动力触探试验课件.pptx

1、岩土工程原位测试技术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 试验设备和方法 基本测试原理 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。动力触探的核心，由穿心锤、探杆和探

2、头组成。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，可取样），贯入，落距标准贯入测试（）超重型（）重型（）轻型（穿心锤重圆锥动力触探cmcmkgkgkgkg30765.631205.6310（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

3、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。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。（3 3）7070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 4）目前，已成为我国粗颗粒土的地基勘察测试的主要手段。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

4、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（1040kg）、重型（4060kg）及超重型（60kg）。2我国分类 我国土工试验规程（SD12886）将动力触探分为轻型、重型、超重型三种。其规格见下表。根据所用穿心锤的质量将动力触探试验分为轻型、中型、重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。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）；（

5、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。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（一）轻型、重型、超重型动力触探的测试程序和要求1轻型动力触探轻型动力触探（1）先用轻便钻具钻至试验土层标高以上）先用轻便钻具钻至试验土层标高以上0.3

6、m处，然后对所处，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）试验时，穿心锤落距为（）试验时，穿心锤落距为（0.50 0.02）m，使其自由下落。，使其自由下落。记录每打入土层中记录每打入土层中0.30m时所需的锤击数。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）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。钻头进行取样。（4）如遇密实坚硬土层，当贯入）如遇密实坚硬土层，当贯入0.30m所需锤击数超过所需锤击数超过100击击或贯入或贯入0.15m超过超过50击时，即可停止试验。如需对下卧土层进行试击时，即可停止试验。如需对下卧土层进

7、行试验时，可用钻具穿透坚实土层后再贯入。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）本试验一般用于贯入深度小于4m的土层。必要时，也可的土层。必要时，也可在贯入在贯入4m后，用钻具将孔掏清，再继续贯入后，用钻具将孔掏清，再继续贯入2m。2重型动力触探重型动力触探（1）试验前将触探架安装平稳，使触探保持垂直地进行。垂）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直度的最大偏差不得超过2%。触探杆应保持平直，连结牢固。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（）贯入时，应使穿心锤自由落下，落锤高度为（0.76 0.

8、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。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）锤击速率宜为每分钟15-30击。打入过程应尽可能连续，击。打入过程应尽可能连续，所有超过所有超过5min的间断都应在记录中予以注明。的间断都应在记录中予以注明。（4）及时记录每贯入）及时记录每贯入0.10m所需的锤击数。其方法可在触探杆所需的锤击数。其方法可在触探杆上每上每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录每一阵击的贯入度，然后再换算为每贯入0.1

9、m所需的锤击数。最所需的锤击数。最初贯入的初贯入的lm内可不记读数。内可不记读数。（5）对于一般砂、圆砾和卵石，触探深度不宜超过）对于一般砂、圆砾和卵石，触探深度不宜超过1215m；超过该深度时，需考虑触探杆的侧壁摩阻影响。超过该深度时，需考虑触探杆的侧壁摩阻影响。（6）每贯入）每贯入0.1m所需锤击数连续三次超过所需锤击数连续三次超过50击时，即停止试击时，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。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）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

10、至动力触探所测深度以上后进行钻探，直至动力触探所测深度以上1m处，取出钻具将触探器处，取出钻具将触探器放入孔内再进行贯入。放入孔内再进行贯入。3超重型动力触探超重型动力触探（1）贯入时穿心锤自由下落，落距为（）贯入时穿心锤自由下落，落距为（1.00 0.02）m。贯入深。贯入深度一般不宜超过度一般不宜超过20m，超过此深度限值时，需考虑触探杆侧壁摩阻，超过此深度限值时，需考虑触探杆侧壁摩阻的影响。的影响。（2）其他步骤可参照重型动力触探进行。）其他步骤可参照重型动力触探进行。贯入深度的一般限制：贯入深度的一般限制：对轻型，一般应对轻型，一般应4m，主要用于测试并提供浅基础，主要用于测试并提供浅

11、基础的地基承载力参数；检验建筑物地基的夯实程度；检验的地基承载力参数；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。建筑物机槽开挖后，基底以下是否存在软弱下卧层等。重型重型1215m，超重型，超重型20m，超过此深度应考虑，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。平方向上的均匀程度。试验成果的整理分析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

12、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N10h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。（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）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

13、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=N 可以对重型、超重型动力触探结果进行修正。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 （3-14）2）中国西南建筑勘察院对杆长击数的校正对超

14、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。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，提前变大或变小，反应的范围约为探头直径的23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23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23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

15、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。动力触探试验的典型动力触探试验的典型N-h曲线曲线 根据我国建筑地基基础设计规范（GBJ50007-2002），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。锤击数N63.5 密实度 N63.5=5 松散 5N63.5=10 稍密 10N63.5=20 密实 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。表3-20 碎石土的密实度 2确定地基土的承载力中国建筑西南勘

16、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）土类 粘性土 素填土 N10 15 20 25 30 10 20 30 40 fk（kPa）105 145 190 230 85 115 135 160 土类 中、粗、砾砂土 碎石土 N63.5 3 4 5 6 8 10 3 4 5 6 8 10 12 fk（kPa）120 150 200 240 320 400 140 170 200 2

17、40 320 400 480 N120 3 4 5 6 8 10 12 14=16 fk（kPa）250 300 400 500 640 720 800 850 900 N10估计粘性土和素填土的承载力标准值N63.5估计中、粗、砾砂及碎石土的承载力标准值N120估计碎石土的承载力标准值 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。N63.5 3 4 5 6 8 10 12 14 16 E0（kPa）10 12 14 16 21 26 30 34 37.5 N63.5 18 20 22 24 26 28 30 35 40 E0（kPa）41

18、44.5 48 51 54 56.5 59 62 64 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Nh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。如成都地区，对300mm*300mm方桩，N63.5应大于1520击/10cm，此卵石层的厚度不应小于2.01.5m。（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

19、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：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值（/10cm）。标准贯入试验 一、定义一、定义动力触探的一种，它是利用锤击动能（锤重动力触探的一种，它是利用锤击动能（锤重63.5kg，落距，落距76cm),将一定规格的对开管式贯入器（外径将一定规格的对开管式贯入器（外径51mm，内径，内径35mm）,下端接管靴，上端接一内外径与对开管相同的钻杆接头打入钻孔下端接管靴，

20、上端接一内外径与对开管相同的钻杆接头打入钻孔孔底的土中，判别土层的变化和土的工程性质。贯入阻抗用贯入孔底的土中，判别土层的变化和土的工程性质。贯入阻抗用贯入器贯入土中器贯入土中30cm的锤击数的锤击数N表示。表示。标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土。标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土。（二）标准贯入试验（二）标准贯入试验 1试验方法试验方法（1）先用钻具钻至试验土层标高以上）先用钻具钻至试验土层标高以上0.15m处，清除残土。处，清除残土。（2）将贯入器放入孔内，避免冲击孔底，注意保持贯入器、）将贯入器放入孔内，避免冲击孔底，注意保持贯入器、钻杆、导向杆联接后的垂直度。测定贯入器所

21、在深度，要求残土钻杆、导向杆联接后的垂直度。测定贯入器所在深度，要求残土厚度不大于厚度不大于0.1m。（3）将贯入器以每分钟击打）将贯入器以每分钟击打1530次的频率，先打入土中次的频率，先打入土中0.15m，不计锤击数；然后开始记录每打入，不计锤击数；然后开始记录每打入0.10m及累计及累计0.30m的锤的锤击数击数N，并记录贯入深度与试验情况。若遇密实土层，锤击数超过，并记录贯入深度与试验情况。若遇密实土层，锤击数超过50击时，不应强行打入，并记录击时，不应强行打入，并记录50击的贯入深度。击的贯入深度。式中式中S50 击时的贯入度击时的贯入度(cm)（二）标准贯入试验（二）标准贯入试验

22、（4）旋转钻杆，然后提出贯入器，取贯入器中的土样进行鉴别、描）旋转钻杆，然后提出贯入器，取贯入器中的土样进行鉴别、描述记录，并测量其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验述记录，并测量其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。之用。（5）重复）重复14步骤，进行下一深度的标贯测试，直至所需深度。一步骤，进行下一深度的标贯测试，直至所需深度。一般每隔般每隔1m进行一次标贯试验。进行一次标贯试验。标准贯入试验成果标准贯入试验成果N可直接标在工程地质剖面图上可直接标在工程地质剖面图上,也可绘制单也可绘制单孔标准贯入击数孔标准贯入击数N与深度关系曲线或直方图。与深度关系曲线或直方图

23、。标准贯入试验锤击数标准贯入试验锤击数N值，可对砂土、粉土、粘性土的物理状值，可对砂土、粉土、粘性土的物理状态态,土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，砂土和粉土土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，砂土和粉土的液化，成桩的可能性等做出评价。应用的液化，成桩的可能性等做出评价。应用N 值时是否修正和如何值时是否修正和如何修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。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注意事项：注意事项：钻孔时应注意下列各条。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

24、，以免塌孔，保）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，影响持孔底土处于平衡状态，不使孔底发生涌砂变松，影响N值；值；（2）下套管不要超过试验标高；）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；）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）细心清除孔底浮土，孔底浮土应尽量少，其厚度不得大于于10cm；（5）如钻进中需取样，则不应在锤击法取样后立刻做标贯，）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）后再做标而应在继续钻进一

25、定深度（可根据土层软硬程度而定）后再做标贯，以免人为增大贯，以免人为增大N值；值；（6）钻孔直径不宜过大，以免加大锤击时探杆的晃动；钻孔）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，可减少直径过大时，可减少N至至50%，建议钻孔直径上限为，建议钻孔直径上限为100mm，以，以免影响免影响N值。值。标贯和圆锥动力触探测试方法的不同点，主要是不能连续贯标贯和圆锥动力触探测试方法的不同点，主要是不能连续贯入，每贯入入，每贯入0.45m必须提钻一次，然后换上钻头进行回转钻进至下必须提钻一次，然后换上钻头进行回转钻进至下一试验深度，重新开始试验。另外，标贯试验不宜在含有碎石的一试验深度，

26、重新开始试验。另外，标贯试验不宜在含有碎石的土层中进行，只宜用于粘性土、粉土和砂土中，以免损坏标贯器土层中进行，只宜用于粘性土、粉土和砂土中，以免损坏标贯器的管靴刃口。的管靴刃口。标贯与一般动探的主要区别在于探头不同 思考题 1.土体原位测试有哪些优缺点？常用的原位测试方法分别适用于什么范围？2.载荷试验的试验要点及资料整理的要求有哪些？3.静力触探的试验要点及技术要求有哪些?如何进行资料整理及成果应用?4.动力触探的类型和适用范围有哪些？各类触探试验的试验要点有何不同？5.标准贯入试验的试验设备、试验方法要求与圆锥动力触探有何不同？试验成果的应用有哪些？6.旁压试验、十字板剪切试验的原理和试验要点有哪些？