静力触探技术规程上海最新版Word文档格式.doc
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中船勘察设计研究院有限公司
上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司
上海市城市建设设计研究总院
主要起草人:
顾国荣夏群龚渊(以下按姓氏笔画排列)
丁国洪刘荣毅杨石飞陈桂英陈琛胡立明
胡钧项培林徐四一高倚山蒋益平
主要审查人:
袁雅康、张文龙、王家钧、费涵昌、朱火根、陈国民、钮建定
上海市建筑建材业市场管理总站
二○一五年十月日
目次
1总则 1
2术语和符号 2
2.1术语 2
2.2符号 3
3基本规定 4
4探头 5
4.1一般规定 5
4.2基本探头单桥、双桥探头 5
4.3多功能探头 6
5仪器设备 8
5.1一般规定 8
5.2贯入系统 8
5.3探测系统 8
5.4探头标定设备 9
6试验操作 11
6.1一般规定 11
6.2设备安装 11
6.3试验操作测试 12
6.4安全操作规定 14
7资料整理 15
7.1一般规定 15
7.2原始数据修正 15
7.3土层界面划分 16
7.4指标统计方法 16
7.5试验成果图表 16
8成果指标应用 18
8.1一般规定 18
8.2估算土层物理、力学性指标 18
8.3地基基础设计施工应用 19
附录A探头的标定 26
附录B探头标定记录表式 28
附录C孔压探头的饱和方法 30
附录D试验记录表及典型曲线 32
附录E试验指标的统计方法 36
本规程用词说明 38
引用标准名录 39
条文说明 41
Contents
1GeneralProvisions 1
2TermsandSymbols 2
2.1Terms 2
2.2Symbols 3
3BasicRules 4
4Cone 5
4.1BasicRequirements 5
4.2BasicSingle-bridgeandDouble-bridgeCone 5
4.3Multi-functionCone 6
5InstrumentsandEquipment 8
5.1BasicRequirements 8
5.2PenetrationSystem 8
5.3TestingSystem 8
5.4CalibrationEquipment 9
6In-siteOperation 11
6.1BasicRequirements 11
6.2EquipmentInstallation 11
6.3TestingOperation 12
6.4SafetyOperationRegulations 14
7DataProcessing 15
7.1BasicRequirements 15
7.2PrimaryDataCorrection 15
7.3SoilLayerDivision 16
7.4IndexsStatisticalMethod 16
7.5TestResultsChart 16
8ApplicationofResults 18
8.1BasicRequirements 18
8.2EstimationofSoilPhysicalandMechanicsalIndexs 18
8.3ApplicationforFoundationDesignandConstruction 19
AppendixACalibrationofCone 26
AppendixBConeCalibrationChart 28
AppendixCSaturationMethodofPiezocone 30
AppendixDTestRecordingRequirementsandTypicalCurves 32
AppendixEStatisticalMethodsofTestingIndex 36
ExplanationofWordinginThisSpecification 38
ListofquotedStandards 39
Addition:
ExplanationofProvisions 41
31
1总则
1.0.1为规范静力触探试验,更好地为岩土工程服务,做到技术先进、经济合理、质量可靠,制定本规程。
1.0.2本规程适用于上海地区在岩土工程勘察、测试和检测中进行的静力触探试验。
1.0.3静力触探试验及其应用应做到操作规范、数据可靠、参数合理、评价正确。
1.0.4静力触探试验与应用除应符合本规程的规定外,尚应符合国家、行业和本市现行有关标准的规定。
2术语和符号
2.1术语
2.1.1静力触探试验conepenetrationtest(CPT)
将一定规格的锥形探头按规定的速率贯入土中,同时按一定深度间距测读探头所受阻力的一种原位测试方法。
2.1.2探头cone
静力触探探测系统中能测量土层阻力,或兼具孔隙水压力、偏斜角度、地下水pH值、土层温度、电阻率和波速等其中一种或多种参数测量功能的锥形部件,分单桥、双桥、孔压探头和其他多功能探头。
2.1.43传感器transducer
静力触探探头中能感知被测量对象特性,并能将其转换成电信号输出的关键部件,按类型可分为力传感器、加速度传感器、热传感器、地震波传感器和电阻率传感器等。
2.1.4零漂zerodrift
零位受温度影响,以及由于电缆线在静力触探试验过程中随探杆贯入地下或地下水中因电阻、电容与标定时发生变化引起的漂移。
2.1.5温漂temperaturedrift
零位在温度影响下的漂移。
2.1.76非线性误差nonlinearerror
电阻应变式探头,受制作材质、加工精度、应变片的阻值、粘贴工艺、标定设备等影响,在标定时其满量程应力~应变并不完全符合虎克定律(理想的线性关系),呈现曲线关系,该曲线与直线之间的最大差值相对满量程的百分率。
2.1.87重复性误差repeatabilityerror
探头标定时,重复加荷(或卸荷)至某级荷载时,从仪表上读取的一组输出值的极差相对满量程的百分率。
2.1.98滞后误差hysteresiserror
探头标定时,重复加荷和卸荷至某级荷载时仪表输出值的极差相对满量程的百分率。
2.1.9归零误差zeroerror
当探头标定卸荷归零时,仪表显示一组不归零值的平均值相对满量程的百分率。
2.1.10起始感量startingsense
是表征静力触探试验量测系统灵敏度的一个指标,其值为探头标定系数与仪表最小分度值的乘积。
2.2符号
FS——额定荷载下探头的满量程输出值;
ps——单桥探头的比贯入阻力;
qc——双桥探头的锥尖阻力;
fs——双桥探头的侧壁摩阻力;
Rf——双桥探头的摩阻比;
Bq——孔压系数;
qt——经孔压修正后的总锥尖阻力;
r0——孔压探头的半径;
T50——相当于50%固结度的时间因数;
t50——超孔隙水压力消散达50%时的历时;
——归一化超孔压比(消散度);
u0——经修正的初始孔隙水压力;
u2——孔压探头贯入过程中锥肩位置的孔隙水压力;
ut——孔压消散试验t时刻的孔隙水压力;
uw——超孔压完全消散后的静水压力。
3基本规定
3.0.1静力触探试验适用于素填土、冲填土、软土、黏性土、粉性土、砂土和含少量碎石的土,以及经地基处理形成的水泥土、石灰土。
3.0.2静力触探试验应根据工程要求、地质条件和试验方法的适用性等因素,选择单桥、双桥或多功能探头。
3.0.3静力触探试验应采取措施控制探杆的垂直度。
3.0.4静力触探探头必须定期标定,数据采集系统性能必须稳定可靠。
3.0.5静力触探试验可用于下列目的:
1查明土性变化,划分土类;
2划分土层界线;
3估算土的相关物理力学参数;
4判别场地地基液化;
5估算地基承载力;
6选择桩基持力层,判别沉桩可行性,估算单桩承载力和桩基沉降量;
7检验地基处理效果;
8测定地下水头。
4探头
4.1一般规定
4.1.1静力触探探头按其结构和功能,可分为单桥、双桥探头和多功能探头。
4.1.2探头应具有高强度、耐磨损和防水密封性好的特性。
4.1.3探头应能在-10℃~+45℃的环境温度中正常工作。
4.1.4探头使用过程中出现下列情况之一的,应予更换:
1锥尖或锥肩受损的;
2锥面、套筒出现明显变形或多处划痕的;
3摩擦筒活动不便的滑动异常的;
4孔压探头锥肩处滤水器外径小于锥头底面直径的。
4.1.5探头应贮存于防潮、防震的专用探头箱内,并应存放于干燥、阴凉处,避免烈日暴晒和冰冻;
饱和后待用的孔压探头,应贮存于盛有脱气液体(水、甘油或硅油)的专用密封容器内,使透水元件始终处于饱和状态。
4.1.6未经标定合格的探头严禁使用,不得先使用后标定。
4.1.7探头标定的有效期应为3个月,当使用中出现异常情况时,应及时重新标定。
4.1.8探头标定应按附录A的要求进行,标定记录可采用附录B表式。
4.1.9孔压探头的饱和可按照附录C的要求进行。
4.2基本探头单桥、双桥探头
4.2.14.2.1单桥探头的规格和使用公差应符合表4.2.21的规定。
表4.2.21单桥探头的规格和使用公差
探头
型号
锥底面积
(cm2)
锥底直径
(mm)
锥角
(°
)
有效侧壁长度
有效侧壁表面积
I-1
10
35.7±
0.18
60±
1
57.0±
0.28
64
I-2
15
43.7±
0.22
70.0±
0.35
96
4.2.2双桥探头的规格和使用公差应符合表4.2.32的规定。
表4.2.32双桥探头的规格和使用公差
锥底面积(cm2)
摩擦筒长度
摩擦筒表面积
II-1
178.4±
0.89
200
II-2
218.5±
1.09
300
注:
1摩擦筒应紧挨锥头;
当连结部位有倒角时,其倒角应为45°
,摩擦筒与锥头的间距不应大于10mm;
2双桥探头锥头等直径部分的高度不应超过3mm;
3锥头、摩擦筒与探头管同轴公差不应大于0.2mm,摩擦筒直径应比锥底直径大0.05mm。
4.2.3单桥、双桥探头的技术性能指标应符合以下规定:
1非线性误差、重复性误差、滞后误差和归零误差均应不大于1.0%FS;
2零位温漂值应不大于0.05%FS/℃;
3适用于软土地区的探头,比贯入阻力或锥尖阻力起始感量应小于10kPa,侧壁摩阻力起始感量应小于0.1kPa;
4绝缘电阻应大于500MΩ;
5防水密封性应能满足在500kPa水压下2h后绝缘电阻大于500MΩ;
6安全过载率应不小于120%的要求。
4.3多功能探头
4.3.1多功能探头可分为孔压探头、单桥测斜探头和双桥测斜探头等。
4.3.2多功能探头在工作状态下,各传感器的互扰值应小于0.3%FS。
4.3.3孔压探头除应符合4.2节双桥探头相应的要求之外,尚应符合下列规定:
1滤水器的位置应安装在紧挨锥肩之后的位置,具有足够的刚度和耐磨性能;
2滤水器渗透系数应不小于1.0×
10-3cm/s,外径应不小于锥头底面直径,且与土层接触的面积应大于3cm2;
3孔压传压腔体积应尽可能小,传压通道短且少转折,体变率应小于0.1%;
4密封性能好,在2000kPa的水压作用6h后测试绝缘电阻应大于300MΩ;
5孔压分辨率应小于1kPa。
4.3.4测斜探头除应符合本规程第4.2节单桥、双桥探头的相应要求之外,倾斜角测量应满足0°
~30°
范围,分辨率应不大于0.1°
。
4.3.5探头采用内置芯片数字化处理技术的,A/D模数转换器宜符合下列规定:
1分辨率不低于16位;
2采样频率不低于1Hz。
5仪器设备
5.1一般规定
5.1.1静力触探试验的贯入系统、探测系统及探头标定设备应分别包含以下组成部分:
1贯入系统:
静力触探主机及反力装置;
2探测系统:
探头、探杆、电缆、数据采集仪和深度记录装置;
3探头标定设备:
加载系统和量测仪表。
5.1.2仪器设备应符合下列规定:
1符合定型产品标准;
2探头及标定所用的测力钢环和仪表等,应定期检查和标定;
3新研制的仪器设备应通过鉴定,并有操作说明书;
4与数据存储和统计有关的软件应通过技术检验。
5.1.3仪器设备使用前应进行试机检查,确认合格后才能投入使用。
5.2贯入系统
5.2.1贯入系统应能稳定地提供均匀的贯入速率。
5.2.2静力触探主机应能满足试验所需贯入力的要求,并符合下列规定:
1额定贯入力应大于试验最大总贯入阻力;
2额定起拔力不应小于额定贯入力的1.2倍。
5.2.3反力装置可利用地锚、配重堆载或车载静力触探车辆自重,也可组合使用;
提供的反力应大于静力触探主机的额定贯入力。
5.3探测系统
5.3.1探头应符合本规程第4章的规定。
5.3.2探杆应采用高强度无缝钢管制成,外径宜为φ25~φ50,并应符合下列规定:
1壁厚5mm以上,屈服强度不宜小于600MPa;
2探杆应平直,弯曲度应小于0.2%,无裂纹和损伤,接头外径与探杆外径应一致;
自锥底面起算,紧接探头之后1m长度范围内的探杆外径应略小于探头直径,前3m探杆弯曲度宜小于0.1%;
3同一套探杆长度规格应一致,其长度误差不得大于0.2%;
4探杆两端螺纹的同轴度公差应小于1mm;
采用锥形螺纹连接的探杆,连接后不应有晃动;
采用圆柱形螺纹连接的探杆,拧紧后丝肩应密贴。
5.3.3与输出模拟信号的探头配套使用的四芯或八芯电缆应采用屏蔽电缆,并应符合下列规定:
1各芯之间应互相屏蔽,屏蔽网应合理接地;
2具有良好的防水性和绝缘性,绝缘电阻应不小于500MΩ,接头处应密封防水;
3表皮破损的电缆不得使用。
5.3.4数据采集仪应能满足记录和存储试验数据的要求,并应符合下列规定:
1在-10℃~+45℃气温条件下能正常工作;
2在试验过程中应具有自动采集、存储数据,以及显示贯入深度和曲线的功能,在试验结束后应能传输或打印试验数据;
3存储容量可保证现场作业的连续进行。
5.3.5作为深度记录装置使用的角机应符合下列规定:
1角机上的滑动轮和夹轮应能夹住探杆;
2滑动轮的周长应为10cm;
3滑动轮上的触点应与微动开关有良好接触;
4滑动轮内应装有倒转制动装置。
5.4探头标定设备
5.4.1探头力传感器的标定设备应满足下列规定:
1能对探头分级加载和卸载,达满量程时,标定架各部杆件应稳定;
2标定架的压力作用线与被标定的探头中心线应重合;
3标定装置对力的传递误差应小于0.5%;
4标定探头所用的测力钢环或其他形式的测力计,其量程应与探头的额定荷载相适应,精度应不低于三等,每年送计量检测部门标定不应少于1次。
5.4.2标定孔压传感器的压力罐及压力检测装置,应具有良好的密封性能。
5.4.3测量角度的加速度传感器标定架,应能提供不同的角度值,精度不低于0.1°
6试验操作
6.1一般规定
6.1.1现场试验前,应进行现场踏勘和地下管线图等资料查阅,掌握与静力触探试验有关的场地条件,宜制定专门的安全保障措施。
6.1.2选用的仪器设备应完好,并与场地条件、试验目的和任务要求相适应。
6.1.3现场试验应做好记录,记录可采用本规程附录D所示格式。
6.2设备安装
6.2.1静力触探主机就位前,应整平场地,夯实主机基座就位处的松散表土层;
静力触探主机就位后,应用水平尺或吊锤校准基座水平面,调平基座。
6.2.2应根据试验深度、地层条件、表层土的锚固能力和地坪状况,选择地锚、堆载或两者组合作为反力装置,总反力应大于贯入力。
静力触探主机基座应与反力装置联接牢固。
6.2.3采用地锚提供反力时,尚应符合下列规定:
1下地锚前应核实并避让地下管线、障碍物等;
2锚杆应垂直,锚片宜进入坚实土层至少0.5m;
3地锚宜对称布置,锚距大于2倍锚片直径,各锚宜尽量靠近静力触探试验孔,受力均匀。
6.2.4采用堆载提供反力时,配重应堆放匀称、稳固,防止倾倒。
6.2.5深度记录仪应固定于安置在稳固的基准平面上;
当采用角机记录深度时,应保持角机滚轮紧贴探杆;
滚轮磨损的,应及时更换。
6.2.6在水域进行静力触探试验时,应根据水深等条件选用支架式或下沉式平台。
采用支架式平台应符合下列规定:
1支架立柱应进入水底土层一定深度,并设置导向护管;
2支架安装时,应充分考虑水的流速、流向、潮位差、风力、波浪力等因素,确保支架平台稳固;
3当水底为粉土或砂土时,宜进行支架架设试验,观察水底泥沙是否有被水流淘蚀的现象,确保支架稳定;
4平台应能提供足够的贯入反力。
6.2.7试验前应逐根检查探杆,顺序放置,将电缆依次穿入探杆,并做好深度标识,在数据采集仪中输入基本信息。
6.2.8静力触探试验前应清除孔位处填土中的碎石、砖块等,对含较多碎石、砖块的杂填土,可先采用开孔圆锥预压穿越,通过预成孔避免探孔偏斜,并防止对探头造成损伤。
6.3测试
6.3.1试验前应对仪器设备进行完好性检查,探头系统现场归零误差不应大于3%FS。
6.3.2静力触探探头初始压入土中0.5m~1.0m应提升约5cm,待记录仪无明显零漂后继续贯入。
6.3.3静力触探试验贯入速率应符合(1.2±
0.3)m/min,记录仪操作应符合下列规定:
1在深度6m内,每隔2m~3m应提升一次探头,记录归零读数;
超过6m后,视零漂大小可放宽归零检查的深度间隔;
终孔时应再次记录归零读数;
2随时校核记录深度和实际贯入深度,记录深度与实际贯入深度的误差不得超过±
10cm;
3如发生异常情况影响正常贯入时,应记录相应深度,分析、判断数据是否正常;
4当数据异常时应停止贯入,排查原因;
5终孔时,应及时保存试验数据。
6.3.4应按10cm深度间距采集静力触探试验数据;
试验过程中,应注意观察深度记录仪的运行情况,确保深度记录准确无误;
当采用目测标尺人工采集数据时,操作人员应集中注意力,按规定的间隔等间距采集数据。
6.3.5当贯入深度超过30m或穿过厚层软土再贯入硬土层时,应采用导向护管或测斜探头。
当采用水冲法下护管时,尚应符合下列规定:
1导向护管宜采用内径不大于65mm的无缝钢管;
2水冲深度应小于已触探深度1m以上,导向护管深度应小于水冲深度防止被埋;
3探头出导向护管后继续贯入的深度不宜大于20m;
4现场记录应包括分段下护管和试验的情况。
6.3.6贯入过程中地锚松动时,应停止贯入,及时紧固螺栓。
6.3.7当探头穿越密实粉性土、砂土超过探头额定量程使用的,应事后及时对探头重新标定检验。
6.3.8孔压静力触探试验除应满足上述有关规定外,尚应符合下列规定:
1探头应在室内进行脱气饱和,并用盛满液体的橡胶袋或塑料袋套住绑扎密闭,装在专用探头箱内保持至试验现场;
2贯入前应先使用外径不小于孔压探头直径的开孔圆锥压入地下水位以下,向孔内灌水至地面,再将处于饱和状态的孔压探头贯入;
3贯入过程中不得提升探杆;
进行超孔压消散试验时,不得松动探杆;
终孔后探头提出地面,应记录孔压零漂读数;
4在预定深度停止贯入后进行超孔压消散试验,应量测
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