静力触探试验(CPT)的现场测试参数及其解释

1 引言

本文描述了静力触探试验(CPT, Cone Penetration Test)标准的现场测试参数及其可能的参数解释方法，最新的CPT技术参看【第五届静力触探试验国际研讨会(CPT'22)】，扩展的现场测试参数参看【静力触探试验(CPT) ConeTec文件格式解读(CPT数据解释)】，CPT数据导入数值模型参看【Plaxis输入CPT数据时的注意事项】，CPT的综合参考书参看《Robertson and Cabal(2015) CPT Guide, 6th Edition》。

2 CPT现场测试参数

标准的CPT现场测试参数包括4列：

(1) 探测深度，通常的测量间距为0.05m;

(2) 圆锥阻力(Cone Resistance)，或称端阻力qc(MPa)，qc是作用在圆锥上的力Qc与圆锥投影面积Ac的比值，即qc = Qc / Ac;

(3) 摩擦阻力(Sleeve friction resistance)fs(kPa)，fs是作用在摩擦套管上的力Fs与其表面积As的比值，即fs= Fs / As;

(4) 动态孔隙压力(Pore pressure) u2, u2是测量的孔隙压力，用来对qc进行修正：

 qt = qc + u2(1- a)

其中，

qt为修正的端阻力(Corrected cone resistance);

a为试验室标定的净面积比，典型的值为0.7~0.85，对于砂性土，a=1, 因此qt=qc   

3 摩擦比Rf

在岩土勘察报告的CPT图中，还给出了摩擦比(Friction ratio)Rf的值，这个值是摩擦阻力fs与端阻力qt的比值，Rf = (fs/qt) x 100%，摩擦用来划分土的类型，Rf在砂中的值比在粘土中的值低。

4 CPT确定中间土(intermediate soils)类型

许多经验性和理论性的CPT解释方法在实践中得到了广泛使用，这些方法通过考虑贯入时CPT是排水还是不排水，然后将土划分为 "砂"或"粘土"，对CPT及其解释的大多数基础研究是针对这种接近理想的砂或粘土行为的材料。不过对于中间土(Intermediate Soils)，一个典型的例子是Alberta的油砂(Oilsands)地层，这些解释有时不能正确反映出土层的实际状况。 目前，CPT确定中间土类型的实践方法是调节贯入速率，这已经超出了目前的工作范围。不过，在过去已经发展了一个中间土的数据集(intermediate soils.txt)。

加拿大Alberta的油砂采矿区

5 CPT数据解释

除了上述提及的摩擦比Rf外，CPT测试结果还对许多参数值作出解释，包括：

5.1 土类型划分

(1) SBT Index

(2) Soil Behaviour Type

(3) SBT Plot

(4) SBTn Plot

5.2 参数估算

(1) 渗透系数

(2) SPT N60

(3) 弹性模量

(4) 相对密度

(5) 内摩擦角

(6) 限定模量

(7) 剪切模量

(8) 剪切强度

(9) 不排干强度比

(10) OCR

(11) 剪切波速

(12) 状态参数

(13) 原位应力比    

(14) 土敏感性

(15) 单位重量

(16) 含水量

(17) 孔隙比

(18) 孔隙率

5.3 液化评价

(1) CRR和CSR

(2) 安全系数

(3) 液化势

(4) 水平位移和垂直位移