巖土工程測試技術

1、第4章 圓錐(yunzhu)動力觸探試驗共四十六頁目錄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(jsh)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7. 工程實例共四十六頁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，然后依據貫入擊數或動貫入阻力判別(pnbi)土層的變化，確定土的工程性質，對地基土做出巖土工程評價。共四十六頁試驗(shyn)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(kngx)比或相對密實度、粉土及粘性土的狀態(tài)。(

2、2)估算土的強度和變形模量。(3)評定場地地基的均勻性及承載力。(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量效果。共四十六頁適用范圍共四十六頁2. 試驗(shyn)的基本原理DPT 的基本原理可以(ky)用能量平衡法來分析。在一次錘擊作用下的功能轉換按能量守恒原理，其關系為：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共四十六頁動貫入阻力(zl)Rd

3、考慮在動力觸探測試中，只能量測到土的永久變形，故將和彈性有關的變形略去，可推導(tudo)得土的動貫入阻力Rd為：e貫入度（mm），每擊貫入的深度；M重錘質量；m觸探器質量；A圓錐探頭底面積（m2）共四十六頁3. 試驗方法(fngf)和技術要求導向(do xin)桿提引器穿心錘錘座探桿探頭共四十六頁3. 試驗(shyn)方法和主要技術要求3.1 試驗方法圓錐動力觸探試驗的類型，按貫入能力的大小可分為輕型、重型和超重型3種。3.2 試驗技術要求(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(qngxi)和側向晃動，保持探桿垂直度；錘擊速

4、率每分鐘宜為15 30擊;(3)每貫入1m，宜將探桿轉動一圈半;當貫入深度超過10m，每貫入20cm宜轉動探桿一次；(4)對輕型動力觸探，當N10100或貫入15cm錘擊數超過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。共四十六頁中國動力(dngl)觸探的分類及設備共四十六頁3.1 輕型(qn xn)動力觸探(N10)1、試驗設備 主要由圓錐頭、觸探桿、穿心錘三部分組成。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，

5、穿心錘落距為50cm，使其自由下落，將探頭(tn tu)豎直打入土層中，每打入土層30cm的錘擊數即為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; 共四十六頁地基土承載力與變形(bin xng)模量的確定共四十六頁砂土密實(m shi)度的確定共四十六頁4.2 重型(zhngxng)動力觸探（N63.5）1、試驗設備 設備規(guī)格及探頭構造，如圖所示。觸探桿一般采用直徑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

6、觸探孔垂直，垂直度偏差不超過(chogu)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，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; (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，宜將鉆桿轉動一圈半;當貫入深度超過10m，每貫入20cm宜轉動鉆桿一次。共四十六頁共四十六頁共四十六頁共四十六頁確定地基(dj)土的承載力和變形模量工業(yè)與民用建筑工程地質

7、勘察規(guī)范 推薦使用(shyng)的地基土承載力標準值共四十六頁確定(qudng)砂土的孔隙比共四十六頁確定砂土(sh t)的密實度共四十六頁確定(qudng)樁的持力層和承載力 (1)確定樁基持力層 對有建筑經驗的地區(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，但必須是有經驗的地區(qū)，并配少量鉆孔驗證。對沒有經驗的地區(qū)，要持謹慎的態(tài)度，以免產生誤判。 (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(d

8、ch)的單樁容許承載力建立的相關關系，得到用重型動力觸探計算單樁承載力標準值的經驗公式。共四十六頁4.3 超重型動力(dngl)觸探(N120）1、試驗設備及技術規(guī)格 穿心錘:質量120kg，落距100cm，自由落錘;探頭:圓錐角60，直徑(zhjng)74mm ,截面積40cm2；直徑60mm，長度1-1.5m/節(jié)，質量11.4kg/m;錘墊、導向桿、探頭的總質量約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。共四十六頁N120動力觸探在工程勘察的實踐中主要應用

9、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合進行分層、定名和地基評價(pngji)。(2)圈定卵石層內的軟弱夾層，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量和加固效果。共四十六頁確定卵石(lunsh)土的密實度及均勻性共四十六頁確定卵石(lunsh)土地基承載力和變形模量共四十六頁確定(qudng)樁端土的承載力共四十六頁試驗(shyn)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，經常維修保養(yǎng)自動脫鉤

10、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，錘擊速率均勻，每分鐘錘擊18次左右。 (3)探頭、探桿、錘墊的絲扣必須擰緊，每接一根鉆桿，就應推轉，減少摩擦。 (4)探桿露出地表部分的長度應控制在1. 5m以內(y ni)，以免晃動，影響質量。 (5)丈量探桿和標示刻度應力求準確，計數應認真負責，記錄清晰正確。共四十六頁6. 試驗資料的整理(zhngl)與成果的應用 圓錐動力觸探試驗成果分析應包括下列內容: (1)單孔連續(xù)(linx)圓錐動力觸探試驗應繪制錘擊數與貫入深度關系曲線; (2)計算單孔分層貫入指標平均

11、值時，應剔除臨界深度(不超過1m)以內的數值、超前和滯后影響范圍內的異常值; (3)根據各孔分層的貫入指標平均值，用厚度加權平均法計算場地分層貫入指標平均值和變異系數。共四十六頁共四十六頁勘探(kntn)工作量的布置 1)每一勘察場地動探點的數量不應小于6個。 2)當N120動力觸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，應根據動探曲線的類型、形態(tài)特點及場地工程地質特征，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

12、(shyn)、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依據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)及其他有關項目的室內試驗，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。 共四十六頁特種(tzhng)類型動力觸探共四十六頁5. 影響(yngxing)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(jj)設備、落錘方式等。但有些因素，如桿長、側壁摩擦、地下水、上覆壓力等，則在試驗時是難以控制的。共四十六頁 一、桿長影響

13、(yngxing) 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，使擊數偏大。故必須(bx)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。共四十六頁共四十六頁共四十六頁二、桿側摩擦(mc)的影響 探桿的側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，側壁摩擦對擊數有重要影響。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

14、大，側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(kol)桿側摩擦的影響，如缺乏經驗，應采取措施消除側摩擦的影響(如用泥漿)，或用泥漿與不用泥漿進行對比試驗來認識桿側摩擦的影響。共四十六頁三、地下水的影響(yngxing)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(jingd)，而且土的強度、承載力也隨之降低(jingd)。共四十六頁四、上覆壓力(yl)的影響通過(tnggu)室

15、內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試驗結果存在一個“臨界深度”，即錘擊數在此深度范圍內隨著貫入深度的增加而增大，超過此深度后，錘擊數趨于穩(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。共四十六頁7. 工程(gngchng)實例產品名稱：可變能量動力觸探儀 產品編號：PANDA 產品廠商：法國操作簡便操作過程十分簡單，現場測定數據由PDA記錄、儲存，測試全只需一人便可完成。 測試范圍大 觸探深度一般可達46米，最大可達8米數據整理、計算方便精度高儀器結構(jigu) 該儀器為裝配式結構，包括標準重錘、主機箱、電子手薄、探桿、探頭、活塞、手柄、位移傳動帶和導線。其中探頭針對不同土質具有不同截面，分為2cm2、4cm2、10cm2三種，長度可以根據要求延續(xù)，探頭阻力可達到2030MPa。共四十六頁共四十六頁共四十六頁運用輕便(qngbin)動力觸探儀測試粉煤灰工程特性共四十六頁共四十六頁共四十六頁8.下節(jié)課：第7章 標準(biozhn)貫入