圆锥动力触探试验

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)(dynamicpenetrationtest)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。§7.1动力触探试验概念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7.1.1动力触探试验概念§7.1动力触探试验概念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7.2.1动力触探试验设备§7.2动力触探试验设备7.2.1动力触探试验设备§7.2动力触探试验设备7.2.1动力触探试验设备§7.2动力触探试验设备7.2.1动力触探试验设备§7.2动力触探试验设备§7.2动力触探试验设备7.2.1动力触探试验设备§7.2动力触探试验设备7.2.1动力触探试验设备7.2.1动力触探试验设备§7.2动力触探试验设备7.2.1动力触探试验设备§7.2动力触探试验设备7.2.1动力触探试验设备§7.2动力触探试验设备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15~30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动力触探试验要点《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动力触探试验要点7.3.1《勘规》要求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15~30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(0.500.02)m，使其自由下落。锤击频率每分钟宜15~30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。(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(0.760.02)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15~30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10~12m。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7.3.2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7.3.2试验方法1.贯入时穿心锤自由下落，落距为(1.000.02)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。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《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《勘规》第10.4.2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0.5~0.7m，滞后约为0.2m；上为软土层下为硬土层时，超前约为0.1~0.2m，滞后约为0.3~0.5m。§7.4动力触探资料整理7.4.1《勘规》要求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可直接应用。2)根据每贯入30cm的实测击数绘制N10~h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1~15m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=αN式中：N63.5——重型动力触探试验锤击数，单位为击；α——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动力触探资料整理7.4.2整理资料3)地下水影响的校正：N63.5=1.1N’63.5+1.0式中：N63.5——经地下水影响校正后的锤击数，单位为击；N’63.5——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3.超重型动力触探触探杆长度及侧壁摩擦影响的校正：N120=αFnN式中：N120——超重型动力触探试验锤击数，单位为击；α——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。§7.4动力触探资料整理7.4.2整理资料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。eAHgMmMMqd§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)。故限用于：1)贯入土中深度小于12m，贯入度2~50mm。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§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§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《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§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