。国内外普遍采用，用途很广。 表2—2　宁波勘测机械厂生产的触探仪 （3）多用（孔压）**：它一般是在双用**基础上再安装一种可测触探时产生的超孔隙水压力装置的**。70年代末，国外开始应用。国内已引进多种，如中国地质大学等引进的Fugro孔压静探仪。国内已研制成功，如上海同济大学研制的孔压**，已由浙江温岭南光地质仪器厂生产。还有铁道部科学研究院研制的孔压**。孔压**最少可测三种参数，即锥尖阻力、侧壁摩擦力及孔隙水压力，功能多，用途广，在国外已得到普遍应用。在我国，也会得到越来越多的应用。 此外，还有可测波速、孔斜、温度及密度等的多功能**，不再一一介绍。常用**规格见表2—3。 **的功能越多，测试成果也越多，用途也越广；但相应的测试成本及维修费用也越高。因而，应根据测试目的和条件，选用合适的**。表2—3中所列**的底面积不同，主要是为了适应不同的土层强度。**底面积越大，能承受的抗压强度越高；另一个原因是可有更多的空间安装附加传感器。但在一般土层中，应优先选用具国际标准的**，即**顶角为60°，底面积为10cm2，侧壁摩擦筒表面积为150cm2的**，以便开展技术交流，便于应用和集思广益。 图2—22　静力触探**类型 a.单用**；b.双用**；c.多用** 1—锥头；2—顶柱；3—电阻应变片；4—传感器；5—外套筒；6—单用**的**管或双用**侧壁传感器；7—单用**的探杆接头或双用**的摩擦筒；8—探杆接头；L—单用**有效侧壁长度；D—锥头直径；a—锥角 表2—3　常用**规格 2.有关**设计的问题 对此问题可扼要说明几点：①**空心柱与其顶柱应有良好接触，采用顶珠接触最好，可使传感器受力均匀，也容易加工。②加工空心柱（弹性元件）的钢材应具有强度高、弹性好、性能稳定、热膨胀系数小及耐腐蚀等特征。国内一般选用60Si2Mn（弹簧钢）和40CrMn钢制作空心柱。其它部件可采用40Cr或45号钢，需作好热处理。③由式（2—41）可知，空心柱应变量的大小和地层阻力及空心柱环形截面积有关。在相同地层阻力的情况下，应变量越大（也就是越灵敏），它能承受的最大荷载也就会愈小。要兼顾这两者，如前所述，可以选择好的钢材。但这还不够，为适应不同地区、不同软硬土层贯入的需要，目前厂家一般均生产几种不同额定荷载（当空心柱材料一定时，就相当于不同截面积）的**选用。一般在软土地区可选用额定荷载小一些的比较灵敏的**；反之，则选用额定荷载大一些的**。④铁道部“静力触探技术规则（TBJ37-93）”规定：**规格、各部加工公差和更新标准应符合表2—4、表2—5和图2—23、图2—24的要求，⑤**的绝缘性能，应附合下列规定：**出厂时的绝缘电阻应大于500MΩ，并且在500kPa水压下恒压2h后，其绝缘电阻仍不小于500MΩ。用于现场测试的**，其绝缘电阻不得小于20MΩ。⑥对于各种**，自锥底起算，在1000mm长度范围内，任何与其连接的杆件直径不得大于**直径；为降低探杆与土的摩擦阻力而需加设减摩阻器时，亦只能在此规定范围以上的位置设置。⑦**贮存应配备防潮、防震的专用**箱（盒），并存放于干燥、*凉的处所。 表2—4　单桥**规格 表2—5　双桥**及孔压**规格 续表 注：①a=FA/A,FA=1/4πd2，对孔压**a值不受限制。 ②e1、e2为工作状态下的间距。 图2—23　单桥**外形图 图2—24　双桥**（上）及孔压**（下）形状图 （三）量测记录仪表 我国的静力触探几乎全部采用电阻应变式传感器。因此，与其配套的记录仪器主要有以下4种类型：①电阻应变仪；②自动记录绘图仪；③数字式测力仪；④数据采集仪（微机）。 1.电阻应变仪 从60年代起直到70年代中期，一直是采用电阻应变仪。电阻应变仪具有灵敏度高、测量范围大、精度高和稳定性好等优点。但其操作是靠手动调节平衡，**读数，容易造成误差；而且不能连续读数，只能间隔进行（一般5—10s，即每贯入10—20cm），不能得到连续变化的触探曲线。经过改进，出现了数字式测力仪，如上海新卫机器厂生产的数字测力仪和新达电讯厂生产的JC-X2静力触探测量仪。数字式测力仪与过去使用的应变仪比较，其优点是：体积小、重量轻，不用手动**，用数字显示不容易看错，还可以把率定系数输入仪器内直接读取阻力值。由武汉市勘测院设计，由武汉无线电厂生产的数字式测力仪即具有上述功能。上述两种仪表的主要缺点是需人工记录。 2.自动记录仪 为了实现自动记录，于是就出现了自动记录仪。我国现在生产的静力触探自动记录仪都是用电子电位差计改装的。这些电子电位差计都只有一种量程范围。为了在阻力大的地层中能测出**的额定阻力值，也为了在软层中能保证测量精度，一般都采用改变供桥电压的方法来实现。早期的仪器为可选式固定桥压法，一般分成4—5档，桥压分别为2、4、6、8、10V，可根据地层的软硬程度选择。这种方式的优点是电压稳定，可靠性强；但资料整理工作量大。现在已有可使供桥电压连续可调的自动记录仪。图2—25是ZSJ-2型双笔自动记录仪工作原理图。 （1）自动记录仪工作原理：如图2—25所示，由传感器送来的被测直流信号，经测量电路与仪表内补偿电压进行比较后产生一不平衡电压，经放大器放大105—6倍后获得足够大的功率驱动可逆电机转动。可逆电机经过一套机械传动装置，一面带动测量电路中的滑线电阻的滚动触点，使补偿电压与被测信号平衡；一面带动指针和记录笔沿着有分度的标尺左右移动。此时放大器中无信号输入和输出，电机停止转动，指针在分度尺上的指示值即为被测信号的电压值。如果被测信号发生变化，则新产生的电位差值信号又被送至放大器，使滑线电阻的滚动触点又移动到一个新的平衡点，被测信号与补偿电压又达到新的平衡，指针又移到新的位置……。 与此同时，自整角机通过一套传动机构，以一定速度卷动记录纸。这样，随着指针移动和记录纸卷动，记录笔便在记录纸上连续地记录出各深度被测信号的大小——静力触探曲线。 （2）仪器主要组成部分：除走纸机构外，双笔记录仪各部分都由两套组成。 图2—25　ZSJ-2型双笔自动记录仪工作原理图 ①测量电路：和应变仪一样，也是采用双电桥电路，所不同的是自动记录仪采用的是直流内桥，传输的是直流信号。为对外桥路提供稳定的直流电压，自动记录仪专门增设了桥路稳压电源。稳压范围一般为0—20V，连续可调，以适应标定**和贯入不同软硬地层的需要。 ②晶体管放大器：在记录仪中，放大器的作用是把测量电路送来的直流信号△U放大成足以驱动可逆电机转动的交流信号，并且当直流信号△U的极性改变时，输出交流信号的相位也随之改变，从而能带动可逆电机正反转动，使测量系统达到自动平衡。 ③可逆电机：其作用前文已述及。 ④仪表的走纸机构：静力触探自动记录仪除了要把被测信号显示出来外，还必须将信号随深度变化的情况记录在纸带上，才能及时准确地记录出地层各位置的阻力值。为此，记录仪用一对自整角机取代了原电位差计走纸系统中的同步电机。发讯角机和摩擦轮通过齿轮组联在一起，并安装在触探主机的底盘上，使摩擦轮紧贴触探杆。当触探杆下压时，摩擦轮便随着转动，带动发讯机的转子旋转。***固定在仪器内，并和走纸机构的齿轮组相联接，当发讯机旋转时它也跟随旋转，带动记录纸按1:100（或其它）比例移动，这样就把触探深度记录下来了。 （3）优缺点：自动记录仪与应变仪相比，灵敏度不如应变仪，它的量程小。但是，自动记录仪有深度控制装置，可以连续自动地记录土层的贯入阻力曲线，提高了野外工作效率和质量，因而目前使用最广。 3.数字式测力仪 数字式测力仪是一种精密的测试仪表。这种仪器能显示多位数，具有体积小、重量轻、精度高、稳定可靠、使用方便、能直读贯入总阻力和计算贯入指标简单等优点，是轻便链式十字板－静力触探两用机的配套量测仪表，国内已有多家生产。这种仪器的缺点是间隔读数，手工记录。 4.微机在静探中的应用 以上介绍的量测记录仪表的功能均不够完善，有的只能人工间隔读数，不能画图；有的只能画图，不能显示打印数据。这些仪器虽还能满足一般生产的需要，但资料整理时工作量大，效率低。用微型计算机采集和处理数据已在静力触探测试中得到了广泛应用。如上海地质仪器厂和长春地质学院共同研制成功的GCJW-1型静力触探微机实时处理系统，全部操作采用汉字人机对话方式，便于一般人员掌握和操作。触探时，可同时绘制锥尖阻力与深度关系曲线、侧壁摩阻力与深度关系曲线；终孔时，可自动绘制摩阻比与深度关系曲线。通过人机对话能进行分层，并自动绘制出分层柱状图，打印出各层层号、层面高程、层厚、标高以及触探参数值。该系统在工作参数选择、参数处理、公式选择及汉字绘制表头、图表等方面都比较灵活新颖，可与多种静力触探机配套使用。又如中国地质大学从荷兰引进的孔压触探仪，同时可测4个参数，即锥尖阻力、侧壁摩擦力、孔隙水压力及孔斜，可同时绘制各种曲线，进行数字显示、磁带记录和打印。其数据采集和处理完全由微机完成（见图2—26）。 （四）贯入系统 静力触探贯入系统由触探主机（贯入装置）和反力装置两大部分组成。触探主机的作用是将底端装有**的探杆一根一根地压入土中。触探主机按其贯入方式不同，可以分为间歇贯入式和连续贯入式；按其传动方式的不同，可分为机械式和液压式（见图2—27）；按其装配方式不同可分为车装式、拖斗式和落地式等。 反力装置的作用是平衡贯入阻力对贯入装置的反作用。从设备角度来说，静力触探贯入深度的大小主要取决于三方面因素：①贯入设备能力的大小；②触**截面的大小及其与探杆的配合；③反力大小。反力不够，整个贯入设备的能力就得不到充分发挥，可见反力装置是很重要的。反力的取得，一般有下地锚和利用汽车自重两种。现在的触探车都综合利用这两种方法，效果良好。拧锚机有液压、电动、手摇三种类型。 有关地锚锚片，目前多趋向单翼片式的，这样的地锚对土的扰动较小，下锚也容易些。叶片直径有φ200、φ250、φ300及φ400mm等几种，应根据所需反力大小和土层软硬选用不同直径的地锚。下锚深度为1.0—1.5m左右。在一般地层中每个锚可提供10—20kN的反力。一般下锚2—4个，多则6—8个。 当估算地锚反力不能满足触探深度要求，而采用增加地锚数量或改用其它反力方案又有困难时，可考虑在探杆上加设减摩器。减摩器外径要较探杆大，加在离**摩擦筒上方1m靠外处。它可削弱土对探杆的摩阻力，达到在同样设备条件下增大触探深度的效果。 （五）探杆 它也有一定的规格和要求，探杆应有足够的强度，应采用高强度无缝管材，其屈服强度不宜小于600MPa。探杆与接头的连接要有良好的互换性。用锥形螺纹连接的探杆，连接后不得有晃动现象；用圆柱形螺纹连接的探杆，丝扣之间、肩应能拧紧密贴。探杆应平直，不得有裂纹和损伤。每根探杆的长度一般为1m，其直径应和**直径相同；但单用**探杆直径应比**直径小。 （六）电缆 电缆的作用是连接**和量测记录仪表。由于**功能不同，相应电缆的蕊数也不同，最少的为配单桥**的四蕊电缆，多则几十蕊，各蕊之间应互相屏蔽，在输出讯号时不能互相干扰。电缆应有良好的防水性和绝缘性，接头处应密封。其直径应比探杆内径小，以便能将其顺利穿过探杆，连接**和仪表。 图2—26　孔压触探数据采集系统 图2—27　常用触探主机类型 1—油缸；2—活塞杆；3—支架；4—探杆；5—底座；6—高压油管；7—垫木；8—防尘罩；9—**；10—丝杆；11—螺母；12—变速箱；13—导向器；14—电动机；15—电缆线；16—摇把；17—链轮；18—齿轮皮带轮；19—加压链条；20—长轴销；21—山形压板；22—垫压块