振动辅助式静力触探方法及应用技术

本发明专利技术提供了振动辅助式静力触探方法及应用，属于岩土工程勘察原位测试领域，包括以下步骤，S1、振动辅助式静力触探仪的定位和准备；S2、探杆的静力压入和数据读取，压入速率在0.015～0.025米每秒，土质的压入阻力与压入速率成反比；S3、探杆的振动式压入，并记录振动结束深度；S4、振动式压入与静力压入的交替，振动式压入进入下一个循环即改为静压；S5、数据的导出和修正，将振动部分的数据根据不同深度乘以不同的调整系数，最终得到振动辅助式静力触探修正后的测试数据。本发明专利技术规范振动辅助式静力触探仪，同时将数据处理后达到直接利用的效果，实现振动辅助式静力触探技术的扩大应用范围。

【技术实现步骤摘要】
振动辅助式静力触探方法及应用
本专利技术属于岩土工程勘察原位测试领域，涉及振动辅助式静力触探方法及应用。
技术介绍
静力触探是指利用压力装置将带有传感器的探头通过探杆压入试验土层，探杆为中空的钢管，探头的传感器不断采集端部土的力学性质数据，通过杆中的数据线传递到地面的电脑，数据主要包括深度、锥尖阻力及侧摩阻力(单桥探头没有侧摩阻力)等信息，通过对这些力学数据的分析，进而判断位置深度处的土层性质。在岩土工程勘察行业，静力触探主要应用在冲积平原地域，同时主要针对浅层土，主要原因在于随着深度的增加，土的强度增加，单纯靠静压力无法压至更深的深度，同时随着深度的增加，地质条件变复杂，特别是容易遇到厚层粉土、砂土、卵石等密实土层，即使增加静压力也无法穿过，导致静力触探技术钻不到预定深度，从而也限制了静力触探的应用范围。为能顺利穿过粉土、砂土等密实土层，一般传统方式为增加反力或配重，即增加静压力，但是这样遇到密实粉土、砂土层时容易达到探头承载力极限，且有些场地表层土较软，无法承受较大设备重量，故增加反力及配重的方式仍然有局限性。振动辅助式静力触探技术为在静力触探基础上，不同于增加反力或配重的方式，而是通过增加锤击振动力的方式，将振动力通过探杆传至最下端的探头，将密实土层振动松散，从而穿越该层，到达更深的预定深度。但在此过程中由于增加了振动力，改变了传统静力触探的作用效果，如果没有具体测试流程及数据处理方法，振动辅助式静力触探技术也将没有应用价值，故专利技术该技术的测试流程及数据处理方法是很有实践意义的。专利
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是在于提供振动辅助式静力触探方法及应用，规范振动辅助式静力触探仪，同时将数据处理后达到直接利用的效果，实现振动辅助式静力触探技术的扩大应用范围。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：振动辅助式静力触探方法，包括以下步骤，S1、振动辅助式静力触探仪的定位和准备，通过经纬仪或RTK测量仪器，将所需测试的孔位测量定位并做好标记，将振动辅助式静力触探仪移动至预定孔位，静力触探仪锥尖对准孔位就位，将仪器启动，电脑连接，进入触探准备工作；S2、探杆的静力压入和数据读取，压入速率在0.015～0.025米每秒，土质的压入阻力与压入速率成反比，每次压入的深度一致且每压入一次记录一次数据；S3、探杆的振动式压入，锥尖阻力超过28兆帕时，启动振动器改为振动，同时记录振动开始时的深度，在振动器开始后每10厘米仪器读取1次数据，共读取5次，即振动压入50厘米为一个循环，此时应改为静压压入，并记录振动结束深度；S4、振动式压入与静力压入的交替，振动式压入进入下一个循环即改为静压，若锥尖阻力不足28兆帕，继续静压压入，若改为静压后，锥尖阻力超过28兆帕，进行下一个振动循环，在下一个振动之前获取至少1次静压数据，作为后续修正标志；S5、数据的导出和修正，将振动部分的数据根据不同深度乘以不同的调整系数，最终得到振动辅助式静力触探修正后的测试数据，应用于勘察报告及设计图纸。进一步的，在步骤S2中，每压入10厘米记录一次数据，数据的记录通过手动或自动滚轮进行。进一步的，在S3中，锥尖阻力超过28兆帕时，在静压压入至少10厘米后改为振动，记录好振动开始的深度，在振动器开始后，每10厘米仪器读取1次数据，共读取5次，即振动压入50厘米为一个循环，在振动50厘米后改为静压压入10厘米，并记录振动结束深度，以此类推直至穿过密实土层，如果锥尖阻力不足28兆帕，静力压入。进一步的，在S5中，确认修正后的数据，将原始数据导出，文件数据有深度列与数值列，在数据列表中找出振动开始与结束的深度，将振动区间的检测数值乘以振动修正系数2.0～3.0，静压区段不做修正。进一步的，振动修正系数根据不同地质条件进行调整，粉土、砂土密实程度高、厚度大取高值，反之取低值，振动修正系数为由被振动松散的扰动粉土、砂土比贯入阻力参数修正到同位置的静力触探对应的系数，贯入阻力包括锥尖阻力和侧摩阻力。进一步的，振动开始与结束的深度确定有以下两种方法，一种方法是通过现场记录的振动开始与结束的深度，通过与数据文件内的深度对应，确定每个振动区段，另一种方法是通过锥尖阻力数据，由某一深度的数值大于28兆帕下一个深度数据陡降至18兆帕以内为振动开始位置，以50厘米为1个循环，即一次修正5个数据，50厘米后又增至28兆帕以上即振动结束位置。进一步的，试验的数据为不同静力触探方式采集的原始数据，单桥探头采集的数据为深度与比贯入阻力，双桥探头采集的数据为深度、锥尖阻力与侧摩阻力。进一步的，振动器压在探杆上的总重量在500～1500千克范围内，在振动器与探杆中间设置探杆锤击接头，预留放置电缆的切口，每次振动时接上，避免振动器与探杆的连接导致线缆被压断。进一步的，振动器集成在静力触探仪的上方，采用振动器时，在探杆顶部换上探杆锤击接头，振动器的重心轴线与静力触探仪的重心轴线重合设置，静力触探仪到达预定深度后，保存好静探初始数据，开始逐节提出探杆，收好装备，完成一个点位处的静探试验。振动辅助式静力触探方法的应用，在于静力触探仪在静压和振动交替下压方式在原位测试方法中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果如下。1、本专利技术将原静力触探技术增加振动力后，将大大提高在密实粉土、砂土层中的应用范围，以往静力触探一旦遇到密实粉土、砂土层后即无法压至指定深度，从而限制了该原位测试方法的应用，经过本专利技术，静力触探到达的深度增加，从而大大增加了该原位测试方法的应用范围；2、本专利技术针对振动辅助式静力触探与传统静力触探的区别，提出了针对振动辅助式静力触探技术的具体测试操作流程，规避了由于振动力的加入导致对传统仪器使用的不确定性影响，操作过程简单明了，针对性强；3、本专利技术设置的振动修正系数为2.0～3.0之间，为经过多个不同地质环境总结的经验系数范围值，对60米以内的粉土、砂土具有广泛的实用性，具有较强的不同区域适用性；4、一般静力触探的费用是传统勘察钻探方法的1/2左右，通过本次专利技术改造，提高静力触探应用范围的同时，也可以大大降低勘察行业的成本，且相较其他勘察方法，该方法具有较高的灵敏度等优势，对地层的勘察更准确。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术实施例1振动辅助静力触探试验修正前静力触探试验图；图2是本专利技术实施例1振动辅助静力触探试验修正后静力触探试验图；图3是本专利技术实施例2振动辅助静力触探试验修正前静力触探试验图；图4是本专利技术实施例2振动辅助静力触探试验修正后静力触探试验图；图5是本专利技术振动辅助式静力触探仪的结构示意图；图6是本专利技术图5的局部放大图。附图说明：01、振动器；02、探杆锤击接头；03、油缸；04、数据采集及控制器；05、探杆与探头；06本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.振动辅助式静力触探方法，其特征在于：包括以下步骤，/nS1、振动辅助式静力触探仪的定位和准备，通过经纬仪或RTK测量仪器，将所需测试的孔位测量定位并做好标记，将振动辅助式静力触探仪移动至预定孔位，静力触探仪锥尖对准孔位就位，将仪器启动，电脑连接，进入触探准备工作；/nS2、探杆的静力压入和数据读取，压入速率在0.015～0.025米每秒，土质的压入阻力与压入速率成反比，每次压入的深度一致且每压入一次记录一次数据；/nS3、探杆的振动式压入，锥尖阻力超过28兆帕时，启动振动器改为振动，同时记录振动开始时的深度，在振动器开始后每10厘米仪器读取1次数据，共读取5次，即振动压入50厘米为一个循环，此时应改为静压压入，并记录振动结束深度；/nS4、振动式压入与静力压入的交替，振动式压入进入下一个循环即改为静压，若锥尖阻力不足28兆帕，继续静压压入，若改为静压后，锥尖阻力超过28兆帕，进行下一个振动循环，在下一个振动之前获取至少1次静压数据，作为后续修正标志；/nS5、数据的导出和修正，将振动部分的数据根据不同深度乘以不同的调整系数，最终得到振动辅助式静力触探修正后的测试数据，应用于勘察报告及设计图纸。/n...

【技术特征摘要】
1.振动辅助式静力触探方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、振动辅助式静力触探仪的定位和准备，通过经纬仪或RTK测量仪器，将所需测试的孔位测量定位并做好标记，将振动辅助式静力触探仪移动至预定孔位，静力触探仪锥尖对准孔位就位，将仪器启动，电脑连接，进入触探准备工作；
S2、探杆的静力压入和数据读取，压入速率在0.015～0.025米每秒，土质的压入阻力与压入速率成反比，每次压入的深度一致且每压入一次记录一次数据；
S3、探杆的振动式压入，锥尖阻力超过28兆帕时，启动振动器改为振动，同时记录振动开始时的深度，在振动器开始后每10厘米仪器读取1次数据，共读取5次，即振动压入50厘米为一个循环，此时应改为静压压入，并记录振动结束深度；
S4、振动式压入与静力压入的交替，振动式压入进入下一个循环即改为静压，若锥尖阻力不足28兆帕，继续静压压入，若改为静压后，锥尖阻力超过28兆帕，进行下一个振动循环，在下一个振动之前获取至少1次静压数据，作为后续修正标志；
S5、数据的导出和修正，将振动部分的数据根据不同深度乘以不同的调整系数，最终得到振动辅助式静力触探修正后的测试数据，应用于勘察报告及设计图纸。


2.根据权利要求1所述的振动辅助式静力触探方法，其特征在于：在步骤S2中，每压入10厘米记录一次数据，数据的记录通过手动或自动滚轮进行。


3.根据权利要求1所述的振动辅助式静力触探方法，其特征在于：在S3中，锥尖阻力超过28兆帕时，在静压压入至少10厘米后改为振动，记录好振动开始的深度，在振动器开始后，每10厘米仪器读取1次数据，共读取5次，即振动压入50厘米为一个循环，在振动50厘米后改为静压压入10厘米，并记录振动结束深度，以此类推直至穿过密实土层，如果锥尖阻力不足28兆帕，静力压入。


4.根据权利要求1所述的振动辅助式静力触探方法，其特征在于：在S5中，确认修正后的数据，将原始数据导出，文件数据有深度列与数值列，在数据列表...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长瑞，聂细江，马乐民，段志强，李连营，孙怀军，穆磊，宋士杰，郑奕，冯涛，
申请(专利权)人：天津市勘察院，
类型：发明
国别省市：天津;12