1靜力觸探儀校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于電阻應(yīng)變式靜力觸探儀測量系統(tǒng)(以下簡稱靜力觸探儀)的校準(zhǔn)。GB/T12745—2007土工試CECS04:88靜力觸探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)YS5223—2000靜力觸探試驗規(guī)程凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。以靜壓力將一定規(guī)格的錐形探頭勻速地垂直壓入土層，按其受到的阻力大小測定評直接與土層接觸、具有規(guī)定形狀、尺寸、質(zhì)量和硬度的金屬錐形體傳感3.3單橋探頭singlebridgeprobes僅可用于測量錐頭阻力(比貫入阻力)的傳感器。3.4雙橋探頭doublebr可用于測量錐頭阻力(靜力觸探端阻)和側(cè)壁摩阻力(側(cè)壁單位摩阻力)的傳3.5孔壓靜力探頭piezo-coneprobes簡稱孔壓探頭，在探頭中另安裝透水濾器及測量孔隙水壓力的傳感元件，可測試探4.1靜力觸探儀的工作原理及用途靜力觸探儀的探頭勻速地垂直壓入土層，受到土層阻力使探頭測量元件變形，轉(zhuǎn)化為電信號輸出，再通過貫入阻力與土的工程地質(zhì)特征之間的定性關(guān)系和統(tǒng)計相關(guān)關(guān)系，來實現(xiàn)取得土層剖面、提供淺基承載力、選擇樁端持力層和預(yù)估單樁承載力等工程地質(zhì)2勘察目的。4.2結(jié)構(gòu)與分類靜力觸探儀由探頭、探桿、測量儀表等組成。靜力觸探儀的探頭按其結(jié)構(gòu)和功能可分為單橋探頭(圖1)、雙橋探頭(圖2)和孔壓探頭(圖3)。b)雙橋探頭和孔壓探頭的結(jié)構(gòu)見圖5。3靜力觸探儀探頭外觀應(yīng)平整、光滑，無損傷及銹蝕，探桿應(yīng)平直無彎曲。5.2探頭幾何尺寸探頭幾何尺寸應(yīng)符合表1、表2中的規(guī)定。直徑D?/mm錐角基本尺寸公差基本尺寸公差00士0.350面積(錐頭/側(cè)壁)直徑D?/mm圓柱部分長度錐頭與摩擦筒間距H/錐角α?直徑D?/mm長度L?/mm表面積公差公差公差00000十0.25045.3絕緣電阻探頭絕緣電阻應(yīng)大于500MΩ。5.4靜力觸探儀計量性能具有力值單位顯示功能的靜力觸探儀按表3中Ⅱ檢測，其余類型按I檢測。IⅡ直線度士1.0%FS士1.0%FS滯后士1.0%FS6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件a)校準(zhǔn)時環(huán)境條件應(yīng)滿足：(10～30)℃,相對濕度≤80%。b)校準(zhǔn)時周圍應(yīng)無影響校準(zhǔn)的振動、電磁場或其他干擾源。6.2校準(zhǔn)用設(shè)備校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器具和校準(zhǔn)項目見表4。序號標(biāo)準(zhǔn)器具校準(zhǔn)項目10.3級23萬能角度尺測量范圍(0～320)°分度值為5'40.2級510級67.1外觀檢查通過目測進(jìn)行檢查，應(yīng)符合5.1的要求。5用游標(biāo)卡尺和萬能角度尺分別測量探頭的幾何尺寸，測量結(jié)果應(yīng)符合5.2的要求。7.3探頭絕緣電阻試驗絕緣電阻測試儀選擇電壓50V或100V,分別與探頭的電路及本體連接，測量二者之間的絕緣電阻，測量結(jié)果應(yīng)符合5.3的要求。a)正確連接靜力觸探儀的探頭和測量儀表，預(yù)熱(10～15)min,記錄靜力觸探b)將專用上、下壓頭裝在探頭上，以確保負(fù)荷通過壓頭軸線，安全作用在探上、下壓頭如附錄A所示，上壓頭按圖A.1加工，以便與探頭緊密結(jié)合；下壓頭c)調(diào)整探頭、校準(zhǔn)框架和標(biāo)準(zhǔn)測力儀，使三者的中心線重合(參見圖6)。圖6錐頭阻力校準(zhǔn)示意圖圖7側(cè)壁摩阻力校準(zhǔn)示意圖d)施加三次預(yù)負(fù)荷，對于新探頭，可多次預(yù)壓到額定負(fù)荷以減少傳感元件殘余應(yīng)力。根據(jù)靜力觸探儀探頭的額定負(fù)荷確定校準(zhǔn)最大負(fù)荷，在逐級加(卸荷)過程之中，e)儀表清零，沿探頭受力軸線緩慢逐級加、卸荷，至各校準(zhǔn)點保持穩(wěn)定后記錄相應(yīng)進(jìn)程示值，至測量上限后逐點遞減卸除標(biāo)準(zhǔn)力值，至各校準(zhǔn)點保持穩(wěn)定后記取相應(yīng)回程示值。該校準(zhǔn)過程連續(xù)進(jìn)行3次。校準(zhǔn)初始負(fù)荷點為10%FS,校準(zhǔn)點不少于5點，推薦為8點，各點應(yīng)大致均勻分布。6f)根據(jù)上述檢定結(jié)果，直線度、重復(fù)性、滯后誤差、示值誤差技術(shù)指標(biāo)按式(1)~(4)計算(參見圖8)。直線度：重復(fù)性：滯后：示值誤差：式中：θ?——進(jìn)程平均校準(zhǔn)曲線與平均端點直線偏差的最大值，mV或kN、MPa;θg進(jìn)程重復(fù)校準(zhǔn)時各負(fù)荷點輸出極差的最大值，mV或kN、MPa;θn回程平均校準(zhǔn)曲線與進(jìn)程平均校準(zhǔn)曲線偏差的最大值，mV或kN、MPa;0;——靜力觸探儀探頭的額定輸出值，mV或kN、MPa;F——具有力值單位顯示功能靜力觸探儀的顯示值，kN;F,——施加的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷值，kN;F——靜力觸探儀探頭的額定負(fù)荷，kN。輸出信號77.4.2靜力觸探儀雙橋探頭7.4.2.1錐頭阻力校準(zhǔn)錐頭阻力Q。校準(zhǔn)方法同7.4.1。實際應(yīng)用中多用靜力觸探端阻qe,考慮錐頭的投影面積A,q。按式(5)計算：7.4.2.2側(cè)壁摩阻力校準(zhǔn)檢測時卸除錐頭與原套筒，把側(cè)壁上壓頭裝在探頭上，負(fù)荷通過側(cè)壁上壓頭作用在傳力桿上(側(cè)壁阻力示意圖參見圖7,側(cè)壁摩阻力檢測配件如圖A.2所示)。靜力觸探儀雙橋側(cè)壁阻力F。校準(zhǔn)方法同7.4.1。實際應(yīng)用中多用側(cè)壁單位摩阻力f.,考慮雙橋探頭側(cè)壁摩擦筒的表面積S,f,按7.4.2.3錐頭阻力和側(cè)壁摩阻力的直線度、重復(fù)性、滯后、示值誤差錐頭阻力和側(cè)壁摩阻力的直線度、重復(fù)性、滯后、示值誤差的計算同式(1)～式7.4.3靜力觸探儀孔壓靜力探頭7.4.3.1錐頭阻力和側(cè)壁摩阻力的校準(zhǔn)孔壓探頭的錐頭阻力和側(cè)壁摩阻力的校準(zhǔn)步驟同7.4.2。7.4.3.2孔壓指標(biāo)的校準(zhǔn)對探頭孔壓傳感器的校準(zhǔn)要在安裝有專門校準(zhǔn)裝置的飽和器中進(jìn)行(參見圖9)。1—飽和液(水)容器；2—飽和室；3—探頭；4—真空管路；5—真空壓力表；6—真空泵；7—氣壓閥開關(guān)；8—氣源開關(guān)；9—高壓氣瓶；10—高壓氣接入管；11—調(diào)壓閥；12—真空閥開關(guān)；13—液(水)閥開關(guān)校準(zhǔn)方法如下：1)將孔壓探頭安裝在有專門校準(zhǔn)裝置的飽和器中進(jìn)行飽和，飽和后不得將探頭從8容器中取出。將孔壓靜探頭連接到真空飽和容器內(nèi)，密封抽真空至約一0.1MPa,保持60min以上，然后以負(fù)壓吸入無氣液體(一般為脫氣水),使透水濾器及其孔壓傳感器相連的通道充分飽和。2)連接好探頭、電纜和測量儀表，同時將儀表示值調(diào)零。3)將探頭放入密封容器并向密封容器內(nèi)逐級加壓，壓力大小由數(shù)字壓力表讀出，并記錄儀表讀數(shù)。4)以0.1MPa開始逐級加壓，一般不少于5點，最大壓力不宜超過1MPa。然后逐級卸壓至零，記錄儀表讀數(shù)。重復(fù)此步驟3次。5)有關(guān)技術(shù)指標(biāo)的計算同式(1)～式(4)。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)校準(zhǔn)后，出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書至少應(yīng)包含以下信息：2)實驗室名稱和地址；3)證書或報告的唯一性標(biāo)識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識；4)送校單位的名稱和地址；5)被校對象的描述和明確標(biāo)識；6)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)說明被校對象的7)對校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識，包括名稱及代號；8)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明；9)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；10)校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度；11)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識，以及簽發(fā)日期。9校準(zhǔn)周期校準(zhǔn)時間間隔由用戶根據(jù)使用情況自行確定，建議復(fù)校時間為3個月。錐尖上壓頭圖A.2側(cè)壁上壓頭圖A.3下壓頭(開槽鎖母底座)附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式校準(zhǔn)結(jié)果直徑D?/mm錐角a?/(°)側(cè)壁長度L?/mm試驗力()進(jìn)程示值()回程示值()絕緣電阻(Ω):B.2靜力觸探儀雙橋探頭校準(zhǔn)結(jié)果投影面積A/cm2校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)結(jié)果直徑D?/mm直徑D?/mm圓柱部分長度L?/mm錐頭阻力試驗力回程示值試驗力回程示值錐頭阻力側(cè)壁摩阻力絕緣電阻(Ω):下次校準(zhǔn)需帶此證書B.3靜力觸探儀孔壓探頭校準(zhǔn)結(jié)果投影面積A/cm2校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)結(jié)果直徑D?/mm直徑D?/mm圓柱部分長度L?/mm長度L?/mm表面積S/cm2錐角α?/(°)錐頭阻力側(cè)壁摩阻力孔隙水壓力力回程備注力回程備注壓力回程備注絕緣電阻(Ω):附錄C靜力觸探儀測量結(jié)果不確定度評定示例C.1靜力觸探儀靜力觸探端阻測量結(jié)果的不確定度評定C.1.1概述環(huán)境條件：溫度：(10～30)℃,相對濕度≤80%。測量標(biāo)準(zhǔn)：0.3級標(biāo)準(zhǔn)測力儀。被測對象，靜力觸探儀。C.1.1.5測量過程：用0.3級標(biāo)準(zhǔn)測力儀測量靜力觸探儀錐頭阻力，根據(jù)靜力觸探儀投影面積，計算靜力觸探儀靜力觸探端阻。C.1.1.6評定結(jié)果的使用：符合上述條件下的測量，一般可參照本評定方法。C.1.2測量模型在錐人阻力Q。校準(zhǔn)時，考慮錐頭的投影面積A,實際應(yīng)用的是靜力觸探端阻qe,式中：A——錐頭股影面積。C.1.3標(biāo)準(zhǔn)不確是度分量的評定C.1.3.1輸入量Q.的不確定度輸入量Q。的不確定度主要是由測量的重復(fù)性和標(biāo)準(zhǔn)測力儀的準(zhǔn)確度引起的。兩者獨立互不相關(guān)，前者以A類方法進(jìn)行評定，后者可以由標(biāo)準(zhǔn)測力儀的證書以B類方法評定。C.1.3.1.1選取一個SQ-10Y靜力觸探儀為試驗對象(其A=10cm2),在重復(fù)性條件下對靜力觸探儀錐頭施加載荷4MPa,測量3次，得到Q.如表C.1所示。序號(i)123取3次測量平均值，則：Q。=4.009kN。單次試驗標(biāo)準(zhǔn)差以極差法計算(系數(shù)C=1.69):s=0.008kN/1.69=0.0047kN。由于在實際測量中Q。測量3次，因此，C.1.3.1.2由標(biāo)準(zhǔn)測力儀引入的不確定度，估計為均勻分布，因準(zhǔn)確度引入的不確定C.1.3.1.3輸入量Q.的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Qa)的評定u(Q)=√u{(Q?)+u(Q)=√0.00272+0.00692kN=0.0074kNC.1.3.2輸入量A的不確定度u(A)的評定其不確定度主要來源于表2雙橋探頭直徑D?公差導(dǎo)致投影面積產(chǎn)生的允差。雙橋探頭直徑D?的基本尺寸為35.7mm,下偏差為0mm,上偏差為+0.18mm,由此產(chǎn)生投影面積的下偏差為0.00cm2,上偏差為,估計為均勻分布，其引入的不確定度分量為：C.1.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定C.1.4.1靈敏系數(shù)由測量模型:C.1.4.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總見表C.2。表C.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表分量u(x;)不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度%以及標(biāo)準(zhǔn)測力儀的準(zhǔn)確度最大允許誤差C.1.4.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算由于各輸入量彼此獨立，互不相關(guān)，因此：u2(qe)=[c?u(Qa)]2+[czu(C.1.5擴(kuò)展不確定度的評定取包含因子k=2,則Um=k·ueC.1.6測量結(jié)果不確定度的報告與表示靜力觸探儀靜力觸探端阻在4MPa檢測點的測量結(jié)果擴(kuò)展不確定度為Um=0.4%,C.2靜力觸探儀側(cè)壁探頭側(cè)壁單位摩阻力測量結(jié)果的不確定度評定C.2.1概述C.2.1.2環(huán)境條件：溫度：(10～30)℃,相對濕度≤80%。C.2.1.3測量標(biāo)準(zhǔn)：0.3級標(biāo)準(zhǔn)測力儀。C.2.1.4被測對象：靜力觸探儀。C.2.1.5測量過程：用0.3級標(biāo)準(zhǔn)測力儀測量靜力觸探儀側(cè)壁阻力，根據(jù)靜力觸探儀摩擦筒的表面積，計算靜力觸探儀側(cè)壁單位摩阻力。C.2.1.6評定結(jié)果的使用：符合上述條件下的測量，一般可參照本評定方法。C.2.2測量模型在靜力觸探儀雙橋側(cè)壁阻力F。校準(zhǔn)時，考慮雙橋探頭側(cè)壁摩擦筒的表面積S,實際應(yīng)用的是側(cè)壁單位摩阻力f.,按下式計算：f?——探頭側(cè)壁單位摩阻力；F,——雙橋探頭側(cè)壁阻力；S雙橋探頭側(cè)壁摩擦筒的表面積。C.2.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定C.2.3.1輸入量F,的不確定度u(F,)主要是由測量的重復(fù)性和標(biāo)準(zhǔn)測力儀的準(zhǔn)確度引起的。兩者獨立互不相關(guān)，前者可以A類方法進(jìn)行評定，后者可以由標(biāo)準(zhǔn)測力儀的證書以B類方法評定。C.2.3.1.1選取一個SQ-10Y靜力觸探儀為試驗對象(其S=200cm2),在重復(fù)性條件下對靜力觸探儀雙橋探頭側(cè)壁施加至100kPa,測量3次，得到F。如表C.3所示。序號(i)123取3次測量平均值，則：F,=2.000kN。單次試驗標(biāo)準(zhǔn)差以極差法計算(系數(shù)C=1.69):s=0.004kN/1.69=0.0024kN。由于在實際測量中F。測量3次，因此，C.2.3.1.2由標(biāo)準(zhǔn)測力儀引入的不確定度，估計為均勻分布，因準(zhǔn)確度引入的不確定度分量為：C.2.3.1.3輸入量F,的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(F,)的評定：u(F?)=√u}(F,)+ui(F,)=√0.00142+0.00352kN=0.0038kNC.2.3.2輸入量S的不確定度u(S)的評定其不確定度主要來源于表2雙橋探頭摩擦筒直徑D?公差和摩擦筒長度公差導(dǎo)致表面積產(chǎn)生的允差。雙橋探頭直徑D?的基本尺寸為35.7mm,下偏差為0mm,上偏差為+0.18mm;摩擦筒長度的基本尺寸為179mm,下偏差為一0.90mm,上偏差為+0.90mm;由此產(chǎn)生投影面積的下偏差為：π(3.57×17.81-3.57×17.9)=-1cm2,上偏差為π(3.588×17.99-3.57×17.9)=+2cm2,估計為均勻分布，其引入的不確定度分量為：C.2.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定C.2.4.1靈敏系數(shù)由測量模型得：C.2.4.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總見表C.4。表C.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表分量u(x;)不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度%以及標(biāo)準(zhǔn)測力儀的準(zhǔn)確度最大允許誤差C.2.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算由于各輸入量彼此獨立，互不相關(guān)，因此：u2(qe)=[c?u(Qa)]2+[c?u(C.2.6擴(kuò)展不確定度的評定取包含因子k=2,則Um=k·ue=C.2.7測量結(jié)果不確定度的報告與表示靜力觸探儀雙橋側(cè)壁探頭側(cè)壁單位摩阻力在100kPa檢測點的測量結(jié)果擴(kuò)展不確定度為U=1.0%,k=2。C.3靜力觸探儀孔壓探頭壓力誤差測量結(jié)果的不確定度評定C.3.1概述C.3.1.2環(huán)境條件：溫度：(10～30)℃,相對濕度≤80%。C.3.1.3測量標(biāo)準(zhǔn)：0.2級精密壓力表，測量范圍：(-0.1～1.6)MPa。C.3.1.4被測對象：靜力觸探儀孔壓探頭。C.3.1.5測量過程：將孔壓靜探頭連接到真空飽和容器內(nèi)，密封抽真空60min以上，抽真空-0.1MPa,然后以負(fù)壓吸入無氣液體(一般為脫氣水),使透水濾器及其孔壓傳感器相連的通道充分飽和。對探頭逐級加壓，記錄儀表讀數(shù)，然后逐級卸荷，記錄儀表讀數(shù)，重復(fù)測量3次。C.3.1.6評定結(jié)果的使用：符合上述條件下的測量，一般可參照本評定方法。C.3.2測量模型P靜力觸探儀孔壓探頭指示裝置示值平均值，MPa;C.3.3靈敏系數(shù)C.3.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定C.3.4.1輸入量P的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(P)的評定其不確定度來源主要是測量重復(fù)性引入的不確定度u?(P),可以A類方法評定u?(P);還來源于指示