動(dòng)力觸探試驗(yàn)方法課件.ppt

1 巖土工程測(cè)試與監(jiān)測(cè) 第3章圓錐動(dòng)力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 2 第3章內(nèi)容 3 1試驗(yàn)設(shè)備和方法3 2基本測(cè)試原理3 3試驗(yàn)成果的整理分析3 4試驗(yàn)成果的應(yīng)用3 5小結(jié) 3 3 1試驗(yàn)設(shè)備和方法 一 試驗(yàn)設(shè)備動(dòng)力觸探使用的設(shè)備如圖3 1 包括動(dòng)力設(shè)備和貫入系統(tǒng)兩大部分 動(dòng)力設(shè)備的作用是提供動(dòng)力源 為便于野外施工 多采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 對(duì)于輕型動(dòng)力觸探也有采用人力提升方式的 貫入部分是動(dòng)力觸探的核心 由穿心錘 探桿和探頭組成 4 圖3 1現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力觸探試驗(yàn) 5 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力觸探試驗(yàn) 6 根據(jù)所用穿心錘的質(zhì)量將動(dòng)力觸探試驗(yàn)分為輕型 中型 重型和超重型等種類 動(dòng)力觸探類型及相應(yīng)的探頭和探桿規(guī)格見(jiàn)表3 1 7 圖3 2輕型動(dòng)力觸探儀 單位 mm 圖3 3偏心輪縮徑式脫鉤裝置 8 國(guó)際上使用的探頭規(guī)格較多 而我國(guó)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(dòng)力觸探的儀器相同 我國(guó)使用的貫入器如圖3 5 圖3 4 9 圖3 5標(biāo)準(zhǔn)貫入器探頭 單位 mm 10 二 試驗(yàn)方法 一 輕型 重型 超重型動(dòng)力觸探的測(cè)試程序和要求1 輕型動(dòng)力觸探 1 先用輕便鉆具鉆至試驗(yàn)土層標(biāo)高以上0 3m處 然后對(duì)所需試驗(yàn)土層連續(xù)進(jìn)行觸探 2 試驗(yàn)時(shí) 穿心錘落距為 0 50 0 02 m 使其自由下落 記錄每打入土層中0 30m時(shí)所需的錘擊數(shù) 3 若需描述土層情況時(shí) 可將觸探桿撥出 取下探頭 換鉆頭進(jìn)行取樣 4 如遇密實(shí)堅(jiān)硬土層 當(dāng)貫入0 30m所需錘擊數(shù)超過(guò)100擊或貫入0 15m超過(guò)50擊時(shí) 即可停止試驗(yàn) 如需對(duì)下臥土層進(jìn)行試驗(yàn)時(shí) 可用鉆具穿透堅(jiān)實(shí)土層后再貫入 5 本試驗(yàn)一般用于貫入深度小于4m的土層 必要時(shí) 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(dòng)力觸探 1 試驗(yàn)前將觸探架安裝平穩(wěn) 探桿與豎直線的最大偏差不得超過(guò)2 觸探桿的連接應(yīng)保持平直和牢固 2 貫入時(shí) 應(yīng)使穿心錘自由落下 落錘高度為 0 76 0 02 m 地面上的觸探桿的高度不宜過(guò)高 以免傾斜與擺動(dòng)太大 3 錘擊速率宜為每分鐘15 30擊 打入過(guò)程應(yīng)盡可能連續(xù) 所有超過(guò)5min的間斷都應(yīng)在記錄中予以注明 4 及時(shí)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(duì)于一般砂 圓礫和卵石 觸探深度不宜超過(guò)12 15m 超過(guò)該深度時(shí) 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(guò)50擊時(shí) 即停止試驗(yàn) 如需對(duì)下部土層繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí) 可改用超重型動(dòng)力觸探 7 本試驗(yàn)也可在鉆孔中分段進(jìn)行 一般可先進(jìn)行貫入 然后進(jìn)行鉆探 直至動(dòng)力觸探所測(cè)深度以上1m處 取出鉆具將觸探器放入孔內(nèi)再進(jìn)行貫入 3 超重型動(dòng)力觸探 1 貫入時(shí)穿心錘自由下落 落距為 1 00 0 02 m 貫入深度一般不宜超過(guò)20m 超過(guò)此深度限值時(shí) 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(dòng)力觸探進(jìn)行 13 二 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 1 試驗(yàn)方法 1 先用鉆具鉆至試驗(yàn)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(cè)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15 30次的頻率 先打入土中0 15m 不計(jì)錘擊數(shù) 然后開(kāi)始記錄每打入0 10m及累計(jì)0 30m的錘擊數(shù)N 并記錄貫入深度與試驗(yàn)情況 若遇密實(shí)土層 錘擊數(shù)超過(guò)50擊時(shí) 不應(yīng)強(qiáng)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(jìn)行鑒別 描述記錄 并測(cè)量其長(zhǎng)度 將需要保存的土樣仔細(xì)包裝 編號(hào) 以備試驗(yàn)之用 5 重復(fù)1 4步驟 進(jìn)行下一深度的標(biāo)貫測(cè)試 直至所需深度 一般每隔1m進(jìn)行一次標(biāo)貫試驗(yàn) 14 2 注意事項(xiàng) 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(guò)試驗(yàn)標(biāo)高 3 須緩慢地下放鉆具 避免孔底土的擾動(dòng) 4 細(xì)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(jìn)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(jìn)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(guò)大 以免加大錘擊時(shí)探桿的晃動(dòng) 鉆孔直徑過(guò)大時(shí) 可減少N至50 建議鉆孔直徑上限為100mm 以免影響N值 2019 12 19 15 可編輯 16 標(biāo)貫和圓錐動(dòng)力觸探測(cè)試方法的不同點(diǎn) 主要是不能連續(xù)貫入 每貫入0 45m必須中斷一次 然后換上鉆頭進(jìn)行回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)至下一試驗(yàn)深度 重新開(kāi)始試驗(yàn) 另外 標(biāo)貫試驗(yàn)不宜在含有碎石的土層中進(jìn)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 17 3 2基本測(cè)試原理 動(dòng)力觸探是將重錘打擊在一根細(xì)長(zhǎng)桿件 探桿 上 錘擊會(huì)在探桿和土體中產(chǎn)生應(yīng)力波 如果略去土體震動(dòng)的影響 那么動(dòng)力觸探的錘擊貫入過(guò)程可用一維波動(dòng)方程來(lái)描述 動(dòng)力觸探基本原理也可以用能量平衡法來(lái)分析 更詳細(xì)的介紹請(qǐng)見(jiàn)相關(guān)手冊(cè) 18 3 3試驗(yàn)成果的整理分析 1 檢查核對(duì)現(xiàn)場(chǎng)記錄在每個(gè)動(dòng)探孔完成后 應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)核對(duì)所記錄的擊數(shù) 尺寸是否有錯(cuò)漏 項(xiàng)目是否齊全 核對(duì)完畢后 在記錄表上簽上記錄者的名字和測(cè)試日期 2 實(shí)測(cè)擊數(shù)校正 1 輕型動(dòng)力觸探1 輕型動(dòng)力觸探不考慮桿長(zhǎng)修正 根據(jù)每貫入30cm的實(shí)測(cè)擊數(shù)繪制N10 h曲線圖 2 根據(jù)每貫入30cm的錘擊數(shù)對(duì)地基土進(jìn)行力學(xué)分層 然后計(jì)算每層實(shí)測(cè)擊數(shù)的算術(shù)平均值 2 中型動(dòng)力觸探貫入時(shí) 應(yīng)記錄一陣擊的貫入量及相應(yīng)錘擊數(shù) 一般粘性 19 土 20 30cm為一陣擊 軟土 3 5擊為一陣擊 并按 3 11 式換算為每貫入10cm的實(shí)測(cè)擊數(shù) 再按 3 12 式進(jìn)行桿長(zhǎng)擊數(shù)校正 3 11 N 28 N28 3 12 可查表3 2 3 重型 超重型動(dòng)力觸探1 鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)程 TB10041 2003 規(guī)定 實(shí)測(cè)擊數(shù)應(yīng)按桿長(zhǎng)校正 重型動(dòng)力觸探的實(shí)測(cè)擊數(shù) N63 5 按下式進(jìn)行校正 N 63 5 N63 5 3 13 20 超重型動(dòng)力觸探的實(shí)測(cè)擊數(shù) N120 應(yīng)先按公式 3 14 換算成相當(dāng)于重型的實(shí)測(cè)擊數(shù) N63 5 然后再按公式 3 13 進(jìn)行桿長(zhǎng)擊數(shù)校正 N63 5 3N120 0 5 3 14 2 中國(guó)西南建筑勘察院對(duì)桿長(zhǎng)擊數(shù)的校正對(duì)超重型動(dòng)力觸探的實(shí)測(cè)擊數(shù)N120 直接按 3 15 式及表3 3進(jìn)行桿長(zhǎng)擊數(shù)校正 N 120 N120 3 16 使用時(shí)不但應(yīng)注意兩者在計(jì)算結(jié)果上的差異 還應(yīng)注意兩者使用的探桿直徑不同 21 3 繪制動(dòng)力觸探擊數(shù)沿深度分布曲線以桿長(zhǎng)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?yàn)椴杉臄?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(cè)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(yàn)段 則取貫入0 30m的錘擊數(shù)N 如土層很硬 不宜強(qiáng)行打入時(shí) 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N h關(guān)系曲線 22 動(dòng)力觸探試驗(yàn)的典型N h曲線 23 3 4試驗(yàn)成果的應(yīng)用 動(dòng)力觸探在勘察和工程檢測(cè)中應(yīng)用甚廣 其主要功能有以下幾方面 1 劃分土層 24 2 確定地基土的承載力中國(guó)建筑西南勘察院采用120kg重錘和直徑60mm探桿的超重型動(dòng)探 并與載荷試驗(yàn)的比例界限值pl進(jìn)行統(tǒng)計(jì) 對(duì)比資料52組 得如下公式 fk 80N120 3 N120 10 3 18 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 對(duì)粘性土也有類似經(jīng)驗(yàn)公式 fk 32 3N63 5 89 2 N63 5 16 3 19 3 求單樁容許承載力動(dòng)力觸探試驗(yàn)對(duì)樁基的設(shè)計(jì)和施工也具有指導(dǎo)意義 實(shí)踐證明 動(dòng)力觸探不易打入時(shí) 樁也不易打入 這對(duì)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(guó)內(nèi)外都是比較常用的方法 25 4 按動(dòng)力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)確定粗粒土的密實(shí)度動(dòng)力觸探主要用于粗粒土 用動(dòng)力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)定粗粒土的狀態(tài)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì) 標(biāo)準(zhǔn)貫入可用于砂土 動(dòng)力觸探可用于砂土和碎石土 成都地區(qū)根據(jù)動(dòng)力觸探擊數(shù)確定碎石土密實(shí)度的規(guī)定如表3 4 26 利用動(dòng)力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入的測(cè)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(yàn)碎石樁的施工質(zhì)量等等 總之 動(dòng)探和標(biāo)貫的優(yōu)點(diǎn)很多 應(yīng)用廣泛 對(duì)難以取原狀土樣的無(wú)粘性土和用靜探難以貫入的卵礫石層 動(dòng)探是十分有效的勘測(cè)和檢驗(yàn)手段 但是 影響其測(cè)試成果精度的因素很多 所測(cè)成果的離散性大 因此 它是一種較粗糙的原位測(cè)試方法 在實(shí)際應(yīng)用時(shí) 應(yīng)與其他測(cè)試方法配合 在整理和應(yīng)用測(cè)試資料時(shí) 運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法 效果會(huì)好一些 27 3 5小結(jié) 1 優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)易快速 適應(yīng)性廣2 問(wèn)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(zhǎng)修正問(wèn)題 4 理論研究滯后 5 標(biāo)準(zhǔn)貫入施工方式對(duì)結(jié)果的影響總體而言 動(dòng)力觸探試驗(yàn)適應(yīng)面較廣 在工程中是十分有效的勘測(cè)和檢驗(yàn)手段 但是影響測(cè)試成果精度的因素很多 所測(cè)成果的離散性大 因此 它是一種較粗糙的原位測(cè)試方法 28 復(fù)習(xí)思考題 1 理解動(dòng)力觸探試驗(yàn)的工作機(jī)理 2 何為有效錘擊能量 3 動(dòng)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(dòng)力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入為何能估計(jì)地基土的物理力學(xué)參數(shù)和地基承載力 5 動(dòng)力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入存