靜力觸探在南京地區土層以及土類劃分的探討

李峰+++劉蓋

南京位于長江中下游，區內存在軟弱土層，粘性土與砂土互層，采用單一靜力觸探手段進行定土名，問題較多。本文總結南京地區利用單橋、雙橋靜力觸探成果應用方法，提出單橋靜探采用目測經驗法、雙橋靜探采用綜合法進行成果運用。

1、靜力觸探技術在南京地區的發展

靜力觸探（Cone Penetration Test，簡稱CPT），在80年代后期引入南京，目前，工程界使用的靜力觸探探頭有三種：單橋探頭、雙橋探頭和孔壓觸探頭。單橋靜力觸方法功能簡單，但是存在分辨率低，而且和國際標準不接軌等問題。雙橋靜力觸探雖已應用，但發展比較緩慢，孔壓靜力觸探應用則相對較少。因目前南京地區工程界限多使用單橋與雙橋，孔壓觸探仍處于學術界，故本文就單橋與雙橋觸探進行論述。

靜力觸探在工程上的應用主要體現在三個方面：劃分土層判別土類、確定土的工程性質指標和巖土工程的設計參數。就勘察精度與功能來說，雙橋靜力觸探優于單橋靜力觸探，技術對比如下：

1.1單橋探頭法

單橋靜力觸探只能測試比貫入阻力Ps，因此只能根據Ps-h（深度）曲線形態變化和 值的大小對土體進行定名、分層。工程實踐中，對同一層土，由于其形成年代、成因、受荷歷時不同，其Ps值可相差很多。另外，不同土層也可能具有相同的Ps值。因此只用一個指標Ps對土層定名分層的分辨率是比較低的。工程實踐中往往借助于鉆孔取樣來對比分析。

1.2雙橋探頭法

雙橋靜力觸探可測得兩個參數及錐尖阻力 和側摩阻力 。又可以計算出摩阻比 （ ），由此可劃分土類。根據該項測試資料可獲得兩條曲線，即 和 關系曲線。兩相對比，精度較高。側摩阻力 也是劃分土層的極好的參數。

2、靜力觸探曲線在南京地區的應用

南京地區運用單橋靜力觸探曲線的方法為目測經驗法，它是通過檢驗靜探原始數據，根據經驗辨認土類、劃分土層。因為單橋靜力觸探儀只能獲得一個單數Ps，單憑這一參數不足以準確判定土的種類。根據筆者在南京地區的確多年工作經驗，其力學分層、土類劃分標準為：

（1）當實測貫入阻力不超過表1所列的變動幅度時，可合并一層，見表1。

表1 值并層容許變動幅度（MPa）

實測范圍值 變動幅度

Ps≤1 ±0.1-0.3

1

3

（2）當對于一些很薄的交互層或含薄層粉砂層，不應按表1進行分層，而應以Psmax/Psmin≤2為分層標準。

（3）對土中夾雜物或個別不同土質的薄夾層而引起的Ps值異常增大時，可不予考慮。

（4）南京地區不同土層 曲線特征，見表2。

表2 不同土層的 曲線特征

土層 Ps曲線征 狀態劃分

（參考） Ps線型

淤泥及淤泥質粘性土 Ps值較小，一般在0.4～1.0MPa，曲線平緩，偶夾薄層粉土、粉砂，有突變現象

粘土及粉質粘土 Ps值較大，曲線平緩，有緩慢的波形起伏，當土層中有結核存在時，存在個別突變現象 Ps≤0.7 流塑

0.7

1.2

2.5

Ps>3.5 堅硬

粉土 曲線起伏較大，其波峰及波谷呈圓形（地下水位以下起伏較），變化頻率不大 Ps>5 密實

2.5

Ps≤2.5 稍密

砂土 曲線起伏較大，類似粉土的變化，變化頻率大，波峰及波谷呈現尖形 Ps≤3.5 松散

3.5

6.0

Ps12.0 密實

雜填土 曲線變化無規律，往往出現突變現象

基巖風化層 曲線起伏較大，波峰、波谷呈現圓形，變化頻率較大

雙橋靜探劃分土類與力學分層：

南京處于長江中下游，地貌單元主要為長江階地，長江漫灘，土的成因、成份、沉積年代、地層厚度及受地形、地貌等自然環境因素都將影響錐尖阻力qc值、fs值。南京地區運用雙橋靜力觸探曲線的方法為綜合確定法。以Rf為主、以qc最大值為輔、一般曲線形態、特異曲線和土類等四因素綜合確定土類。

（1）Rf和土類的關系

根據《工程地質手冊》（第四版）第205頁圖3-4-6來劃分。

（2）錐尖阻力和土類的關系

靜力觸探探頭快速（每分鐘1m）壓入土體中，使土體迅速產生剪切破壞，錐尖阻力（qc）的大小主要與土的內摩擦角（φ）密切相關，土顆粒越粗，φ值一般越大，各種類土的φ值有一定幅度范圍和常見最大值。其相關關系見表3。

表3

土類 Ip>17 17≥Ip>10 Ip<10 砂類土

qcmax 3 4 6 15.0

（3）曲線形態與土類的關系

表4

土層 曲線特征 Ps線型

填土 以粘性土為主的素填土和以生活垃圾為主的雜填土，曲線變化無規律，往往出現突變現象，由于其位于表層，比較好判定

軟土 qc曲線較平直，fs在qc右側，曲線偶爾局部有較大起伏

粘土 qc曲線比較平緩，有緩慢的波形起伏，局部略有突峰，fs曲線略有突峰，在曲線右側且距離較大

粉質粘土 qc曲線比較平緩，有緩慢的波形起伏，局部略有突峰，fs曲線局部略有突峰，與qc曲線距離較粘土近，大部位于qc曲線右側，當土質不均時局部交叉越過qc曲線

粉土 qc值較大，曲線呈短鋸齒狀，齒峰較緩，fs曲線一般位于qc曲線右側，局部間隔較大，但偶爾也和qc曲線左右穿插

砂類土 qc值較大，曲線呈長鋸齒狀，fs 曲線一般和qc曲線間隔較小，曲線尖峰處大部位于qc曲線以左；砂類土顆粒不均勻時qc曲線和fs曲線的尖齒更為劇烈，局部呈不規則的、殘破的大鋸齒狀。

（4）特異曲線

4.1淤泥質土和軟土層

實測對比發現，南京長江河漫灘廣泛的分布有飽和淤泥質土、軟土層，其厚度大，qc≤1.5MPa，Rf值常見為0.8～1.0，曲線較平緩，其Ip>10，這類土僅從Rf判定，易判定為砂性土和粉土。

4.2）薄互層土

實測對比發現，南京長江河漫灘也廣泛的分布有粘性土與砂土相間的薄互層土，其Ip介于9～12之間，qc值、fs值較難確定，通過取樣對比分析，Rf在1.0～2.0之間時，當qc<2.0 MPa時為淤泥質粉土～淤泥質粉質粘土，當qc>2.0 MPa時為粉土。

3小結

利用靜力觸探試驗成果，在我國早就使用，且積累了豐富經驗，實踐證明是可行的。但是由于我國幅員遼闊，各種成因類型的土都有，其土質成份、沉積年代、地層厚度及結構構造，都將影響靜力觸探成果，出現曲線形態多彩多姿，易引起誤判。在南京地區應用觸探成果流程為：

（1）應根據相應規范、規程應根據相應的規范規程布置一定數量的鉆探孔，分層時和靜力觸探相互對照、互為參考，綜合劃分土層，使用單橋靜探成果時，必須要與鉆探孔印證；對有相當經驗的地區和較小規模的工程，可單獨使用雙橋靜力觸探劃分土層。

（2）對每孔靜力觸探依據分層標準進行宏觀分層，再與鉆探孔連成地質剖面，相互對比后進行調整或修正。

（3）先以雙橋曲線形態標準進行初判土名，再根據各層qc、fs和Rf平均值進行數據輔助判別修正，以此綜合判別出土類。

本文是本人多年來使用靜力觸探作為勘探手段與鉆探取樣試驗對比后，并根據前人研究成果，對南京地區靜力觸探劃成果應用的一種探討，難免有不周之處，待今后工程實踐驗證中進行補充、完善。以便更好為南京的建設服務。

參考文獻：

[1]《工程地質手冊》（第四版） 中國建筑工業出版社

[2]《南京地區建筑地基基礎設計規范》（DGJ32/J 12-2005）

[3]《靜力觸探技術規則》（TB38-93）

[4]《靜力觸探采用綜合法劃分土類的探討》 蔡守璋

[5]《基于靜力觸探技術的土層及土類劃分方法》 周森endprint