第章圆锥动力触探试验

第6章圆锥动力触探试验主讲：崔德山目录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8.下节课：第7章标准贯入试验1.概述圆锥动力触探试验(DPT:dynamicpenetrationtest)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。试验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。适用范围2.试验的基本原理DPT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：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动贯入阻力Rd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）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。3.仪器设备导向杆提引器穿心锤锤座探杆探头4.试验方法和主要技术要求4.1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。4.2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N10>100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。中国动力触探的分类及设备4.1轻型动力触探(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1.0—1.5m，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，穿心锤落距为50cm，使其自由下落，将探头竖直打入土层中，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N10>100时或贯入0.15m超过50时，可停止试验;地基土承载力与变形模量的确定砂土密实度的确定4.2重型动力触探（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，保持触探孔垂直，垂直度偏差不超过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15—30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12—16m;(6)当连续三次N63.5>50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。确定魄地基伐土的尸承载磁力和熊变形羊模量《工业与昆民用建班筑工程妨地质勘板察规范》推荐使埋用的地需基土承探载力标惧准值确定骂砂土述的孔绿隙比确定砂摊土的密劣实度确定需桩的秀持力忍层和遇承载奴力(1)确定桩慎基持力简层对有建馆筑经验日的地区榜是行之嗓有效的饿办法，希如广州泡地区，性上部为粘淤泥，冤底部为高红砂岩病残积土闷或直接迷为基岩好，动力相触探穿隆过软土虑层即到揪桩的持雅力层。敞因此利或用动力堡触探，镰快速、愿有效，掉节约了墓钻探工样作量，膨得到广哥泛的使搅用，但火必须是滑有经验树的地区亏，并配扬少量钻战孔验证忍。对没北有经验岂的地区别，要持至谨慎的段态度，冒以免产晌生误判竭。(2)确定报单桩致承载怎力沈阳市海桩基础价试验研晌究小组净根据沈孝阳桩的娇持力层虹主要为键砂层。领利用重前型动力浆触探与理单桩静草载荷试亦验所得怖出的单深桩容许迷承载力伤建立的代相关关猜系，得泛到用重阿型动力省触探计口算单桩眯承载力殃标准值数的经验芒公式。4.3超重型俘动力触房诚探(N12耻0）1、试霸验设雪备及感技术怒规格穿心锤:质量12柏0k愚g，落距10误0c仁m，自翁由落职锤;探头:圆锥角60，直径74m退m,截面顾积40c廉m2；直径60令mm，长度1-句1.资5m烫/节，质壮量11帅.4序kg蚂/m巴;锤垫耗、导灾向杆询、探沃头的口总质畏量约15绕.0睡kg。2.适用范生围主要适筹用于贯天入指标N120为6击以锹上(N63抚.5>15击)的中轻密、点密实袄卵石亭层和爷含有呆少量甲漂石脉的卵迎石层叮，不呈适用勉于砂石类土刷和漂库石层剪。触堡探最看大深戏度不龙超过20m。N12蛾0动力活触探乳在工况程勘羞察的损实践脑中主厕要应线用于富如下继方面:(1)查明深卵石龟层的偶密实摸度和数均匀漂性，弟并与告钻探稻和工舒程物叹探资族料相架结合睁进行吉分层籍、定乎名和谅地基阴评价匪。(2风)圈定屋卵石抱层内悬的软慕弱夹园层，秆选择摩桩基幅持力隆层和哥确定且需要睡进行砌加固焦处理(如灌启浆、刷振冲广等)的范围潮。(3)评估铜地基榜的承协载力庆和变妹形。(4前)查明恼基岩达的埋错深和卷软质罢岩石啦强风骄化带老的厚益度。(5盛)检验极砂卵刷石人奸工垫稳层地经基和滥碎石斜桩地荣基的略施工急质量绣和加木固效太果。确定卵然石土的叠密实度突及均匀孕性确定陈卵石叨土地振基承诸载力杰和变跪形模袜量确定桩梢端土的盼承载力试验披要点(1)触探柴前应寨认真拒检查剖设备法规格蕉，丈率量工跨具、凳探杆漏的垂宋直度野，经订常维济修保送养自眉动脱桂钩装岂置，遭保证围自由刷落锤贡。不薯符合蜂规定割的部能件应春及时生更新趴。(2)触探受时，阶应下厅入一窜定长敬度的也套管夏作为疫孔口斗稳定染和探喊杆导康向的饿装置峰，柴蹦油机柔中速遇运转贝，锤腥击速努率均请匀，殖每分勇钟锤升击18次左右弟。(3话)探头、蜡探杆、翠锤垫的明丝扣必摄须拧紧利，每接臣一根钻劣杆，就茂应推转跌，减少稻摩擦。(4肉)探杆凳露出胁地表蝴部分位的长速度应栏控制茧在1.亡5m以内坐，以蛛免晃派动，粪影响损质量妖。(5上)丈量探导杆和标胡示刻度我应力求纽奉准确，倚计数应绣认真负川责，记真录清晰狐正确。6.试验帅资料锅的整种理与耐成果手的应稻用圆锥尚动力丛触探疑试验活成果愿分析围应包归括下晕列内步容:(1)单孔连侍续圆锥讨动力触姑探试验翁应绘制浸锤击数色与贯入雄深度关蚁系曲线;(2)计算单松孔分层酱贯入指估标平均杰值时，叫应剔除岸临界深誉度(不超过1m)以内玩的数麦值、难超前仍和滞馅后影翼响范百围内竹的异竭常值;(3鞠)根据途各孔话分层匀的贯谎入指逮标平魂均值刻，用万厚度佩加权验平均森法计春算场色地分茂层贯土入指糕标平固均值明和变怎异系军数。勘探工纲作量的退布置1)每一慢勘察薪场地畜动探仙点的陆数量存不应得小于6个。2)当N120动力蒸触探伶既作润为测态试手夕段又轧作为六勘探兰手段屡应用晓时，裂触探床点的刑间距瞎应满精足勘衡察规暮范的落要求粒和符狭合场漠地的黎岩土剪工程卷条件船。对血于桩榨基或牺透镜尝状软退弱夹捧层较墨多的阿场地择，触积探点侍的间仍距一才般应借达到12—傲24m，必要团时可适黄当加密站。3)每一耍勘察台场地泊，应举根据越动探驴曲线纤的类窃型、易形态涉特点避及场芬地工放程地公质特匆征，慰选择1—待3个动探颤点布置者控制性珠钻探或唯坑探，随通过钻(坑)探、取筋样、试后验、观贤察等掌袖握地层输的成层吵特点，萌作为解婶释动探探曲线和齿进行分唱层的地患质依据肚并准确剪测定地稠下水位茂。4)对于N12阳0<5的软弱仁夹层，译应注意艳取样和叔分类试肉验(颗粒分恭析、塑(液限)试验)及其举他有需关项剪目的盲室内袋试验宝，以呢便准饼确分雾层、幸定名绢和评械价。敏必要压时，钩应改咸用N63猎.5动力触佣探，以坏提高测描试精度蚊。特种类驱型动力旅触探5.影响纵因素芒和试楚验指牢标的唐修正影响动亦力触探兰的因素膝很复杂约。对有猎些因素逼的认识百也不完薯全一致裕。有些盒因素通桶过标准冒化统一维后可得盗到控制馒，如机疫具设备柔、落锤两方式等闭。但有落些因素碑，如杆罢长、侧莫壁摩擦垒、地下都水、上姓覆压力载等，则丹在试验谷时是难咸以控制铺的。一、等杆长半影响对杆长蝴的影响原存在不冰同的看啦法。按扔牛顿碰叶撞理论蚊，随着庸杆长的厦增长，洲由探杆研传输给竟圆锥探新头的有趴效能量尚逐渐减六小，使肝击数偏蔑大。故赛必须对N值加捡以修滔正。轻而按炮弹性都波动辩理沦笨，随霞着杆露长的迁增长肯，开凤始有晴效能值量是志逐渐茅增大雾的，驱超过蜜一定鬼杆长旺后，晴有效乒能量竖趋于症定值酬，对倘轻型桑动力为触探念，当帽杆长榜超过3m;对中型都动力触婶探，当剩杆长超旱过5m耽;对重抗型动蜂力触损探，求当杆蜘长超宿过10m，杆长办的影响撕已不明抚显，均箭可忽略隆不计。二、水杆侧势摩擦蚀的影竖响探杆名的侧雕壁摩冠擦的夺影响愉也很胳复杂阳。在合有些偷土层越中，缎特别心是软佣粘土充和有吵机土管，侧残壁摩珠擦对哲击数云有重射要影梅响。种而对肆中密—密实剖的砂蹈土，抚尤其葡在地哪下水欲位以觉上。皮由于游探头边直径体比探暑杆直伍径大迫，侧根壁摩有擦是浊可以奏忽略夫的。一般饺情况驳，重围型动亿力触输探深值度小需于15艘m,超重型柜动力触云探深度找小于20m时，后可以傅不考勇虑杆窜侧摩鱼擦的恩影响迅，如鞠缺乏英经验绝，应勉采取归措施维消除既侧摩招擦的震影响(如用泥短浆)，或用响泥浆与百不用泥招浆进行破对比试扶验来认丢识杆侧拜摩擦的雀影响。三、筹地下穿水的菌影响对地下闷水位以咽下的中寺、粗砾让石和圆春砾、卵芬石层，龄动力触田探锤击累数按下稿式校正:N63.抽5’=挽N63衫.5*1.匠1+1水利盼电力积部制波定的忘动力沿触探年规程裙中，冶不考祖虑地成下水裁的影乖响，粒认为陕地下嫌水位樱以下郊砂土锡饱和竿后，响不仅值动贯犯入阻肥力降例低，母而且妄土的趴强度奥、承般载力傻也随饲之降傅低。四、萌上覆怪压力喂的影惯响通过室截内试验搏槽和三锈轴标定宿箱的试磁验研究纳，认为其上覆压挎力对触足探贯入槐阻力的梢影响是甘显著的隶。但对杯于一迁定相米对密锣度的宽砂土锡，上拾覆压梢力对DP库T试验唱结果小存在治一个