圆锥动力触探试验的基本原理与试验方法
圆锥动力触探试验规程 yst5219-2019
圆锥动力触探试验规程yst5219-2019一、范围本规程规定了圆锥动力触探试验的术语和定义、原理、试验装置、试验方法、成果计算及评定。
二、术语和定义圆锥动力触探试验（cone penetration test，简称CPT）是一种基于动荷载作用下的土壤原位测试方法，通过探头贯入土壤，测试土壤的物理性质和力学指标。
三、原理圆锥动力触探试验通过一定的初速度将圆锥形探头贯入土壤，同时记录贯入过程中所受到的阻力，从而得到土壤的力学性质。
该方法适用于各种类型的土壤，包括砂土、粉土、黏性土和软岩等。
四、试验装置1. 探头：探头的形状为截头圆锥形，锥角为45°～60°，直径通常为25mm～75mm，高度为150mm～300mm。
探头材料一般为钢材或硬质塑料。
2. 加载装置：加载装置应能够提供稳定的贯入力，一般采用砝码或液压装置。
加载的初速度应保持稳定，并按照规定的贯入速率进行。
3. 记录装置：记录装置应能够实时记录贯入力和深度变化，并能够自动计算贯入阻力和速度。
记录装置应配备相应的显示和存储设备。
4. 辅助设备：辅助设备包括支撑架、稳定杆和牵引绳等，用于固定和支撑试验装置，保证试验的稳定性和准确性。
五、试验方法1. 现场勘查：在进行圆锥动力触探试验前，应对试验场地进行现场勘查，了解场地地形、地貌和工程地质条件等。
2. 试验点布置：根据工程需要和场地地质条件，确定试验点的数量和布置。
每个试验点的间距应不小于1m，并做好标记。
3. 安装试验装置：将探头、加载装置、记录装置和辅助设备安装就位，并调整至规定的高度和角度。
4. 进行试验：按照规定的贯入速率进行加载，并实时记录贯入阻力和深度变化。
在贯入过程中，应保持探头的稳定性，避免倾斜或晃动。
5. 数据处理和分析：将记录的贯入阻力和深度变化数据进行分析和处理，计算土壤的力学性质指标，包括土壤抗剪强度、内聚力、内摩擦角等。
根据需要，可以对数据进行统计和分析，评估土壤的工程性质。
《圆锥动力触探试验》课件
实验注意事项
1 安全注意事项
在进行试验前，要确保安全措施到位，正确操作设备。
2 数据处理和分析要点
在处理和分析实验数据时，要注意准确性和可靠性，遵循相关规范。
结论
圆锥动力触探试验的优点
相比传统的孔隙比法，圆锥动力触探试验 具有操作简便、成本低廉、实时性强等优 点。
计算机控制系统
实时记录和分析触探数据， 提供精确的结果。
实验步骤
1
准备工作
确定试验点位，检查设备，准备工
探针插入地面
2
作记录表。
控制驱动机构将圆锥探针垂直插入
地面，记录插入阻力和位移。
3
实时记录阻力和位移
计算机控制系统实时记录和显示圆
结束实验
4
锥探针的阻力和位移。
触探试验结束后，进行数据处理和 分析，并填写实验报告。
《圆锥动力触探试验》PPT课件
# 圆锥动力触探试验 ## 简介 - 圆锥动力触探试验是一种用来确定土壤物理性质和力学性质的常用地质勘察方法。 - 本课程将介绍圆锥动力触探试验的基本原理、设备、步骤和应用案例。
试验设备
圆锥探针
利用圆锥探针的进入阻力来 判断地层物理性质。
探针驱动机构
提供足够的力量将圆锥探针 推入地面。
实验结果分析
圆锥阻力计算方法
根据圆锥探针的阻力和其他参数，计算地层 的物理性质。
地层物理性质的分析
通过分析圆锥触探的数据，确定地层的密实 度、压缩性和承载力等性质。
实验应用案例
实验应用案例一：岩土工程勘察
圆锥动力触探试验可用于评估地基承载力、 地基沉降和地下水位等。
实验应用案例二：城市基础设施 建设
圆锥动力触探试验机理及其在地勘中的应用
圆锥动力触探试验机理及其在地勘中的应用地质勘测在我国建筑物的施工与建设中是一项十分重要的内容，其不仅能够勘探出有关施工地质条件、地理位置以及地形特征等不同的信息，还能够促进施工进程与施工质量的发展。
本论文就在此基础上先对圆锥动力触探试验的概念优点、基本原理以及其在应用中的基本方法作全面分析，再结合具体工程来深入探究其在地勘中的实际应用情况。
标签：圆锥动力；触探试验机理；地勘；应用一、圆锥动力触探试验的概念优点与基本原理1.1圆锥动力触探试验的基本概念与优点分析从科学角度来说，圆锥动力触探试验（DPT）是在利用一定的锤击动能的基礎上，结合标准规格大小的圆锥探头，将其深入探入土中，并根据计算探入土中所受阻力的大小或者是探入土中一定深度的锤击数量来判断土层的变化程度，最后再利用科学的力学平衡对受力土层进行分析，确定土层的工程性质，从而再对该施工区域内的地质土层作全面的地质评价，以供施工方的参考。
1.2圆锥动力触探试验的基本原理笔者在此使用能量守恒定律来分析圆锥动力触探试验的基本原理。
根据能量守恒定律，在圆锥探头在土层里的一次锤击中，其的能量变化公式如下：Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee其中Em表示的是锤头在土层中锤心下落的总能量，而后面不同的能量则分别表示锤头与触探器、探刊侧壁之间、土层之间产生的弹性形变的能量以及各自产生弹性形变而消耗的能量等。
由该公式我们可以得出，在探头深入到土层一定深度的时候，采取一定规格的落锤，并加以制动，就可以通过锤击数量的大小来计算出土层所受阻力的多少。
二、圆锥动力触探试验的基本方法分析与工程简介2.1圆锥动力触探试验的基本方法在圆锥动力触探试验中，共有三种不同类型的动力触探，分别是轻型、重型以及超重型。
在轻型的动力触探中：施工人员先需用电钻在勘探土层中钻至标高以上的0.2-0.3m的位置，然后再使用圆锥探头对土层实施连贯触探。
在试验的过程中也要注意穿心锤的落距需控制在0.02-0.50m之间，每隔0.02s需记录下锤击的数量状况。
圆锥动力触探试验
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;
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。
圆锥动力触探试验
目 录
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
1.
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。
岩土工程勘察与软件应用：圆锥动力触探试验
动力触探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，其关系可写成：
Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee
式中：
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磨阻力所耗能量；
原位测试3-动力触探
一、定义
动力触探测试(简称DPT)：是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入 土中，根据打入土的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯 入阻力来表示）判定土层性质的一种原位测试的方法。
优点： （1）设备简单，且坚固耐用； （2）操作及测试方法容易，一学就会； （3）适用性广； （4）快速，经济，能连续测试土层； （5）有些动力触探，可同时取样，观察描述； （6）经验丰富，使用广泛。
4.探杆长度的影响
探杆长度l（m）
3
6
9
12
15
18
21
1
0.92 0.86 0.81 0.77 0.73 0.70
5.钻进方式的影响 在标贯试验中，在测试前不能采用冲击钻进，必须采用回
转钻进方式。 在砂层中钻进应采用泥浆护壁。
6.土的深度（土的有效上覆压力）的影响 7.探杆偏斜影响
五、测试成果的应用
1. 划分土类或土层剖面 锤击数越少，土的颗粒 越细；锤击数越多，土 的颗粒越粗。 2. 确定地基土承载力 根据地区经验确定
动力触探直方图及土层划分
3. 确定单桩容许承载力
（1）Meyerhof法
qd
0.4Nh B
4N(t / 英尺2）
400N (kPa)
圆锥动力触探和标准贯入试验(简介及存在问题)
圆锥动力触探和标准贯入试验圆锥动力触探试验习惯上称为动力触探试验（DPT：dynamic penetration test）或简称动探，它是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥形探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数（或贯入能量）来判定土的物理力学特性和相关参数的一种原位测试方法。
标准贯入试验习惯上简称为标贯。
它和动力触探在仪器上的差别仅在于探头形式不同，标贯的探头是一个空心贯入器，试验过程中还可以取土。
因为和动力触探试验由许多共同之处，故将其放入同一章中论述。
动力触探和标准贯入试验在国内外应用极为广泛，是一种重要的土工原位测试方法，具有独特的优点：（1）设备简单，且坚固耐用；（2）操作及测试方法容易掌握；（3）适应性广，砂土、粉土、砾石土、软岩、强风化岩石及粘性土均可；（4）快速，经济，能连续测试土层；（5）标准贯入试验可同时取样，便于直接观察描述土层情况；（6）应用历史悠久，积累的经验丰富。
因此，动力触探和标准贯入试验在岩土工程中应用极广。
目前，世界上大多数国家在岩土工程勘察中都不同程度地使用动力触探技术。
其中，美洲、亚洲和欧洲国家应用最广；而日本则几乎把动力触探技术当作了一种万能的土工勘测手段。
试验设备和方法试验设备动力触探使用的设备如图3-1，包括动力设备和贯入系统两大部分。
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。
图3-1 现场动力触探试验根据所用穿心锤的质量将动力触探试验分为轻型、中型、重型和超重型等种类。
动力触探类型及相应的探头和探杆规格见表3-1。
表3-1 常用动力触探类型及规格类型锤质量/kg落距/cm探头规格探杆外径/mm触探指标（贯入一定深度的锤击数）备注锥角/底面积/cm2轻型10105030604512.64.92512贯入30cm锤击数N10贯入10cm锤击数N10工民建勘察规范等推荐英国BS规程中型28 80 60 30 33.5 贯入10cm锤击数N28工民建勘察规范推荐重型63.5 76 60 43 42 贯入10cm锤击数N63.5岩土工程勘察规范推荐超重型120 100 60 43 60 贯入10cm锤击数N120水电部土工试验规程推荐在各种类型的动力触探中，轻型适用于一般粘性土及素填土，特别适用于软土；重型适用于砂土及砾砂土；超重型适用于卵石、砾石类土。
圆锥动力触探试验PPT课件
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二、触探锤击数的修正（对于重型、超重型动力触探）
1、探杆长度修正（对于重型、超重型动力触探）
N N'
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2、地下水影响的修正
N63.5 1.1N '63.5 1.0
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三、 绘制Nx-H曲线
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圆锥动力触探试验
• 第一节 概述 • 第二节 测试设备与测试原理 • 第三节 测试程序与要求 • 第四节 测试数据处理 • 第五节 测试精度影响因素 • 第六节 测试成果的应用
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• 可以获技得术地特基土点的物理力学性质指标
• 判定地基土的均匀性 • 具有钻探和测试的双重功能
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圆锥动力触探测试的优点：
（1）设备简单，坚固耐用； （2）操作及测试方法容易； （3）适用性广； （4）快速，经济，能连续测试土层； （5）有些动力触探，可同时取样，观察描述； （6）经验丰富，使用广泛。
圆锥动力触探试验
• 第一节 概述 • 第二节 测试设备与测试原理 • 第三节 测试程序与要求 • 第四节 测试数据处理 • 第五节 测试精度影响因素 • 第六节 测试成果的应用
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• 圆锥动力触探测试(DPT)
• 利用一定质量的落锤，以一 定高度的自由落距将标准规 格的圆锥形探头打入土层中， 根据探头贯入的难易程度 （可用贯入度、锤击数或探 头单位面积动贯入阻力来表 示）判定土层性质。简称动 力触探或动探。
• 锤击数越少， 土的颗粒越 细；
• 锤击数越多， 土的颗粒越 粗。
动力触探直方图及土层划分
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二、 确定地基土承载力
1、轻型动力触探确定地基土承载力 广东省标准
说明标准贯入试验与圆锥动力触探试验的异同点
标准贯入试验（SPT）与圆锥动力触探试验（CPT）是土壤力学中常用的两种试验方法，它们分别通过不同的原理和方式来获取土壤的力学性质参数。
本文将对这两种试验方法的异同点进行详细说明，以便读者能够更加深入地了解它们各自的特点。
1. 原理和方法1.1 标准贯入试验（SPT）标准贯入试验是一种通过在土壤中使用特定标准锤重和下落高度的方式来模拟土体的承载能力的试验方法。
在SPT试验中，一根直径为50.8毫米的钢管被嵌入土壤中，然后一个63.5公斤的锤子从特定高度自由下落，击打土壤。
1.2 圆锥动力触探试验（CPT）圆锥动力触探试验是一种通过在土壤中使用一根圆锥形探头来测定土壤的力学性质参数的试验方法。
在CPT试验中，一根圆锥形探头被连续推进土壤中，同时测定推进的阻力和摩阻力。
2. 数据获取2.1 标准贯入试验（SPT）在SPT试验中，通过记录击打土壤的击数（每次击打的下降深度）来获取土壤力学性质参数。
2.2 圆锥动力触探试验（CPT）在CPT试验中，通过测定推进的阻力和摩阻力来获取土壤的力学性质参数。
3. 数据解释3.1 标准贯入试验（SPT）SPT试验得到的击数可以用来估计土壤的密度、粒度分布等参数，进而用于土壤的工程设计。
3.2 圆锥动力触探试验（CPT）CPT试验得到的阻力和摩阻力数据可以更加直接地用于估计土壤的承载力、压缩性和剪切强度等参数。
4. 应用领域4.1 标准贯入试验（SPT）SPT试验常用于土木工程中的地基设计和工程地质勘察，能够为土壤力学参数提供重要的实测数据。
4.2 圆锥动力触探试验（CPT）CPT试验在土壤勘察和地质勘测中有着广泛的应用，尤其是在对土壤的力学性质有较高要求的项目中。
5. 设备和操作5.1 标准贯入试验（SPT）SPT试验需要较为简单的设备，包括用于击打土壤的标准锤和钻孔设备。
5.2 圆锥动力触探试验（CPT）CPT试验需要专用的推进设备和测量仪器，主要是圆锥探头和相应的数据采集系统。
第四章 圆锥动力触探试验
N 63.5
1
N
' 63.5
N120 2 N1'20
(4 6) (4 7)
式中：
N63.5、N120—经修正后的重型圆锥动力触探锤击数； N’63.5、N’120 —实测重型圆锥动力触探锤击数。
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）：
§4.4 影响因素和试验指标的修正
5. 杆侧摩擦的影响
§4.5 试验资料整理与成果应用
3.计算各层的击数平均值 首先按单孔统计各层动贯入指标平均值，统计时， 剔除个别异常点，且不包括“超前”和“滞后”范围 的测试点，然后根据各孔分层贯入指标平均值，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。以每层土的贯入指标加权平均值，作为分析研究 土层工程性能的依据。 4.成果分析 利用圆锥动力触探试验成果，不仅可以用于定性 评定场地地基土的均匀性、确定软弱土层和坚硬土层 的分布，还可以定量地评价地基土的状态或密实度， 估算地基土的力学性质。
§4.3 试验方法和技术要求
（5）对于一般砂、圆砾和卵石，触探深度不宜超过 12~15m；超过该深度时，需考虑触探杆的侧壁摩阻影响。
（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。
3.适用范围 重型动力触探的适用范围，主要是中砂-碎石类土，其 次是粉细砂及一般粘性土。触探试验深度范围，一般在116m左右。
§4.3 试验方法和技术要求
三、超重型动力触探 （1）贯入时穿心锤自由下落，落距为
岩土工程原位测试技术：圆锥动力触探和标准贯入试验
2．重型动力触探 （ 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（ 0.760.02 ） 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）锤击速率宜为每分钟 15-30击。打入过程应尽可能连续， 所有超过5min的间断都应在记录中予以注明。 （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。
132．注意Biblioteka 项：钻孔时应注意下列各条。
（1）须保持孔内水位高出地下水位一定高度，以免塌孔，保 持孔底土处于平衡状态，不使孔底发生涌砂变松，影响N值； （2）下套管不要超过试验标高； （3）须缓慢地下放钻具，避免孔底土的扰动； （4）细心清除孔底浮土，孔底浮土应尽量少，其厚度不得大 于10cm； （5）如钻进中需取样，则不应在锤击法取样后立刻做标贯， 而应在继续钻进一定深度（可根据土层软硬程度而定）后再做标 贯，以免人为增大N值； （6）钻孔直径不宜过大，以免加大锤击时探杆的晃动；钻孔 直径过大时，可减少 N 至 50% ，建议钻孔直径上限为 100mm ，以 免影响N值。
（ 2 ）试验时，穿心锤落距为（ 0.500.02） m，使其自由下落。 记录每打入土层中0.30m时所需的锤击数。
（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。 （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。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）本试验一般用于贯入深度小于 4m的土层。必要时，也可 在贯入4m后，用钻具将孔掏清，再继续贯入2m。 10
圆锥动力触探试验.ppt
圆锥动力触探试验
第一节 概述 第二节 测试设备与测试原理 第三节 测试程序与要求 第四节 测试数据处理 第五节 测试精度影响因素 第六节 测试成果的应用
一、实测触探击数
每层实测击数的算术平均值。 x-脚标代表锤重，分 别为10，63.5，120等。
N
' x
1 n
n i 1
Nx
Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee
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
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：
第一节 概述 第二节 测试设备与测试原理 第三节 测试程序与要求 第四节 测试数据处理 第五节 测试精度影响因素 第六节 测试成果的应用
一、测试设备
a. 探杆（包括导向杆） b.提引器
分内挂式和外挂式两种 c.穿心锤 d. 锤座（包括钢砧与锤垫） e. 探头
5
46
34
40
1
45
40
2
一、划分土类或土层剖面
锤击数越少， 土的颗粒越 细；
锤击数越多， 土的颗粒越 粗。
动力触探直方图及土层划分
二、 确定地基土承载力
1、轻型动力触探确定地基土承载力 广东省标准
fk 24 4.5N10
《铁路工程地质原位测试规程》
西安市 浙江省
2、重型动力触探确定地基土承载力
《铁路工程地质原位测试规程》
圆锥动力触探试验
§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。
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
二.重型动力触探
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 (0.760.02)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
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。
圆锥动力触探试验.
径的增加而增大。
对于一定密度组成的砂土，动力触探击数N与相对
密度Dr和有效上覆压力σ’v存在着一定的相关关系，即： N/Dr2 = a + bσ’v 式中，a，b为经验系数，随砂土的粒度组成变化。 或者采用标贯试验深度影响修正公式：
N63.5=CN N’63.5
CN——修正系数； N63.5——修正后的击数； N’63.5——实测的击数；
阻的影响。
三、上覆压力的影响
随着贯入深度的增加，土的有效上覆压力和侧压力 都会增加。实验也表明，上覆压力对触探贯入阻力的影 响也是显著的。 但对于一定相对密实度的砂土，上覆压力对圆锥动
力触探试验结果存在一个“临界深度”，即锤击数在此
深度范围内随着灌入深度的增加而增大，超过此深度后， 锤击数趋于稳定，并且临界深度随着相对密度和探头直
并减少探杆的侧阻力。贯入深度超过10m后，每贯入
0.2m即旋转一次。
3．每一触探孔应连续贯入，只是在接探杆时才允许停顿。 对超重型N120的正常范围是3～40击。 当击数超过正常范围，如遇软粘土层，可记录每击的 贯入度；如遇硬土层，可记录一定击数下的贯入度。 5．当N10>50即可停止试验；当N63.5>50，可停止试验改用
（1）用N10估计粘性土和素填土的承载力标准值，见 表4-5。 （2）用N63.5估计中、粗、砾砂及碎石土的承载力标准
值，见表4-6。
（3）用N120估计碎石土的承载力标准值，见表4-7。 （原水利电力部试验规程）
3．计算各层的击数平均值 按单孔统计各层贯入指标平均值及变异系数，用厚 度加权平均法计算。统计时，应剔除个别异常点，且不 包括“超前”和“滞后”范围的测试点。
二、成果的工程应用
1．评定地基土的状态或密实程度 根据我国《建筑地基基础设计规范》（GBJ500072002），可采用重型圆锥动力触探的锤击数N63.5评定碎 石土的密实度，见表4-4。
圆锥动力触探实验
实验名称：圆锥动力触探试验 实验成绩： 实验同组人：杨玉贵、唐亚东等学号到10的同学 实验教师签名： 实验地点： 城建西104 实验日期：2011年10月24日（下午）实验目的:（1）进行地基土的力学分层；（2）定性评价地基土的均匀性和物理性质（状态、密实度等）；（3）查明土洞、滑动面、软硬土层界面的位置。
（4）评定地基土的强度和变形参数；（5）评定天然地基的承载力；估算单桩承载力。
实验原理：（1）动力触探试验的理想自由落锤能量计算：（2）能量损失修正：实际的锤击能量与理想的落锤能量不同，受落锤方式、导杆摩擦、锤击偏心、打头材质、形状、大小、杆件传输能量效率等因素的影响，要损失一部分能量，应进行修正：Ep =e1 e 2 e 3Ei或近似为：Ep ＝0.6EM探头贯入土中所作的功（3）探头贯入土中所作的功（h/N ＝s ，表示平均每击的贯入度）以上公式中的参数含义见《土工试验与原位测试》同济大学出版社，2006版 由以上各式可见,当规定一定的贯入深度h ，采用一定规格（规定的探头截面、圆锥角、重量）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Rd 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圆锥动力触探的试验指标。
221Mv E m =N Ah R W d =N Ah R W E d p ==As E h N A E R p p d =⨯=实验仪器设备（实验条件）：轻型圆锥动力触探设备(包括穿心锤、锤垫、探杆、圆锥探头)实验过程（内容、步骤、原始数据等）：（1）将穿心锤穿入带钢砧与锤垫的触探杆上；（2）将探头及探杆垂直地面放于测试地点；（3）提升穿心锤至预定高度，使其自由下落撞击锤垫，将探头打入土中；（4）记录每贯入10cm的锤击数；（5）重复上述步骤，直至预定试验深度。
现场测试结果见表1表1贯入深度→10cm 20cm 30cm 实验点↓锤击数↘1 3 11 212 4 9 183 4 12 234 4 9 175 3 7 166 6 14 24 实验结果（数据处理、结果分析、问题讨论及总结）：1、绘制动力触探N—h图如下N—h2、经过实验分析计算，得出如下结论：（1）实验处老填土的天然地基承载力要大，而新填土的相对要小一些;（2）实验处土层相对均匀，没有土洞。
圆锥动力触探的原理
圆锥动力触探的原理
圆锥动力触探是一种通过将一定质量的穿心锤以一定的高度自由下落，将探头贯入土中，然后记录贯入一定深度所需的锤击数，以此来判断土的性质和承载力的现场测试方法。
圆锥动力触探的基本原理是利用探头的锤击能量，通过探杆将其传递给周围的土体，使土体产生振动和变形。
这种振动和变形会通过探杆传递给探头，使探头产生一定的反作用力，从而使探头的贯入深度发生变化。
在圆锥动力触探试验中，可以通过记录探头贯入一定深度所需的锤击数，并结合相关的经验公式或理论公式，计算出土的承载力、压缩模量等参数。
这种测试方法具有快速、简便、经济等优点，在工程勘察和地基评价中得到了广泛的应用。
圆锥动力触探资料（经典）
（三）圆锥动力触探（DPT）圆锥动力触探是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入土中的阻力大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理学性质，对地基土作出工程地质评价。
通常以打入土中一定距离所需的锤击数来表示土的阻力。
圆锥动力触探的优点是设备简单、操作方便、工效较高、适应性广，并具有连续贯入的特性。
对难以取样的砂土、粉土、碎石类土等，对静力触探难以贯入的土层，动力触探是十分有效的勘探测试手段。
圆锥动力触探的缺点是不能采样对土进行直接鉴别描述，实验误差较大，直观性差。
1.动力触探的类型和规格目前动力触探设备的规格较多，不同设备规格所测得触探指标不同，也就是说，某种动力触探指标对应其相应的设备规格。
一般根据锤击能量（表8-18）将动力触探分为轻型、重型、和超重型三种。
圆锥动力触探类型和规格圆锥动力触探类型直径（mm）探头规格截面积(cm ) 锥角( ) 锤质量(kg) 落锤自由落距(cm) 能量指数(J/cm ) 探杆指标(mm) 触探指标(击) 最大贯入深度(m) 备注 2 о 2表8－18 重型74 43 60 63.5±0.5 76±2 115.2 42 贯入10cm 锤击数N63.5 12－16 超重型74 43 60 120±1 100±2 279.1 60 贯入10cm 锤击数N120 202轻型40 12.6 60 10±0.1 50±1 39.7 25 贯入30c 锤击数N10 4－6能量指数nd=MHg/A，式中：为锤的质量(Kg)；为锤的自由落距(cm)；为探头截面面积(cm ) M H A 2.动力触探的技术要求应采用自动落锤装置。
如：抓勾式、偏心轮式、钢秋式、滑销式和滑槽式等。
锤的脱落方式可分为：碰撞式和缩径式两种。
目前动作可靠，但如操作不当易反向撞击，影响实验结果；后者无反向撞击，但导向杆易被磨损发生故障。
圆锥动力触探试验的基本原理与试验方法
圆锥动力触探试验的基本原理与试验方法摘要：本文从圆锥动力触探的原理、应用入手，以工程实例分析动力触探数值常常偏大的原因及处理办法，实现动力触探成果与地基土力学参数之间合理的转换关系，以推进对圆锥动力触探试验在岩土工程勘察中更好、更准确地应用。
关键词：勘查技术；圆锥动力触探；试验研究；锤击数；应用技巧Abstract:Based on the principle of cone dynamic penetration test，a reasonable relationship between thedynamic penetration test results and the parameters of foundation soil mechanics is presented through analyzing the reason why dynamic penetration test results are often much larger than their normal values. Therefore, the cone dynamic penetration tests could be better applied to geotechnical engineering exploration.Key words: exploration technology; cone dynamic penetration test; experimental research; the number of hammering (numerical result); application skills1.前言：圆锥动力触探( D P T) 是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数( 或动贯入阻力) 判别土层的变化，确定土的工程性质，对地基土进行岩土工程评价的一种原位测试方法。
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圆锥动力触探试验的基本原理与试验方法
摘要：本文从圆锥动力触探的原理、应用入手，以工程实例分析动力触探数值常常偏大的原因及处理办法，
实现动力触探成果与地基土力学参数之间合理的转换关系，以推进对圆锥动力触探试验在岩土工程勘察中更好、更准确地应用。
关键词：勘查技术；圆锥动力触探；试验研究；锤击数；应用技巧
Abstract:Based on the principle of cone dynamic penetration test，a reasonable relationship between the
dynamic penetration test results and the parameters of foundation soil mechanics is presented through analyzing the reason why dynamic penetration test results are often much larger than their normal values. Therefore, the cone dynamic penetration tests could be better applied to geotechnical engineering exploration.
Key words: exploration technology; cone dynamic penetration test; experimental research; the number of hammering (numerical result); application skills
1.前言：
圆锥动力触探( D P T) 是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数( 或动贯入阻力) 判别土层的变化，确定土的工程性质，对地基土进行岩土工程评价的一种原位测试方法。
国外使用的动力触探种类繁多，国内按其锤击能量划分为轻型( N ) 、中型( N ) 、重型( N6 3 ~ ) 、超重型( N- ∞) 等4种类型的动力触探。
2.圆锥动力触探试验
2.1圆锥动力触探测试(DPT)
利用一定质量的落锤，以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥形探头打入土层中，根据探头贯入的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质。
简称动力触探或动探。
2.2技术特点
（1）可以获得地基土的物理力学性质指标；
（2）判定地基土的均匀性；
（3）具有钻探和测试的双重功能。
2.3圆锥动力触探测试的优点：
（1）设备简单，坚固耐用；
（2）操作及测试方法容易；
（3）适用性广；
（4）快速，经济，能连续测试土层；
（5）有些动力触探，可同时取样，观察描述； （6）经验丰富，使用广泛。
2.4圆锥动力触探的类型 类型
轻型 重型 超重型 落锤 锤的质量/kg 10 63.5 120 落距/cm 50 76 100 探头 直径/mm 40 74 74 锥角 60 60 60 探杆直径/mm 25
42
50~60
指标
贯入30cm 的锤击数N 10 贯入10cm 的锤击数N 63.5 贯入10cm 的锤击数N 120
3.圆锥动力触探试验基本原理
动力触探的基本原理，可用能量平衡法来
分析[1~2]。
动力触探能量平衡模型如图 1 所示。
按能量守恒原理，一次锤击作用下的功能转换，其关系可写成：
Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee （1）
式中：Em 为穿心锤下落能量；Ek 为锤与触探器碰撞时损失的能量；Ec 为触探器弹性变形所消耗的能量；Ef 为贯入时用于克服探杆侧壁的摩阻力所耗的能量；EP 为由于土的塑性变形而消耗的能量；Ee 为由于土的弹性变形而消耗的能量。
(2)通过一系列的假定，可得出土的动贯入阻力 Rd 的表达公式（2），该式亦称荷兰动力公式：
（2）
式中：e 为贯入度(单位：mm)，即每击的贯入深度e ＝Δs ／n ；Δs 为每贯入一阵击的深度(单位：mm)；n 为相应的一阵击锤击数； A 为圆锥探头底面积(单位：㎡)。
荷兰公式(2)是建立在古典牛顿碰撞理论基础之上的，而且还假定，对于绝对非弹性碰撞，完全不考虑弹性变形能量的消耗。
所以在应用动贯入阻力计算公式时，应考虑下列条件限制：①每击贯入度在 0.2~5.0 cm 之间；②贯入的深度一般不超过 12 cm ； ③触探器质量m 与落锤
)
()(2
kPa A m M e gh M R d +=
质量M 之比不大于2。
荷兰公式是目前国内外应用最广泛的动贯入阻力计算公式，我国《岩土工程勘察规范》和水利电力部《土工试验规程》的条文说明中都推荐该公式。
从式(2)中可知，对于同一种设备，M 、m 、h 、A 等为常数，在测试Δs 深度内，动贯入阻力与锤击数 n 呈正比关系，故可用锤击数来测定地基土的工程性质。
虽是从荷兰公式中可以由动力触探锤击数直接求取带有量纲的动贯入阻力 Rd ，但由于本理论公式的假定甚多，再加上碎石土的不均匀性及地基土受力机制的复杂性，所求动阻力仍然是不可靠的，即使在同一层地基土中，亦无可比性。
4.圆锥动力触探试验的试验方法
4.1轻型动力触探
（1）先用轻便钻具钻至试验土层标高以上0.3m 处，然后对土层进行连续触探； （2）试验时，穿心锤落距为0.50±0.02m ，记录每打入0.30m 所需的锤击数； （3）如想取样，则需把触探杆拔出，换钻头进行取样。
（4）用于触探深度小于4m 的土层。
4.2重型、超重型动力触探
（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%； （2）贯入时应使穿心锤自由落下。
地面上的触探杆的高度不宜过高，以免倾斜与摆动太大； （3）锤击速率宜为每分钟15~30击；
（4）及时记录每贯入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12~15m ；超过该深度时，需考虑触探杆的侧壁摩阻的影响；
（6）每贯入0.1m 所需锤击数连续三次超过50击时，应停止试验。
轻型动力触探仪（单位：mm ）
1－穿心锤；2—钢砧与锤垫；3－触探杆；重型、超重型动力触探探头（单位：mm）
4－圆锥探头；5－导向杆
5.测试精度影响因素
5.1设备因素
（1）穿心锤的形状和质量；
（2）探头的形状和大小；
（3）触探杆的截面尺寸、长度和质量；
（4）导向锤座的构造及尺寸；
（5）所用材料的材型及性能。
5.2人为因素
（1）落锤的高度、锤击的速度和操作方法；
（2）读数量测方法和精度；
（3）触探孔的垂直程度、探杆的偏斜度
（4）钻孔的护壁、清孔清孔
5.3其他因素
（1）土的性质
（2）触探深度
（3）地下水
6.结论
圆锥动力触探是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入土中的阻力大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理力学性质，对地基土做出工程地质评价的测试方法。
此法能清楚地反映不同地层的物理力学性质，判断地层的密实度，准确提供设计所需地基土参数，提高勘察资料的质量，大大缩短勘察周期，降低成本，其普遍的适用性将会带来广阔的发展前景。
而圆锥动力触探的缺点是不能采样并对土进行直接鉴别描述，试验的人为误差较大，再现性差，因此规范试验方法，进一步总结试验成果与地基土的工程力学参数的关系，将会使动力触探试验的优越性得以更广泛更深入地发挥。
参考文献：
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[2]王珊.岩土工程新技术实用全书[M].长春:银声音像出版社,2004.
[3]林宗元.岩土工程试验监测手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1994．
[4]中华人民共和国建设部,GB 50021-2000岩土工程勘察规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[ 5]孟高头.土体原位测试[ M].北京地质出版社,1992.。