動(dòng)力觸探試驗(yàn)演示文稿

動(dòng)力觸探試驗(yàn)演示文稿目前一頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)動(dòng)力觸探試驗(yàn)?zāi)壳岸揬總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)第一節(jié)概述一、動(dòng)力觸探試驗(yàn)的定義二、動(dòng)力觸探試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)及適用性三、動(dòng)力觸探技術(shù)的發(fā)展四、動(dòng)力觸探試驗(yàn)的分類五、動(dòng)力觸探試驗(yàn)的目的

目前三頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)一、動(dòng)力觸探試驗(yàn)的定義

（dynamicpenetrationtest，DPT

）

利用一定的錘擊能量，將一定規(guī)格的圓錐探頭打入土中，根據(jù)打入土中的難易程度來判別土層工程性質(zhì)的一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法。判別指標(biāo)采用的是貫入一定深度的錘擊數(shù)。第一節(jié)

概述

目前四頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)二、動(dòng)力觸探試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)及適用性

優(yōu)點(diǎn)：試驗(yàn)設(shè)備相對(duì)簡單，操作方便，適應(yīng)土類較廣，

并且可以連續(xù)貫入。缺點(diǎn)：試驗(yàn)誤差較大，再現(xiàn)性較差。適用土類：對(duì)難以取樣的各種填土、砂土、粉土、碎石

土、砂礫土、卵石、礫石等含粗顆粒的土類。目前五頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)三、動(dòng)力觸探技術(shù)的發(fā)展

1.國際上動(dòng)力觸探的發(fā)展歷史較長。最先在歐洲各國得到廣泛應(yīng)用，就是因?yàn)檫@些國家廣泛分布著粗顆粒土層及冰積層，取土樣比較困難，適合采用動(dòng)力觸探方法。2.在國內(nèi)（1）50年代初由南京水利實(shí)驗(yàn)處引進(jìn)推廣。（2）至50年代后期得到普及，很多單位做了很有價(jià)值的試驗(yàn)研究，積累了大量的使用經(jīng)驗(yàn)。目前六頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)（3）70年代制定了相應(yīng)的規(guī)范，在試驗(yàn)設(shè)備類型上趨于統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化，加快了發(fā)展進(jìn)程。（4）目前，已成為我國粗顆粒土的地基勘察測(cè)試的主要手段。目前七頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)四、動(dòng)力觸探試驗(yàn)的分類

1．國際分類

1974年和1982年在歐洲召開的二次國際觸探學(xué)術(shù)會(huì)議，對(duì)動(dòng)力觸探測(cè)試方法的統(tǒng)一起了推動(dòng)作用。會(huì)議建議按使用穿心錘的重量（或錘擊能量）的不同，將動(dòng)力觸探分為：輕型（≤10kg）、中型（10～40kg）、重型（40～60kg）及超重型（>60kg）。2．我國分類我國《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SD128－86）將動(dòng)力觸探分為輕型、重型、超重型三種。其規(guī)格及適用土類見表4－1。目前八頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)表4－1圓錐動(dòng)力觸探的類型及規(guī)格

目前九頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)五、動(dòng)力觸探試驗(yàn)的目的1．試驗(yàn)成果（1）進(jìn)行地基土的力學(xué)分層；（2）定性評(píng)價(jià)地基土的均勻性和物理性質(zhì)（狀態(tài)、密實(shí)度等）；（3）查明土洞、滑動(dòng)面、軟硬土層界面的位置。2．成果應(yīng)用（1）評(píng)定地基土的強(qiáng)度和變形參數(shù)；（2）評(píng)定天然地基的承載力；（3）估算單樁承載力。目前十頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)第二節(jié)試驗(yàn)原理

二、原理表述一、公式推導(dǎo)

目前十一頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)（1）動(dòng)力觸探試驗(yàn)的理想自由落錘能量計(jì)算M——落錘的質(zhì)量（kg）；v——錘自由下落碰撞探桿前的速度（m/s）。（2）能量損失修正實(shí)際的錘擊能量與理想的落錘能量不同，受落錘方式、導(dǎo)桿摩擦、錘擊偏心、打頭材質(zhì)、形狀、大小、桿件傳輸能量效率等因素的影響，要損失一部分能量，應(yīng)進(jìn)行修正：第二節(jié)

試驗(yàn)的基本原理一、公式推導(dǎo)

目前十二頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)

Ep＝e1

e2

e3EM

或直接采用勢(shì)能定義：Ep＝H×Mg（H表示落距）或近似為Ep＝0.6EMEp——平均每擊傳遞給圓錐探頭的能量；

e1——落錘效率系數(shù)，對(duì)自由落錘，e1≈0.92；

e2——能量輸入探桿系統(tǒng)的傳輸效率系數(shù)，對(duì)于國內(nèi)通用的大鋼探頭，e2≈0.65

e3——桿長傳輸能量的效率系數(shù)，隨桿長的增大而增大，桿長大于3m時(shí)，e3≈1。目前十三頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)圖4-1動(dòng)力觸探功能轉(zhuǎn)換原理示意圖（3）探頭貫入土中所作的功h——貫入度；N——貫入度為h的錘擊數(shù)。（因此，h/N表示錘擊一次的貫入度）Rd——探頭單位面積的動(dòng)貫入阻力（J/cm2）；

A——探頭的截面積（cm2）。目前十四頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)（4）能量轉(zhuǎn)換與守恒根據(jù)能量轉(zhuǎn)換與守恒定律，落錘的勢(shì)能→錘擊動(dòng)能→探頭做功，因此，能量平衡：（見圖4－1）（h/N＝s，表示平均每擊的貫入度）或目前十五頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)二、原理表述

當(dāng)規(guī)定一定的貫入深度h，采用一定規(guī)格（規(guī)定的探頭截面、圓錐角、重量）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(dòng)貫入阻力Rd的大小，即直接反映被貫入土層的密實(shí)程度和力學(xué)性質(zhì)。因此，實(shí)踐中常采用貫入土層一定深度的錘擊數(shù)作為圓錐動(dòng)力觸探的試驗(yàn)指標(biāo)。目前十六頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)第三節(jié)儀器設(shè)備、試驗(yàn)方法

及技術(shù)要求一、儀器設(shè)備二、試驗(yàn)方法三、技術(shù)要求目前十七頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)一、儀器設(shè)備

1．輕型動(dòng)力觸探包括導(dǎo)向桿、穿心錘、錘墊、探桿和圓錐探頭五部分，見圖4-2。重錘的提升有人力和機(jī)械兩種。第三節(jié)

試驗(yàn)技術(shù)要求目前十八頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)

2．重型動(dòng)力觸探重型、超重型設(shè)備與輕型設(shè)備相似，只是在尺寸和重量上有差別。另外，重型動(dòng)探試驗(yàn)一般都采用自動(dòng)落錘方式，在錘上增加了提引器。提引器可分為內(nèi)掛式和外掛式兩種。（1）內(nèi)掛式提引器：利用導(dǎo)桿的頸縮，使提引器內(nèi)的活動(dòng)裝置（鋼珠、偏心輪或掛鉤）發(fā)生變位，完成掛錘、脫鉤及自由落錘的過程。（2）外掛式提引器：利用上提力完成掛錘，靠導(dǎo)桿頂端所設(shè)彈簧錐或凸塊強(qiáng)制掛鉤張開，使重錘自由落下。目前十九頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)目前二十頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)二、試驗(yàn)方法（1）將穿心錘穿入帶鋼砧與錘墊的觸探桿上；（2）將探頭及探桿垂直地面放于測(cè)試地點(diǎn)；（3）提升穿心錘至預(yù)定高度，使其自由下落撞擊錘墊，將探頭打入土中；（4）記錄每貫入30cm（或10cm）的錘擊數(shù)；（5）重復(fù)上述步驟，直至預(yù)定試驗(yàn)深度。目前二十一頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)三、技術(shù)要求

1．為確保恒定的錘擊能量，應(yīng)采用固定落距的自動(dòng)落錘裝置。2．錘擊時(shí)應(yīng)保持探桿的垂直，錘擊過程應(yīng)防止錘擊偏心、探桿歪斜和探桿側(cè)向晃動(dòng)。因此，要求探桿連接后的最初5m最大偏斜度不應(yīng)超過1％，大于5m后的最大偏斜度不應(yīng)超過2％。每貫入1m，應(yīng)將探桿轉(zhuǎn)一圈半，使觸探能保持垂直貫入，并減少探桿的側(cè)阻力。貫入深度超過10m后，每貫入0.2m即旋轉(zhuǎn)一次。目前二十二頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)3．每一觸探孔應(yīng)連續(xù)貫入，只是在接探桿時(shí)才允許停頓。4．對(duì)輕、重型圓錐動(dòng)力觸探N10、N63.5正常范圍是3~50擊，對(duì)超重型N120的正常范圍是3～40擊。當(dāng)擊數(shù)超過正常范圍，如遇軟粘土層，可記錄每擊的貫入度；如遇硬土層，可記錄一定擊數(shù)下的貫入度。5．當(dāng)N10>50即可停止試驗(yàn)；當(dāng)N63.5>50，可停止試驗(yàn)改用超重型試驗(yàn)。6．我國一般采用貫入錘擊速率為15～30擊/min。目前二十三頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)7．貫入深度的一般限制：對(duì)輕型，一般應(yīng)<4m，主要用于測(cè)試并提供淺基礎(chǔ)的地基承載力參數(shù)；檢驗(yàn)建筑物地基的夯實(shí)程度；檢驗(yàn)建筑物機(jī)槽開挖后，基底以下是否存在軟弱下臥層等。重型<12~15m，超重型<20m，超過此深度應(yīng)考慮側(cè)壁摩阻力的影響。主要用于查明地層在垂直方向和水平方向上的均勻程度。目前二十四頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)第四節(jié)影響成果的主要因素

二、桿側(cè)摩擦的影響一、桿長的影響

三、上覆壓力的影響

目前二十五頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)一、桿長修正

第四節(jié)

試驗(yàn)影響因素分析

對(duì)桿長的影響，我國各個(gè)領(lǐng)域的規(guī)范或規(guī)程不盡相同。（1）《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001），對(duì)動(dòng)力觸探試驗(yàn)指標(biāo)均不進(jìn)行桿長修正。（2）鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)程》（TB10041-2003），規(guī)定需進(jìn)行桿長修正。因此，在進(jìn)行成果整理時(shí)，應(yīng)根據(jù)巖土參數(shù)與動(dòng)力觸探指標(biāo)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式時(shí)的具體條件，決定是否對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行桿長修正。目前二十六頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)

采用牛頓碰撞理論，建立桿長修正公式：

N=αN’

可以對(duì)重型、超重型動(dòng)力觸探結(jié)果進(jìn)行修正。N——經(jīng)修正后的圓錐動(dòng)力觸探錘擊數(shù)；N’——實(shí)測(cè)的圓錐動(dòng)力觸探錘擊數(shù)。表4-2，4-3分別給出了重型、超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果的桿長修正系數(shù)。目前二十七頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)表4-2N63.5的桿長修正系數(shù)目前二十八頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)表4-3N120的桿長修正系數(shù)目前二十九頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)二、桿側(cè)摩擦的影響

（1）中密-密實(shí)砂土，尤其在地下水位以上，由于探頭直徑比探桿直徑大，可不考慮側(cè)壁摩擦；（2）軟粘土和有機(jī)土，側(cè)壁摩擦對(duì)擊數(shù)有重要影響。（3）在一般土層條件下，重型觸探在深度15m范圍內(nèi)，超重型觸探在20m深度范圍內(nèi)，可不考慮側(cè)壁摩阻的影響。在此深度之外，可采用泥漿或加套管以消除側(cè)壁摩阻的影響。目前三十頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)三、上覆壓力的影響

隨著貫入深度的增加，土的有效上覆壓力和側(cè)壓力都會(huì)增加。實(shí)驗(yàn)也表明，上覆壓力對(duì)觸探貫入阻力的影響也是顯著的。但對(duì)于一定相對(duì)密實(shí)度的砂土，上覆壓力對(duì)圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果存在一個(gè)“臨界深度”，即錘擊數(shù)在此深度范圍內(nèi)隨著灌入深度的增加而增大，超過此深度后，錘擊數(shù)趨于穩(wěn)定，并且臨界深度隨著相對(duì)密度和探頭直徑的增加而增大。目前三十一頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)

對(duì)于一定密度組成的砂土，動(dòng)力觸探擊數(shù)N與相對(duì)密度Dr和有效上覆壓力σ’v存在著一定的相關(guān)關(guān)系，即：

N/Dr2=a+bσ’v式中，a，b為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，隨砂土的粒度組成變化?；蛘卟捎脴?biāo)貫試驗(yàn)深度影響修正公式：

N63.5=CNN’63.5

CN=1-1.25lgσ’vCN——修正系數(shù)；N63.5——修正后的擊數(shù)；N’63.5——實(shí)測(cè)的擊數(shù)；σ’v——實(shí)測(cè)N’63.5處土的有效上覆壓力。目前三十二頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)第五節(jié)試驗(yàn)資料整理與成果應(yīng)用

二、成果的工程應(yīng)用

1.評(píng)定地基土的狀態(tài)或密實(shí)程度

2.確定地基土的承載力

3.估算地基的變形模量E0

4.預(yù)估單樁承載力

一、試驗(yàn)資料的整理與分析

1.繪制動(dòng)力觸探曲線

2.劃分土層界限

3.計(jì)算各層的擊數(shù)平均值目前三十三頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)一、試驗(yàn)資料的整理與分析

第五節(jié)

試驗(yàn)資料整理

1．繪制動(dòng)力觸探N—h或N’—h曲線圖繪制錘擊數(shù)沿深度的變化曲線，不論是實(shí)測(cè)的N還是修正的N’，處理方法都相同。以錘擊數(shù)為橫坐標(biāo)，貫入深度為縱坐標(biāo)。對(duì)輕型動(dòng)力觸探按每貫入30cm的擊數(shù)繪制N10—h曲線，重型動(dòng)力觸探每貫入10cm的擊數(shù)繪制N63.5—h曲線或N’63.5—h曲線。目前三十四頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)目前三十五頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)2．劃分土層界限劃分力學(xué)分層的原則：考慮動(dòng)貫入阻力在土層變化附近的“超前反應(yīng)”。超前反應(yīng)指的是當(dāng)探頭從軟層進(jìn)入硬層或從硬層進(jìn)入軟層之前，動(dòng)貫入阻力就已感知土層的變化，提前變大或變小，反應(yīng)的范圍約為探頭直徑的2~3倍。實(shí)際中可以這樣處理：當(dāng)擊數(shù)由小變大（軟層進(jìn)入硬層）時(shí)，分層界限可選在軟層最后一個(gè)小值點(diǎn)以下2~3倍探頭直徑處；當(dāng)擊數(shù)由大變?。ㄓ矊舆M(jìn)入軟層）時(shí)，分層界限可選在軟層第一個(gè)小值點(diǎn)以上2~3倍探頭直徑處。目前三十六頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)3．計(jì)算各層的擊數(shù)平均值按單孔統(tǒng)計(jì)各層貫入指標(biāo)平均值及變異系數(shù)，用厚度加權(quán)平均法計(jì)算。統(tǒng)計(jì)時(shí)，應(yīng)剔除個(gè)別異常點(diǎn)，且不包括“超前”和“滯后”范圍的測(cè)試點(diǎn)。目前三十七頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)二、成果的工程應(yīng)用1．評(píng)定地基土的狀態(tài)或密實(shí)程度根據(jù)我國《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ50007-2002），可采用重型圓錐動(dòng)力觸探的錘擊數(shù)N63.5評(píng)定碎石土的密實(shí)度，見表4-4。注：（1）本表適用于平均粒徑小于50且最大粒徑不超過100mm的卵石、碎石、圓礫、角礫。（2）表內(nèi)N63.5為修正后的平均值。

表4-4碎石土的密實(shí)度

目前三十八頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)2．確定地基土的承載力利用動(dòng)力觸探的試驗(yàn)成果評(píng)價(jià)地基的承載力和變形模量，主要是依靠當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)積累，以及在經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立的統(tǒng)計(jì)關(guān)系是。我國原來的《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7—89）曾以附表的形式給出采用動(dòng)力觸探錘擊數(shù)估算地基土承載力基本值的有關(guān)成果，但在新規(guī)范中（GBJ50007—2002）中刪去了，主要原因是用一個(gè)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式很難概括不同地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)和成果。目前三十九頁\總數(shù)四十四頁\編于十二點(diǎn)

（1）用N10估計(jì)粘性土和素填土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值，見表4-5。（2）用N63.5估計(jì)中、粗、礫砂及碎石土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值，見表4-6。（3）用N120估計(jì)碎石土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值，見表4-7。（原水利電力部試驗(yàn)規(guī)程）目