动力触探试验方法.ppt

1 岩土工程测试与监测 第3章 圆锥动力触探和标准贯入试验 2 第3章 内 容 3.1 试验设备和方法 3.2 基本测试原理 3.3 试验成果的整理分析 3.4 试验成果的应用 3.5 小 结 3 3.1 试验设备和方法 一、试验设备 动动力触探使用的设备设备 如图图3-1，包括动动力设备设备 和贯贯入系统统两 大部分。动动力设备设备 的作用是提供动动力源，为为便于野外施工，多采 用柴油发动发动 机；对对于轻轻型动动力触探也有采用人力提升方式的。贯贯 入部分是动动力触探的核心，由穿心锤锤、探杆和探头组头组 成。 4 图3-1 现场动力触探试验 5 现场动力触探试验 6 根据所用穿心锤锤的质质量将动动力触探试验试验 分为轻为轻 型、中型、重 型和超重型等种类类。动动力触探类类型及相应应的探头头和探杆规规格见见表 3-1。 7 图3-2 轻型动力触探仪（单位：mm）图3-3 偏心轮缩径式脱钩装置 8 国际际上使用的探 头规头规 格较较多，而我国 的常用探头头直径约约5 种，锥锥角基本上只有 60一种。图图3-4是重 型和超重型探头头的结结 构图图。 标标准贯贯入使用的 仪仪器除贯贯入器外与重 型动动力触探的仪仪器相 同。我国使用的贯贯入 器如图图3-5。 图3-4 9 图3-5 标准贯入器探头（单位：mm） 10 二、试验试验 方法 （一）轻轻型、重型、超重型动动力触探的测试测试 程序和要求 1轻轻型动动力触探 （1）先用轻轻便钻钻具钻钻至试验试验 土层标层标 高以上0.3m处处，然后对对 所需试验试验 土层连续进层连续进 行触探。 （2）试验时试验时 ，穿心锤锤落距为为（0.500.02）m，使其自由下落 。记录记录 每打入土层层中0.30m时时所需的锤击锤击 数。 （3）若需描述土层层情况时时，可将触探杆拨拨出，取下探头头，换换 钻头进钻头进 行取样样。 （4）如遇密实坚实坚 硬土层层，当贯贯入0.30m所需锤击锤击 数超过过100 击击或贯贯入0.15m超过过50击时击时 ，即可停止试验试验 。如需对对下卧土层进层进 行试验时试验时 ，可用钻钻具穿透坚实坚实 土层层后再贯贯入。 （5）本试验试验 一般用于贯贯入深度小于4m的土层层。必要时时，也 可在贯贯入4m后，用钻钻具将孔掏清，再继续贯继续贯 入2m。 11 2重型动动力触探 （1）试验试验 前将触探架安装平稳稳，探杆与竖竖直线线的最大偏差不 得超过过2%。触探杆的连连接应应保持平直和牢固。 （2）贯贯入时时，应应使穿心锤锤自由落下，落锤锤高度为为（0.760.02 ）m。地面上的触探杆的高度不宜过过高，以免倾倾斜与摆动摆动 太大。 （3）锤击锤击 速率宜为为每分钟钟15-30击击。打入过过程应应尽可能连续连续 ，所有超过过5min的间间断都应应在记录记录 中予以注明。 （4）及时记录时记录 每贯贯入0.10m所需的锤击锤击 数。其方法可在触探 杆上每0.1m划出标记标记 ，然后直接（或用仪仪器）记录锤击记录锤击 数；也可 以记录记录 每一阵击阵击 的贯贯入度，然后再换换算为为每贯贯入0.1m所需的锤击锤击 数。最初贯贯入的lm内可不记读记读 数。 （5）对对于一般砂、圆砾圆砾 和卵石，触探深度不宜超过过1215m； 超过该过该 深度时时，需考虑虑触探杆的侧侧壁摩阻影响。 12 （6）每贯贯入0.1m所需锤击锤击 数连续连续 三次超过过50击时击时 ，即停止 试验试验 。如需对对下部土层继续进层继续进 行试验时试验时 ，可改用超重型动动力触探 。 （7）本试验试验 也可在钻钻孔中分段进进行，一般可先进进行贯贯入，然 后进进行钻钻探，直至动动力触探所测测深度以上1m处处，取出钻钻具将触探 器放入孔内再进进行贯贯入。 3超重型动动力触探 （1）贯贯入时时穿心锤锤自由下落，落距为为（1.000.02）m。贯贯入 深度一般不宜超过过20m，超过过此深度限值时值时 ，需考虑虑触探杆侧侧壁摩 阻的影响。 （2）其他步骤骤可参照重型动动力触探进进行。 13 （二）标标准贯贯入试验试验 1试验试验 方法 （1）先用钻钻具钻钻至试验试验 土层标层标 高以上0.15m处处，清除残土。 （2）将贯贯入器放入孔内，避免冲击击孔底，注意保持贯贯入器、 钻钻杆、导导向杆联联接后的垂直度。测测定贯贯入器所在深度，要求残土 厚度不大于0.1m。 （3）将贯贯入器以每分钟击钟击 打1530次的频频率，先打入土中 0.15m，不计锤击计锤击 数；然后开始记录记录 每打入0.10m及累计计0.30m的 锤击锤击 数N，并记录贯记录贯 入深度与试验试验 情况。若遇密实实土层层，锤击锤击 数 超过过50击时击时 ，不应应强行打入，并记录记录 50击击的贯贯入深度。 （4）旋转钻转钻 杆，然后提出贯贯入器，取贯贯入器中的土样进样进 行 鉴别鉴别 、描述记录记录 ，并测测量其长长度。将需要保存的土样样仔细细包装、 编编号，以备试验备试验 之用。 （5）重复14步骤骤，进进行下一深度的标贯测试标贯测试 ，直至所需深 度。一般每隔1m进进行一次标贯试验标贯试验 。 14 2注意事项项： （1）须须保持孔内水位高出地下水位一定高度，以免塌孔，保 持孔底土处处于平衡状态态，不使孔底发发生涌砂变变松，影响N值值； （2）下套管不要超过试验标过试验标 高； （3）须缓须缓 慢地下放钻钻具，避免孔底土的扰动扰动 ； （4）细细心清除孔底浮土，孔底浮土应应尽量少，其厚度不得大 于10cm； （5）如钻进钻进 中需取样样，则则不应应在锤击锤击 法取样样后立刻做标贯标贯 ，而应应在继续钻进继续钻进 一定深度（可根据土层软层软 硬程度而定）后再做 标贯标贯 ，以免人为为增大N值值； （6）钻钻孔直径不宜过过大，以免加大锤击时锤击时 探杆的晃动动；钻钻 孔直径过过大时时，可减少N至50%，建议钻议钻 孔直径上限为为100mm， 以免影响N值值。 15 标贯标贯 和圆锥动圆锥动 力触探测试测试 方法的不同点，主要是不能连续连续 贯贯入，每贯贯入0.45m必须须中断一次，然后换换上钻头进钻头进 行回转钻进转钻进 至下一试验试验 深度，重新开始试验试验 。另外，标贯试验标贯试验 不宜在含有碎 石的土层层中进进行，只宜用于粘性土、粉土和砂土中，以免损损坏标标 贯贯器的管靴刃口。 16 3.2 基本测试原理 动动力触探是将重锤锤打击击在一根细长细长 杆件（探杆）上，锤击锤击 会在探杆和土体中产产生应应力波，如果略去土体震动动的影响，那 么动动力触探的锤击贯锤击贯 入过过程可用一维维波动动方程来描述。 动动力触探基本原理也可以用能量平衡法来分析。 更详细详细 的介绍请见绍请见 相关手册。 17 3.3 试验成果的整理分析 1检查检查 核对现场记录对现场记录 在每个动动探孔完成后，应应在现场现场 及时时核对对所记录记录 的击击数、 尺寸是否有错错漏，项项目是否齐齐全；核对对完毕毕后，在记录记录 表上签签 上记录记录 者的名字和测试测试 日期。 2实测击实测击 数校正 （1）轻轻型动动力触探 1）轻轻型动动力触探不考虑虑杆长长修正，根据每贯贯入30cm的实实 测击测击 数绘绘制N10h曲线图线图 。 2）根据每贯贯入30cm的锤击锤击 数对对地基土进进行力学分层层，然 后计计算每层实测击层实测击 数的算术术平均值值。 （2）中型动动力触探 贯贯入时时，应记录应记录 一阵击阵击 的贯贯入量及相应锤击应锤击 数（一般粘 性 18 土，2030cm为为一阵击阵击 ；软软土，35击为击为 一阵击阵击 ），并按（3- 11）式换换算为为每贯贯入10cm的实测击实测击 数，再按（3-12）式进进行杆 长击长击 数校正。 （3-11） N28=N28 （3-12） 可查查表3-2。 （3）重型、超重型动动力触探 1）铁铁路工程地质质原位测试规测试规 程（TB 10041-2003）规规 定，实测击实测击 数应应按杆长长校正。重型动动力触探的实测击实测击 数（N63.5 ），按下式进进行校正： N63.5=N63.5 （3-13） 19 超重型动动力触探的实测击实测击 数（N120），应应先按公式（3-14 ）换换算成相当于重型的实测击实测击 数（N63.5），然后再按公式（3- 13）进进行杆长击长击 数校正。 N63.5=3N120-0.5 （3-14） 2）中国西南建筑勘察院对对杆长击长击 数的校正 对对超重型动动力触探的实测击实测击 数N120，直接按（3-15）式及 表3-3进进行杆长击长击 数校正。 N120=N120 （3-16） 使用时时不但应应注意两者在计计算结结果上的差异，还应还应 注意两 者使用的探杆直径不同。 20 3绘绘制动动力触探击击数沿深度分布曲线线 以杆长长校正后的击击数为为横坐标标，以贯贯入深度为纵为纵 坐标绘标绘 制 曲线图线图 。因为为采集的数据表示每贯贯入某一深度的锤击锤击 数，故曲 线图线图 一般绘绘制成沿深度方向的直方图图。 4标贯测试标贯测试 成果整理 （1）求锤击锤击 数N：如土层层不太硬，并能较较容易地贯贯穿 0.30m的试验试验 段，则则取贯贯入0.30m的锤击锤击 数N。如土层层很硬，不 宜强行打入时时，可用下式换换算相应应于贯贯入0.30m的锤击锤击 数N。 （3-17） （2）绘绘制Nh关系曲线线 21 动力触探试验的典型N-h曲线 22 3.4 试验成果的应用 动动力触探在 勘察和工程检测检测 中应应用甚广，其 主要功能有以下 几方面： 1划分土 层层 23 2确定地基土的承载载力 中国建筑西南勘察院采用120kg重锤锤和直径60mm探杆的超重 型动动探，并与载载荷试验试验 的比例界限值值pl进进行统计统计 ，对对比资资料52 组组，得如下公式： f k=80N120 （3N12010） （3-18） 中国地质质大学（武汉汉）对对粘性土也有类类似经验经验 公式： fk=32.3N63.5+89 （2N63.516） （3-19） 3求单桩单桩 容许许承载载力 动动力触探试验对桩试验对桩 基的设计设计 和施工也具有指导导意义义。实实践 证证明，动动力触探不易打入时时，桩桩也不易打入。这对这对 确定桩桩基持 力层层及沉桩桩的可行性具有重要意义义。用标标准贯贯入击击数预预估打入 桩桩的极限承载载力在国内外都是比较较常用的方法。 24 4按动力触探和标准贯入击数确定粗粒土的密实度 动力触探主要用于粗粒土，用动力触探和标准贯入测定粗粒土 的状态有其独特的优势。标准贯入可用于砂土，动力触探可用于砂 土和碎石土。 成都地区根据动力触探击数确定碎石土密实度的规定如表3-4。 25 利用动力触探和标准贯入的测试成果还可以判断砂土液化 可能性、确定粘性土的粘聚力c及内摩擦角、确定地基土的变变 形模量、检验检验 碎石桩桩的施工质质量等等。 总总之，动动探和标贯标贯 的优优点很多，应应用广泛。对难对难 以取原状 土样样的无粘性土和用静探难难以贯贯入的卵砾砾石层层，动动探是十分有 效的勘测测和检验检验 手段。但是，影响其测试测试 成果精度的因素很多 ，所测测成果的离散性大。因此，它是一种较较粗糙的原位测试测试 方 法。在实际应实际应 用时时，应应与其他测试测试 方法配合；在整理和应应用测测 试资试资 料时时，运用数理统计统计 方法，效果会好一些。 26 3.5 小 结 1优优点 简简易快速、适应应性广 2问题问题 （1）有效捶击击能量 （2）设备规设备规 格类类型多，标标准不统统一 （3）杆长长修正问题问题 （4）理论论研究滞后 （5）标标准贯贯入施工方式对结对结 果的影响 总总体而言，动动力触探试验试验 适应应面较较广，在工程中是十分有 效的勘测测和检验检验 手段。但是影响测试测试 成果精度的因素很多，所 测测成果的离散性大。因此，它是一种较较粗糙的原位测试测试 方法。 27 复习思考题 1理解动力触探试验的工作机理。 2何为有效锤击能量？ 3动力触探有那几种类型？各适用于什么样的土层？标贯适用 于什么样的地层条件？ 4用