靜態貫入試驗是指在現場藉助靜壓力將圓錐形探頭按一定速率勻速壓入土層，同時利用電測技術量測貫入阻力（錐尖阻力、側壁阻力），以分析土層性質變化，劃分土層，提供土的強度、變形指標，判別液化的一種原位測試。它能快速、連續地探測土層及其性質變化。
基本介紹
- 中文名：靜態貫入試驗
- 外文名：static penetration test
- 學科：土力學
- 壓力：靜壓力
- 特點：快速、連續
- 目的：分析土層性質變化
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簡介
靜態貫入試驗是靜力觸探的一種，其工作原理是利用專業的機械設備通過準靜力將一定規格的金屬探頭壓入地層中， 由於受到土層的阻礙，探頭會受到壓力，土層強度越高， 探頭受到壓力越大。通過探頭感測器， 可將土層阻力信息變為電信號，再由專業的儀表進行測量轉化為便於分析的信息數據。岩土工程勘察中，比較適用於軟土、 粘性土、 粉土、 砂礫土等土層中， 可以對地基土的力學分層、估算土的塑性狀態或密實度、壓縮性地基承載力等相關物理力學參數進行液化判別分析。不足之處是對難於貫入的堅硬土層不適用，且方法本身及其套用還在繼續研究改進。
套用
劃分土層及土類判別
因為土的軟硬程度有所不同，探頭在不同土層中受到的阻力也會有所不同。可以根據貫入阻力對土層進行劃分，通過力學特性進行分層，並且將其和鑽探試驗結果進行對比分析，確定土層深度和名稱。單橋靜力觸探是依據比貫入阻力的線性特徵進行類型劃分的，雙橋靜力觸探是按照錐尖阻力和土層摩阻比進行土層類型的劃分。
確定地基土的承載力
可通過將靜力觸探試驗結果和土層原位荷載試驗測得的結果進行比較分析確定地基土的承載力，建立特定區域以及特定土性的經驗公式。當前我國主要是參照單橋靜力觸探的測試結果比貫入阻力建立經驗公式。
確定地基土的變形指標
採用靜力觸探技術可以確定土的變形指標， 將靜力觸探試驗所得結果和土層原位荷載試驗測量得出土的變形模量或是室內土工試驗測得土的壓縮模量進行比較分析，得出二者之間存線上性關係，依據該關係建立特定區域的靜探指標和變形指標。
原理
由於土體本身的不定性和複雜性以及靜力觸探探頭的貫入時產生的土體大變形等因素，使得靜力觸探的機理研究變得異常複雜，國內外這方面的研究都不能夠較為圓滿的解釋觸探機理，其套用大部分仍處於套用經驗或半經驗公式基礎上，這種狀況制約了靜力觸探的發展，因此，觸探機理研究是很有意義的。靜力觸探機理的研究包括試驗研究和理論研究，這兩個方面對靜力觸探測試方法和成果套用都有直接關係。在理論上求解探頭貫入過程是一個相當複雜的力學問題，已有的理論包括：承載力理論、孔穴擴張理論、應變路徑法、有限元法。
貫入機理是當以一定的速率將探頭壓入土體時，探頭附近的土體會發生剪下破壞和壓縮破壞。而錐頭受到土體的反作用力即貫入阻力，包括錐端阻力和側摩擦阻力。
承載力理論分析靜力觸探的機理，是將靜力觸探桿近似為單樁。根據單樁已有的半經驗公式來得到靜力觸探的破壞機理。承載力理論中地基的破壞形式有整體破壞、局部破壞、沖剪破壞。承載力理論假定土體是不可變形的，且樁端為整體剪下破壞。承載力理論的優點是：與其他理論相比更為簡單。用這種理論對砂土進行求解時結果比較吻合。缺點是：由於承載力理論忽略了土體的可壓縮性。從而忽略了由於土體變形對錐尖而產生的影響。通過實驗得出，這種影響表現為，用承載力理論計算粘土時，所得結果要比實測結果偏小。
球形孔擴張理論和柱形孔擴張理論統稱為圓孔擴張理論。圓孔擴張理論基本假定為：材料服從摩爾庫倫屈服準則或廣義特雷斯卡屈服準則；假設土體是理想的彈塑性材料；圓孔或圓球孔的初始半徑與土體相比足夠的小；孔內的壓力均勻分布不斷增大並擴張。當椎體貫入土體，土體出現了半徑與椎體半徑相等的圓孔，孔周圍一定區域內德土體就會進入塑性狀態。所以可以用圓孔擴張模型來模擬土體的貫入問題。其優點是：形式簡單、力學原理較為明確。
孔壓靜力觸探試驗
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。在過去幾十年間，靜力觸探試驗(CPT)得到廣泛的套用，已成為鑽孔原位測試技術的重要方法之一。60年代，開始套用孔隙壓力探頭測孔隙壓力及其消散；至70年代末，將孔隙壓力感測器與電測靜力觸探儀結合起來，命名為孔壓靜力觸探試驗(CPTU)。由於該項技術的突出優點，在國際上得到迅速的發展，大有取代靜力觸探之勢。探頭能測定三項參數，即孔隙壓力、圓錐阻力及側壁摩阻力。三個感測器要反應靈敏、相互無影響，對孔隙壓力感測器的要求更加嚴格。為此，在探頭設計中採取下述措施:①各部件，包括感測器及透水元件，都是硬質、低壓縮性的材料；②孔隙壓力感測器採用矽應變計或性能良好的應變計，透水元件採用硬的不鏽鋼元件；③為保證透水元件的飽和，在孔壓測量系統中灌以矽油；④ 3mm厚的透水元件位於緊靠圓錐的肩部。
