?第４期（總第１２３期）　楚適斜　標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)■　靜力觸探儀檢測(cè)方法探討　陳心東?。ǜ＝ㄊ∮?jì)量科學(xué)研究院，福建福州３５０００３）　摘要本文簡(jiǎn)單介紹靜力觸探儀的工作原理、適用條件及特點(diǎn)，以及靜力觸探探頭技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)有設(shè)　備務(wù)件，加工合適的配件，開(kāi)展靜力觸探儀檢測(cè)工作，為地質(zhì)勘測(cè)部門(mén)提供計(jì)量保障?！￡P(guān)鍵詞靜力觸探儀；原理；檢測(cè)　靜力觸探作為土體原位測(cè)試技術(shù)的一種，它能夠在不擾　動(dòng)土層的情況下，提供土層和土力學(xué)參數(shù)（剪切強(qiáng)度、密度、　彈性模量、固結(jié)系數(shù)等）信息。該技術(shù)主要用于地球表面及海　底土層、巖石的勘察和數(shù)據(jù)分析以及橋梁、房屋等建筑物、公　路、鐵路、水文、石油、機(jī)場(chǎng)、堤壩、隧道、環(huán)境考察等項(xiàng)目的地　質(zhì)勘測(cè)?！。膘o力觸探的工作原理　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(méi)有或很少?zèng)_擊荷載）將一個(gè)內(nèi)部裝有傳感器的觸探頭　以勻速壓人土中，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人阻力通　過(guò)電信號(hào)輸入到記錄儀表中記錄下來(lái)。再通過(guò)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(lái)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　觸探頭的工作原理：地層阻力一空心柱變形一電阻片阻　值變化＿＿電橋電壓變化一輸入電子采集儀?！∧壳?，國(guó)內(nèi)采用的靜力觸探主要分三類(lèi)，即單橋靜力觸　探、雙橋靜力觸探和孔壓靜力觸探。從靜力觸探探頭上分類(lèi)　可分為單橋探頭、雙橋探頭、孔壓靜探探頭、波速靜探探頭、　密度靜探探頭等，孔壓靜探探頭是在單、雙橋探頭上增加量　測(cè)孔隙水壓力的傳感器?！。察o力觸探的適用條件及特點(diǎn)?。玻膘o力觸探的適用條件　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(lèi)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(chǎng)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。?。玻察o力觸探的特點(diǎn)　靜力觸探既是一種原位測(cè)試手段，也是一種勘探手段，　它和常規(guī)的鉆探一取樣一室內(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?！∫?guī)勘察手段所不能比擬的?！。踌o力觸探探頭技術(shù)指標(biāo)　３．１探頭的線(xiàn)性誤差　探頭的線(xiàn)性誤差是指探頭在檢定時(shí)，荷載Ｐ和輸出電壓?。直緫?yīng)是線(xiàn)性關(guān)系，如有偏離即為線(xiàn)性誤差。線(xiàn)性誤差是影　響探頭測(cè)試精度的主要因素之一。我國(guó)規(guī)定探頭的線(xiàn)性誤差　應(yīng)小于量程的±１％，也就是ＡＶ／Ｖｍ（土１％，否則為不合格探頭?！√筋^的線(xiàn)性誤差越小，說(shuō)明探頭的線(xiàn)性越好。有些探頭　加荷時(shí)與卸荷時(shí)的線(xiàn)性誤差有較大區(qū)別，因此，探頭的線(xiàn)性　誤差要在加荷與卸荷兩種情況下進(jìn)行檢驗(yàn)．都應(yīng)滿(mǎn)足線(xiàn)性誤　差要求?！。常撸蔡筋^的歸零及重復(fù)性誤差　探頭的歸零及重復(fù)性誤差均影響探頭的測(cè)試精度，確認(rèn)　儀器正常后再去檢驗(yàn)探頭歸零及重復(fù)性誤差的大小?！。常程筋^的絕緣度　探頭的絕緣度是指應(yīng)變片電阻絲及外接引線(xiàn)與探頭金　屬件間的絕緣電阻。新探頭的絕緣電阻應(yīng)大于５００ＭＱ，探頭　使用后絕緣電阻衰減是允許的，但不能低于１００Ｍｆｌ。絕緣電　阻過(guò)小將使零漂增大，嚴(yán)重時(shí)電橋不能平衡．測(cè)試工作無(wú)法　進(jìn)行?！。常刺筋^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。根據(jù)　經(jīng)驗(yàn)判斷，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(guò)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(huì)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(zhǎng)了就會(huì)使傳感器表　面生銹，應(yīng)變片與空心柱開(kāi)始脫膠，致使傳感器不能正常工　作，探頭報(bào)廢?！。刺筋^的檢測(cè)?。矗睓z測(cè)步驟　檢測(cè)前應(yīng)檢查探頭外形、尺寸是否符合標(biāo)準(zhǔn)，外套筒活　動(dòng)自由，頂柱有無(wú)銹斑等。連接探頭和記錄儀平衡清零．當(dāng)確　認(rèn)正常后，方可正式進(jìn)行檢測(cè)工作。標(biāo)定用測(cè)力儀，精度不應(yīng)　低于０．５級(jí)。我們使用０．５級(jí)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)　對(duì)于新的觸探頭應(yīng)反復(fù)預(yù)壓到額定荷載．一般預(yù)壓３　次，以減少傳感元件由于加工引起的殘余應(yīng)力?！‰S著加壓逐漸增大，靜探儀上的顯示值隨之增大。通過(guò)　?２７?　一標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)　楚建科　２０１１卑　調(diào)節(jié)靜探儀上參數(shù)值，使讀數(shù)值隨負(fù)荷值線(xiàn)性增加，滿(mǎn)足傳　感器線(xiàn)性誤差規(guī)定要求。通過(guò)卸荷，可觀察探頭的歸零是否　良好，然后逐漸加荷，比較靜探儀的顯示值和測(cè)力儀上的讀　數(shù)，重復(fù)加卸荷３次，檢測(cè)探頭重復(fù)性指標(biāo)?！。矗矙z測(cè)原理　率定時(shí)采用固定橋壓法，按如下公式計(jì)算觸探頭的貫入　阻力Ｐｓ?！。校螅剑校粒渲校海校笠回炄俗枇Γǎ耄校幔?；Ｐ一軸向壓力（ｋＮ）；　Ａ一探頭面積（ｃｍ?。！螛蚝碗p橋觸探頭的規(guī)格如表１所示，不同探頭檢測(cè)參　數(shù)如表２所示。十字板頭規(guī)格包括：５０ｘｌＯＯｘ２（ｍｍ）、７５ｘ１５０ｘ　３（ｍｍ）兩種。　表１單橋和雙橋觸探頭的規(guī)格　探頭類(lèi)型　檢測(cè)項(xiàng)目　單橋觸探頭　貫人阻力、錐底直徑、錐角、摩擦筒長(zhǎng)度　雙橋觸探頭　錐尖阻力、側(cè)壁摩擦力、錐底直徑、錐角、摩擦筒長(zhǎng)度　十字板頭　抗剪強(qiáng)度、十字板頭尺寸　單橋靜力觸探為我國(guó)獨(dú)有，它只能得到一個(gè)參數(shù)。即比　貫人阻力Ｐｓ。它能準(zhǔn)確地劃分地基土層、評(píng)估地基承載力標(biāo)　準(zhǔn)值、壓縮模量、評(píng)估砂土液化、單樁承載力等等。雙橋靜力　觸探可得到兩個(gè)測(cè)試參數(shù)，即錐尖阻力ｑ　和側(cè)臂摩阻力ｅ，　還可以得到一個(gè)計(jì)算參數(shù)，即摩阻比ＦＲ。它主要用在劃分土　層與單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值的評(píng)估上?！∈职逵猛局饕墙鉀Q軟粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度。十　字板適用淤泥質(zhì)土～軟粘性土范圍，十字板在地下工作時(shí)以　力矩的形式出現(xiàn)．只要知道所受力矩大小就能知道軟粘性土　的抗剪強(qiáng)度Ｔ的大小。?。矗硻z測(cè)配件加工及檢測(cè)實(shí)施?。ǎ保﹩螛蛱筋^檢測(cè)：?jiǎn)螛蛱筋^結(jié)構(gòu)如圖１所示，錐尖阻力　檢測(cè)配件如圖２所示。單橋探頭中的頂柱與變形筒的接觸必　須良好，否則讀數(shù)不穩(wěn)定。在正式檢測(cè)前，預(yù)壓完畢后再加荷　至滿(mǎn)量程、卸荷看線(xiàn)性、滯后是否符合傳感器說(shuō)明書(shū)的要求?！∪晤A(yù)加載觀察零位、滿(mǎn)量程都正確無(wú)誤之后再進(jìn)行分級(jí)加　荷檢測(cè)?！。臁。病。场。币豁斨惨浑娮钁?yīng)變片３一傳感器４一密封墊圈套５一四芯電纜６一外套筒　圖１單橋探頭結(jié)構(gòu)　?２８?　圖２錐尖阻力檢測(cè)配件　圖３錐尖阻力檢測(cè)　每個(gè)探頭檢測(cè)時(shí)，在同一檢測(cè)點(diǎn)平行試壓３～４次，且每　次需轉(zhuǎn)動(dòng)不同方向?！鞲衅鲝S家所提供給的標(biāo)定系數(shù)不是系統(tǒng)標(biāo)定系數(shù)，我　們配合儀器、電纜線(xiàn)率定出來(lái)的系數(shù)屬系統(tǒng)標(biāo)定系數(shù)?！∮|探頭應(yīng)垂直穩(wěn)固放置在標(biāo)定架上并應(yīng)不使電纜線(xiàn)受　壓。錐頭設(shè)計(jì)、鎖母加工內(nèi)螺紋與探頭連接保證探頭垂直穩(wěn)　固放置，鎖母開(kāi)槽設(shè)計(jì)可避免電纜線(xiàn)受壓。?。ǎ玻╇p橋探頭檢測(cè)：雙橋探頭結(jié)構(gòu)如圖４所示，雙橋探頭　除了需要測(cè)量錐尖阻力之外還需檢測(cè)側(cè)壁摩擦力，錐尖阻力　的測(cè)量與單橋靜探儀一致，側(cè)壁摩阻主要用在劃分土層與單　樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值的評(píng)估上。側(cè)壁摩擦力檢測(cè)配件如圖５所　示，側(cè)壁摩擦力檢測(cè)如圖６，檢測(cè)時(shí)卸除錐尖與原套簡(jiǎn)，把加　工套簡(jiǎn)裝在探頭上，負(fù)荷通過(guò)加工套簡(jiǎn)作用在傳力桿上?！∨潆p橋探頭的儀器可以是數(shù)字測(cè)力儀，也可以是自動(dòng)記　錄儀?！。ǎ常┦职逄筋^的系統(tǒng)檢測(cè)：十字板工作時(shí)只要知道所　受力矩大小就能知道軟粘性土的抗剪強(qiáng)度的大小。十字板檢　測(cè)原理如公式Ｔ＝ｋ?Ｍ所示，其中：Ｉ＂－－抗剪強(qiáng)度（ｋＰａ）；ｋ－－探　頭系數(shù)（１／ｍ?。?；Ｍ一施加力矩（Ｎ－１／１）?！∈职逄筋^檢測(cè)配件如圖７所示．十字板探頭檢測(cè)如圖?。?。裝上杠桿、砝碼架后清零．施加所需扭矩值，調(diào)整檢測(cè)相關(guān)　系數(shù)，使扭矩和抗剪強(qiáng)度呈線(xiàn)性增長(zhǎng)。?。到Y(jié)論　靜力觸探儀尚無(wú)相應(yīng)的國(guó)家檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范，很多　檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)靜力觸探儀工作原理理解?。ㄏ罗D(zhuǎn)第５０頁(yè)）　一生產(chǎn)技術(shù)翹楚建村，2011年．度等級(jí)的各類(lèi)高性能混凝土，能大幅提高礦物摻合料用量。，時(shí)有輕微離析狀后來(lái)又退回廠區(qū)調(diào)整，。大幅降低成本具有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益23．分析原因：①高性能高效減水劑摻量少減水率高對(duì)用、，聚羧酸減水劑使用注意及控制在初步使用聚羧酸減水劑生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)的情況及分析(1)初始采用聚羧酸減水劑供應(yīng)時(shí)，水量極為敏感司機(jī)隨意沖洗②計(jì)量有誤差③攪拌時(shí)間不，。。：夠。，由于生產(chǎn)上一盤(pán)的(3)生產(chǎn)控制：①使用聚羧酸系高性能減水劑生產(chǎn)時(shí)要嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)尤其與萘系交替生產(chǎn)時(shí)應(yīng)注意各設(shè)備儲(chǔ)，混凝土是摻萘系的減水劑而摻聚羧酸減水劑的混凝土雖然出機(jī)的坍落度均在200m，m左右但和易性流動(dòng)性差，、，到達(dá)罐等的清洗嚴(yán)格控制兩種外加劑的混合，。②原材料的變化的流動(dòng)性，現(xiàn)場(chǎng)后沒(méi)有流動(dòng)性坍落度才在100+20mm范圍。如砂的含泥量及細(xì)度對(duì)聚羧酸系高性能減水劑的使用會(huì)有一分析原因：聚羧酸與萘系是兩種不同的減水劑萘系的，定的影響，當(dāng)含泥量超過(guò)2．0％時(shí)會(huì)影響混凝土，。pH，值在9．5左右，屬堿性。，而聚羧酸減水劑pH值在55左．③控制好聚羧酸系高性能減水劑的摻量，保障計(jì)量精度生。右屬弱酸性易發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)時(shí)要嚴(yán)格控制好出廠坍落度以免出現(xiàn)離析現(xiàn)象，，．④延長(zhǎng)，(2)初始聚羧酸高性能減水劑生產(chǎn)C50混凝土?xí)r其出廠的坍落度為200mm，攪拌時(shí)間保證混凝土攪拌的均勻性對(duì)操作員加強(qiáng)培訓(xùn)不得隨意加水。和易性好經(jīng)20m，in的路程抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)(上接第28頁(yè))∥犁巧稻隧凌瞎黼篇莽卜啊、、…*i鶿戳緞簪強(qiáng)}Ⅶl一I傳力桿2摩擦傳感筒一l；lIU3一摩擦筒7一4一錐尖傳感器5頂柱一6一電阻應(yīng)變片圖48錐尖頭一雙橋探頭結(jié)構(gòu)圖7十字板探頭檢測(cè)配件圖5側(cè)壁摩擦力檢測(cè)配件圖8十字板探頭檢測(cè)．經(jīng)我們校準(zhǔn)后的靜力觸探儀能滿(mǎn)足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求確保使用單位地質(zhì)勘測(cè)工作的順利進(jìn)行。參考文獻(xiàn)1】趙育樹(shù)靜力觸探及十字板傳感器的率定【．．工程勘察1997，(1)圖6：1315，側(cè)壁摩擦力檢測(cè)．2】吳道祥單燦燦等靜力觸探的發(fā)展及其在巖【，．土工程中不夠或者由于檢測(cè)設(shè)備缺乏未能開(kāi)展靜力觸探儀檢測(cè)工，的應(yīng)用合肥．工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(2)：211．215作。我們根據(jù)靜力觸探標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確把握其工作原理根據(jù)現(xiàn)有，，．f3】閆軍．關(guān)于靜力觸探有關(guān)問(wèn)題的探討山西建筑，2007設(shè)備條件加工合適的配件較早開(kāi)展靜力觸探儀檢測(cè)工作。(10)：142??50??