靜力觸探中反力裝置的作用

㈠ 靜力觸探測試法的程序和要求

一、探頭率定

應根據測試要求和土層軟硬情況選用觸探頭。在使用前，必須先率定新探頭或使用一段時間(如3個月)後的探頭都應進行標定。其目的是求出測量儀表讀數與荷載之間的關系——確定率定系數。將率定系數乘以儀表讀數，就可求出各貫入阻力值的大小。

率定工作應在專門的標定裝置上進行(圖3-15)。

率定所用記錄儀表，同測試用儀表。探頭率定曲線應為一直線(圖3-16)。

探頭率定方法，可根據TBJ37-93規定進行，按供橋電壓對儀表、探頭的輸入和輸出關系，分為以下兩種：

1.固定橋壓法(正標定)

固定儀器的供橋電壓，率定施加於探頭的荷載與儀表輸出值之間的對應關系。此方法適用於電阻應變儀、數字顯示儀及帶電壓表的自記式儀器。

用固定橋壓法率定探頭時，首先按圖組裝好標定設備並接通儀表。選定好供橋電壓；然後，加荷、卸荷三次以上，以釋放空心樁由於機械加工而產生的殘余應力，減少應變片的滯後和非線性，就可正式加壓標定。荷載的大小，可根據測力計的變形與荷載的關系確定。逐級加荷，開始可細一點，以後採取等間距加荷，直至設計額定荷載或儀表滿量程，然後卸荷。記錄各級荷重下儀表的毫伏輸出(mV)或微應變(με)，並記錄卸荷後回零讀數。平行標定三、四次，每次標定時將頂柱轉動一個角度，以便檢查。

改變供橋電壓，注視在各個方向上讀數是否一致，並重復上述步驟，以便得出各種橋壓下的標定系數。計算出每級荷載下毫伏輸出數或微應變的平均值，以荷載為縱標，輸出值為橫標，標點並連線即得標定曲線。在正常情況下，各點連線呈直線並通過零點。

圖3-15 鋼環側力式探頭率定裝置圖

圖3-16 探頭率定曲線

探頭標定系數K按下式確定：

土體原位測試與工程勘察

式中：K為探頭標定系數，P_s、q_c和f_s感測器的標定系數可分別用K_p、K_q、K_f表示；P為標定曲線上直線部分終點的荷重(MPa)；A為錐尖投影面積或側摩擦筒表面積(cm²)；ε為輸出電壓或應變數。

應當注意的事項有：

(1)在固定的供橋電壓下，對探頭加荷和卸荷最大載入量的1/10～1/7；但在第一級荷載區間內，宜進一步細分成三級。

(2)每級加荷或卸荷均應記錄儀表輸出值。探頭率定記錄格式，可參照表2-6製作。

(3)每次率定，其加、卸荷不得少於3個循環。

(4)對於頂栓式感測器或感測器與傳力墊可以相對轉動探頭，每加、卸荷一個循環後，應轉動頂栓或傳力墊90°～120°，再進入下一個加、卸荷循環過程。

2.固定系數法(反標定，標定供橋電壓法)

根據儀器性能和使用要求，先定探頭的率定系數為某一整數值(稱令定系數)，率定探頭在該標定系數時，對應於所施加的荷載及儀器所需要的供橋電壓值。此法適用於橋壓連續可調的自記式儀器。

該法適合於供橋電壓連續可調的自動記錄儀，具有便於在現場直讀記錄曲線和室內資料整理的優點。標定方法和實例如下：

(1)先指令一個標定系數，如指令錐底面積為15cm²的q_c感測器的標定系數 K_q=1.2MPa/mV。由於一般記錄儀輸出電壓范圍為0～10mV，因此記錄筆達滿量程的q_c測量范圍為0～12MPa；又如果記錄紙帶寬度是120mm，即12mm/mV，那麼自然記錄紙每毫米寬度表示的q_c值為0.1MPa。各種K_q(或K_p)和K_f下的測量范圍如表3-3所示。

表3-3 各種標定系數的測量范圍

(2)按下式求出標定系數所對應的滿量程荷載：

P=K·ΔU·A (3-14)

式中：P為滿量程荷載(MPa)；K為指令的感測器標定系數；ΔU為儀表滿量程輸出毫伏值(一般為10mV)；A為探頭錐尖投影面積或側摩擦筒表面積(cm²)。

各種感測器的滿量程荷載P見表3-4和表3-5。

按上式計算或查表得錐底面積為15cm²的q_c感測器在K_q=1.2MPa/mV時的滿量程荷載為18kN。

表3-4 q_c或P_s感測器標定時所加滿量程荷載P/kN

表3-5 f_s感測器標定時所加滿量程荷載P/kN

(3)標定操作。將儀器q_c橋壓先調至10V左右，然後調好零位，開始加荷9kN，看此時記錄是否指示在5mV。若不是，可把拱橋電壓調高或調低，使指針為5mV，然後卸荷至零，再次校正零位，再加荷到9kN，重新校正輸出，使之穩定在5mV 標尺上。然後加荷至18kN，再仿上法校正滿量程10mV的供橋電壓。經過反復幾次校正之後，此時(數字電壓表)所顯示的電壓就是錐底面積為15cm²的q_c感測器在K_q=1.2所對應的標定電壓。將標定系數K_q=1.2及所對應的標定電壓。將標定系數K_q=1.2及所標定的供橋電壓記錄下來，在貫入前把q_c供橋電壓調到標定值，則在觸探曲線上，正如前述，1mV信號寬度的q_c值就等於1.2MPa，1mm紙帶寬度代表的q_c值等於0.1MPa。

f_s感測器及p_s感測器的標定方法，基本同上。

應該指出：對一定的感測器，由式(3-10)可知，選擇小的K值即提高工作電壓，可以增加輸出，也就是提高量測的靈敏度。但是電壓用得過高，一是有時記錄筆打到頭(尤其是f_s感測器)，乃無法記錄到貫入阻力值；二是容易使應變片線柵燒毀(一般要求不超過16V)。因此，應結合土層軟硬情況，選擇適當的K值或供橋電壓。當然，材質相同而截面尺寸不同的感測器，在同一K值下的供橋電壓也不一樣。實際上首先應根據地區土層的軟硬情況，選擇好適當額定荷載的感測器，然後，選擇適當的K值或供橋電壓。

二、儀器安裝、檢查與調試

將測量電纜穿入各節探桿，探桿根數或總長度要滿足所測地層的最大深度要求。後將探頭通過電線與測量儀表連接起來。注意檢查各部件應符合質量要求。檢查內容如下：

1.探頭、探桿和信號電纜檢查

探頭錐尖、頂柱和摩擦筒應滑動靈活。否則，將其拆下擦洗、上油或換新。久用的探頭，其尺寸會變小，其誤差超過1%時應換新。探桿應平直無損傷。電纜外皮應無損壞，如局部有輕微損傷，可塗防水膠，並用防水膠布包裹。

2.測量記錄儀表檢查

(1)自動記錄儀檢查：①接通外電源，打開儀器電源開關，如指示燈不亮，主要是電源線路有故障，應及時排除；②記錄筆出水是否流暢；③將角機發訊機與儀表接通，按貫入方向撥動角機滾輪，記錄紙應跟著轉。如記錄紙不動、撥動角機時角機內也無「嗡嗡」響聲，則可能角機有問題；如記錄紙轉動方向相反，可調換一根信號線；④接上探頭，檢查整個測試系統工作是否正常。轉動調壓旋鈕，直流電壓表，表隨之變化；外接數字電壓表有數字顯示並穩定。轉動調零旋鈕，記錄筆應在紀錄紙整個寬度范圍內自由移動，如調節旋鈕，記錄筆不動，則先用「自校探頭」檢查探頭或電纜有無問題。如探頭或電纜無問題，可判定是儀器內出了故障，再打開儀器進行檢查；⑤經常擦洗滑線電阻盤。檢查滾子與滑線電阻絲接觸是否良好。

(2)測量記錄儀表檢修及故障的排除方法——詳見鐵路規范(TBJ37-93)。

3.其他准備工作

(1)現場作業前應了解以下情況：①工程類型、名稱、孔位分布和孔深要求；②測試區地形、交通、地層情況；③測試區地表有無雜物及地下設施，以及它們的使用外接電源工作時，了解其供電情況。

(2)使用觸探車進行測試時，須做以下准備工作：①檢查、維修汽車，重點是剎車、方向盤，輪胎的狀態；②對油路系統，主要是檢查油泵、觸探油缸和支腿油缸、各換向閥、油馬達等是否正常；各接頭、管路有無漏油現象；壓力表是否完好等。

(3)使用(可測)孔隙水壓力探頭時，須做以下准備工作：①在測試開始前，應對孔隙水壓力探頭進行飽和。這是保證孔壓測量正確的關鍵；②孔壓靜探探頭量測系統的檢驗與標定——孔壓靜探探頭測力感測器的檢驗與標定(非線性誤差、滯後誤差、歸零誤差，q_c與f_s測力感測器的相互干擾、絕緣電阻等)，與常規的靜探探頭相同。

三、現場操作要點

1.貫入、測試及起拔要點

(1)將觸探機就位後，應調平機座，並使用水平尺校準，使貫入壓力保持垂直方向，並使機座與反力裝置銜接、鎖定；當觸探機不能按指定孔位安裝時，應將移動後的孔位和地面高程記錄清楚。

(2)探頭、電纜、記錄儀器的接插和調試，必須按有關說明書要求進行。

(3)觸探機的貫入速率，應控制在1～2cm/s內，一般為2cm/s；使用手搖式觸探機時，手把轉速應力求均勻。

(4)在地下水埋藏較深的地區用探頭觸探時，應先使用外徑不小於孔壓探頭的單橋或雙橋探頭開孔至地下水位以下，而後向孔內注水至與地面平，再換用孔壓探頭觸探。

(5)探頭的歸零檢查，應按下列要求進行：①使用單橋或雙橋探頭時，當貫入地面以下0.5～1.0m後，上提5～10cm，待讀數漂移穩定後，將儀表調零即可正式貫入。在地面以下1～6m內，每貫入1～2m提升探頭5～10cm，並記錄探頭不歸零讀數，隨即將儀器調零。孔深超過6m後，可根據不歸零讀數之大小，放寬歸零檢查的深度間隔。終孔起拔時和探頭拔出地面後，亦應記錄不歸零讀數；②使用孔壓探頭時，在整個貫入過程中不得提升探頭。終孔後，待探頭剛一提出地面時，應立即卸下濾水器，記錄不歸零讀數。

(6)使用記讀式儀器時，每貫入0.1m或0.2m應記錄一次讀數；使用自記式儀器時，應隨時注意橋壓、走紙和劃線情況，做好深度和歸零檢查的標注工作。

(7)若計探標尺設置在觸探主機上，則貫入深度應以探頭、探桿入土的實際長度為准，每貫入3～4m校核一次。當記錄深度與實際貫入長度不符時，應在記錄本上標注清楚，作為深度修正的依據。

(8)當在預定深度進行孔壓消散試驗時，應從探頭停止貫入之時起，用秒錶記時，記錄不同時刻的孔壓值和錐尖阻力值。其計時間隔應由密而疏，合理控制。在此試驗過程中，不得松動、碰撞探桿，也不得施加能使探桿產生上、下位移的力。

(9)對於需要作孔壓消散試驗的土層，若場區的地下水位未知或不確切，則至少應有一個孔孔壓消散達到穩定值，以連續2h內孔壓值不變為穩定標准；其他各孔、各試驗點的孔壓消散程度，可視地層情況和設計要求而定。達60%～70%時，即可終止消散試驗。

(10)遇下列情況之一者，應停止貫入，並應在記錄表上註明：①觸探主機負荷達到其額定荷載的120%時；②貫入時探桿出現明顯彎曲；③反力裝置失效；④探頭負荷達到額定荷載時；⑤記錄儀器顯示異常。

(11)起拔最初幾根探桿時，應注意觀察、測量探桿表面上的干、濕分界線距地面的深度，並填入記錄表的備注欄內，或標注於記錄紙上。同時，應於收工前在觸探孔內測量地下水位埋藏探度；有條件時，宜於次日核查地下水位。

(12)將探頭拔出地面後，應對探頭進行檢查、清理。當移位於第二個觸探孔時，應對孔壓探頭的應變腔和濾水器，重新進行脫氣處理。

(13)記錄人員必須按記錄表要求，用鉛筆逐項注記清楚項目的製作內容。

2.注意事項

(1)保證行車安全，中速行駛，以免觸探車上儀器設備被顛壞。

(2)觸探孔要避開地下設施(管路、地下電纜等)，以免發生意外。

(3)安全用電，嚴防觸(漏)電事故。工作現場應盡量避開高壓線、大功率電機及變壓器，以保證人身安全和儀表正常工作。

(4)在貫入過程中，各操作人員要相互配合，尤其是操縱台人員，要嚴肅認真、全神貫注，以免發生人身、儀器設備事故。司機要堅守崗位，及時觀察車體傾斜、地錨松動等情況，並及時通報車上操作人員。

(5)精心保護好儀器，必須採取防雨、防潮、防震措施。

(6)觸探車不用時，要及時用支腿架起，以免汽車彈簧鋼板過早疲勞。

(7)保護好探頭，嚴禁摔打探頭；避免探頭暴曬和受凍；不許用電纜線拉探頭；裝卸探頭時，只可轉動探桿，不可轉動探頭；接探桿時一定要擰緊，以防止孔斜。

(8)當貫入深度較大時，探頭可能會偏離鉛垂方向，使所測深度不準確。為了減少偏移，要求所用探桿必須是平直的，並要保證在最初貫入時就不應有側向推力。當遇到硬岩土層以及石頭、磚瓦等障礙物時，要特別注意探頭可能發生偏移的情況。國外已把測斜儀裝入探頭，以測其偏移量。這對成果分析很重要。

(9)錐尖阻力和側壁摩阻力是同時測出的，但所處的深度是不同的。當對某一深度處的錐頭阻力和摩阻力作比較時(例如計算摩阻比時)，須考慮探頭底面和摩擦筒中點的距離，如貫入第一個10cm時只記q_c；從第二個10cm開始，才同時記q_c和f_s。

(10)在鑽孔、觸探孔、十字板試驗孔旁邊進行觸探時，離原有孔的距離應大於原有孔徑的20～25倍，以防土層擾動。如要求精度較低時，兩孔間距離可適當小些。

㈡ 靜力觸探實驗中的單橋探頭和雙橋探頭什麼區別

靜力觸探實驗中的單橋探頭和雙橋探頭的區別如下：

1、組成不同

靜力觸探實驗中的單橋探頭由帶外套筒的錐頭、感測器、頂柱和電阻應變片組成，有效側壁長度為錐底直徑的1.6倍。

靜力觸探實驗中的雙橋探頭除錐頭感測器外，還由側壁摩擦感測器及摩擦套筒組成。

2、優勢不同

靜力觸探實驗中的單橋探頭的觸探成本低、應用廣、經驗公式多。

靜力觸探實驗中的雙橋探頭可測出更多參數，國內外通用。

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靜力觸探實驗的發展：

靜力觸探自1917年瑞典正式使用以來，迄今已有餘年歷史。目前，該項測試技術在很多國家都被列入國家技術規范中，並在世界范圍內得到了廣泛的應用。

靜力觸探試驗主要適合於黏性土、粉土和中等密實度以下的砂土等土質情況。由於目前尚無法提供足夠大的穩固壓入反力，對於含較多碎石、礫石的土和很密實的砂土一般不適合採用。此外總的測試深度不能超過80m。

通過一定的機械裝置，用准靜力將標准規格的金屬探頭垂直均勻地壓入土層中，同時利用感測器或機械量測儀表測試土層對觸探頭的貫入阻力，並根據測得的阻力情況來分析判斷土層的物理力學性質。

㈢ 　靜力觸探測試法的程序和要求

（一）准備工作

1.探頭率定（probe calibration）

應根據測試要求和土層軟硬情況選用觸探頭。在使用前，必須先率定，新探頭或使用一段時間（如3個月）後的探頭都應進行率定。其目的是求出測量儀表讀數與荷載之間的關系——率定系數。將率定系數乘以儀表讀數，就可求出各貫入阻力值的大小。

率定工作應在專門的標定裝置上進行（圖2—28），首先按圖2—28裝好率定設備及探頭，並接通儀表，然後加荷、卸荷三次以上，以釋放掉空心柱由於機械加工而產生的殘余應力，減少應變片的滯後和非線性；隨後就可正式加壓率定。率定所用記錄儀表同測試用儀表。探頭率定曲線應為一直線（圖2—29）。

率定方法可根據TBJ 37-93規定進行。

探頭的率定方法，按供橋電壓對儀表、探頭的輸入和輸出關系，分為以下兩種：

（1）固定橋壓法：固定儀器的供橋電壓，率定施加於探頭的荷載與儀表輸出值之間的對應關系。此方法適用於電阻應變儀、數字顯示儀及帶電壓表的自記式儀器。

（2）固定系數法：根據儀器性能和使用要求，先令定探頭的率定系數為某一整數值（稱令定系數），率定探頭在該令定系數時對應於所施加的荷載及儀器所需要的供橋電壓值。此法適用於橋壓連續可調的自記式儀器。

用固定橋壓法率定探頭時，應符合下列要求：

（1）在固定的供橋電壓下，對探頭加荷和卸荷，應逐級進行。每級荷載增量可取探頭最大載入量的1/10—1/7；但在第一級荷載區間內，宜進一步細分成三級。

圖2—28鋼環測力式探頭率定裝置圖

1—活動架上樑；2—頂帽；3—探頭；4—活動架；5—底座；6—百分表；7—鋼環；8—傳動箱；9—手柄；10—頂針

（2）每級加荷或卸荷均應記錄儀表輸出值。探頭率定記錄格式可參照表2—6製作。

（3）每次率定，其加、卸荷不得少於3個循環。

對於頂柱式感測器或感測器與傳力墊可以相對轉動的探頭，每加、卸荷一個循環後，應轉動頂柱或傳力墊90°—120°，再進入下一個加、卸荷循環過程。

用固定系數法率定探頭，應按下列步驟進行：

（1）按下式計算記錄紙中點荷載：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：D_M——筆尖自記錄紙零位線到中位線所需的荷載（即中點荷載）（kN）;

K——探頭的令定系數；

A——探頭的錐尖投影面積或側壁摩擦筒表面積（cm²）;

L——記錄紙的有效寬度（cm）。

（2）在2—8V范圍內先輸入一個假定橋壓，施加荷載為P_m，調整橋壓使筆尖對准中線，然後卸荷，轉動調零旋鈕使筆尖對准零位線。復加P_m。重復上述操作過程，直至探頭在空載和中點荷載兩種狀態下，筆尖能一道指零和對中為止。此時的供橋電壓值，即為在該令定系數下的率定橋壓。

（3）在率定橋壓下，以P_m/5為一級，逐級對探頭加荷，直至紙帶滿幅荷載（2P_m）。然後逐級卸荷回零，完成一個加、卸荷循環過程。與此同時，啟動走紙機構，使率定曲線成梯狀，以便讀取數據。

在分級加荷（或卸荷）過程中，當出現加荷（或卸荷）過量時，應將荷載回復到預定荷載的前一級荷載，再加（或卸）至預定荷載。

圖2—29探頭率定曲線

表2—6探頭率定記錄表

對一批檢測精度合格的探頭，應抽出其總數的10%—20%，進行如下兩種檢驗性率定。

（1）對探頭進行時漂檢驗，應在恆溫條件下，將探頭與儀器接通工作電源，待其預熱並統調平衡後，記錄探頭在空載狀態下儀表的零輸出隨時間而變化的過程值。記錄的時間間隔由密而疏，累計觀測時間不宜少於2h。然後點繪零輸出值與時間的關系曲線，即為探頭的時漂修正曲線。

（2）對探頭進行溫漂檢驗，應利用溫度可調和可控的熱處理裝置，在－10—45℃范圍內，分級測定探頭在各級溫度下儀器的零輸出值，點繪零輸出值與溫度的關系曲線（即探頭的溫漂修正曲線）。連同探頭時漂檢驗結果一並記入表格（表2—7）。

表2—7探頭技術卡片

2.探頭率定結果計算

（1）探頭經率定後，應按下列步驟計算其率定系數：

①按表2—6要求，分別計算同級荷載下各次加荷和卸荷的儀表平均輸出值。

②以荷載為橫軸，以儀表輸出值為縱軸，根據各級荷載下算得的平均輸出值，點繪荷載（P）-輸出值（x）的關系曲線。此曲線應是一條過原點的直線。

③按下式計算探頭的率定系數：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：K——率定系數；

P_i——第i級荷載（kN）;

A——探頭的工作面積（cm²）；

——第i級荷載下，儀表的平均輸出值，

——第i級荷載加上後，儀表的平均輸出值；

——卸至第i級荷載時，儀表的平均輸出值；

圖2—30探頭率定曲線及其誤差

（2）探頭各項檢測誤差計算，應符合下列要求：

①以過原點的公式（2—52）所確定的直線，定為「最佳直線」。

②探頭的檢測誤差統一採取極差值，以滿量程輸出值的百分數表示（圖2—30）。

③按公式（2—53）至（2—56）計算探頭的各項誤差：

非線性誤差

重復性誤差

滯後誤差

歸零誤差

式中：

——加荷（或卸荷）至第i級荷載時儀表的平均輸出值；

——重復加荷（或卸荷）至第i級荷載時儀表輸出值的極差；]]

0——卸荷歸零時儀表的平均不歸零值。

FS——在額定荷載下儀表的滿量程輸出值；

其它符號同前。

④上列計算的檢驗誤差及總誤差均滿足下列要求時，該探頭即符合精度要求，即測力感測器的檢測總誤差不應大於3%FS，其中非線性誤差、重復性誤差、滯後誤差、歸零誤差均應小於1%FS。

（3）探頭的靈敏度可根據起始感量（Y₀）按表2—8規定標准分級；工作中應視場地地層情況和勘察要求，合理使用探頭。

表2—8探頭靈敏度分級

（4）起始感量應按下式計算：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：Y₀——起始感量；

K——探頭的率定系數，按公式（2—52）計算；

△x——儀表的有效（最小）分度值。

當計算出的Y₀值超過表2—8規定的數值時，應提高供橋電壓或換用薄壁感測器探頭，重新率定、計算。

3.儀器安裝、檢查與調試

將測量電纜穿入各節探桿，探桿根數或總長度要滿足所測地層的最大深度要求，後將探頭通過電纜與測量儀表聯接起來。注意檢查各部件應附合質量要求。檢查內容如下：

（1）探頭、探桿和信號電纜檢查：探頭錐尖、頂柱和摩擦筒應滑動靈活；否則，將其拆下擦洗上油或換新。久用的探頭，其尺寸會變小，其誤差超過1%時應換新。探桿應平直無損傷。電纜外皮應無損壞，如局部有輕微損傷，可塗防水膠，並用防水膠布包裹。

（2）測量記錄儀表檢查：

①自動記錄儀檢查：a.接通外電源，打開儀器電源開關，如指示燈不亮，主要是電源線路有故障，應及時排除。b.記錄筆出水是否流暢。c.將角機發訊機與儀表接通，按貫入方向撥動角機滾輪，記錄紙應跟著轉。如記錄紙不動，撥動角機時角機內也無「嗡嗡」響聲，則可能角機有問題；如記錄紙轉動方向相反，可調換一根信號線。d.接上探頭，檢查整個測試系統工作是否正常：轉動調壓旋鈕，直流電壓表應隨之變化，外接數字電壓表有數字顯示並穩定。轉動調零旋鈕，記錄筆應在紀錄紙整個寬度范圍內自由移動。如調節旋鈕，記錄筆不動，則先用「自校探頭」檢查探頭或電纜有無問題。如探頭或電纜無問題，可判定是儀器內出了故障，再打開儀器進行檢查。e.經常擦洗滑線電阻盤，檢查滾子與滑線電阻絲接觸是否良好。

②測量記錄儀表檢修及故障的排除方法：詳見表2—9和表2—10（摘自TBJ37-93）。

表2—9電阻應變儀檢修方法

4.其它准備工作

（1）現場作業前應了解以下情況：

①工程類型、名稱、孔位分布和孔深要求。

②測試區地形、交通、地層情況。

③測試區地表有無雜物及地下設施，以及它們的確切位置，有無高壓電線、強磁場源；使用外接電源工作時，了解其供電情況。

（2）使用觸探車進行測試時，須做以下准備工作：

①檢查、維修汽車，重點是剎車、方向盤，輪胎、電氣及供油系統，使整個汽車處於良好狀態。

②對油路系統，主要是檢查油泵、觸探油缸和支腿油缸、各換向閥、油馬達等是否正常，各接頭、管路有無漏油現象，壓力表是否完好等。

（3）使用（可測）孔隙水壓力探頭時，須做以下准備工作：

表2—10自動記錄儀故障的排除

①在測試開始前，應對孔隙水壓力探頭進行飽和。這是保證孔壓測量正確的關鍵。如果探頭孔壓量測系統含有1%的空氣（在一個大氣壓下），則其壓縮性為純水的1000倍；如含有溶解空氣的水，則其壓縮性為純水的100倍。如果探頭孔壓量測系統通道未被水飽和，測量孔壓時，則有一部分孔隙水壓力在傳遞過程中會消耗在壓縮空氣上，使所測孔隙水壓力值比實際值小，且滯後。

排除水中空氣的方法有加熱排氣法和真空排氣法。加熱排氣的水在冷卻過程中仍有空氣溶解於水中；真空排氣法是對充有水的透水濾器（也稱濾水器）及空腔施加真空，同時施加振動，達到排氣的目的。當室溫為20℃時，排除5L水中的空氣，一般需10—12h。

除了用水飽和孔壓量測系統外，也可採用其他液體，如硅油、甘油和酒精等。使用硅油有以下好處：

a.可在真空要求較低條件下使濾水器等飽和，真空排氣所需時間比用水短；

b.可以調制最佳粘滯度的油液；

c.與透水濾器有良好的表面粘著力，當探頭穿過不飽和土層時，或探頭暴露在空氣中時，探頭孔壓量測系統不易進氣失去飽和度。

d.有良好絕緣性，能防止濾水器氧化。

②孔壓探頭飽和裝置如圖2—31所示，此裝置由同濟大學研製，由浙江溫嶺南光地質儀器廠生產。

圖2—31孔壓靜探探頭排氣飽和裝置

③孔壓靜探探頭量測系統的檢驗與標定：孔壓靜探探頭測力感測器的檢驗與率定（非線性誤差、滯後誤差、歸零誤差、q_c與f_s測力感測器的相互干擾、絕緣電阻等），與常規的靜探探頭相同。對孔壓探頭，還應進行以下檢驗與標定。

a.孔壓量測系統飽和度檢驗，採用孔壓響應試驗。在排氣飽和標定裝置中（圖2—31）的密封容器內設置一個孔壓感測器，記錄密封容器壓力與探頭孔壓感測器的變化。如兩者同步變化，無時間上滯後，幅值（大小）相等，即認為完全達到飽和；否則，應檢查原因，重新對探頭進行飽和。

b.測力感測器與孔壓感測器之間相互干擾檢驗。

c.探頭孔壓感測器在高孔隙水壓力下的絕緣性檢驗。

（二）現場操作要點

1.貫入、測試及起拔要點

（1）將觸探機就位後，應調平機座，並使用水平尺校準，使貫入壓力保持豎直方向，並使機座與反力裝置銜接、鎖定。當觸探機不能按指定孔位安裝時，應將移動後的孔位和地面高程記錄清楚。

（2）探頭、電纜、記錄儀器的接插和調試，必須按有關說明書要求進行。

（3）觸探機的貫入速率，應控制在1—2cm/s內，一般為2cm/s；使用手搖式觸探機時，手把轉速應力求均勻。

（4）在地下水埋藏較深的地區使用探頭觸探時，應先使用外徑不小於孔壓探頭的單橋或雙橋探頭開孔至地下水位以下，而後向孔內注水至與地面平，再換用孔壓探頭觸探。

（5）探頭的歸零檢查應按下列要求進行：

①使用單橋或雙橋探頭時，當貫入地面以下0.5—1.0m後，上提5—10cm，待讀數漂移穩定後，將儀表調零即可正式貫入。在地面以下1—6m內，每貫入1—2m提升探頭5—10cm，並記錄探頭不歸零讀數，隨即將儀器調零。孔深超過6m後，可根據不歸零讀數之大小，放寬歸零檢查的深度間隔。終孔起拔時和探頭拔出地面後，亦應記錄不歸零讀數。

②使用孔壓探頭時，在整個貫入過程中不得提升探頭。終孔後，待探頭剛一提出地面時，應立即卸下濾水器，記錄不歸零讀數。

（6）使用記讀式儀器時，每貫入0.1m或0.2m應記錄一次讀數；使用自記式儀器時，應隨時注意橋壓、走紙和劃線情況，做好深度和歸零檢查的標注工作。

（7）若計深標尺設置在觸探主機上，則貫入深度應以探頭、探桿入土的實際長度為准，每貫入3—4m校核一次。當記錄深度與實際貫入長度不符時，應在記錄本上標注清楚，作為深度修正的依據。

（8）當在預定深度進行孔壓消散試驗時，應從探頭停止貫入之時起，用秒錶記時，記錄不同時刻的孔壓值和錐尖阻力值。其計時間隔應由密而疏，合理控制。在此試驗過程中，不得松動、碰撞探桿，也不得施加能使探桿產生上、下位移的力。

（9）對於需要作孔壓消散試驗的土層，若場區的地下水位未知或不確切，則至少應有一孔孔壓消散達到穩定值，以連續2h內孔壓值不變為穩定標准。

其它各孔、各試驗點的孔壓消散程度，可視地層情況和設計要求而定，一般當固結度達60%—70%時，即可終止消散試驗。

（10）遇下列情況之一者，應停止貫入，並應在記錄表上註明。

①觸探主機負荷達到其額定荷載的120%時；

②貫入時探桿出現明顯彎曲；

③反力裝置失效；

④探頭負荷達到額定荷載時；

⑤記錄儀器顯示異常。

（11）起拔最初幾根探桿時，應注意觀察、測量探桿表面干、濕分界線距地面的深度，並填入記錄表的備注欄內或標注於記錄紙上。同時，應於收工前在觸探孔內測量地下水位埋藏深度；有條件時，宜於次日核查地下水位。

（12）將探頭拔出地面後，應對探頭進行檢查、清理。當移位於第二個觸探孔時，應對孔壓探頭的應變腔和濾水器重新進行脫氣處理。

（13）記錄人員必須按記錄表要求用鉛筆逐項填記清楚，記錄表格式，可按以上測試項目製作（見第八章）。

2.注意事項

（1）保證行車安全，中速行駛，以免觸探車上儀器設備被顛壞。

（2）觸探孔要避開地下設施（管路、地下電纜等），以免發生意外。

（3）安全用電，嚴防觸（漏）電事故。工作現場應盡量避開高壓線、大功率電機及變壓器，以保證人身安全和儀表正常工作。

（4）在貫入過程中，各操作人員要相互配合，尤其是操縱台人員，要嚴肅認真、全神貫注，以免發生人身、儀器設備事故。司機要堅守崗位，及時觀察車體傾斜、地錨松動等情況，並及時通報車上操作人員。

（5）精心保護好儀器，須採取防雨、防潮、防震措施。

（6）觸探車不用時，要及時用支腿架起，以免汽車彈簧鋼板過早疲勞。

（7）保護好探頭，嚴禁摔打探頭；避免探頭暴曬和受凍；不許用電纜線拉探頭；裝卸探頭時，只可轉動探桿，不可轉動探頭；接探桿時，一定要擰緊，以防止孔斜。

（8）當貫入深度較大時，探頭可能會偏離鉛垂方向，使所測深度不準確。為了減少偏移，要求所用探桿必須是平直的，並要保證在最初貫入時就不應有側向推力。

當遇到硬岩土層以及石頭、磚瓦等障礙物時，要特別注意探頭可能發生偏移的情況。國外已把測斜儀裝入探頭，以測其偏移量。這對成果分析很重要。

（9）錐尖阻力和側壁摩阻力雖是同時測出的，但所處的深度是不同的。當對某一深度處的錐頭阻力和摩阻力作比較時，例如計算摩阻比時，須考慮探頭底面和摩擦筒中點的距離，如貫入第1個10cm時只記q_c；從第2個10cm開始，才同時記q_c和f_s。

（10）在鑽孔、觸探孔、十字板試驗孔旁邊進行觸探時，離原有孔的距離應大於原有孔徑的20—25倍，以防土層擾動。如要求精度較低時，兩孔距離也可適當小些。

㈣ 什麼叫靜力觸探試驗

靜力觸探試驗是以靜壓力將圓錐形探頭按一定速率勻速壓入土中，量測其貫入阻力(包括錐頭阻力和側壁摩阻力或摩阻比)，並按其所受阻力的大小劃分土層，確定土的工程性質。

該實驗是工程地質勘探中一項原位測試方法，主要適用於粘性土、粉土及砂性土層。

應用較多的有J-3 型儀器，設備主要由觸探主機、反力裝置、探頭、探桿及測量系統構成，以及其它設備及配套工具等。

平整試驗場地，對准孔位，將反力裝置地錨用下錨器旋入土中，安裝測量系統，正式貫入，直至進入相對硬土層的深度滿足工程設計要求。

(4)靜力觸探中反力裝置的作用擴展閱讀

土層分界線的確定必須考慮到試驗時超前和滯後的影響，其具體確定方法如下：

1、上、下層貫入阻力相差不大時，取超前深度和滯後深度的中心位置，或中心偏向小阻力土層5-10cm處作為分層界線；

2、軟土層最後一個（或第一個）貫入阻力小值偏向硬土層10cm處作為分層界線；

3、上、下層貫入阻力變化不明顯時，可結合 fs 和 Rf 的變化情況確定分層界線。