第四节动力触探试验

N10估计粘性土和素填土的承载力标准值
土类 N10 fk（kPa） 15 105 20 145 粘性土 25 190 30 230 10 85 20 115 素填土 30 135 40 160
N63.5估计中、粗、砾砂及碎石土的承载力标准值
土类 N63.5 3 4 150 fk（kPa） 120 中、粗、砾砂土 5 200 6 240 8 320 10 400 3 140 4 170 5 200 碎石土 6 240 8 320 10 400 12 480
岩土工程原位测试技术
第四节 圆锥动力触探和标准贯入试验
内
• •
容
试验设备和Βιβλιοθήκη Baidu法 基本测试原理
•
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试验成果的整理分析
试验成果的应用
•
小 结
试验设备和方法
一、试验设备 动力触探使用的设备，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。
一、仪器设备
1．轻型动力触探
包括导向杆、穿心锤、锤垫、
探杆和圆锥探头五部分，见图4-2。 重锤的提升有人力和机械两种。
2．重型动力触探
重型、超重型设备与轻型设备相似，只是在尺寸和 重量上有差别。另外，重型动探试验一般都采用自动落 锤方式，在锤上增加了提引器。
二、试验方法 （一）轻型、重型、超重型动力触探的测试程序和要求 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，然后对所 需试验土层连续进行触探。
三、动力触探技术的发展
1. 国际上
动力触探的发展历史较长。最先在欧洲各国得到
广泛应用，就是因为这些国家广泛分布着粗颗粒土层 及冰积层，取土样比较困难，适合采用动力触探方法。 2. 在国内 （1）50年代初由南京水利实验处引进推广。
（2）至50年代后期得到普及，很多单位做了很有价值的
试验研究，积累了大量的使用经验。
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。
五、动力触探试验的目的
1．试验成果
（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。
2．成果应用 （1）评定地基土的强度和变形参数； （2）评定天然地基的承载力； （3）估算单桩承载力。
大或变小，反应的范围约为探头直径的2~3倍。
实际中可以这样处理：当击数由小变大（软层进入 硬层）时，分层界限可选在软层最后一个小值点以下 2~3倍探头直径处；当击数由大变小（硬层进入软层） 时，分层界限可选在软层第一个小值点以上2~3倍探头 直径处。
• 3．绘制动力触探击数沿深度分布曲线 • 以杆长校正后的击数为横坐标，以贯入深度为纵 坐标绘制曲线图。因为采集的数据表示每贯入某一深 度的锤击数，故曲线图一般绘制成沿深度方向的直方 图。 •
贯入深度的一般限制： 对轻型，一般应<4m，主要用于测试并提供浅基础
的地基承载力参数；检验建筑物地基的夯实程度；检验
建筑物机槽开挖后，基底以下是否存在软弱下卧层等。 重型<12~15m，超重型<20m，超过此深度应考虑
侧壁摩阻力的影响。主要用于查明地层在垂直方向和水
平方向上的均匀程度。
试验成果的整理分析
N120估计碎石土的承载力标准值
N120 3 4 300 5 400 6 500 8 640 10 720 12 800 14 850 >=16 900 fk（kPa） 250
估算圆砾、卵石土地基的变形模量E0
铁道部第二设计院基于在四川、东北、广西、甘肃
等地的试验资料得N63.5和E0的关系，见表4-7。
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。
一、动力触探试验的定义（DPT ）
利用一定的锤击能量，将一定规格的圆锥探头打入
土中，根据打入土中的难易程度来判别土层工程性质的
一种现场测试方法。 判别指标采用的是贯入一定深度的锤击数。
二、动力触探试验的优点及适用性
优点：试验设备相对简单，操作方便，适应土类较广，
并且可以连续贯入。 缺点：试验误差较大，再现性较差。 适用土类：对难以取样的各种填土、砂土、粉土、碎石 土、砂砾土、卵石、砾石等含粗颗粒的土类。
成都地区的经验 一般桩基持力层为卵石土，由35组资料统计，得： Ru=299+126.1N120 式中，Ru——桩尖平面处地基土的极限承载力，kPa。 N120——桩尖平面处上下4D（桩径）范围修正后的击数平均
标准贯入试验
一、定义 动力触探的一种，它是利用锤击动能（锤重 63.5kg ，落距
• （3）70年代制定了相应的规范，在试验设备
类型上趋于统一和标准化，加快了发展进程。
• （4）目前，已成为我国粗颗粒土的地基勘察
测试的主要手段。
四、动力触探试验的分类
1．国际分类
1974年和1982年在欧洲召开的二次国际触探学术会议，
对动力触探测试方法的统一起了推动作用。会议建议按使 用穿心锤的重量（或锤击能量）的不同，将动力触探分为： 轻型（≤10kg）、中型（10～40kg）、重型（40～60kg） 及超重型（>60kg）。 2．我国分类 我国《土工试验规程》（SD128－86）将动力触探分 为轻型、重型、超重型三种。其规格见下表。
注：（1）本表适用于平均粒径小于50且最大粒径不超过100mm的 卵石、碎石、圆砾、角砾。 （2）表内N63.5为修正后的平均值。
• 2．确定地基土的承载力 • 中国建筑西南勘察院采用120kg重锤和直径60mm 探杆的超重型动探，并与载荷试验的比例界限值pl进行 统计，对比资料52组，得如下公式： • f k=80N120 （3N12010） • 中国地质大学（武汉）对粘性土也有类似经验公式： • fk=32.3N63.5+89 （2N63.516）
• 1．检查核对现场记录
• 在每个动探孔完成后，应在现场及时核对所记录的击数、 尺寸是否有错漏，项目是否齐全；核对完毕后，在记录表上签 上记录者的名字和测试日期。
• 2．实测击数校正 • （1）轻型动力触探 • 1）轻型动力触探不考虑杆长修正，根据每贯入30cm的实 测击数绘制N10~h曲线图。 • 2）根据每贯入30cm的锤击数对地基土进行力学分层，然 后计算每层实测击数的算术平均值。
动力触探试验与打桩过程极其相似，因而用于桩基勘 察时，对打入式的端承桩效果较为显著，可用于确定桩基 持力层的位置和单桩承载力。 （1）确定桩基持力层的位置 利用N—h曲线，结合钻孔资料，可以较准确地编制出 勘察场地的工程地质剖面，据此选择桩基持力层，确定在 勘察范围内各部位的桩长。
持力层位置的确定，各地区都有自己的经验值。如成
N——经修正后的圆锥动力触探锤击数； N’——实测的圆锥动力触探锤击数。 表3-16，3-17, 分别给出了重型、超重型动力触探试 验结果的杆长修正系数。
N63.5的杆长修正系数
N120的杆长修正系数
• 超重型动力触探的实测击数（N120），应先按公式（3-14） 换算成相当于重型的实测击数（N63.5），然后再按公式（3-13） 进行杆长击数校正。 •N63.5=3N120-0.5 • 2）中国西南建筑勘察院对杆长击数的校正 （3-14）
动力触探试验的典型N-h曲线
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3-20。
表3-20 碎石土的密实度
锤击数N63.5 N63.5<=5 5<N63.5<=10 10<N63.5<=20 N63.5>=20 密实度 松散 稍密 中密 密实
N63.5 N63.5 3 18 4 12 20 44.5 5 14 22 48 6 16 24 51 8 21 26 54 10 26 28 56.5 12 30 30 59 14 34 35 62 16 37.5 40 64
E0 （kPa） 10 E0 （kPa） 41
4．预估单桩承载力和确定桩基持力层的位置
• （3）重型、超重型动力触探 • 1）铁路《动力触探技术规定》（TBJ8-87）中规定，实测 击数应按杆长校正。重型动力触探的实测击数（N63.5），按下式 进行校正： •N63.5=N63.5 （3-13）
杆长修正
对杆长的影响，我国各个领域的规范或规程不尽相同。
（1）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），对动力
测试设备与测试原理
（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
•
分类： 依据为穿心锤的重量和探头类型
10kg） 轻型（穿心锤重 圆锥动力触探 重型（63.5kg） 120kg） 超重型（ 标准贯入测试（ 63.5kg，落距76cm，贯入30cm，可取样
•
对超重型动力触探的实测击数N120，直接按表进行杆长击
数校正。 •N120=N120 （3-16） • 使用时不但应注意两者在计算结果上的差异，还应注意两 者使用的探杆直径不同。
2．划分土层界限 划分力学分层的原则：考虑动贯入阻力在土层变化 附近的“超前反应”。 超前反应指的是当探头从软层进入硬层或从硬层进 入软层之前，动贯入阻力就已感知土层的变化，提前变
触探试验指标均不进行杆长修正。 （2）铁道部行业标准《铁路工程地质原位测试规程》 （TB10041-2003），规定需进行杆长修正。 因此，在进行成果整理时，应根据岩土参数与动力触
探指标之间的经验关系式时的具体条件，决定是否对试验
指标进行杆长修正。
采用牛顿碰撞理论，建立杆长修正公式： N=αN’
可以对重型、超重型动力触探结果进行修正。
（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．超重型动力触探 （ 1 ）贯入时穿心锤自由下落，落距为（ 1.000.02 ） m 。贯入 深度一般不宜超过 20m，超过此深度限值时，需考虑触探杆侧壁摩 阻的影响。 （2）其他步骤可参照重型动力触探进行。
（ 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。
都地区，对300mm*300mm方桩，N63.5应大于15~20击 /10cm，此卵石层的厚度不应小于2.0~1.5m。
（2）单桩承载力的确定
主要用于确定桩端承力为主的短桩（因为动探测试 无法实测地基土的极限侧壁摩阻力）。由桩的静载荷试
验确定承载力标准值与桩尖平面处的动力触探指标进行
统计分析，提出单桩承载力公式：