圆锥动力触探试验

1、关于圆锥动力触探试验第1页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.1.1动力触探试验概念 如前所述，静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土；但对碎石类土和较密实砂土则难以贯入。 而对于这些静力触探试验难以勘探的土类，可以采用圆锥动力触探或标准贯入试验来进行。 圆锥动力触探试验(DPT)(dynamic penetration test)是用一定质量的重锤，以一定高度的自由落距，将标准规格的圆锥形探头贯入土中，根据打入土中一定距离所需的锤击数，判定土的力学特性，具有勘探和测试双重功能。 动力触探试验方法可以归为两大类，即圆锥动力触探试验和标准贯入试验。

2、7.1动力触探试验概念第2页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.1.1动力触探试验概念 动力触探试验的特点： 动力触探试验具有设备简单、操作方便、简易快速、适应性广等特点。尤其对于难以取样的无粘性土(砂土、碎石土等)及静力触探难以贯入的密实砂土层及卵砾石层等土层，圆锥动力触探是十分有效的勘探和检验手段。7.1动力触探试验概念第3页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.1.1动力触探试验概念7.1动力触探试验概念第4页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.1.2动力触探试验原理 当采用一定质量的重锤，以一定高度的自由落距，将标准规格的

3、圆锥形探头贯入土中时，不同性质的土层会产生不同的贯入阻力。 探头的单位贯入阻力与锤击数N成正比，即N的大小反映了动贯入阻力的大小，它与土层的种类、紧密程度、力学性质等密切相关。 因此可以将标准状态下的锤击数作为反映土层综合性能的指标。通过锤击数与室内有关试验及载荷试验等进行对比和相关分析，建立起相应的经验公式，应用于实际观测。7.1动力触探试验概念第5页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四 动力触探使用的设备包括动力设备和贯入系统两大部分，见后面图。 动力设备的作用是提供动力源，为便于野外施工，多采用柴油发动机；对于轻型动力触探也有采用人力提升的方式的。 贯入部分是动力触探的

4、核心，由穿心锤、探杆和探头组成。 根据动力触探所用穿心锤的质量，可以将动力触探试验的类型分为轻型、重型和超重型三种，其规格和适用土类应符合下页表10.4.1的规定。7.2动力触探试验设备7.2.1动力触探试验设备第6页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.2.1动力触探试验设备7.2动力触探试验设备第7页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.2.1动力触探试验设备7.2动力触探试验设备第8页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.2.1动力触探试验设备7.2动力触探试验设备第9页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.

5、2.1动力触探试验设备7.2动力触探试验设备第10页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.2动力触探试验设备7.2.1动力触探试验设备第11页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.2动力触探试验设备7.2.1动力触探试验设备第12页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.2.1动力触探试验设备7.2动力触探试验设备第13页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.2.1动力触探试验设备7.2动力触探试验设备第14页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.2.1动力触探试验设备7.2动力触探试验设备第15

6、页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.3.1勘规要求 岩土工程勘察规范(GB-50021-2001)第10.4.2条：圆锥动力触探试验技术要求应符合下列规定： 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、探杆倾斜和侧向晃动，保持探杆垂直度；锤击速率每分钟宜为1530击； 3.每贯入lm，宜将探杆转动一圈半；当贯入深度超过l0m，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N63.550时，可停止试验或改用超重型动力触探。 7.3动

7、力触探试验要点第16页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四 勘规第10.4.2条主要考虑了对试验成果有影响的一些因素。 1.锤击能量是最重要的因素。规定落锤方式采用控制落距的自动落锤，使锤击能量比较恒定，注意保持杆件垂直，探杆的偏斜度不超过2%。锤击时防止偏心及探杆晃动。 2.触探杆与土间的侧摩阻力是另一重要因素。试验过程中，可采取下列措施减少侧摩阻力的影响： 1)使探杆直径小于探头直径。在砂土中探头直径与探杆直径比应大于1.3，而在黏土中可小些； 2)贯入一定深度后旋转探杆(每lm转动一圈或半圈)，以减少侧摩阻力；贯入深度超过l0m，每贯入0.2m，转动一次；7.3动力触探

8、试验要点7.3.1勘规要求第17页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四 3)探头的侧摩阻力与土类、土性、杆的外形、刚度、垂直度、触探深度等均有关，很难用一固定的修正系数处理，应采取切合实际的措施，减少侧摩阻力，对贯入深度加以限制。 3.锤击速度也影响试验成果，一般采用每分钟1530击；在砂土、碎石土中，锤击速度影响不大，则可采用每分钟60击。 4.贯入过程应不间断地连续击入，在黏性土中击人的间歇会使侧摩阻力增大。 5.地下水位对击数与土的力学性质的关系没有影响，但对击数与土的物理性质(砂土孔隙比)的关系有影响，故应记录地下水位埋深。7.3.1勘规要求7.3动力触探试验要点第1

9、8页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.3.2试验方法 1.先用轻便钻具钻至试验土层标高，然后对所需试验土层进行连续贯入。 2.试验时，穿心锤的落距为(0.500.02)m，使其自由下落。 锤击频率每分钟宜1530击，并始终保持探杆垂直，记录每打入土层中0.30m时所需的锤击数N10。 3.若需描述土层情况时，可将触探杆拨出，取下探头，换钻头进行取样。7.3动力触探试验要点一.轻型动力触探第19页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.3.2试验方法 4.如遇密实坚硬土层，当贯入0.30m所需锤击数超过100击或贯入0.15m超过50击时，即可停止试验。

10、(教材中的相应锤击数分别是90击和45击)。 如需对下卧土层进行试验时，可用钻具穿透坚实土层后再贯入。 5.轻型动力触探适用于一般粘性土、粘性素填土和粉土，其连续贯入深度小于4m的。 必要时，也可在连续贯入4m后，用钻具将孔掏清，再继续贯入2m。7.3动力触探试验要点第20页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.3.2试验方法 1.试验前将触探架安装平稳，使触探保持垂直地进行。垂直度的最大偏差不得超过2%。触探杆应保持平直，连结牢固。 2.贯入时，应使穿心锤自由落下，落锤高度为(0.760.02)m。地面上的触探杆的高度不宜过高，以免倾斜与摆动太大。 3.锤击速率仍为每分钟

11、1530击。打入过程仍应连续，及时记录一阵击的贯入深度及相应的锤击数。 7.3动力触探试验要点二.重型动力触探第21页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.3.2试验方法 4.及时记录每贯入0.10m所需的锤击数。其方法可在触探杆上每0.1m划出标记，然后直接(或用仪器)记录锤击数；也可以记录每一阵击的贯入度，然后再换算为每贯入0.1m所需的锤击数。最初贯入的lm内可不记读数。 5.重型动力触探一般适用于砂土和碎石土。最大贯入深度1012m。超过该深度时，需考虑触探杆的侧壁摩阻影响。7.3动力触探试验要点第22页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.3.

12、2试验方法 6.每贯入0.1m所需锤击数连续三次超过50击时，即停止试验。如需对下部土层继续进行试验时，可改用超重型动力触探。 7.本试验也可在钻孔中分段进行，一般可先进行贯入，然后进行钻探，直至动力触探所测深度以上1m处，取出钻具将触探器放入孔内再进行贯入。7.3动力触探试验要点第23页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.3.2试验方法 1.贯入时穿心锤自由下落，落距为(1.000.02)m。贯入深度一般不宜超过20m，超过此深度限值时，需考虑触探杆侧壁摩阻的影响。 2.其他步骤可参照重型动力触探进行。 3.超重型动力触探一般适用于密实的碎石或埋深较大、厚度较大的碎石土

13、。贯入深度一般不超过20m。7.3动力触探试验要点三.超重型动力触探第24页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四 岩土工程勘察规范(GB-50021-2001)第10.4.2条：圆锥动力触探试验成果分析应包括下列内容： 1.单孔连续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值时，应剔除临界深度以内的数值、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。7.4动力触探资料整理7.4.1勘规要求第25页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四 勘规第10.4.

14、2条对动力触探成果分析作如下说明： 1.根据触探击数、曲线形态，结合钻探资料可进行力学分层，分层时注意超前滞后现象，不同土层的超前滞后量是不同的。 上为硬土层下为软土层时，超前约为0.50.7m，滞后约为0.2m；上为软土层下为硬土层时，超前约为0.10.2m，滞后约为0.30.5m。7.4动力触探资料整理7.4.1勘规要求第26页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四 2.在整理触探资料时，应剔除异常值，在计算土层的触探指标平均值时，超前滞后范围内的值不反映真实土性；临界深度以内的锤击数偏小，不反映真实土性，故不应参加统计。动力触探本来是连续贯入的，但也有配合钻探，间断贯入的

15、做法，间断贯入时临界深度以内的锤击数同样不反映真实土性，不应参加统计。 3.整理多孔触探资料时，应结合钻探资料进行分析，对均匀土层，可用厚度加权平均法统计场地分层平均触探击数值。7.4动力触探资料整理7.4.1勘规要求第27页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四 在每个动探孔完成后，应在现场及时核对所记录的击数、尺寸是否有错漏，项目是否齐全；核对完毕后，在记录表上签上记录者的名字和测试日期。一.检查核对现场记录7.4动力触探资料整理7.4.2整理资料第28页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四1.轻型动力触探 1)轻型动力触探不考虑杆长修正，实测击数N10可

16、直接应用。 2)根据每贯入30cm的实测击数绘制N10h曲线图。 3)根据每贯入30cm的锤击数对地基土进行力学分层，然后计算每层实测击数的算术平均值。二.实测击数的校正7.4动力触探资料整理7.4.2整理资料第29页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四2.重型动力触探 1)侧壁摩擦系数校正：对于砂土和松散-中密的圆砾卵石，触深深度在115m的范围内时，可不考虑侧壁摩擦的影响。 2)触探杆长度校正：当触探杆长度大于2m时，锤击数按下式进行校正：N63.5=N式中：N63.5重型动力触探试验锤击数，单位为击； 触探杆长度校正系数； N贯入10cm的实测锤击数，单位为击。 7.4

17、动力触探资料整理7.4.2整理资料第30页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四 3)地下水影响的校正：N63.5=1.1N63.5+1.0式中：N63.5经地下水影响校正后的锤击数，单位为击； N63.5未经地下水影响校正而经触探杆长度校正后的锤击数，单位为击。 7.4动力触探资料整理7.4.2整理资料第31页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四3.超重型动力触探 触探杆长度及侧壁摩擦影响的校正：N120=FnN式中：N120超重型动力触探试验锤击数，单位为击； 触探杆长度校正系数； Fn触探杆侧壁摸影响校正系数； N贯入10cm的实测锤击数，单位为击。 7

18、.4动力触探资料整理7.4.2整理资料第32页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四 动贯入阻力与锤击数可采用荷兰的动力公式：式中 qd动贯入阻力(MPa)； M落锤质量(kg)； m圆锥探头及杆件系统(包括打头、导向杆等)的质量(kg)； H落距(m)； A圆锥探头面积(cm2) e贯入度，等于D/N，D为规定贯入深度，N为规定贯入深度的锤击数； g重力加速度，其值为9.81m/s2。7.4动力触探资料整理7.4.2整理资料三.动贯入阻力的计算第33页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四 前面公式建立在古典的牛顿非弹性碰撞理论(不考虑弹性变形量的损耗)。故限

19、用于： 1)贯入土中深度小于12m，贯入度250mm。 2)m/M2。如果实际情况与上述适用条件出入大，用上式计算应慎重。 动力触探的锤击能量(锤重Q与落距H乘积)，一部分用于克服土对触探的贯入阻力，称为有效能量；另一部分消耗于锤与落杆的碰撞、探杆的弹性变形及与孔壁土的摩擦等，称为无效能量或损耗量。7.4动力触探资料整理7.4.2整理资料第34页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四 动力触探试验需要绘制单孔触探探击数与深度的关系曲线。触探曲线一般绘制成沿着深度方向的直方图，见下页图示。 对轻型动力触探，按照每贯入30cm的击数绘制N10-h曲线； 重型、超重型动力触探按照每贯

20、入10cm的击数绘制N-h曲线。 根据触探曲线的形态，结合钻探资料对触探孔进行力学分层。四.绘制单孔触探探击数与深度的关系曲线7.4动力触探资料整理7.4.2整理资料第35页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.4动力触探资料整理7.4.2整理资料动力触探试验的典型N-h曲线 第36页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.4动力触探资料整理7.4.2整理资料动力触探试验的典型N-h曲线 第37页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四 勘规第10.4.4条对动力触探指标的应用有如下方面：动力触探指标可用于评定土的状态、地基承载力、场地均匀性

21、等，这种评定系建立在地区经验的基础上。7.5.1成果应用概述7.5动力触探成果应用第38页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.5动力触探成果应用 根据触探曲线的形态，结合钻探资料可以对触探孔进行力学分层。 分层时应考虑触探的界面效应，即下卧层的影响。一般由软层(小击数)进入硬层(大击数)时，分层界限可选在软层最后一个小值点以下0.10.2m处；由硬层进入软层时，分层界限可选在软层最后一个小值点以上0.10.2m处(教材此处有误)。 下页图为常见各类土的典型N-h曲线。 然后，根据力学分层，计算单孔各层动探指标的算术平均值。根据各孔的算术平均值，用厚度加权平均法计算场地分层

22、贯入指标。当动探数据离散性较大时，宜用多孔资料结合钻探综合分析。7.5.2划分土层第39页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.4动力触探资料整理各类土动力触探试验典型N-h曲线 7.5.2划分土层第40页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.5动力触探成果应用 由于砂土、碎石土的特殊性，可以用重型动力触探的击数确定砂土、碎石土的孔隙比e，详见下表。 7.5.3确定砂土密实度或孔隙比第41页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.5动力触探成果应用 动力触探击数还可以确定砂土、碎石土类的密实度，但一般需要考虑地区经验。 如下表为成都地区根据动力触探击数确定碎石土密实度的规定。7.5.3确定砂土密实度或孔隙比第42页，共48页，2022年，5月20日，5点27分，星期四7.5动力触探成果应用 建筑地基基础设计规范(GB-50007-2011)第4.1.6条：碎石土的密实度，可按表4.1.6分为松散、稍密、中密、密实。7.5.3确定砂土密实度或孔隙比注：1.本表适用于平均粒径小于等于50mm且最大粒径不超过100mm的卵石、碎石、圆砾、角砾。对于平均粒径大于50mm或最