#1 静力触探试验
静力触探试验(CPT) 是利用压力装置将探头在竖直方向上按肯定的速度压入土中,利用装置在探头上的传感器丈量贯入过程中各类数据的一种原位测试技术。它拥有测试陆续、急剧、再现性好、操作单一蹬着点。除此之表,丈量成就的推算机化和自动化水平较好,真实性与靠得住性较高D芄黄揪菟杉氖荻缘夭憬衅兰,如划分土层、分辨土类,确定地基土的承载力和变形指标,估算单桩承载力和判断砂土液化等。CPT是目前利用最宽泛的一种原位测试技术。
CPT测试技术最初重要用于陆地岩土工程勘测。近些年来,随着各类跨江、河、湖、海工程的大规模投入,获取高质量的水下岩土体物理力学参数显得尤为沉要。由于河湖、海洋工程地质的特殊性,尤其是在深水区域中,现场取样并维持原状土的应力状态难度大、成本高,而CPT能够最大限度地免去钻探、取样、运输等作业流程对岩土体原生结构的扰动和原位应力的开释,所以CPT技术越来越多地利用到水上工程项目地质勘查中。目前,用于水下作业的CPT测试技术在国表已极度成熟,并已经宽泛利用于河湖、海洋工程领域。国内也在资源开发、桥隧交通工程、管线光缆铺设和地质灾害评估等项目中起头尝试使用CPT。
#2 我国CPT利用
国度海洋局第一海洋钻研所引入了一套轻型底座式水下CPT设备,在黄河水下三角洲埕岛油田海域进行了初次利用[1]。利用10个CPT试验点测试数据,在海底土层结构划分、地基土承载力推算和土体液化判断等方面进行了利用。河山资源部昭通海洋地质调查局在国度地质行劣装野战军”设备打算中引进了一套海床式CPT设备[2],在2010年至2012年间,该设备搭载昭通海洋地质调查局所属“海洋六号”天然气水合物综合调查船,在南海近岸海域发展了多个孔位的CPT试验,获得了较为中意的测试了局。陈培雄等[3]利用轻装CPT系统,结合海底管路路由勘测等海洋调查项目,在东海海域采集了34个孔位的海底浅表层土CPT数据资料。成立了该区域内土体CPT参数与含水量、密度、孔隙比、液性指数、压缩指标之间的幂函数有关关系,实现了通过CPT推算海底土体物理力学指标的主张。梁文成等[4]在位于珠江口孤立洋水域的港珠澳大桥岛隧工程沿岛隧轴线安插了大量的孔压CPTU试验孔,并辅以部门标贯试验、十字板剪切试验、室内试验及波速试验验证对比,获得了优良的成效。
国表的水下CPT测试系统技术趋近成熟,形成了优良市场利用。而国内水下地质勘测项目中使用的CPT系统根基上都由国表引进,国内对水下CPT及其设备的钻研较少,且大多停顿在钻研和试验阶段。因而,相识国表水下CPT设备发展和利用动态,理解CPT技术在利用和成就诠释中存在的问题和面对的挑战,对CPT技术在中国水上工程建设领域的利用意思沉大。
#3 水下CPT测试系统
国表重要有两个类型的水下作业的CPT测试系统,即海床CPT(Seabed CPT) 测试系统和井下CPT(Downhole CPT) 测试系统,基于作业模式的区别两种测试系统拥有分歧的特点。
海床式CPT测试系统
海床CPT测试系统的特点是利用探杆将探头从海底面贯入到土体中,海床CPT可能免去波浪、潮汐等成分的影响,靠系统自沉提供贯入时的支反力。在好多工程事俘中,海床CPT是最有效的测试步骤并且可能获得最高质量的测试了局。前提较好时,贯入深度可达到海床以下40m~50m,在某些勘测领域使用比例已经超过了传统的钻探。海床CPT系统重要分为以下几种类型。
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液压式非陆续贯入CPT系统
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陆续贯入CPT系统
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CPT结合钻机系统
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微型CPT系统
Manta-200海床式静力触探设备
井下式CPT测试系统
井下CPT测试系统是一种同时结合钻探和CPT测试的系统,试验通常在沉力基础平台、浮体结构上进行以克服波浪、潮汐和海风等成分的影响。其最大优势是贯入深度更大,且可能用钻探的方式穿透僵硬的岩层。其难点是在海面进行钻探时若何通过有效的赔偿机造节造钻头的摆动以减幼对土体的扰动。
Orca_125井下式静力触探和泥土取样设备
Orca DW深水型井下式静力触探和泥土取样设备
多职能CPT探头在水下的利用
随着对丈量数据要求的提高和勘测领域的扩大,在CPT探头上建设的传感器也越来越多样化。
CPTU探头:通过装置在锥尖或锥肩上的孔隙水压力传感器丈量贯入过程中探头周围土体中孔隙水压力的变动。
侧压力CPT探头:利用装置在摩擦筒上的传感器丈量土体的侧压力。因数据并不成靠,所以使用次数很少。
旁压CPT探头:也能够用来丈量侧压力和变形模量,但是由于锥体贯入时对土体造成了扰动,其理论诠释难度更大,所以目前在海上利用很少。
电阻率CPT探头:不仅能丈量土体的电阻率,还能丈量孔隙水的电阻率。利用该装置能够对海上工程的水体传染进行评估。
核子密度CPT探头:放射源装置在锥尖面积为15cm2的探头上的。通过丈量放射源穿过土体前后能级变动丈量土体体积密度。在武威工程勘测中,该装置在中砂或砂质粉土等拥有高压缩性的土体中利用成效很好。
地震波探头:既可利用于海床CPT又可利用于井下CPT。当土体前提较好时,贯入深度可达90m~100m。利用丈量的均匀剪切波速,能够推算出土体的幼应变剪切模量。
除了上述提到的探头表,最近钻研较多的是全流贯入仪,拥有代表性的是T形探头(平面应变流) 和球形探头(轴对称应变流)。
T形全流触探探头
球形全流触探探头
探头在穿过软土时,可获得软土的不排水抗剪强度。同时,全流量贯入仪还蕴含以下利益:
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极软土中精确性显著改善;
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极大的降低对上覆应力的建改;
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贯入阻力受到表界环境成分的影响较少;
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粉碎机理易于明确暗示;
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能够急剧而精确地测定沉塑后强度。
通常,在海床CPT中相对容易接入T形或球形探头,而在井下CPT中,由于钻柱尺寸原因,通常不能直接使用全尺寸的球形或T形探头,而是减幼其半径以便使用。
Geomil静力触探系统

只管水下静力触探依然存在深水利用较少,侧壁摩阻力差距较大、试验诠释步骤落后于设备发展等问题,但水下CPT仍是成熟的获取高质量的水下岩土体物理力学参数的沉要步骤。
本文起源:宋友建,邱敏. 水下静力触探(CPT) 测试技术的发展及利用[J]. 城市勘测,2022(4) : 199-204.