巖土工程課件3動力觸探.ppt

1,巖土工程原位測試技術(shù),第3章 圓錐動力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗,2,第3章 內(nèi) 容,3.1 試驗設(shè)備和方法 3.2 基本測試原理 3.3 試驗成果的整理分析 3.4 試驗成果的應(yīng)用 3.5 小 結(jié),3,3.1 試驗設(shè)備和方法,一、試驗設(shè)備 動力觸探使用的設(shè)備如圖3-1，包括動力設(shè)備和貫入系統(tǒng)兩大部分。動力設(shè)備的作用是提供動力源，為便于野外施工，多采用柴油發(fā)動機；對于輕型動力觸探也有采用人力提升方式的。貫入部分是動力觸探的核心，由穿心錘、探桿和探頭組成。,4,圖3-1 現(xiàn)場動力觸探試驗,5,現(xiàn)場動力觸探試驗,6,根據(jù)所用穿心錘的質(zhì)量將動力觸探試驗分為輕型、中型、重型和超重型等種類。動力觸探類型及相應(yīng)的探頭和探桿規(guī)格見表3-1。,7,圖3-2 輕型動力觸探儀（單位：mm）,偏心輪縮徑式脫鉤裝置,8,國際上使用的探頭規(guī)格較多，而我國的常用探頭直徑約5種，錐角基本上只有60一種。圖3-4是重型和超重型探頭的結(jié)構(gòu)圖。 標(biāo)準(zhǔn)貫入使用的儀器除貫入器外與重型動力觸探的儀器相同。我國使用的貫入器如圖3-5。,9,10,二、試驗方法 （一）輕型、重型、超重型動力觸探的測試程序和要求 1輕型動力觸探 （1）先用輕便鉆具鉆至試驗土層標(biāo)高以上0.3m處，然后對所需試驗土層連續(xù)進行觸探。 （2）試驗時，穿心錘落距為（0.500.02）m，使其自由下落。記錄每打入土層中0.30m時所需的錘擊數(shù)。 （3）若需描述土層情況時，可將觸探桿撥出，取下探頭，換鉆頭進行取樣。 （4）如遇密實堅硬土層，當(dāng)貫入0.30m所需錘擊數(shù)超過100擊或貫入0.15m超過50擊時，即可停止試驗。如需對下臥土層進行試驗時，可用鉆具穿透堅實土層后再貫入。 （5）本試驗一般用于貫入深度小于4m的土層。必要時，也可在貫入4m后，用鉆具將孔掏清，再繼續(xù)貫入2m。,11,2重型動力觸探 （1）試驗前將觸探架安裝平穩(wěn)，使觸探保持垂直地進行。垂直度的最大偏差不得超過2%。觸探桿應(yīng)保持平直，連結(jié)牢固。 （2）貫入時，應(yīng)使穿心錘自由落下，落錘高度為（0.760.02）m。地面上的觸探桿的高度不宜過高，以免傾斜與擺動太大。 （3）錘擊速率宜為每分鐘15-30擊。打入過程應(yīng)盡可能連續(xù)，所有超過5min的間斷都應(yīng)在記錄中予以注明。 （4）及時記錄每貫入0.10m所需的錘擊數(shù)。其方法可在觸探桿上每0.1m劃出標(biāo)記，然后直接（或用儀器）記錄錘擊數(shù)；也可以記錄每一陣擊的貫入度，然后再換算為每貫入0.1m所需的錘擊數(shù)。最初貫入的lm內(nèi)可不記讀數(shù)。 （5）對于一般砂、圓礫和卵石，觸探深度不宜超過1215m；超過該深度時，需考慮觸探桿的側(cè)壁摩阻影響。,12,（6）每貫入0.1m所需錘擊數(shù)連續(xù)三次超過50擊時，即停止試驗。如需對下部土層繼續(xù)進行試驗時，可改用超重型動力觸探。 （7）本試驗也可在鉆孔中分段進行，一般可先進行貫入，然后進行鉆探，直至動力觸探所測深度以上1m處，取出鉆具將觸探器放入孔內(nèi)再進行貫入。 3超重型動力觸探 （1）貫入時穿心錘自由下落，落距為（1.000.02）m。貫入深度一般不宜超過20m，超過此深度限值時，需考慮觸探桿側(cè)壁摩阻的影響。 （2）其他步驟可參照重型動力觸探進行。,13,（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗,1試驗方法 （1）先用鉆具鉆至試驗土層標(biāo)高以上0.15m處，清除殘土。 （2）將貫入器放入孔內(nèi)，避免沖擊孔底，注意保持貫入器、鉆桿、導(dǎo)向桿聯(lián)接后的垂直度。測定貫入器所在深度，要求殘土厚度不大于0.1m。 （3）將貫入器以每分鐘擊打1530次的頻率，先打入土中0.15m，不計錘擊數(shù)；然后開始記錄每打入0.10m及累計0.30m的錘擊數(shù)N，并記錄貫入深度與試驗情況。若遇密實土層，錘擊數(shù)超過50擊時，不應(yīng)強行打入，并記錄50擊的貫入深度。 （4）旋轉(zhuǎn)鉆桿，然后提出貫入器，取貫入器中的土樣進行鑒別、描述記錄，并測量其長度。將需要保存的土樣仔細包裝、編號，以備試驗之用。 （5）重復(fù)14步驟，進行下一深度的標(biāo)貫測試，直至所需深度。一般每隔1m進行一次標(biāo)貫試驗。,14,2注意事項： 鉆孔時應(yīng)注意下列各條。 （1）須保持孔內(nèi)水位高出地下水位一定高度，以免塌孔，保持孔底土處于平衡狀態(tài)，不使孔底發(fā)生涌砂變松，影響N值； （2）下套管不要超過試驗標(biāo)高； （3）須緩慢地下放鉆具，避免孔底土的擾動； （4）細心清除孔底浮土，孔底浮土應(yīng)盡量少，其厚度不得大于10cm； （5）如鉆進中需取樣，則不應(yīng)在錘擊法取樣后立刻做標(biāo)貫，而應(yīng)在繼續(xù)鉆進一定深度（可根據(jù)土層軟硬程度而定）后再做標(biāo)貫，以免人為增大N值； （6）鉆孔直徑不宜過大，以免加大錘擊時探桿的晃動；鉆孔直徑過大時，可減少N至50%，建議鉆孔直徑上限為100mm，以免影響N值。,15,標(biāo)貫和圓錐動力觸探測試方法的不同點，主要是不能連續(xù)貫入，每貫入0.45m必須提鉆一次，然后換上鉆頭進行回轉(zhuǎn)鉆進至下一試驗深度，重新開始試驗。另外，標(biāo)貫試驗不宜在含有碎石的土層中進行，只宜用于粘性土、粉土和砂土中，以免損壞標(biāo)貫器的管靴刃口。,16,3.2 基本測試原理,動力觸探是將重錘打擊在一根細長桿件（探桿）上，錘擊會在探桿和土體中產(chǎn)生應(yīng)力波，如果略去土體震動的影響，那么動力觸探錘擊貫入過程可用一維波動方程來描述。 動力觸探基本原理也可以用能量平衡法來分析。,17,3.3 試驗成果的整理分析,1檢查核對現(xiàn)場記錄 在每個動探孔完成后，應(yīng)在現(xiàn)場及時核對所記錄的擊數(shù)、尺寸是否有錯漏，項目是否齊全；核對完畢后，在記錄表上簽上記錄者的名字和測試日期。 2實測擊數(shù)校正 （1）輕型動力觸探 1）輕型動力觸探不考慮桿長修正，根據(jù)每貫入30cm的實測擊數(shù)繪制N10h曲線圖。 2）根據(jù)每貫入30cm的錘擊數(shù)對地基土進行力學(xué)分層，然后計算每層實測擊數(shù)的算術(shù)平均值。 （2）中型動力觸探 貫入時，應(yīng)記錄一陣擊的貫入量及相應(yīng)錘擊數(shù)（一般粘性,18,土，2030cm為一陣擊；軟土，35擊為一陣擊），并按（3-11）式換算為每貫入10cm的實測擊數(shù)，再按（3-12）式進行桿長擊數(shù)校正。 （3-11） N28=N28 （3-12） 可查表3-2。 （3）重型、超重型動力觸探 1）鐵路動力觸探技術(shù)規(guī)定（TBJ8-87）中規(guī)定，實測擊數(shù)應(yīng)按桿長校正。重型動力觸探的實測擊數(shù)（N63.5），按下式進行校正： N63.5=N63.5 （3-13）,19,超重型動力觸探的實測擊數(shù)（N120），應(yīng)先按公式（3-14）換算成相當(dāng)于重型的實測擊數(shù)（N63.5），然后再按公式（3-13）進行桿長擊數(shù)校正。 N63.5=3N120-0.5 （3-14） 2）中國西南建筑勘察院對桿長擊數(shù)的校正 對超重型動力觸探的實測擊數(shù)N120，直接按（3-15）式及表3-3進行桿長擊數(shù)校正。 N120=N120 （3-16） 使用時不但應(yīng)注意兩者在計算結(jié)果上的差異，還應(yīng)注意兩者使用的探桿直徑不同。,20,3繪制動力觸探擊數(shù)沿深度分布曲線 以桿長校正后的擊數(shù)為橫坐標(biāo)，以貫入深度為縱坐標(biāo)繪制曲線圖。因為采集的數(shù)據(jù)表示每貫入某一深度的錘擊數(shù)，故曲線圖一般繪制成沿深度方向的直方圖。 4標(biāo)貫測試成果整理 （1）求錘擊數(shù)N：如土層不太硬，并能較容易地貫穿0.30m的試驗段，則取貫入0.30m的錘擊數(shù)N。如土層很硬，不宜強行打入時，可用下式換算相應(yīng)于貫入0.30m的錘擊數(shù)N。 （3-17） （2）繪制Nh關(guān)系曲線,21,動力觸探試驗的典型N-h曲線,22,3.4 試驗成果的應(yīng)用,動力觸探在勘察和工程檢測中應(yīng)用甚廣，其主要功能有以下幾方面： 1劃分土層,23,2確定地基土的承載力 中國建筑西南勘察院采用120kg重錘和直徑60mm探桿的超重型動探，并與載荷試驗的比例界限值pl進行統(tǒng)計，對比資料52組，得如下公式： f k=80N120 （3N12010） （3-18） 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）對粘性土也有類似經(jīng)驗公式： fk=32.3N63.5+89 （2N63.516） （3-19） 3求單樁容許承載力 動力觸探試驗對樁基的設(shè)計和施工也具有指導(dǎo)意義。實踐證明，動力觸探不易打入時，樁也不易打入。這對確定樁基持力層及沉樁的可行性具有重要意義。用標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)預(yù)估打入樁的極限承載力在國內(nèi)外都是比較常用的方法。,24,4按動力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)確定粗粒土的密實度 動力觸探主要用于粗粒土，用動力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入測定粗粒土的狀態(tài)有其獨特的優(yōu)勢。標(biāo)準(zhǔn)貫入可用于砂土，動力觸探可用于砂土和碎石土。 成都地區(qū)根據(jù)動力觸探擊數(shù)確定碎石土密實度的規(guī)定如表3-4。,25,利用動力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入的測試成果還可以判斷砂土液化可能性、確定粘性土的粘聚力c及內(nèi)摩擦角、確定地基土的變形模量、檢驗碎石樁的施工質(zhì)量等等。 總之，動探和標(biāo)貫的優(yōu)點很多，應(yīng)用廣泛。對難以取原狀土樣的無粘性土和用靜探難以貫入的卵礫石層，動探是十分有效的勘測和檢驗手段。但是，影響其測試成果精度的因素很多，所測成果的離散性大。因此，它是一種較粗糙的原位測試方法。在實際應(yīng)用時，應(yīng)與其他測試方法配合；在整理和應(yīng)用測試資料時，運用數(shù)理統(tǒng)計方法，效果會好一些。,26,3.5 小 結(jié),1優(yōu)點 簡易快速、適應(yīng)性廣 2問題 （1）有效捶擊能量 （2）設(shè)備規(guī)格類型多，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一 （3）桿長修正問題 （4）理論研究滯后 （5）標(biāo)準(zhǔn)貫入施工方式對結(jié)果的影響 總體而言，動力觸探試驗適應(yīng)面較廣，在工程中是十分有效的勘測和檢驗手段。但是影響測試成果精度的因素很多，所測成果的離散性大。因此，它是一種較粗糙的原位測試方法。,27,復(fù)習(xí)思考題,1理解動力觸探試驗的工作機理。 2何為有效錘擊能量？ 3動力觸探有那幾種類型？各適用于什么樣的土層？標(biāo)貫適用于什么樣的地層條件？ 4用動力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入為何能估計地基土的物理力學(xué)參數(shù)和地基承載力？ 5動力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入存在超前和滯