岩土工程测试技术

1、第4章 圆锥(yunzhu)动力触探试验共四十六页目录1. 概述2. 试验的基本原理3. 仪器设备4. 试验方法和主要技术(jsh)要求5. 影响因素和试验指标的修正6. 试验资料的整理与成果的应用7. 工程实例共四十六页1. 概 述圆锥动力触探试验(DPT:dynamic penetration test)是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，然后依据贯入击数或动贯入阻力判别(pnbi)土层的变化，确定土的工程性质，对地基土做出岩土工程评价。共四十六页试验(shyn)目的动力触探试验指标主要用于以下几个目的:(1)评定砂土的孔隙(kngx)比或相对密实度、粉土及粘性土的状态。(

2、2)估算土的强度和变形模量。(3)评定场地地基的均匀性及承载力。(4)探查土洞、滑动面、软硬土层界面等。(5)估算桩基持力层和承载力。(6)检验地基加固与改良的质量效果。共四十六页适用范围共四十六页2. 试验(shyn)的基本原理DPT 的基本原理可以(ky)用能量平衡法来分析。在一次锤击作用下的功能转换按能量守恒原理，其关系为：Em-穿心锤下落能量；Ek-锤与触探器碰幢时损失的能量；Ec-触探器弹性变形所消耗的能量；Ef-贯入时用于克服杆侧壁摩阻力所耗能量；Ep-由于土的塑性变形而消耗的能量；Ee-由于土的弹性变形而消耗的能量Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee共四十六页动贯入阻力(zl)Rd

3、考虑在动力触探测试中，只能量测到土的永久变形，故将和弹性有关的变形略去，可推导(tudo)得土的动贯入阻力Rd为：e贯入度（mm），每击贯入的深度；M重锤质量；m触探器质量；A圆锥探头底面积（m2）共四十六页3. 试验方法(fngf)和技术要求导向(do xin)杆提引器穿心锤锤座探杆探头共四十六页3. 试验(shyn)方法和主要技术要求3.1 试验方法圆锥动力触探试验的类型，按贯入能力的大小可分为轻型、重型和超重型3种。3.2 试验技术要求(1)采用自动落锤装置;(2)触探杆最大偏斜度不应超过2%，锤击贯入应连续进行；同时防止锤击偏心、探杆倾斜(qngxi)和侧向晃动，保持探杆垂直度；锤击速

4、率每分钟宜为15 30击;(3)每贯入1m，宜将探杆转动一圈半;当贯入深度超过10m，每贯入20cm宜转动探杆一次；(4)对轻型动力触探，当N10100或贯入15cm锤击数超过50时，可停止试验;对重型动力触探，当连续三次N63.5 50时，可停止试验或改用超重型动力触探。共四十六页中国动力(dngl)触探的分类及设备共四十六页3.1 轻型(qn xn)动力触探(N10)1、试验设备 主要由圆锥头、触探杆、穿心锤三部分组成。触探杆系用直径25mm的金属管，每根长1.01. 5m，穿心锤重10kg。2、试验要点 (1)先用轻便钻具钻至试验土层标高，然后对所需试验土层连续进行触探; (2)试验时，

5、穿心锤落距为50cm，使其自由下落，将探头(tn tu)竖直打入土层中，每打入土层30cm的锤击数即为N10； (3)若需描述土层时，可将触探杆拔出，取下探头，换上轻便钻头，进行取样; (4)本试验一般用于贯入深度小于4m的土层; (5)当N10100时或贯入0.15m超过50时，可停止试验; 共四十六页地基土承载力与变形(bin xng)模量的确定共四十六页砂土密实(m shi)度的确定共四十六页4.2 重型(zhngxng)动力触探（N63.5）1、试验设备 设备规格及探头构造，如图所示。触探杆一般采用直径42mm、穿心锤重63.5kg。 2、试验要点 (1)试验前，触探架应安装平稳，保持

6、触探孔垂直，垂直度偏差不超过(chogu)2%; (2)试验时，应使穿心锤自由下落，落距为76cm; (3)锤击速度宜控制在每分钟1530击，打入过程应是连续的; (4)及时记录每贯入0. 1m的锤击数，也可记录每一阵击的贯入度，然后再换算为每贯入0.10m所需的锤击数; (5)对于一般砂、圆砾和卵石、触探深度不宜超过1216m; (6)当连续三次N63.550击时，若要继续触探，可考虑使用超重型动力触探; (7)每贯入1m，宜将钻杆转动一圈半;当贯入深度超过10m，每贯入20cm宜转动钻杆一次。共四十六页共四十六页共四十六页共四十六页确定地基(dj)土的承载力和变形模量工业与民用建筑工程地质

7、勘察规范 推荐使用(shyng)的地基土承载力标准值共四十六页确定(qudng)砂土的孔隙比共四十六页确定砂土(sh t)的密实度共四十六页确定(qudng)桩的持力层和承载力 (1)确定桩基持力层 对有建筑经验的地区是行之有效的办法，如广州地区，上部为淤泥，底部为红砂岩残积土或直接为基岩，动力触探穿过软土层即到桩的持力层。因此利用动力触探，快速、有效，节约了钻探工作量，得到广泛的使用，但必须是有经验的地区，并配少量钻孔验证。对没有经验的地区，要持谨慎的态度，以免产生误判。 (2)确定单桩承载力 沈阳市桩基础试验研究小组根据沈阳桩的持力层主要为砂层。利用重型动力触探与单桩静载荷试验所得出(d

8、ch)的单桩容许承载力建立的相关关系，得到用重型动力触探计算单桩承载力标准值的经验公式。共四十六页4.3 超重型动力(dngl)触探(N120）1、试验设备及技术规格 穿心锤:质量120kg，落距100cm，自由落锤;探头:圆锥角60，直径(zhjng)74mm ,截面积40cm2；直径60mm，长度1-1.5m/节，质量11.4kg/m;锤垫、导向杆、探头的总质量约15.0kg。2. 适用范围 主要适用于贯入指标N120为6击以上(N63.515击)的中密、密实卵石层和含有少量漂石的卵石层，不适用于砂类土和漂石层。触探最大深度不超过20m。共四十六页N120动力触探在工程勘察的实践中主要应用

9、于如下方面:(1)查明卵石层的密实度和均匀性，并与钻探和工程物探资料相结合进行分层、定名和地基评价(pngji)。(2)圈定卵石层内的软弱夹层，选择桩基持力层和确定需要进行加固处理(如灌浆、振冲等)的范围。(3)评估地基的承载力和变形。(4)查明基岩的埋深和软质岩石强风化带的厚度。 (5)检验砂卵石人工垫层地基和碎石桩地基的施工质量和加固效果。共四十六页确定卵石(lunsh)土的密实度及均匀性共四十六页确定卵石(lunsh)土地基承载力和变形模量共四十六页确定(qudng)桩端土的承载力共四十六页试验(shyn)要点 (1)触探前应认真检查设备规格，丈量工具、探杆的垂直度，经常维修保养自动脱钩

10、装置，保证自由落锤。不符合规定的部件应及时更新。 (2)触探时，应下入一定长度的套管作为孔口稳定和探杆导向的装置，柴油机中速运转，锤击速率均匀，每分钟锤击18次左右。 (3)探头、探杆、锤垫的丝扣必须拧紧，每接一根钻杆，就应推转，减少摩擦。 (4)探杆露出地表部分的长度应控制在1. 5m以内(y ni)，以免晃动，影响质量。 (5)丈量探杆和标示刻度应力求准确，计数应认真负责，记录清晰正确。共四十六页6. 试验资料的整理(zhngl)与成果的应用 圆锥动力触探试验成果分析应包括下列内容: (1)单孔连续(linx)圆锥动力触探试验应绘制锤击数与贯入深度关系曲线; (2)计算单孔分层贯入指标平均

11、值时，应剔除临界深度(不超过1m)以内的数值、超前和滞后影响范围内的异常值; (3)根据各孔分层的贯入指标平均值，用厚度加权平均法计算场地分层贯入指标平均值和变异系数。共四十六页共四十六页勘探(kntn)工作量的布置 1)每一勘察场地动探点的数量不应小于6个。 2)当N120动力触探既作为测试手段又作为勘探手段应用时，触探点的间距应满足勘察规范的要求和符合场地的岩土工程条件。对于桩基或透镜状软弱夹层较多的场地，触探点的间距一般应达到1224m，必要时可适当加密。 3)每一勘察场地，应根据动探曲线的类型、形态特点及场地工程地质特征，选择13个动探点布置控制性钻探或坑探，通过钻(坑)探、取样、试验

12、(shyn)、观察等掌握地层的成层特点，作为解释动探曲线和进行分层的地质依据并准确测定地下水位。 4)对于N1205的软弱夹层，应注意取样和分类试验(颗粒分析、塑(液限)试验)及其他有关项目的室内试验，以便准确分层、定名和评价。必要时，应改用N63.5动力触探，以提高测试精度。 共四十六页特种(tzhng)类型动力触探共四十六页5. 影响(yngxing)因素和试验指标的修正影响动力触探的因素很复杂。对有些因素的认识也不完全一致。有些因素通过标准化统一后可得到控制，如机具(jj)设备、落锤方式等。但有些因素，如杆长、侧壁摩擦、地下水、上覆压力等，则在试验时是难以控制的。共四十六页 一、杆长影响

13、(yngxing) 对杆长的影响存在不同的看法。按牛顿碰撞理论，随着杆长的增长，由探杆传输给圆锥探头的有效能量逐渐减小，使击数偏大。故必须(bx)对N值加以修正。而按弹性波动理沦，随着杆长的增长，开始有效能量是逐渐增大的，超过一定杆长后，有效能量趋于定值，对轻型动力触探，当杆长超过3m;对中型动力触探，当杆长超过5m;对重型动力触探，当杆长超过10m，杆长的影响已不明显，均可忽略不计。共四十六页共四十六页共四十六页二、杆侧摩擦(mc)的影响 探杆的侧壁摩擦的影响也很复杂。在有些土层中，特别是软粘土和有机土，侧壁摩擦对击数有重要影响。而对中密密实的砂土，尤其在地下水位以上。由于探头直径比探杆直径

14、大，侧壁摩擦是可以忽略的。 一般情况，重型动力触探深度小于15m,超重型动力触探深度小于20m时，可以不考虑(kol)杆侧摩擦的影响，如缺乏经验，应采取措施消除侧摩擦的影响(如用泥浆)，或用泥浆与不用泥浆进行对比试验来认识杆侧摩擦的影响。共四十六页三、地下水的影响(yngxing)对地下水位以下的中、粗砾石和圆砾、卵石层，动力触探锤击数按下式校正:N63.5=N63.5*1.1+1水利电力部制定的动力触探规程中，不考虑地下水的影响，认为地下水位以下砂土饱和后，不仅动贯入阻力降低(jingd)，而且土的强度、承载力也随之降低(jingd)。共四十六页四、上覆压力(yl)的影响通过(tnggu)室

15、内试验槽和三轴标定箱的试验研究，认为上覆压力对触探贯入阻力的影响是显著的。但对于一定相对密度的砂土，上覆压力对DPT试验结果存在一个“临界深度”，即锤击数在此深度范围内随着贯入深度的增加而增大，超过此深度后，锤击数趋于稳定值，增长率减小，并且临界深度随着相对密度和探头直径的增加而增大。共四十六页7. 工程(gngchng)实例产品名称：可变能量动力触探仪 产品编号：PANDA 产品厂商：法国操作简便操作过程十分简单，现场测定数据由PDA记录、储存，测试全只需一人便可完成。 测试范围大 触探深度一般可达46米，最大可达8米数据整理、计算方便精度高仪器结构(jigu) 该仪器为装配式结构，包括标准重锤、主机箱、电子手薄、探杆、探头、活塞、手柄、位移传动带和导线。其中探头针对不同土质具有不同截面，分为2cm2、4cm2、10cm2三种，长度可以根据要求延续，探头阻力可达到2030MPa。共四十六页共四十六页共四十六页运用轻便(qngbin)动力触探仪测试粉煤灰工程特性共四十六页共四十六页共四十六页8.下节课：第7章 标准(biozhn)贯入