[实用新型]基于多功能孔压静力触探探头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于多功能CPTU的测定土侧压力系数的探头，属于土木工程领域中一种新的土侧压力系数测定探头。 

背景技术

静力触探技术（CPT）是指利用压力装置将带有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测试土的锥尖阻力、侧壁摩阻力等，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。静力触探技术至今已有80多年的历史。国际上广泛应用静力触探，部分或全部代替了工程勘察中的钻探和取样。我国于1965年首先研制成功电测式静力触探并应用于工程勘察。现代数字式多功能孔压静力触探技术（以下简称多功能CPTU）是20世纪80年代在国际上兴起的新型原位测试技术，与我国传统的单双桥静探相比，具有理论系统、功能齐全、参数准确、精度高、稳定性好等优点。既可以用超孔压的灵敏性准确划分土层、进行土类判别，又可求取土的原位状态参数、固结系数、渗透系数、动力参数、结构参数、地基承载特性等，在国外土木工程设计中已得到广泛应用。 

静止土侧压力系数（K_o）是岩土工程中的一个非常重要的参数，如确定场地中的应力状态、计算静止土压力、土坝施工期的孔隙水压力和桩侧向承载力计算等等都需要准确的静止侧压力系数；同时在地下工程中的地下连续墙、隧道的衬砌和土中的填埋管道等地下结构设计中也要用到准确的静止侧压力系数。随着地铁、轻轨的建设，涉及到很多的地下结构的土压力问题，而各土层的静止侧压力系数能够反映出地基中水平向应力的变化，由此可直接推算出作用在挡土结构物上的土压力分布及可靠性，所以地铁、轻轨、基坑工程勘察中一般都要求测试静止侧压力系数K_o值。但是无论是通过土工试验还是常规原位测试它都是最难精确测定的参数之一。因此，应用孔压静力触探所能直接测得的侧壁摩阻力，合理地采用孔压对现有公式进行修正，提出考虑有效上覆土压力的适合于地下工程的静止土侧压力系数预测方法是很有意义的。 

发明内容

技术问题：本实用新型要解决的技术问题是针对国内现有测定静止土侧压力系数各种方法存在的不确定性，提出一种基于多功能孔压静力触探探头。 

技术方案：本实用新型基于多功能孔压静力触探探头，其上部连接探杆；在该探头下半段的上部设有三分量地震检波器，在三分量地震检波器的下部设有测斜仪，摩擦筒位于测斜仪的下方，在摩擦筒的下方连接有锥形探头，孔压过滤环位于摩擦筒与锥形探头的连接处，触探探头与探杆直径相同。 

锥形探头的锥角为60°，锥底截面积为10cm²；摩擦筒表面积为150cm²。 

孔压过滤环厚度为5mm，探头的不等端面积比为0.8。 

本实用新型基于多功能孔压静力触探探头的测定土侧压力系数的方法在于采用归一化侧壁摩阻力(f_s/σ′_vo）与超固结比OCR预测土侧压力系数，超固结比OCR由归一化净锥尖阻力q_net计算，其关系式可以表示为： 

OCR=k(qt-σv0σv0′)]]>

式中，q_net=（q_t-σ_v0）为净锥尖阻力；σ_v0为竖向总应力；q_t为经孔压修正的锥尖阻力=q_c+u（1-a），q_c为实测锥尖阻力，u为CPTU探头量测的孔压值，a为探头不等端面积比，k为试验参数。 

针对江苏典型黏土场地，k的变化范围在0.37～0.45之间。 

土的静止侧压力系数定义为水平向有效应力与垂直向有效应力之比，表达式如下：