3.2 海上静探的仪器设备和测试方法
3.2.1 海上静力触探的仪器设备
国内海上静力触探设备的研制尚处于起步阶段,由于技术尚不成熟并缺乏经验,因此目前我国海洋工程中应用的静力触探设备多从国外引进。海上静力触探设备主要可以分为两大类:海床静力触探(Seabed CPT)和井下静力触探(Down-hole CPT),如图3.2.1所示,其中前者又可以分为轻型静力触探和重型静力触探两种类型。
图3.2.1 海洋静力触探设备的类型
海上静力触探设备一般由3部分构成:①贯入设备,包括触探主机与反力装置,共同负责将探头压入土中,触探主机借助探杆将装在其底端的探头压入土中,反力装置则在贯入探头过程中为主机提供所需要的反力;②量测记录仪表,用来测量和记录探头所受的各种阻力;③静力触探头,设备的关键部件,能够实测锥尖阻力、锥头侧壁摩阻力以及孔隙水压力。
3.2.1.1 贯入系统
静力触探的贯入系统由触探主机(贯入装置)和反力装置两大部分组成。
触探主机的作用是将底端装有探头的探杆一根一根地压入土中。触探主机按贯入方式可以分为间隔贯入式和连续贯入式;按动力方式可以分为机械式和液压式;其中,Seabed CPT是连续贯入式,而Down-hole CPT则是间隔贯入式。
反力装置的作用是平衡贯入阻力对贯入装置的反作用。从设备的角度来说,贯入深度的大小主要取决于3方面的因素:①贯入设备能力的大小;②探头截面的大小及其与探杆的配合;③反力装置提供的反力大小。如果反力不够,整个贯入设备的能力就得不到充分发挥。两种海上静力触探设备的装置是不同的。
1.Seabed CPT
Seabed CPT是真正的连续贯入式静力触探设备,工作效率高,数据连续且较为准确。其主要特点是推进装置将触探探头直接连续的贯入海底以获取数据,触探基准为海床面且基准唯一,空间上很容易保证触探过程的完整性;在方式上有船载式、海底遥控式和钻井平台式,其中以船载式最为普遍,如图3.2.2所示。
图3.2.2 船载式海洋静力触探设备
Seabed CPT又分轻型河床CPT和重型河床CPT两种类型,下面分别做简要介绍。
(1)轻型海床CPT系统是一种轻型的海洋静力触探系统,它的主要优点是重量轻,适用于水下管线的铺前和铺后调查、光缆和电缆路由调查和近海或者港工项目等。国外的轻型海床CPT系统主要有荷兰Fugro公司的SEASCOUT系统,如图3.2.3所示。该系统首次使用于1992年,贯入深度仅为3.5~5m,重量小于1t。英国的Datem公司在2000年开发了NEPTUN系统,如图3.2.4所示。该系统分NEPTUN3000和NEPTUN5000两种型号,工作水深可达5000m,贯入推力35kN,探杆直径19mm,探头截面面积分5cm2和10cm2两种,最大贯入深度达20m。其他一些国外的公司也开发了类似的轻型海床CPT,例如APvandenBerg公司的GEMS系统、Conetec公司的GREGG系统等。
图3.2.3 轻型海床CPT SEASOUT系统
图3.2.4 轻型海床CPT NEPTUN系统
轻型海床CPT系统还有一种海底遥控式(remote operated vehicle),探头设备安装在远程控制系统上简称“ROV-CPT”,自1983年开始使用,设备重200kg,工作水深3000m,如图3.2.5所示。
图3.2.5 ROV-CPT系统
(2)重型海床CPT系统是一种重型的海上静力触探系统,由荷兰Fugro公司1972年开发,并首次使用于北海,如图3.2.6所示。该系统的动力方式采用液压式,最大贯入推力可达20t,前端锥头的每次贯入深度可达1m。到1974年中期,该系统已在北海海域进行了超过500次试验,工作水深超过了160m,贯入深度超过了20m,积累了大量工作经验和实测资料,技术已较为成熟。后期Fugro公司又开发了齿轮驱动的SEACALF系统。1983年,APvandenBerg公司开发了重型的ROSON系统,如图3.2.7所示,并首次由Oserco公司应用于北海,贯入砂层可达17m。
图3.2.6 SEACALF系统
图3.2.7 重型海床CPT系统
2.Down-hole CPT
Down-hole CPT系统主要是荷兰Fugro公司在1973年研制的WISON-APB电缆CPT设备,如图3.2.8所示,到目前为止经过了多次的改进,已广泛应用于海洋工程和港口工程领域。
图3.2.8 WISON-APB电缆CPT设备
WISON-APB设备是一种能在钻孔底部进行CPT作业的原位测试系统,拥有每次最大3m的贯入深度,该设备主要技术参数见表3.2.1。
(1)WISON-APB系统主要包括:①150kN,行程1.6m或者100kN,行程1m或者50kN,行程3m;②绞盘,带有脐带电缆和液压源;③远程控制操作绞盘和数据采集仪;④计算贯入深度的深度计数器;⑤引导脐带电缆通过钻塔的滑轮。
WISON-APB是一个简易结构,双动液压缸装有一个探头,Wivatap十字板剪切仪和Wipusap土体取样器可以安装在活塞杆上。脐带电缆与WISON-APB连接,从绞盘提供电源,用于数据传输和液压动力。通过放开绞盘上的脐带电缆,把WISON-APB放置到钻柱上,在钻柱的末端,再将闭塞环固定在上边。WISON-APB在测试过程中通过4个夹紧装置对闭塞环施加压力。
在行程的末端,闭塞装置释放,绞盘上的自拉装置将把WISON-APB拉回到表面。在下一次测试之前,通过固定在架子上的水泵,活塞杆回到起始的活塞。
表3.2.1 WISON-APB 设备技术参数
(2)绞盘。绞盘是远程控制的,所以在测试过程中使WISON-APB的操作非常容易。很多情况下,数据采集系统需要一个小的试验室,因此,从控制WISON-APB系统到数据采集系统是非常方便的。
(3)参数和数据采集。WISON-APB能够测量锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力和贯入深度。还可以添加十字板测试、地震测试和取样装置。
如果单靠钻具未能提供足够的反力,WISON-APB系统可以与SEACLAM海底基础板或“钻具锚”反力装置相结合来提供反力。在整个钻孔中,CPT测试能够在任何钻探作业深度进行,可提供半连续或连续的锥尖阻力和侧壁摩阻力等随深度变化的剖面。
Down-hole的主要特点是钻探与静力触探相结合的循环推进方式,推进装置在钻杆内轴向定位并将触探头从钻杆底部经钻头贯入海底土体,钻探主要负责扫除触探已经完成的土层以便开始下一回次的触探操作。触探基准一般取钻头位置,因此相对海床面不唯一,也很难保证触探过程的完整性。在实施过程中除满足正常的推进操作外还需要与钻探相结合实现一系列的辅助性操作,为此专门设计了适应于Down-hole CPT的海底静力触探实施方案,钻探为触探服务,紧密结合,分时操作,互不干扰,触探采用单次推进1m,回次推进3m的循环推进方式。
Down-hole CPT系统实际上是一个先钻孔后贯入的过程,用它能够贯入更深、更坚硬的土层,并且在钻孔过程中可以获取完整的土样,通过试验室试验和CPT数据进行对比。但也正是因为在贯入之前必须先进行钻孔,所以不可避免对土体产生扰动,这样就使得Down-hole CPT系统测试数据的准确性低于Seabed-CPT系统。
分析Seabed CPT和Down-hole CPT的工艺特点可以看出,Down-hole CPT在深层海底测试方面具有明显的优势,从理论上说Down-hole CPT能够达到与钻探相同的深度,如荷兰Fugro公司的海底静力触探设备已经达到地面以下数百米的探测深度。然而,目前我国所进行的海底静力触探大都只是对Seabed CPT工艺进行了研究并设计制造相应的海底静力触探设备,这些系统或设备受到Seabed CPT工艺的限制其测试深度都不超过50m。而国内对于Down-hole CPT工艺及设备的研究尚属空白。
3.2.1.2 测试探头
海上静力触探的探头一般是在普通探头的基础上安装可测孔隙水压力的装置,外形结构如图3.2.9所示,它包括摩擦筒、锥头、探头管以及透水滤器4部分。
图3.2.9 探头示意图
表3.2.2列出常用孔压探头的规格。探头底面积不同,主要是为了适应不同的土层强度,探头底面积越大,能承受的抗压强度越高,越适宜于强度较高的土层,一般情况下应优先选用符合国际标准的探头,即探头顶角为60°、底面积为10cm2、侧壁摩擦筒表面积为150cm2的探头。
表3.2.2 孔压探头的规格
续表
注 e1、e2为工作状态下的间距。
1.透水滤器的位置
孔压静探探头内透水滤器的位置有位于锥尖、锥面、锥头之后(紧接或远离锥头)等几种,透水滤器安置在不同位置上,探头所测得的超静孔隙水压力不同,超静孔隙水压力的消散条件和消散速率也不同。当透水器安置在锥尖或圆锥侧面时,测得孔压最大,对土层变化的反应最灵敏,但透水滤器易于磨损,且锥尖附近的土体应力条件复杂,使锥尖和锥面量测的孔压稳定性较差。当透水滤器安置在锥头之后等直径圆柱面上时,由于避开了锥头底下的复杂应力区,所测得的孔压比较稳定,孔压的消散接近于圆柱轴对称径向排水条件,但测得的孔压值较小,消散的初期孔压会略微上升,以后才逐渐消散下降,给消散曲线的解释带来困难。
2.孔压静探探头的设计要求
无论透水滤器位于探头的什么部位,仍有一些因素影响着孔隙水压力量测结果的可靠性和准确性。这些因素往往与探头的设计特征有关。
(1)探头的机械设计。探头机械设计有一个特殊的要求,就是要保证锥尖所受荷载不能传递到孔隙水压力传感器、透水滤器和饱和液体上。可以通过对安装好的并已饱和过的孔压静探探头加荷,观察孔压传感器的反应来进行检验。如果达到设计要求,不存在压力传递的问题,那么孔压传感器就不会有反应。
(2)透水滤器的材料。透水滤器由微孔材料制成,如微孔不锈钢、微孔陶瓷、微孔砂石、微孔塑料、粉末冶金材料等。对透水滤器材料的选择,要考虑以下几个因素:有高的耐磨性;有足够的刚度,否则会显著干扰孔压的反应;微孔孔径适当,既要有一定的渗透性(1×10-5~5×10-5cm/s),又要防止土粒进入微孔堵塞渗水通道。另外,还要有高的进气压力,以保证探头拿在手中或经过不饱和土层时透水滤器不至于进气,保持探头的饱水状态。微孔孔径一般为20~30μm;透水滤器材料要易于加工;透水滤器材料的价格低廉,以便经常更换。
(3)透水滤器的大小。为了保证透水滤器与土有良好的接触以便更精确地测量到孔隙水压力,透水滤器与土的接触面积要足够大,一般要大于1.7cm2。当透水滤器位于锥头之后时,其外径不得小于锥头直径。
(4)透水滤器的传压空腔。为了更好地将孔压传递给传感器,透水滤器与孔压电测传感器之间的通道应由排除了气体的液体所填充。该通道称为传压空腔,空腔容积要尽可能小,液压增高后空腔容积的变化要小于1~2mm3。空腔容积的变化取决于传感器圆膜的直径、厚度及弹性模量。空腔容积越小,孔压的响应越迅速,响应滞后时间越短。另外,空腔通道应尽可能短,不宜多转折或急转折,防止存留气泡。
3.2.2 海上静力触探的程序
海上静力触探试验与陆上静力触探试验有所不同,特别是孔压探头的饱和与孔隙水压力的消散等试验环节上,操作程序较为复杂。
3.2.2.1 测试前的准备工作
1.孔压探头的率定
在使用孔压探头前必须先进行率定,新探头或使用一段时间后(如3个月)的探头也应进行率定。率定的目的是得到测量仪表读数与荷载之间的关系——率定系数,将率定系数乘以相应的仪表读数,可以求出各贯入阻力值及孔隙水压力的大小。
孔压探头的率定包括孔压传感器的率定和测力传感器的率定,它们的率定装置和率定方法都各不相同。
(1)测力传感器的率定。对测力传感器的率定应在专门的标定装置上进行。率定时首先装好率定设备及探头,接通仪器,然后加荷、卸荷3次以上,以释放掉空心柱由于机械加工而产生的残余应力,同时减少应变片的滞后和非线性。随后正式加压率定,率定所用记录仪表同测试用仪表,率定方法可根据TB 10041—2003的规定进行。根据供桥电压对仪表、探头输入和输出的关系的不同,探头率定方法分为固定桥压法和固定系数法两种。对一批检测精度合格的探头,应抽出其总数的10%~20%,进行如下两种检验性率定:
1)对探头进行时漂检验。应在恒温条件下,待其预热并统调平衡后,记录探头在空载状态下仪表的零输出随时间而变化的过程值。记录的时间间隔由密而疏,累计观测时间不宜少于2h。然后绘出零输出值与时间的关系曲线,即为探头的时漂修正曲线。
2)对探头进行温漂检验。利用温度可调可控热处理装置,在-10~45℃范围内,分级测定探头在各级温度下仪器的零输出值,绘出零输出值与时间的关系曲线,即为探头的温漂修正曲线。
(2)孔压传感器的率定。对探头孔压传感器进行率定是为了得到测量仪表读数与探头所测孔隙水压力之间的关系——孔压率定系数。对孔压传感器的率定要在安装有专门标定装置的饱和器(在排气饱和装置的密封容器上设置一个压力表)和加压通道中进行。
2.孔压探头的饱和
研究表明,孔压探头完全饱和是非常必要的,对于饱和不充分的孔压静探头,孔隙水压力的反应可能会不准确和不灵敏。在一个大气压下,水中若含有1%的空气其压缩性为纯水的1000倍;含有溶解空气的水压缩性为纯水的100倍。如果探头孔压量测系统通道未被饱和,测量孔压时则会有一部分孔隙水压力在传递过程中消耗在压缩空气上,因而严重影响孔隙水压力的最大值及其消散时间,使所测孔隙水压力值比实际值小且滞后。
排除水中空气的方法有加热排气法和真空排气法。加热排气法中,用于加热排气的水在冷却过程中仍有空气溶解于水中。真空排气法是对充有水的透水滤器及空腔抽真空,同时施加振动,达到排气的目的。目前常用的真空排气法,抽真空所需的时间与透水滤器的微孔直径、容器中的水量、水-气接触面面积、水温及真空泵的能力有关。当室温为20℃时,排除5L水的空气一般需10~12h。
3.孔压量测系统的检验
对于孔压探头除应进行率定和测力传感器的检验(非线性误差、滞后误差、归零误差、锥尖阻力与侧壁摩阻力测力传感器的相互干扰、绝缘电阻等)外,还应对孔压量测系统进行检验。
(1)饱和度检验。孔压探头的饱和与否直接关系着孔压静力触探试验的成败。孔压量测系统的饱和度,必须采用相应试验进行检测。同孔压率定试验一样,在对探头进行饱和后向密封容器内逐级加压,同时观察密封容器压力与探头孔压传感器输出值的变化。如两者同步变化,无时间上滞后现象,幅值大小相等,即认为完全达到饱和,否则,应检查原因,重新对探头进行饱和。
(2)传感器相互干扰检验。测力传感器与孔压传感器之间相互干扰的检验,包括qc与fs测力传感器受力,容器孔压为一个大气压时探头孔压传感器的变化检测;qc与fs测力传感器不受力,容器孔压变化时探头测力传感器的变化检测。
(3)探头孔压传感器高孔隙水压力下的绝缘检验。探头孔压传感器在高孔隙水压力下的绝缘电阻不得低于20Ω。
3.2.2.2 现场测试
1.试验孔和消散点的布置
海上静力触探孔应根据工程需要与钻探、十字板剪切试验孔配合布置。在钻孔等试验孔旁进行触探时,离原有孔的距离应大于原有孔径的20~25倍,以防土层扰动。试验孔的设计深度和数量应视地质条件、设备贯入能力及探头耐压能力而定。
消散点的布置应符合:超孔压消散试验宜在黏土、粉质黏土层中进行;在测试场区内应有两个以上的孔对各个层位进行超孔压消散试验,具体数目视工程要求及土质情况而定;在同一孔中,对于厚度大(>3m)的土层,需要进行2~3个深度的孔压静力触探超孔压消散试验。
2.触探贯入速率
由于不同土类的渗透性差别很大,曾有人建议,可以用加快或减缓贯入速度的方法来控制试验的排水条件。但是,因为这些范围值相差几个数量级,要改变排水条件,贯入速率就有很大的变化,通常也要增减几个数量级(Campanecca等,1983),但快于20m/s或慢于0.2m/s的贯入速率都是不切合实际的,而且也会另外产生对应变率的影响。
海上静探试验的标准贯入速率为2cm/s。在中粒和粗粒砂土层中贯入时,引起的超孔隙水压力消散几乎与其产生一样迅速,贯入是在排水条件下进行的。在像黏土和黏质粉土之类的细粒土中贯入时,由于这些土的渗透性相对较低,可能产生很高的超静孔隙水压力,贯入主要是在不排水条件下进行的。在细砂和粉质砂土中的贯入也能产生超静孔隙水压力。
3.孔隙水压力的消散
由于大部分探杆的长度是1m,因此在触探贯入过程中每次行程一般也是1m。这就导致了贯入过程中的停顿,停顿时间一般为15~90s,具体长度取决于压入设备。由于在贯入停顿时超静孔隙水压力会出现消散,因此停顿后继续贯入时需压入一段深度后才能恢复到原来的孔隙水压力值。该深度随土性的不同而变化,一般在2~50cm范围内。在处理孔压静探试验资料时,修正停顿所引起的孔压消散或标注贯入过程中的停顿是很重要的。为避免贯入过程中经常停顿而引起的问题,现在已经研制出多种压入装置,实现了真正的连续贯入而无需停顿。
孔隙水压力的消散速率取决于土的渗透固结特性,因此可通过贯入停顿后超孔隙水压力的消散来获取一些有价值的资料,包括土的渗透性、地下水水位、排水条件等。在预定深度停止贯入,观察孔隙水压力随时间的变化过程,记录不同时刻的孔隙水压力的大小,这种试验称为孔压消散试验。孔压消散试验观测时间的长短可根据不同情形,采用下列某一标准。
(1)直至超静孔隙水压力完全消散,达到稳定的静水压力为止。
(2)至超孔隙水压力消散50%为止,即采用的消散时间为t50。
(3)对各土层根据经验采用一定的持续时间。
3.2.3 海上静力触探测试数据的整理
在前文中已经阐述了海上静力触探的两种方式Seabed和Down-hole,两种触探方式都可以量测锥尖阻力、侧摩阻力和孔隙水压力,对于数据的处理,二者既有相同之处,也有不同之处。
3.2.3.1 两种静探数据处理的相同之处
1.修正的锥尖阻力qt(又称总的锥尖阻力)
孔隙水压力可透过透水滤器作用在锥底的上下端面上,但由于这两个端面的受水面积不等导致锥底存在孔隙水压力差,故探头贯入时所量测的锥尖阻力qc并不能代表锥面周围土体对探头的总阻力,因此需要修正。
锥头下端同时受到土和孔隙水压力向上的作用力P1=qrAq,其中为锥尖总阻力qt,包括土阻力和孔隙水压力之和。
锥头上端(底面)同时受到有探头空心柱传下的贯入力P2=qcAq和孔隙水压力P′2=u(Aq-An)向下作用力。
因此,锥头的受力平衡方程式为
将上式两端同除以Aq,并令α=An/Aq,则上式可简化为
式中:qt为锥尖总阻力(修正后的锥尖阻力);qc为实测锥尖阻力;α为修正的面积比。
α和锥头有关,取值范围在0.55~0.9之间,有时要低于0.38。在细粒土中,如果α低于0.38的话,则所测得数据的准确度就会大大降低,基本上是不可靠的。理想情况下,α应接近于1,与1越接近,则实测数据可靠性越高。
不同的土层qc和qt的差别是不同的,在砂土层中一般相差较小,但在淤泥土中差别就会很大,所以不能忽视。
2.归一化的锥尖阻力Qt(无量纲)
由于土层上覆压力对锥尖阻力qt有较大影响,即相同性质的土层在不同的深度,其锥尖阻力qt是不同的,因此需要对锥尖阻力qt进行归一化,这也是实测数据处理过程中常用的一种方法,即对数据进行归一化处理,其公式为
式中:Qt为归一化的锥尖阻力;σvo为总的上覆压力,σvo=γsatd;σ′v0为有效的上覆压力,σ′v0=γ′d;d为海底以下深度(贯入深度);γ′为上覆土层的平均有效容重。
3.摩阻比Rf(以百分比表示)
具体选用哪个公式需要根据经验来确定,摩阻比Rf可以极好地用于划分土类,不同的土类有不同的Rf值。如砂类土的Rf通常小于或等于1%,而黏性土的Rf常大于2%。
4.孔压参数比Bq
孔压静力触探测试时,孔隙水压力随土类、贯入土体深度等的不同而异。为了便于比较,一般采用孔压参数比来划分土类。孔压参数比有多种表达形式,最常用的孔压参数比Bq定义为
式中:u0为静水压力。
5.归一化摩阻比Fr(以百分比表示)
由于土层上覆压力对摩阻比Rf有较大影响,即相同性质的土层在不同的深度,其探头摩阻比是不同的,因此需要对CPT摩阻比Rf进行归一化。公式为
3.2.3.2 两种静探数据处理的不同之处
两种海上静力触探工艺的不同,实测数据的处理方式也不同,Seabed CPT测得的锥尖阻力和孔隙水压力可以直接应用于经验公式,而Down-hole CPT测得的锥尖阻力和孔隙水压力则要经过修正之后才能应用。在每次测试开始前,锥头传感器应归零,而Down-hole CPT在测试过程中需要多次归零,为了纠正在钻孔过程中传感器归零引起的错误,Down-hole CPT的实测数据要做以下的修正。
式中:分别为Down-hole CPT实测得到的锥尖阻力和孔隙水压力,而qc、u2则是经过修正的锥尖阻力和孔隙水压力;a为锥头的修正面积比;d为累计的贯入深度。
在Down-hole CPT测试过程中,式(3.2.2)在使用时,可表述为如下形式:
3.2.4 影响测试数据的主要因素
影响静探测试成果的因素很多,只有更深入地了解这些影响因素,才能更好地校正和应用测试数据,同时,对系统设备的标准化及测试方法的科学化也会有很大的促进作用,下面将对一些主要因素进行阐述。
3.2.4.1 探头和探杆的规格
探头的形状及尺寸是影响测试成果的主要因素,因为测量土层各种贯入阻力是通过探头完成的。探头的形状及尺寸的标准化与科学化对测试成果的应用、交流和对比都有很重要的意义。
目前,国内外已普遍规定静力触探的探头为圆锥形,其顶角为60°,所不同的是锥头底面积,国际上建议锥头底面积为10cm2。仅对坚硬土层才允许使用15cm2或20cm2的锥头。实验证明,锥尖阻力qc及侧壁摩擦力fs皆随底面积的增大而减少。用10cm2探头所测的qc和fs与用15cm2或20cm2探头所测的qc和fs的差值尚无统一关系。
侧壁摩擦筒长度增加时,会使qc增大,fs减小,因此,侧壁摩擦筒长度也应有统一的规定。另外,锥头后边侧壁摩擦筒及探杆的外径对圆锥贯入阻力也有一定影响。若摩擦筒和探杆外径比锥头底面直径小,则探头贯入后在孔壁与探头之间会形成一定的空隙,破坏后的土体能沿空隙向上挤出,使所测阻力值偏小。如果摩擦筒和探杆外径与锥头底面直径相同,则使贯入阻力比前者增大。一般认为,两者的直径不同时,可使锥头阻值相差10%~20%。因此,普遍使用直径相同的锥头、摩擦筒和探杆。目前国内海洋工程中使用的静力触探锥头规格不统一,现已向相同直径方向发展。
3.2.4.2 贯入速率
常规静力触探试验的贯入速率为2cm/s,允许有正负5%的误差,贯入速率在这一范围内变化时,对qc和fs的影响可以忽略。但对于孔压静力触探试验,贯入速率的匀速控制至关重要。这是因为孔压静探的贯入速率决定着试验的排水条件,不同贯入速率对孔压测试结果有显著影响。
国内外均进行过贯入速度对孔压的影响规律试验。南京水利科学研究院所做的不同贯入速率对孔压影响的试验结果表明,超静孔压基本上随着速度的增加而增加。国外Campanella等人的试验结果指出当贯入速率大于0.2cm/s时孔隙水压力基本为一定值,处于不排水状态;当贯入速率低于此比值时,孔隙水压力随贯入速率的降低而降低。
总之,孔压静探的标准贯入速率应控制为2cm/s左右,且应尽量保持匀速。
3.2.4.3 孔压探头的饱和情况
进行孔压触探时,必须对探头进行严格饱和,这样才能准确测量出触探时所产生的孔隙水压力及超静孔隙水压力的消散值。如果探头未饱和或饱和不彻底,则会滞缓孔隙水压力的传递速度,使部分孔隙水压力消耗于压缩探头内未排尽的空气上,严重影响测试成果的准确性。探头是否饱和对所测孔隙水压力有很大的影响。目前,检验系统的饱和情况一般采用孔压相对于时间有无滞后以及幅值是否相同,以及分析孔压测试资料来度量孔压量测系统排气饱和的情况。
3.2.4.4 温度的影响
孔压触探仪量测各种贯入阻力和孔压值的关键部位是各种传感器上的电阻应变片。如果由于各种原因使应变片发生不应有的温度变化,则会使应变片产生电阻变化,进而产生零位漂移或自动记录曲线发生非正常扭曲。产生温度变化的主要原因有:①量测时应变片的通电时间长,产生电阻热;②地面温度与地下不同深度的温度有差异,在严寒及酷暑季节极其明显;③探头在贯入过程中与土摩擦,产生摩擦热;④探头传感器在反复变形中也将产生一种应力热,为了消除温度变化对测试成果的影响,须在仪器和测试方法两方面采取一些措施。