随着工程对地层硬度也就是园地品级要求的不绝提升 ，在地质视察 ，尤其是在海上风电� 。∣WF）开发历程中 ，地层硬度测试成为了很是重要的一部分 。地层硬度测试通常接纳以下三种要领：PS悬挂测井（PS Logger®）、地动波静力触探测试（Seismic CPT ，简称SCPT）和静力触探测试（CPT） 。
CPT是目前使用广泛的测试要领 ，通过一根探杆将一个丈量锥推入地层 ，可以提供凌驾线弹性极限的参数 ，而SCPT和PS悬挂测井则为互补技术 ，可提供与地层线弹性响应相关的特别参数 。当CPT探头无法穿透地层（岩石、卵石、砾石等）提供连续的弹性模量曲线剖面时 ，PS悬挂测井要领就成为了优选择 。也就是说 ，三种测试要领既可独立测试 ，又相互增补完善视察结果 。尤其是在庞大且地质条件多变的情况中 ，如在海上风电� 。∣WF）开发历程中 ，为了获得更准确的土壤参数负载响应建模 ，优化工程设计进而有效降低本钱 ，会接纳CPT、SCPT和PS测井相结合的方法来确定现园地层硬度 。
为了各人更好的了解三种要领的差别性和互补性 ，本文将从测试原理、测试要领 ，并以海上风电园地质视察测试结果为例 ，进行比照介绍 ，便当各人在工程应用中选出更适合的测试要领 。
原理及应用
静力触探（CPT）原理
静力触探（CPT）要领使用一根顶部为圆锥体的探杆 ，该圆锥体以牢固速度被笔直推入地面 。圆锥体中的传感器在整个历程中以厘米为单位提供数据 。当锥体穿透时 ，它会迫使土壤在尖端前方约40cm处爆发破坏 。锥尖阻力由锥体后面的力学传感器丈量 ，理论上与饱和粘性质料的不排水剪切强度有关 。通过应变计丈量 ，侧壁摩阻力理论上与被穿透地层的摩擦力有关 。CPT探头则使用多孔塑料透水石丈量孔隙压力 ，透水石位于亲水性聚丙烯制成的锥形头后面 。在致密地层（如砂岩）中 ，孔隙压力可能会下降 ，而在粘性质料中 ，锥头的贯入可能会导致孔隙压力升高 。如果丈量的孔隙压力瞬间增大 ，则需停止继续贯入 ，以使压力抵达平衡 。CPT的数据可直接用于土壤分类 ，并通过对数据的理论剖析盘算获得工程参数 。
Geomil 数字式圆锥触探探头&电测静力触探探头
地动波静力触探测试（SCPT）原理
SCPT在探头中的单个或两个接收器链上检测与地层爆发强耦合的波形 ，其震源是一个位于海床上靠近钻孔独立引发装置 。凭据正交方法装置的检波器划分读取静态读数 。然后处理来自优偏向（x或y）的数据 ，并确定走时 。凭据震源到接收器的距离和走时 ，可以盘算波速和层速度 。如果同时纪录了P波 ，再加上体积密度读数 ，也可以盘算小应变模量 。
PS悬挂测井原理
PS悬挂测井技术（Robertson Geo公司PS Logger®测井探头接纳此种技术） ，可在通例电缆测井系统中运行 ，并由两个高敏检波器纪录两个差别位置从一个强大的偶极子声波震源引发的P波和S波 。与其他声波探头差别 ，PS悬挂测井是静态读取读数的 ，通常以0.5米或1.0米为间隔 ，在每个深度位置进行3次引发 ，一次P波 ，两次S波（正相位和负相位） 。两个检波器之间的距离牢固为1.0m ，一旦确定了走时 ，就会自动盘算层速度、泊松比 ，再加上体积密度数据 ，就可以盘算出小应变模量 。
PS Logger®测井探头
PS Logger®测得波形
应用比照
关于陆上视察 ，CPT通常接纳专用特种车辆搭载 ，移动更灵活 ；而PS测井则可测得更深层的数据 ，尤其是在硬地层的测试中更为合适 。
CPT数据示例
在海上风电场项目的海上岩土工程勘察中 ，需要在每个风力发电机的位置进行现场测试 ，并凭据一定比例进行钻孔取样 。早期的海上风电场通�？拷０� ，因此常用自升式平台进行施工 。随着海上风电场逐渐扩展到更深的水域（20-50m） ，改为使用垂荡赔偿钻井船进行钻孔施工 。近些年 ，飘浮式风力发电机泛起 ，这使得风电场建设可以扩展到水深500米的区域 ，这就意味着需要更适合的工程设计和地质视察要领 。
Manta-100 海床式静力触探设备
在海上 ，CPT可使用钻井模式 ，系统牢固在由液压软管提供推力的孔底组件中 。除此之外 ，另有装置在海底的专用的CPT系统 ，该系统由CPT框架自身重量提供反作用力使得推杆推动探头贯入海床面以下 。类似于陆上CPT测试 。
而SCPT ，需要一个特别装置在海底且靠近钻孔的S波震源 ，或者可以组合在上述CPT框架中 。在某些情况下 ，S波源也可以爆发P波 ，但这通常泛起在与CPT贯入系统位置差别的海底结构上 。
CPT探头孔隙压力传感器（CPTu）拆解图
PS测井需要预先钻出比目标深度多5m的钻孔 ，然后开始测试 。钻杆留在钻孔中 ，分阶段抽出 ，以露出一段裸眼部分 。测试裸眼部分 ，然后向上提出探头 。再抽出更多的钻杆 ，露出更大的裸眼部分 。以重叠的方法进行测试 ，并重复该历程 ，直到全部目标层位测试完毕 。
输出数据比照
注：*体现通过盘算得出的输出 ，非直接测得
海上地质视察结果比照
尽管PS悬挂测井和SCPT都可以丈量地层速度 ，但丈量方法完全差别 。PS悬挂测井通过古板的电缆进行测试 ，而SCPT通常与标准CPT测试同时进行 。为了更直观的对PS悬挂测井和静力触探进行比较 ，我们以海上风电场的地质视察为例 ，对PS悬挂测井和SCPT结果进行比较剖析 ，下表给出了这两种要领之间的差别 。PS悬挂测井接纳了RG公司的PS Logger®测井探头 。
比照结论
一般来说 ，由于SCPT需要安排单独的海底震源 ，因此PS悬挂测井相较于SCPT更省时 。同时检测地动波时会对通例CPT测试爆发影响 。因此 ，SCPT通常用于丈量近海床面地层参数 ，而PS悬挂测井用于更深的剖面（10m以上） 。当遇到CPT要领无法穿透的硬地层时 ，则只有PS悬挂测井可以提供所需的数据 。
综上 ， PS悬挂测井、SCPT和CPT可以视为互补技术 ，配合提供所有深度和地层的园地参数 。虽然 ，关于前期已经做了区域地质视察的板块 ，在具体施工装置时只使用PS悬挂测井完全可以为现场工程师提供准确的数据 ，在包管工程宁静的基础上越发的省时省力！
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