岩土工程勘察44圆锥动力触探试验

1、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 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 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。 动力触探试验指标主要用于以下几个目的: (1)评定砂土的孔隙比或相对密实度、粉土及粘性 土的状态。 (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

2、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。 DPT 的基本原理可以用能量平衡法来分析。在一次锤击的基本原理可以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：作用下的功能转换按能量守恒原理，其关系为： EmEm-穿心锤下落能量；穿心锤下落能量； EkEk-锤与触探器碰幢时损失的能量；锤与触探器碰幢时损失的能量； EcEc-触探器弹性变形所消耗的能量；触探器弹性变形所消耗的能量； EfEf-贯入时用于克服杆侧壁摩阻力所耗能量；贯入时用于克服杆侧壁摩阻力所耗能量； EpEp-由于土的塑性变形而消耗的能量；由于土的塑性变形而消耗的能量； E

3、eEe-由于土的弹性变形而消耗的能量由于土的弹性变形而消耗的能量 Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee 考虑在动力触探测试中，只能量测到土的永久变形，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，可推导得土的动贯入故将和弹性有关的变形略去，可推导得土的动贯入 阻力阻力Rd为：为： e贯入度（贯入度（mm），每击贯入的深度；），每击贯入的深度； M重锤质量；重锤质量； m触探器质量；触探器质量； A圆锥探头底面积（圆锥探头底面积（m2） )( )( 2 kPa AmMe ghM Rd 平均传至探头的能量，消耗于探头贯 入土中所作功(Ep=Rd*A*h/N) 可见平均传至

4、探头的能量与探头单位 面积的动贯入阻力相关。 当规定一定的贯入深度，采用一定规 格(规定的探头截面、圆锥角和质量) 的落锤和规定的落距，那么，锤击数 N的大小就直接反映了动贯入阻力的 大小，即直接反映被贯入土层的密实 程度和力学性质。因此，实践中常采 用贯入土层一定深度的锤击数作为 DPT的试验指标。 导向杆 提引器 穿心锤 锤座 探杆 探头 圆锥动力触探试验的圆锥动力触探试验的 类型，按贯入能力的类型，按贯入能力的 大小可分为大小可分为轻型、重轻型、重 型和超重型型和超重型3种种. 4.1 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

5、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。 1、试验设备 主要由圆锥头、触探杆、穿心锤三部分组成。主要由圆锥头、触探杆、穿心锤三部分组成。 触探杆系用直径触探杆系用直径25mm25mm的金属管，每根长的金属管，每根长1.01. 1.01. 5m5m，穿心锤重，穿心锤重10kg10kg。 2、试验要

6、点 (1)(1)先用轻便钻具钻至试验土层标高，然后对所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需试验土层连续进行触探; ; (2) (2)试验时，穿心锤落距为试验时，穿心锤落距为50cm50cm，使其自由下落，使其自由下落， 将探头竖直打入土层中，每打入土层将探头竖直打入土层中，每打入土层30cm30cm的锤击数的锤击数 即为即为N N10 10； ； (3)(3)若需描述土层时，可将触探杆拔出，取下探若需描述土层时，可将触探杆拔出，取下探 头，换上轻便钻头，进行取样头，换上轻便钻头，进行取样; ; (4) (4)本试验一般用于贯入深度小于本试验一般用于贯入深度小于4m4

7、m的土层的土层; ; (5) (5)当当N N10 10100 100时或贯入时或贯入0.15m0.15m超过超过5050时，可停止时，可停止 试验试验; ; 1、试验设备 设备规格及探头构造，如图所示。设备规格及探头构造，如图所示。 触探杆一般采用直径触探杆一般采用直径42mm42mm、穿心锤重、穿心锤重 63.5kg63.5kg。 2、试验要点 (1)(1)试验前，触探架应安装平稳，保持试验前，触探架应安装平稳，保持 触探孔垂直，垂直度偏差不超过触探孔垂直，垂直度偏差不超过2%;2%; ( (2)2)试验时，应使穿心锤自由下落，落试验时，应使穿心锤自由下落，落 距为距为76cm;76cm;

8、 ( (3)3)锤击速度宜控制在每分钟锤击速度宜控制在每分钟15301530击，击， 打入过程应是连续的打入过程应是连续的; ; (4)(4)及时记录每贯入及时记录每贯入0. 1m0. 1m的锤击数，也可记录的锤击数，也可记录 每一阵击的贯入度，然后再换算为每贯入每一阵击的贯入度，然后再换算为每贯入0.10m0.10m所所 需的锤击数需的锤击数; ; (5) (5)对于一般砂、圆砾和卵石、触探深度不宜对于一般砂、圆砾和卵石、触探深度不宜 超过超过1216m;1216m; (6) (6)当连续三次当连续三次N N63.5 63.550 50击时，若要继续触探，击时，若要继续触探， 可考虑使用超重

9、型动力触探可考虑使用超重型动力触探; ; (7) (7)每贯入每贯入1m1m，宜将钻杆转动一圈半，宜将钻杆转动一圈半; ;当贯入深当贯入深 度超过度超过10m10m，每贯入，每贯入20cm20cm宜转动钻杆一次。宜转动钻杆一次。 工业与民用建筑工程地质勘察规范 推荐使用的 地基土承载力标准值 (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

10、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。 1、试验设备及技术规格 穿心锤穿心锤: :质量质量120kg120kg，落距，落距100cm100cm，自由落锤，自由落锤; ; 探头探头: :圆锥角圆锥角6060，直径，直径74mm ,74mm ,截面积截面积40cm40cm2 2；直径；直径 60mm60mm，长度，长度1-1.5m/1-1.5m/节，质量节，质量11.4kg/m;11.4kg/m;锤垫、导锤垫、导 向杆、探头的总质

11、量约向杆、探头的总质量约15.0kg15.0kg。 2. 适用范围 主要适用于贯入指标主要适用于贯入指标N N120 120为 为6 6击以上击以上(N(N63.5 63.515 15击击) ) 的中密、密实卵石层和含有少量漂石的卵石层，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不适用于砂类土和漂石层。触探最大深度不超过 20m20m。 ( (1)1)查明卵石层的密实度和均匀性，并与钻探和工程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。物探资料相结合进行分层、定名和地基评价。 (2)(2)圈定卵石层内的软弱夹层

12、，选择桩基持力层和确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定需要进行加固处理( (如灌浆、振冲等如灌浆、振冲等) )的范围。的范围。 (3)(3)评估地基的承载力和变形。评估地基的承载力和变形。 (4)(4)查明基岩的埋深和软质岩石强风化带的厚度。查明基岩的埋深和软质岩石强风化带的厚度。 (5)(5)检验砂卵石人工垫层地基和碎石桩地基的施工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。质量和加固效果。 (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

13、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，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。 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(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

14、计算场地分层贯入指标 平均值和变异系数。 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、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

15、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。 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。 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，

16、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。 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。 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

17、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，而且土的强度、承载力也随之降低。 通过室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。 产品名称：产品名称：可变能量动力触探仪 产品编号：产品编号：PANDA 产品厂商：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 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。 导向杆 提引器 穿心锤 锤座 探杆 探头 圆锥动力触探试验的圆锥动力触探试验的 类型，按贯入能力的类型，按贯入能力的 大小可分为大小可分为轻型、重轻型、重 型和超重型型和超重型3种种. 1、