原土體測試標準貫入試驗

1、主要內(nèi)容圓錐動力觸探試驗標準貫入試驗,圓錐動力觸探試驗,1. 概述 2. 試驗的基本原理 3. 儀器設備 4. 試驗方法和主要技術(shù)要求 5. 影響因素和試驗指標的修正 6. 試驗資料的整理與成果的應用,1. 概 述,圓錐動力觸探試驗(DPT:dynamic penetration test)是利用一定的錘擊動能，將一定規(guī)格的圓錐探頭打入土中，然后依據(jù)貫入擊數(shù)或動貫入阻力判別土層的變化，確定土的工程性質(zhì)，對地基土做出巖土工程評價,試驗目的,動力觸探試驗指標主要用于以下幾個目的: (1)評定砂土的孔隙比或相對密實度、粉土及粘性土的狀態(tài)。 (2)估算土的強度和變形模量。 (3)評定場地地基的均勻性及

2、承載力。 (4)探查土洞、滑動面、軟硬土層界面等。 (5)估算樁基持力層和承載力。 (6)檢驗地基加固與改良的質(zhì)量效果,適用范圍,2. 試驗的基本原理,DPT 的基本原理可以用能量平衡法來分析。在一次錘擊作用下的功能轉(zhuǎn)換按能量守恒原理，其關(guān)系為： Em-穿心錘下落能量； Ek-錘與觸探器碰幢時損失的能量； Ec-觸探器彈性變形所消耗的能量； Ef-貫入時用于克服桿側(cè)壁摩阻力所耗能量； Ep-由于土的塑性變形而消耗的能量； Ee-由于土的彈性變形而消耗的能量,Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee,動貫入阻力Rd,考慮在動力觸探測試中，只能量測到土的永久變形，故將和彈性有關(guān)的變形略去，可推導得土的動

3、貫入阻力Rd為： e貫入度（mm），每擊貫入的深度； M重錘質(zhì)量； m觸探器質(zhì)量； A圓錐探頭底面積（m2,平均傳至探頭的能量，消耗于探頭貫入土中所作功(Ep=Rd*A*h/N) 可見平均傳至探頭的能量與探頭單位面積的動貫入阻力相關(guān)。 當規(guī)定一定的貫入深度，采用一定規(guī)格(規(guī)定的探頭截面、圓錐角和質(zhì)量)的落錘和規(guī)定的落距，那么，錘擊數(shù)N的大小就直接反映了動貫入阻力的大小，即直接反映被貫入土層的密實程度和力學性質(zhì)。因此，實踐中常采用貫入土層一定深度的錘擊數(shù)作為DPT的試驗指標,3. 儀器設備,導向桿 提引器 穿心錘 錘座 探桿 探頭,4. 試驗方法和主要技術(shù)要求,4.1 試驗方法 圓錐動力觸探試驗

4、的類型，按貫入能力的大小可分為輕型、重型和超重型3種。 4.2 試驗技術(shù)要求 (1)采用自動落錘裝置; (2)觸探桿最大偏斜度不應超過2%，錘擊貫入應連續(xù)進行；同時防止錘擊偏心、探桿傾斜和側(cè)向晃動，保持探桿垂直度；錘擊速率每分鐘宜為15 30擊; (3)每貫入1m，宜將探桿轉(zhuǎn)動一圈半;當貫入深度超過10m，每貫入20cm宜轉(zhuǎn)動探桿一次； (4)對輕型動力觸探，當N10100或貫入15cm錘擊數(shù)超過50時，可停止試驗;對重型動力觸探，當連續(xù)三次N63.5 50時，可停止試驗或改用超重型動力觸探,中國動力觸探的分類及設備,4.1 輕型動力觸探(N10,1、試驗設備 主要由圓錐頭、觸探桿、穿心錘三部

5、分組成。觸探桿系用直徑25mm的金屬管，每根長1.01. 5m，穿心錘重10kg。 2、試驗要點 (1)先用輕便鉆具鉆至試驗土層標高，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50cm，使其自由下落，將探頭豎直打入土層中，每打入土層30cm的錘擊數(shù)即為N10； (3)若需描述土層時，可將觸探桿拔出，取下探頭，換上輕便鉆頭，進行取樣; (4)本試驗一般用于貫入深度小于4m的土層; (5)當N10100時或貫入0.15m超過50時，可停止試驗,地基土承載力與變形模量的確定,砂土密實度的確定,4.2 重型動力觸探（N63.5,1、試驗設備 設備規(guī)格及探頭構(gòu)造，如圖所示。觸探桿一般采

6、用直徑42mm、穿心錘重63.5kg。 2、試驗要點 (1)試驗前，觸探架應安裝平穩(wěn)，保持觸探孔垂直，垂直度偏差不超過2%; (2)試驗時，應使穿心錘自由下落，落距為76cm; (3)錘擊速度宜控制在每分鐘1530擊，打入過程應是連續(xù)的; (4)及時記錄每貫入0. 1m的錘擊數(shù)，也可記錄每一陣擊的貫入度，然后再換算為每貫入0.10m所需的錘擊數(shù); (5)對于一般砂、圓礫和卵石、觸探深度不宜超過1216m; (6)當連續(xù)三次N63.550擊時，若要繼續(xù)觸探，可考慮使用超重型動力觸探; (7)每貫入1m，宜將鉆桿轉(zhuǎn)動一圈半;當貫入深度超過10m，每貫入20cm宜轉(zhuǎn)動鉆桿一次,確定地基土的承載力和變

7、形模量,工業(yè)與民用建筑工程地質(zhì)勘察規(guī)范 推薦使用的地基土承載力標準值,確定砂土的孔隙比,確定砂土的密實度,確定樁的持力層和承載力,1)確定樁基持力層 對有建筑經(jīng)驗的地區(qū)是行之有效的辦法，如廣州地區(qū)，上部為淤泥，底部為紅砂巖殘積土或直接為基巖，動力觸探穿過軟土層即到樁的持力層。因此利用動力觸探，快速、有效，節(jié)約了鉆探工作量，得到廣泛的使用，但必須是有經(jīng)驗的地區(qū)，并配少量鉆孔驗證。對沒有經(jīng)驗的地區(qū)，要持謹慎的態(tài)度，以免產(chǎn)生誤判。 (2)確定單樁承載力 沈陽市樁基礎試驗研究小組根據(jù)沈陽樁的持力層主要為砂層。利用重型動力觸探與單樁靜載荷試驗所得出的單樁容許承載力建立的相關(guān)關(guān)系，得到用重型動力觸探計算單

8、樁承載力標準值的經(jīng)驗公式,4.3 超重型動力觸探(N120,1、試驗設備及技術(shù)規(guī)格 穿心錘:質(zhì)量120kg，落距100cm，自由落錘;探頭:圓錐角60，直徑74mm ,截面積40cm2；直徑60mm，長度1-1.5m/節(jié)，質(zhì)量11.4kg/m;錘墊、導向桿、探頭的總質(zhì)量約15.0kg。 2. 適用范圍 主要適用于貫入指標N120為6擊以上(N63.515擊)的中密、密實卵石層和含有少量漂石的卵石層，不適用于砂類土和漂石層。觸探最大深度不超過20m,N120動力觸探在工程勘察的實踐中主要應用于如下方面: (1)查明卵石層的密實度和均勻性，并與鉆探和工程物探資料相結(jié)合進行分層、定名和地基評價。 (

9、2)圈定卵石層內(nèi)的軟弱夾層，選擇樁基持力層和確定需要進行加固處理(如灌漿、振沖等)的范圍。 (3)評估地基的承載力和變形。 (4)查明基巖的埋深和軟質(zhì)巖石強風化帶的厚度。 (5)檢驗砂卵石人工墊層地基和碎石樁地基的施工質(zhì)量和加固效果,確定卵石土的密實度及均勻性,確定卵石土地基承載力和變形模量,確定樁端土的承載力,試驗要點,1)觸探前應認真檢查設備規(guī)格，丈量工具、探桿的垂直度，經(jīng)常維修保養(yǎng)自動脫鉤裝置，保證自由落錘。不符合規(guī)定的部件應及時更新。 (2)觸探時，應下入一定長度的套管作為孔口穩(wěn)定和探桿導向的裝置，柴油機中速運轉(zhuǎn)，錘擊速率均勻，每分鐘錘擊18次左右。 (3)探頭、探桿、錘墊的絲扣必須擰

10、緊，每接一根鉆桿，就應推轉(zhuǎn)，減少摩擦。 (4)探桿露出地表部分的長度應控制在1. 5m以內(nèi)，以免晃動，影響質(zhì)量。 (5)丈量探桿和標示刻度應力求準確，計數(shù)應認真負責，記錄清晰正確,6. 試驗資料的整理與成果的應用,圓錐動力觸探試驗成果分析應包括下列內(nèi)容: (1)單孔連續(xù)圓錐動力觸探試驗應繪制錘擊數(shù)與貫入深度關(guān)系曲線; (2)計算單孔分層貫入指標平均值時，應剔除臨界深度(不超過1m)以內(nèi)的數(shù)值、超前和滯后影響范圍內(nèi)的異常值; (3)根據(jù)各孔分層的貫入指標平均值，用厚度加權(quán)平均法計算場地分層貫入指標平均值和變異系數(shù),勘探工作量的布置,1)每一勘察場地動探點的數(shù)量不應小于6個。 2)當N120動力觸

11、探既作為測試手段又作為勘探手段應用時，觸探點的間距應滿足勘察規(guī)范的要求和符合場地的巖土工程條件。對于樁基或透鏡狀軟弱夾層較多的場地，觸探點的間距一般應達到1224m，必要時可適當加密。 3)每一勘察場地，應根據(jù)動探曲線的類型、形態(tài)特點及場地工程地質(zhì)特征，選擇13個動探點布置控制性鉆探或坑探，通過鉆(坑)探、取樣、試驗、觀察等掌握地層的成層特點，作為解釋動探曲線和進行分層的地質(zhì)依據(jù)并準確測定地下水位。 4)對于N1205的軟弱夾層，應注意取樣和分類試驗(顆粒分析、塑(液限)試驗)及其他有關(guān)項目的室內(nèi)試驗，以便準確分層、定名和評價。必要時，應改用N63.5動力觸探，以提高測試精度,特種類型動力觸探

12、,5. 影響因素和試驗指標的修正,影響動力觸探的因素很復雜。對有些因素的認識也不完全一致。有些因素通過標準化統(tǒng)一后可得到控制，如機具設備、落錘方式等。但有些因素，如桿長、側(cè)壁摩擦、地下水、上覆壓力等，則在試驗時是難以控制的,一、桿長影響,對桿長的影響存在不同的看法。按牛頓碰撞理論，隨著桿長的增長，由探桿傳輸給圓錐探頭的有效能量逐漸減小，使擊數(shù)偏大。故必須對N值加以修正。而按彈性波動理淪，隨著桿長的增長，開始有效能量是逐漸增大的，超過一定桿長后，有效能量趨于定值，對輕型動力觸探，當桿長超過3m;對中型動力觸探，當桿長超過5m;對重型動力觸探，當桿長超過10m，桿長的影響已不明顯，均可忽略不計,二

13、、桿側(cè)摩擦的影響,探桿的側(cè)壁摩擦的影響也很復雜。在有些土層中，特別是軟粘土和有機土，側(cè)壁摩擦對擊數(shù)有重要影響。而對中密密實的砂土，尤其在地下水位以上。由于探頭直徑比探桿直徑大，側(cè)壁摩擦是可以忽略的。 一般情況，重型動力觸探深度小于15m,超重型動力觸探深度小于20m時，可以不考慮桿側(cè)摩擦的影響，如缺乏經(jīng)驗，應采取措施消除側(cè)摩擦的影響(如用泥漿)，或用泥漿與不用泥漿進行對比試驗來認識桿側(cè)摩擦的影響,三、地下水的影響,對地下水位以下的中、粗礫石和圓礫、卵石層，動力觸探錘擊數(shù)按下式校正: N63.5=N63.5*1.1+1 水利電力部制定的動力觸探規(guī)程中，不考慮地下水的影響，認為地下水位以下砂土飽和后，不僅動貫入阻力降低，而且土的強度、承載力也隨之降低,四、上覆壓力的影響,通過室內(nèi)試驗槽和三軸標定箱的試驗研究，認為上覆壓力對觸探貫入阻力的影響是顯著的。 但對于一定相對密度的砂土，上覆壓力對DPT試驗結(jié)果存在一個“臨界深度”，即錘擊數(shù)在此深度范圍內(nèi)隨著貫入深度的增加而增大，超過此深度后，錘擊數(shù)趨于穩(wěn)定值，增長率減小，并且臨界深度隨著相對密度和探頭直徑的增加而增大,7. 工程實例,產(chǎn)品名稱：可變能量動力觸探儀 產(chǎn)品編號：PANDA 產(chǎn)品廠商：法