圆锥动力触探试验 (2)

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。
特种类型动力触探
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5. 影响因素和试验指标的修正
• 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。
一、杆长影响
• 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，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。
确定地基土的承载力和变形模量
• 《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
确定砂土的孔隙比
确定砂土的密实度
确定桩的持力层和承载力
• • (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。
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
4.3 超重型动力触探(N120）
• 1、试验设备及技术规格 • 穿心锤:质量120kg，落距100cm，自由落锤;探 头:圆锥角60，直径74mm ,截面积40cm2；直径 60mm，长度1-1.5m/节，质量11.4kg/m;锤垫、导 向杆、探头的总质量约15.0kg。 • 2. 适用范围 • 主要适用于贯入指标N120为6击以上(N63.5>15击) 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 20m。
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）
M 2 gh
• 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。
第6章 圆锥动力触探试验
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: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。
7. 工程实例
• 产品名称：可变能量动力触探仪 产品编号：PANDA 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4～6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20～30MPa。 • •
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。
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运用轻便动力触探仪测试粉煤灰工 程特性
8.下节课：第7章 标准贯入试验
三、地下水的影响
• 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。
四、上覆压力的影响
• 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。
二、杆侧摩擦的影响
• 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。
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6. 试验资料的整理 与成果的应用
• 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 计算场地分层贯入指标平均值 和变异系数。
勘探工作量的布置
• • 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12—24m，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1—3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N120<5的软弱夹层，应注意取样和分类试验(颗 粒分析、塑(液限)试验)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。
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。
• N120动力触探在工程勘察的实践中主要应用于如 下方面: • (1)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。 • (2)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(如灌浆、振冲等)的范围。 • (3)评估地基的承载力和变形。 • (4)查明基岩的埋深和软质岩石强风化带的厚度。 • (5)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。
确定卵石土的密实度及均匀性
确定卵石土地基承载力和变形模量
确定桩端土的承载力
试验要点
• • • (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。