『壹』 靜水壓力釋放器有什麼作用它的工作原理是怎麼樣的
靜水壓力釋放器是用於系附於船舶的自由漂浮裝置（如救生筏，衛星應急無線電示位標等）在船舶沉沒或其他需釋放時能通過自動和人工方式釋放的裝置。
『貳』 標准貫入試驗
一、試驗設備及操作技術要點
1.試驗設備
標准貫入試驗的設備包括：標准貫入器、觸探桿、穿心錘與錘墊四部分，見圖4-4所示。目前，國際上常用的設備規格已經統一，見表4-8。
表4-8 標准貫入試驗設備規格
圖4-4 標准貫入試驗設備(單位：mm)
1—貫入器靴；2—由兩半圓形管合成的貫入器身；3—出水孔；4—貫入器頭；5—觸探桿；6—錘墊；7—穿心錘
2.試驗的操作技術要點
(1)為保證標准貫入試驗孔的質量，要求採用回轉鑽進，以盡可能減少對孔底土的擾動。當鑽進至試驗標高以上15cm處，停止鑽進。
還應注意的是：①仔細清除孔底殘土到試驗標高；②在地下水位以下鑽進時，或遇承壓含水砂層時，孔內水位應始終高於地下水位，應保持孔底土處於平衡狀態，以減少對土的振動擾動；③當下套管時，要防止套管超過試驗標高，否則會使N值偏大；④緩慢下放鑽具，避免孔底土的擾動；⑤為防止涌砂或塌孔，應採用泥漿護壁。
(2)為保證錘擊時鑽桿不發生側向晃動，鑽桿應定期檢查，使鑽桿彎曲度小於0.1%，接頭應牢固。
(3)穿心錘落距為76cm，應採用自動脫鉤的自由落錘法進行錘擊，並減小導向桿與錘之間的摩阻力，避免錘擊時的偏心和側向晃動，以保持錘擊能量恆定。
(4)試驗時，先將整個桿件系統連同靜置於鑽桿上端的錘擊系統，一起下到孔底。首先將貫入器以每分鍾15～30擊的速度打入土層中15cm，以後開始記錄打入30cm的錘擊數，即為實測錘擊數N。當N＞50擊，而貫入度未達30cm時，可記錄50擊的實際貫入深度，終止試驗。按實際50擊時的貫入度ΔS(cm)，按式(4-15)計算貫入30cm的錘擊數。
土體原位測試與工程勘察
(5)提出貫入器，取出貫入器中的土樣進行鑒別、描述、記錄，保存土樣備用。
(6)最後繪出擊數N和貫入深度(H)的關系曲線(圖4-3)。
二、成果的校正
試驗的影響因素是很復雜的。其中有些因素可通過標准化的辦法使其統一以減少對試驗成果的影響，如設備、落錘方法、試驗方法等影響因素屬於此類；但另一些因素如桿長，地下水位、上覆壓力等，則是無法人為控制的。
1.桿長的影響
觸探桿長度對測試結果的影響，國內外存在不同的看法。有兩種代表性的分析理論，即：古典的牛頓碰撞理論及彈性桿件中波動理論。
按牛頓碰撞理論，隨桿長增長，桿件系統受錘擊碰撞後用於貫入土中的有效能量逐漸變小；而按彈性波動理論，隨桿長的增長，有效能量卻是逐漸增大，超過一定桿長後，有效能量趨於定值。
國內對此因素有兩種不同的處理意見：
《建築地基基礎設計規范》(GBJ 7-89)規定桿長＞3m時錘擊數按下式進行桿長修正：
N=αN′ (4-16)
式中：N為標貫試驗經桿長修正後的錘擊數；N′為實測的標貫擊數；α為長度修正系數，查表4-9。
表4-9 探桿長度校正系數α表
該表中α值，實際上是以牛頓碰撞理論為基礎計得的。
如用彈性桿件波動理論，當桿長 l≥14m，α=1.0；當桿長小於14m，由於輸入鑽桿的錘擊能量隨著桿長變短而變小，使擊數值偏大，α偏小，故不做桿長修正。
《地下鐵道、輕軌交通岩土工程勘察規范》(GB 50307-1999)及《岩土工程勘察規范》(GB50021-2001)規定不進行桿長修正。
2.地下水位影響的校正
Terzaghi和Peck提出，當實測N′＞15的飽和粉細砂，建議用下式校正：
土體原位測試與工程勘察
交通部《港口工程地質勘察技術規范》規定，當用N值確定砂土的相對密度Dr及內摩擦角φ值時，對地下水位以下的中、粗砂層的N值，宜按下式校正：
N=N′+5 (4-18)
3.上覆壓力影響的校正
長期以來國內不考慮上覆壓力的影響。
三、標准貫入試驗成果的應用
根據標准貫入試驗的錘擊數，可對砂土、粉土、粘性土的物理狀態，土的強度、變形參數、地基承載力、單樁承載力，砂土和粉土的液化，成樁的可能性等作出評價。
1.評定土的強度指標
評定砂土的內摩擦角φ及粘性土的不排水抗剪強度Cu有多種方法：
(1)Terzaghi和Peck提出粘性土不排水抗剪強度Cu為：
Cu=(6～6.5)N (4-19)
(2)Gibbs和Holtz統計的砂土經驗關系式為：
土體原位測試與工程勘察
式中：σv0為上覆壓力(t/m2)。
(3)Behpoor結合60項工程，對伊朗的亞粘土及粉質粘土(N＜25擊)，得：
qu=15N(kPa) (4-21)
(4)南京水利科學研究院於1950～1960年期間，在我國東南沿海諸省的101項工程中積累了大量的試驗資料，統計出標貫擊數與無側限抗壓強度qu的關系式有：
對粘土地基，有792個標貫試驗，Ip＞17，粘粒含量0%～87%，得：
qu=14N+3(kPa) (4-22)
對壤土地基，共有596個標貫試驗，Ip=7～17，粘粒含量為0%～54%，得：
qu=15.3N(kPa) (4-23)
2.評定砂土的相對密度和密實程度
直接按N值判定砂土的密實程度，見表4-10。
表4-10 直接按N值判定砂土的緊密程度
3.評定粘性土的稠度狀態
用N與粘性土的稠度狀態建立相關關系，國內外均有研究。Terzaghi和Peck(1946)提出的標貫擊數與稠度狀態關系，見表4-11。武漢冶金勘察公司曾用149組資料得到標貫擊數與稠度狀態統計的經驗關系，基本上與Terzaghi及Peck(1948)的結果相近。據表4-12就可以得到土對應於N值的稠度狀態。
表4-11 粘性土N與稠度狀態關系(Terzaghi和Peck)
表4-12 N與液性指數IL的關系
4.評定地基土的承載力
國外在以標貫試驗確定粘性土地基的承載力時，一般是由N值推求抗剪強度或無側限抗壓強度qu，再按理論公式計算承載力。
在國內，著重開展標貫試驗與載荷試驗對比研究，並提出經驗關系。
《建築地基基礎設計規范》(GBJ7-89)，對砂性土承載力標准值，列於表4-13，對粘性土承載力標准值，列於表4-14。
表4-13 N值與砂性土承載力標准值fk的關系
表4-14 N值與粘性土承載力標准值fk的關系
國內很多單位也提出不少地區性的經驗公式，使用時要注意地區性、土類的差異。
5.評定土的變形參數
用標貫試驗估算土的變形參數時有兩種途徑：一種是與平板載荷試驗對比，得出變形模量E0；另一種是與室內壓縮試驗對比，得出壓縮模量Es值。一些經驗關系式見表4-15所列。
表4-15 N值與E0或Es的經驗關系式
6.預估單樁承載力及選擇樁尖持力層
(1)求單樁承載力 用標貫擊數直接估算樁端和樁周極限承載力，國外已有些經驗可供借鑒。施默特曼(J H Schmertmann，1969)提出按表4-16估算打入樁單樁承載力。應用范圍：N=5～60。N＜5時，用N=0計；N＞60時，用N=60計。
表4-16 利用N值估算樁端極限阻力qbu和樁周極限阻力qsu
註：qc為靜力觸探的貫入阻力；摩阻比即靜力觸探側壁阻力和錐尖阻力之比。
日本《建築鋼管樁基礎設計規范》規定：在持力層為砂土時，樁端極限阻力為：
土體原位測試與工程勘察
式中：N1為樁尖以下2d范圍內的N平均值；N2為樁尖以下10d范圍內的N平均值；d為樁身直徑。
樁周總極限摩阻力為：
土體原位測試與工程勘察
式中：Ns為樁周為砂土部分N的平均值；Nc為樁周為粘性土部分N的平均值；As，Ac分別為樁在砂土層和粘性土層部分的側面積。
北京地質勘察處研究所，曾收集31組試樁與標准貫入試驗求單樁承載力的對比資料，提出以下公式求鑽孔灌注樁極限承載力q：
土體原位測試與工程勘察
式中：q為灌注樁極限承載力(t)；lc、ls分別為樁身在粘性土部分與砂土部分的長度(m)；
當孔底虛土厚度H＞0.5m時，則採用下式：
土體原位測試與工程勘察
(2)選擇樁尖持力層 利用標准貫入試驗選擇樁尖持力層，從而確定樁的長度是一個比較簡便和有效的方法，特別是地層變化較大的情況更具突出的優點。
根據國內、外的工程實踐，對於打入式預制樁，常選N=30～50擊作為持力層。對廣州地區的殘積層N=30就可滿足樁長15～20m對持力層的要求。但應用時應結合地區經驗來考慮，如上海，一般在60m以下才出現N≥30擊的地層；多用半支承半摩擦樁，即可把樁尖持力層選在地下35m及50m上下的N=15～20擊的中密粉細砂及粘土層上。實踐證明，這也是合理可靠的。
7.液化判別
20世紀60年代，Seed等人在對美國阿拉斯加地震及日本新瀉地震的研究中，提出以標准貫入試驗的N值為主要指標的「剪應力比-標准貫入法」是很有影響的。
在中國邢台、海城、唐山地震後，結合現場調查並進行理論分析研究，參考Seed等人的成果，提出了以標貫擊數N值為主要參數，同時考慮地震烈度、有效覆蓋壓力和地下水位等主要因素的砂土和輕亞粘土的可能液化判別式。該公式納入國家標准《建築抗震設計規范》。
現行國家標准《建築抗震設計規范》(GB50011-2001)中規定：當飽和土標貫錘擊數(未經桿長修正)小於液化判別標准貫入擊數的臨界值時，應判為液化土。
液化判別標准貫入擊數臨界值可按下式計算：
土體原位測試與工程勘察
土體原位測試與工程勘察
式中：Ncr為液化判別標准貫入錘擊數臨界值；N0為液化判別標准貫入錘擊數基準值(表4-17)；ds為飽和土標准貫入點所處深度(m)；dw為地面到地下水位的深度(m)；pc為粘粒含量(%)，當小於3或為砂土時，應採用3。
表4-17 標准貫入錘擊數基準值
註：括弧內數值用於設計基本地震加速度為0.15 g和0.30 g的地區。
參考文獻
中華人民共和國國家標准《建築地基基礎設計規范》GBJ 7-89，北京：中國建築工業出版社
中華人民共和國國家標准《建築抗震設計規范》GB 50011-2001，北京：中國建築工業出版社
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張喜發，劉超臣，欒作田，張文殊.1984.《工程地質原位測試》[M].地質出版社
『叄』 強夯地基處理用的機械有
起重設來備為強夯的主要機自械，一般額定起重能力為夯錘重量的1.5—3倍，我國大都用履帶式吊車改裝。根據工程所採用的夯錘和起重高度來選用起重機的型號。可單機作業，也可主、副機(移錘)聯合作業。
門架由橫梁和二個支腿組成，支腿的結構形式有格構式或管式。門架上部橫梁中心絞接於吊桿頂部。脫鉤裝置強夯機械應採用帶有自動脫鉤裝置的履帶式起重機起吊夯錘，保證強夯機在起落錘時不發生傾覆。
由帶拉桿的吊鉤和滑輪組成，配上牽引鋼絲繩，當夯錘起到規定高度時能自動脫鉤落錘。夯錘夯錘的選擇系根據土質條件、設計要求和強夯能級決定。夯錘重一般為80—400kN。設數個上下貫通的通氣孔。
夯錘的材質為鑄鋼、鑄鐵或鋼殼包混凝土幾種。其錘底形狀多為圓形，錘底面又有平底、鍋底、球形等，地面投影面積一般為4—8㎡。
推土機是強夯必不可少的輔助機械，作為場地整平壓實之用。
『肆』 強夯加固
（一）方法簡介
強夯法是1969年法國Menard技術公司首創的一種地基加固方法。它一般通過8～30t的重錘（最重可達200t）和8～20m的落距（最大可達40m），對地基施加強大的沖擊能，強制壓實地基。
工程實踐表明，強夯法具有施工簡單、加固效果好、使用經濟等優點，因而被世界各國工程界所重視。我國在20世紀70年代末首次在天津新港3號公路進行強夯法試驗研究。強夯法在開始創立時，僅用於加固砂土和碎石土地基。經過20多年的發展和應用，它已適用於碎石土、砂土、低飽和度的粉土、粘性土、濕陷性黃土等地基的處理。在淺部岩溶發育地區，通過強夯法對地基土體的壓實，可消除土洞和淺部溶洞，對防治岩溶塌陷具有明顯的效果。
（二）加固機理
通常情況下，第一錘夯擊可使夯錘陷入地面以下1m左右深度，在這個深度范圍內，土中的固體物大部分被強制性擠壓到夯坑以下土的孔隙中，從而使土體呈超壓密狀態。因此，強夯法加固地基有以下3種不同的加固機理。
1）動力密實：強夯加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土為動力密實機制，即強大的沖擊能強制超壓密地基，使土中氣相體積大幅度減小。
2）動力固結：強夯加固顆粒飽和土為動力固結機理，即通過強大的沖擊能沖擊破壞土的結構，使土體局部液化並產生許多裂隙，作為孔隙水的排水通道，土體發生觸變，強度逐步恢復並增強。
3）動力置換：強夯加固淤泥為動力置換機理，即強夯將碎石整體擠入淤泥成整式置換或間隔夯入淤泥成樁式碎石墩。
（三）強夯法設計
1.有效加固深度
根據我國大量的工程實踐經驗，有效加固深度的計算公式為
地質災害防治技術
式中：H為強夯的有效加固深度（m）；W為夯錘重（t）；h為落距（m）；a為與土的性質和夯擊能有關的系數，一般變化范圍為0.5～0.9，對於細粒土，夯擊能較大時可取大值。
2.強夯的單位夯擊能
強夯的單位夯擊能應根據地基土的類別、結構類型、荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，並通過現場試夯確定。在一般情況下，粗顆粒土可取1000～3000kN·m/m2；細顆粒土可取1500～4000kN·m/m2 。
3.夯錘與落距
對施工單位已有的夯錘與起重機型號進行調查後，根據所需有效加固深度與單擊夯擊能，選擇夯錘與落距。實踐表明：在單擊夯擊能相同的情況下，增加落距比增加錘重更有效。
4.確定每個夯點重復夯擊次數
通常每個夯點應多次重復夯擊，才能達到有效加固深度。最佳夯擊次數可由現場試夯所得夯擊次數與夯沉量關系曲線確定，且應同時滿足下列條件：
1）最後兩擊的平均夯沉量：當單擊夯擊能小於4000kN·m時為50mm；當單擊夯擊能為4000～6000kN·m時取100mm；當單擊夯擊能大於6000kN·m時為200mm。
2）夯坑周圍地面不應發生過大隆起。
3）不因夯坑過深而發生起錘困難。
5.夯點平面布置
1）按設計起重機開行路線、順序布置夯擊點。
2）強夯夯擊時，應力向外擴散，因此，夯擊點必須間隔5～9m夯距，如圖4－1a所示的為正確布置。若夯距太小，則應力疊加，效果降低，圖4－1b為不正確的布置。通常夯擊平面按行列式（正方形）布置施工較為方便，也可採用梅花形（等邊三角形）布置。
圖4－1 夯距布置圖
3）確定夯擊遍數。根據土的性質、夯擊能與有效加固深度確定，一般情況為2～3遍，最後再以低能量滿夯一遍。對於滲透性弱的細粒土，夯擊遍數可適當增加。
圖4－2為採用強夯4遍的平面布置。第一遍夯擊（如圖4－2中「1」所示）時，兩個夯擊點相隔7m，按行、列將整個場地夯擊完後，開始第二遍夯擊（如圖4－2中「2」所示），依此類推。
6.兩遍夯擊之間的時間間隔
兩遍夯擊之間的時間間隔，取決於土中超孔隙水壓力的消耗時間。對碎石與砂土可連續夯擊；對滲透性差的粘性土，應不少於3～4周。
圖4－2 夯擊平面布置圖
7.現場試驗測試調整
初定強夯參數，提出強夯試驗方案，進行現場試驗，經間隔時間後進行夯後測試並與夯前數據對比，檢驗強夯效果，確定正式強夯參數。
（四）強夯法的施工
1.強夯法的機具設備
強夯法的機具設備很簡單，主要為夯錘、起重機和自動脫鉤裝置。
（1）夯錘
夯錘的平面形狀一般呈圓形或方形，並有氣孔式和封閉式兩種。實踐證明，圓形和帶有氣孔的夯錘較好。錘重宜根據加固要求由計算與現場試驗確定，我國常用夯錘重8～25t，最大錘重為40t。因夯錘頻繁使用，故要求夯錘的材料堅固、耐久、不變形，理想材料為鑄鋼，也可用厚鋼板外殼，內澆築混凝土製成。錘底面積對加固效果有直接影響，對同樣的錘重，當錘底面積較小時，夯錘著地壓力更大，可形成更深的夯坑。因此，錘底面積宜按土的性質確定，岩溶塌陷一般發生在砂性土和碎石填土地段，對於這類土，一般夯錘的底面積可取2～4m2，錘底靜壓力值可取25～40kPa，對於細粒土宜取小值。錘的底面應對稱設置若干個與其頂面貫通的排氣孔，以消除高空下落時的氣墊，且便於從夯坑中起錘，孔徑可取250～300mm。
（2）起重機
西歐國家起重機大多採用履帶式吊車，日本採用輪胎式吊車。履帶式起重機穩定性好，可在臂桿端部設置輔助門架，防止夯錘在高空自動脫鉤時發生機架傾覆。吊車能力大於錘重。
（3）自動脫鉤裝置
當起重機將夯錘吊至設計高度時，要求夯錘自動脫鉤，使夯錘自由下落，夯擊地基。自動脫鉤裝置有兩種：一種利用吊車副卷揚機的鋼絲繩，吊起特製的鎖卡焊合件，使錘脫鉤下落；另一種採用定高度自動脫錘索，效果良好。
2.強夯法的施工工藝
為了保證強夯加固地基的預期效果，需要嚴格的、科學的施工技術與管理制度。
1）夯前通過詳細的工程勘察，查明場地內岩土層的分布、厚度與工程性質指標，尤其是土洞、岩溶的發育情況。
2）現場試夯與測試。在建築場地內，選取代表性小塊面積進行試夯或試驗性強夯施工。間隔一段時間後，測試加固效果，為強夯正式施工提供參數依據。
3）清理並平整場地。平整的范圍應大於建築物外圍輪廓線。
4）標明第一遍夯點位置，並測量場地高程。對每一夯實點，均要求用石灰標出夯錘底面外圍輪廓線。
5）起重機就位，夯錘對准夯點位置，測量夯前錘頂高程。
6）將夯錘起吊到預定高度，自動脫鉤，使夯錘自由下落夯實地基，放下吊鉤，測量錘頂高程。若因坑底傾斜造成夯錘歪斜時，應及時整平坑底。
7）重復步驟6），按設計規定的夯擊次數及控制標准，完成一個夯點的夯擊。
8）重復步驟5）～步驟7），按設計夯點的夯擊次序，完成第一遍全部夯點的夯擊。
9）用推土機將夯坑填平，並測量場地高程，標出第二遍夯點位置。
10）按規定的間隔時間，待前一遍強夯產生的土中孔隙水壓力消散後，再按上述步驟，逐次完成全部夯擊遍數，通常為3～5遍。最後採用低能量滿夯，將場地表層鬆土夯實，並測量場地夯後高程。
11）強夯效果質量檢測。全部夯擊結束後，按砂土1～2周，低飽和度粉土與粘性土2～4周的時間間隔，進行強夯效果質量檢測。採用兩種以上方法，檢測點不少於3處。對重要工程與復雜場地，應增加檢測方法與檢測點。檢測的深度應不小於設計地基處理的深度。
（五）強夯加固的效果
強夯法可使深層地基得到加固，因而對土洞、淺部岩溶的處理效果明顯。國內大量的工程實踐表明，強夯法有效加固深度一般為5～10m，高能量強夯法加固深度可超過10m。