【摘 要】随着人们生活方式的变化，对能源的需求越来越大。陆地的可用资源正在逐步枯竭，于是人类的目光投向了广阔的海洋。对海洋的勘探也在逐步的改变，本文就简要介绍了静力触探技术在海洋工程勘探中的应用。
【关键词】静力触探技术；海洋静力触探技术；CPT技术
中图分类号：TP81 文献标识码：A 文章编号：1009-8283(2009)03-0212-01
地球表面近71%被海水覆盖，海洋蕴藏着极为丰富的生物、化学、矿物、动力等资源，向海洋发展是解决人类社会目前面临的人口、资源、环境等问题的主要途径之一。海洋工程地质研究是海洋资源开发和利用中重要的基础工作。作为新兴学科，海洋工程地质是海洋地质学、海洋动力学、工程地质学以及地基处理学等学科相互交叉渗透的产物。因为海洋工程地质的特殊性，现场取样并保持原状土的应力状态十分困难。海洋原位测试技术越来越多的应用到海洋工程地质勘查中。而静力触探技术(CPT：Cone Penetration Test)是一种具有速度快、数据连续、再现性好、操作省力等优点的原位测试方法。被广泛的运用于海洋工程勘探领域。
1.静力触探技术设备发展历史与现状
1932年，荷兰工程师P.Barentsen进行了世界上第一个静力触探试验；到上世纪60年代开始才出现用于水域的静力触探装置，经过70和80年代的发展，现在已经可以在浅海、近海和深海进行静力触探试验，也已经有小型自升式平台、套管式平台、海底沉放式、潜孔钻钻触式和潜水舱式等多种类型的海洋静力触探设备投入试验和使用，其中以荷兰发展最早，使用最广。
1965年左右，荷兰和法国都开始用小型自升式平台进行静力触探试验，但是触探深度仅5m左右。1966年，荷兰Fugro公司研制了名为“Seaball”的沉放式静力触探机以及名为“Wison”Ⅰ型的绳索式井中静力触探。
在1974-1976年，荷兰与挪威合作设计和试验了潜水舱式触探机(工作水深200m，触探深度60m)。1977年，荷兰试验了套管式平台触探装置(工作水深50m，最大贯入力为20t)。同年，英国与挪威合作发展了名为“Strigraz”型海底沉放式钻探-触探设备(工作水深30米，触探深度20m)。
1978年，前苏联水文地质工程地质研究所设计制造了一种静力触探设备，工作水深50m，触探深度20m，钻杆传动力10t，探头最大正面阻力为100kg/cm。1982年，加拿大海湾资源公司在大陆架成功地试验了一种新型的静力触探设备。该套设备不仅可以测量锥尖阻力，而且可以测量孔隙水压力。这套设备相对于以前的设备有两个重要的不同：第一，它用数字编码超声波系统把探头测得的数据传送到表面记录装置，是一种无线缆系统；第二，它在探头后面注入泥浆减少探杆摩擦，使其在压入海面以下71m的情况下仅需要5t的反力。
除荷兰以外，美国自20世纪70年代以来在海上静力触探试验应用研究方面发展也比较快。例如，美国制造了应用于海洋勘探的圆锥静力触探，并在水深超过1200m的圣地亚哥海沟中的海底松软沉积中成功地进行了试验。近年来，英国的DATEM公司生产的miniCPT)已经商业化，工作水深可达3000m，触探深度10m。
2.静力触探应用领域
静力触探作为一种工程地质勘查方法，有下列应用：
①土层划分，判定土层类别，查明软、硬夹层及土层在水平和垂直方向的均匀性；
②评价地基土的工程特性：主要是地基土的容许承载力、压缩性质、估算粘性土的不排水抗剪强度S u、超固结比OCR、灵敏度S t、砂土的相对密实度D r、内摩擦角、土的压缩模量、变形模量、饱和粘土不排水模量、砂土初始切线弹性模量和初始切线剪切模量、地基承载力，砂土液化判别等；
③直接为工程提供设计参数：例如，探寻和确定桩基持力层预估打入沉桩可能性和单桩承载力；
④检验人工填土的密度和地基加固效果。CPT技术以电测技术为基础，分析方法建立在经验的基础上，但由于用于解释的经验关系有其地区局限性，因此只有不断地对测试数据的解释方法进行探讨和研究，结合钻探资料使解释方法进一步得以验证并不断改进，才能总结出适合我国海洋土质特性的地区经验值。
3.我国海洋静力触探技术的发展及存在的问题
我国海洋地质工程领域CPT技术的应用起步较晚。1973年，中国科学院海洋研究所曾经成功研制过一杆到底的沉放式水下静力触探，将触探设备沉入海底并利用压块提供反力，触探深度可达7m，最大测试承载力以33t/m为限，适用于0-50m水深的淤泥质地层。1976-1981年，交通部下属的研究单位利用试桩桩脚，控制简易水上触探平台，进行过几次水上静力触探试验，工作水深4.5-20m，贯入深度大多达到20m左右，个别可达31m，但绝大部分贯入设备由于水面到水泥地面间的探杆失稳、折断而停止作业。这种装置只能在试桩存在的前提下才能进行个别资料的对比，无法在工程前期作为专门装置进行大量试验。2001-2005年，广州海洋地质调查局主持的国家863项目“海底土体原位静动态探测技术”，研制出了以管内液压推进系统为关键技术的海洋静力触探设备，工作水深可达100m，触探深度可达120m，填补了国内空白。但是由于机械设计的原因，这套设备存在水下电缆绞缠等问题，暂时还无法应用于更深的水域。主要存在问题：
我国CPT技术在陆上的岩土工程的应用较广，但在海洋工程领域的应用起步晚，和国外有较大的差距，主要存在以下问题：
①国际上CPT测试成果在确定土的工程性质的四个方面(土层划分、土的工程性质指标估算、预估单桩承载力和液化可能性分析)均有应用，并且成果的一致性和可靠性稳定；我国CPT技术还是作为一种辅助手段对土的工程性质指标进行估算，没有建立起完整、丰富的经验公式，不利于勘察单位及施工单位查用；
②目前我国还没有自主知识产权的海洋静力触探设备，国外的海洋静力触探设备价格昂贵，国内只有少数单位能够负担；
③指标方面，我国主要用锥尖阻力、侧摩阻力和比贯入阻力。国外孔压静力触探(CPTU)技术己经广泛使用，普遍采用孔压系数，摩阻比来进行计算；
④国外在理论研究人员及资金投入较大，进行了大量的CPT试验研究，积累了丰富的经验，CPT的应用建立在较完善的理论基础之上；我国在进行海洋静力触探数据解释时只能依靠国外的研究理论，由于自主进行的海洋静力触探试验比较少，缺乏和室内土工试验的大量对比的经验，因此还没有提出可靠的、适于我国海域的经验系数；
⑤国外的CPT技术已大量应用在海洋工程和环境岩土工程领域，而我国在海洋工程领域应用较少，在环境岩土工程领域的应用还是空白。
4 结束语
静力触探技术和设备在海洋工程勘察领域所表现出来的优势相当明显，我国在这方面的技术还比较落后。因此，研究海上CPT设备和应用情况，探讨CPT技术在应用和解释中的问题，对CPT技术在我国海洋地质工程领域中的应用研究具有重要意义。
参考文献：
[1]李雪梅.静力触探测试精度问题的分析与对策，浙江水利科技.2007，No.2 68-71
[2]李春，莫杰.静力触探稳定装置在浅海工程地质调查中的应用.海洋技术，1995，12，Vol.14，No.4：101-102
[3]张诚厚编著.孔压静力触探的应用.北京：中国建筑工业出版社，1999
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