圓錐動力觸探試驗(yàn)（巖土工程）解析課件

第6章圓錐動力觸探試驗(yàn)第6章圓錐動力觸探試驗(yàn)1目錄1.概述2.試驗(yàn)的基本原理3.儀器設(shè)備4.試驗(yàn)方法和主要技術(shù)要求5.影響因素和試驗(yàn)指標(biāo)的修正6.試驗(yàn)資料的整理與成果的應(yīng)用7.工程實(shí)例目錄1.概述21.概述圓錐動力觸探試驗(yàn)(DPT:dynamicpenetrationtest)是利用一定的錘擊動能，將一定規(guī)格的圓錐探頭打入土中，然后依據(jù)貫入擊數(shù)或動貫入阻力判別土層的變化，確定土的工程性質(zhì)，對地基土做出巖土工程評價。1.概述圓錐動力觸探試驗(yàn)(DPT:dynamicpe3試驗(yàn)?zāi)康膭恿τ|探試驗(yàn)指標(biāo)主要用于以下幾個目的:(1)評定砂土的孔隙比或相對密實(shí)度、粉土及粘性土的狀態(tài)。(2)估算土的強(qiáng)度和變形模量。(3)評定場地地基的均勻性及承載力。(4)探查土洞、滑動面、軟硬土層界面等。(5)估算樁基持力層和承載力。(6)檢驗(yàn)地基加固與改良的質(zhì)量效果。試驗(yàn)?zāi)康膭恿τ|探試驗(yàn)指標(biāo)主要用于以下幾個目的:4適用范圍適用范圍52.試驗(yàn)的基本原理DPT的基本原理可以用能量平衡法來分析。在一次錘擊作用下的功能轉(zhuǎn)換按能量守恒原理，其關(guān)系為：Em----穿心錘下落能量；Ek----錘與觸探器碰幢時損失的能量；Ec----觸探器彈性變形所消耗的能量；Ef----貫入時用于克服桿側(cè)壁摩阻力所耗能量；Ep----由于土的塑性變形而消耗的能量；Ee----由于土的彈性變形而消耗的能量Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee2.試驗(yàn)的基本原理DPT的基本原理可以用能量平衡法來分析6動貫入阻力Rd考慮在動力觸探測試中，只能量測到土的永久變形，故將和彈性有關(guān)的變形略去，可推導(dǎo)得土的動貫入阻力Rd為：e——貫入度（mm），每擊貫入的深度；M——重錘質(zhì)量；m——觸探器質(zhì)量；A——圓錐探頭底面積（m2）動貫入阻力Rd考慮在動力觸探測試中，只能量測到土的永久變形，7平均傳至探頭的能量，消耗于探頭貫入土中所作功(Ep=Rd*A*h/N)可見平均傳至探頭的能量與探頭單位面積的動貫入阻力相關(guān)。當(dāng)規(guī)定一定的貫入深度，采用一定規(guī)格(規(guī)定的探頭截面、圓錐角和質(zhì)量)的落錘和規(guī)定的落距，那么，錘擊數(shù)N的大小就直接反映了動貫入阻力的大小，即直接反映被貫入土層的密實(shí)程度和力學(xué)性質(zhì)。因此，實(shí)踐中常采用貫入土層一定深度的錘擊數(shù)作為DPT的試驗(yàn)指標(biāo)。平均傳至探頭的能量，消耗于探頭貫入土中所作功(Ep=Rd*A83.儀器設(shè)備導(dǎo)向桿提引器穿心錘錘座探桿探頭3.儀器設(shè)備導(dǎo)向桿94.試驗(yàn)方法和主要技術(shù)要求4.1試驗(yàn)方法圓錐動力觸探試驗(yàn)的類型，按貫入能力的大小可分為輕型、重型和超重型3種。4.2試驗(yàn)技術(shù)要求(1)采用自動落錘裝置;(2)觸探桿最大偏斜度不應(yīng)超過2%，錘擊貫入應(yīng)連續(xù)進(jìn)行；同時防止錘擊偏心、探桿傾斜和側(cè)向晃動，保持探桿垂直度；錘擊速率每分鐘宜為15—30擊;(3)每貫入1m，宜將探桿轉(zhuǎn)動一圈半;當(dāng)貫入深度超過10m，每貫入20cm宜轉(zhuǎn)動探桿一次；(4)對輕型動力觸探，當(dāng)N10>100或貫入15cm錘擊數(shù)超過50時，可停止試驗(yàn);對重型動力觸探，當(dāng)連續(xù)三次N63.5>50時，可停止試驗(yàn)或改用超重型動力觸探。4.試驗(yàn)方法和主要技術(shù)要求4.1試驗(yàn)方法10圓錐動力觸探試驗(yàn)（巖土工程）解析ppt課件11圓錐動力觸探試驗(yàn)（巖土工程）解析ppt課件12中國動力觸探的分類及設(shè)備中國動力觸探的分類及設(shè)備134.1輕型動力觸探(N10)1、試驗(yàn)設(shè)備主要由圓錐頭、觸探桿、穿心錘三部分組成。觸探桿系用直徑25mm的金屬管，每根長1.0—1.5m，穿心錘重10kg。2、試驗(yàn)要點(diǎn)

(1)先用輕便鉆具鉆至試驗(yàn)土層標(biāo)高，然后對所需試驗(yàn)土層連續(xù)進(jìn)行觸探;(2)試驗(yàn)時，穿心錘落距為50cm，使其自由下落，將探頭豎直打入土層中，每打入土層30cm的錘擊數(shù)即為N10；

(3)若需描述土層時，可將觸探桿拔出，取下探頭，換上輕便鉆頭，進(jìn)行取樣;(4)本試驗(yàn)一般用于貫入深度小于4m的土層;(5)當(dāng)N10>100時或貫入0.15m超過50時，可停止試驗(yàn);4.1輕型動力觸探(N10)1、試驗(yàn)設(shè)備14地基土承載力與變形模量的確定地基土承載力與變形模量的確定15砂土密實(shí)度的確定砂土密實(shí)度的確定164.2重型動力觸探（N63.5）1、試驗(yàn)設(shè)備設(shè)備規(guī)格及探頭構(gòu)造，如圖所示。觸探桿一般采用直徑42mm、穿心錘重63.5kg。

2、試驗(yàn)要點(diǎn)

(1)試驗(yàn)前，觸探架應(yīng)安裝平穩(wěn)，保持觸探孔垂直，垂直度偏差不超過2%;(2)試驗(yàn)時，應(yīng)使穿心錘自由下落，落距為76cm;(3)錘擊速度宜控制在每分鐘15—30擊，打入過程應(yīng)是連續(xù)的;(4)及時記錄每貫入0.1m的錘擊數(shù)，也可記錄每一陣擊的貫入度，然后再換算為每貫入0.10m所需的錘擊數(shù);(5)對于一般砂、圓礫和卵石、觸探深度不宜超過12—16m;(6)當(dāng)連續(xù)三次N63.5>50擊時，若要繼續(xù)觸探，可考慮使用超重型動力觸探;(7)每貫入1m，宜將鉆桿轉(zhuǎn)動一圈半;當(dāng)貫入深度超過10m，每貫入20cm宜轉(zhuǎn)動鉆桿一次。4.2重型動力觸探（N63.5）1、試驗(yàn)設(shè)備17圓錐動力觸探試驗(yàn)（巖土工程）解析ppt課件18圓錐動力觸探試驗(yàn)（巖土工程）解析ppt課件19圓錐動力觸探試驗(yàn)（巖土工程）解析ppt課件20確定地基土的承載力和變形模量《工業(yè)與民用建筑工程地質(zhì)勘察規(guī)范》推薦使用的地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值確定地基土的承載力和變形模量《工業(yè)與民用建筑工程地質(zhì)勘察規(guī)范21確定砂土的孔隙比確定砂土的孔隙比22確定砂土的密實(shí)度確定砂土的密實(shí)度23確定樁的持力層和承載力

(1)確定樁基持力層對有建筑經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)是行之有效的辦法，如廣州地區(qū)，上部為淤泥，底部為紅砂巖殘積土或直接為基巖，動力觸探穿過軟土層即到樁的持力層。因此利用動力觸探，快速、有效，節(jié)約了鉆探工作量，得到廣泛的使用，但必須是有經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，并配少量鉆孔驗(yàn)證。對沒有經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，要持謹(jǐn)慎的態(tài)度，以免產(chǎn)生誤判。

(2)確定單樁承載力沈陽市樁基礎(chǔ)試驗(yàn)研究小組根據(jù)沈陽樁的持力層主要為砂層。利用重型動力觸探與單樁靜載荷試驗(yàn)所得出的單樁容許承載力建立的相關(guān)關(guān)系，得到用重型動力觸探計(jì)算單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值的經(jīng)驗(yàn)公式。確定樁的持力層和承載力(1)確定樁基持力層244.3超重型動力觸探(N120）1、試驗(yàn)設(shè)備及技術(shù)規(guī)格穿心錘:質(zhì)量120kg，落距100cm，自由落錘;探頭:圓錐角60，直徑74mm,截面積40cm2；直徑60mm，長度1-1.5m/節(jié)，質(zhì)量11.4kg/m;錘墊、導(dǎo)向桿、探頭的總質(zhì)量約15.0kg。2.適用范圍主要適用于貫入指標(biāo)N120為6擊以上(N63.5>15擊)的中密、密實(shí)卵石層和含有少量漂石的卵石層，不適用于砂類土和漂石層。觸探最大深度不超過20m。4.3超重型動力觸探(N120）1、試驗(yàn)設(shè)備及技術(shù)規(guī)格25N120動力觸探在工程勘察的實(shí)踐中主要應(yīng)用于如下方面:(1)查明卵石層的密實(shí)度和均勻性，并與鉆探和工程物探資料相結(jié)合進(jìn)行分層、定名和地基評價。(2)圈定卵石層內(nèi)的軟弱夾層，選擇樁基持力層和確定需要進(jìn)行加固處理(如灌漿、振沖等)的范圍。(3)評估地基的承載力和變形。(4)查明基巖的埋深和軟質(zhì)巖石強(qiáng)風(fēng)化帶的厚度。

(5)檢驗(yàn)砂卵石人工墊層地基和碎石樁地基的施工質(zhì)量和加固效果。N120動力觸探在工程勘察的實(shí)踐中主要應(yīng)用于如下方面:26確定卵石土的密實(shí)度及均勻性確定卵石土的密實(shí)度及均勻性27確定卵石土地基承載力和變形模量確定卵石土地基承載力和變形模量28確定樁端土的承載力確定樁端土的承載力29試驗(yàn)要點(diǎn)

(1)觸探前應(yīng)認(rèn)真檢查設(shè)備規(guī)格，丈量工具、探桿的垂直度，經(jīng)常維修保養(yǎng)自動脫鉤裝置，保證自由落錘。不符合規(guī)定的部件應(yīng)及時更新。

(2)觸探時，應(yīng)下入一定長度的套管作為孔口穩(wěn)定和探桿導(dǎo)向的裝置，柴油機(jī)中速運(yùn)轉(zhuǎn)，錘擊速率均勻，每分鐘錘擊18次左右。

(3)探頭、探桿、錘墊的絲扣必須擰緊，每接一根鉆桿，就應(yīng)推轉(zhuǎn)，減少摩擦。

(4)探桿露出地表部分的長度應(yīng)控制在1.5m以內(nèi)，以免晃動，影響質(zhì)量。

(5)丈量探桿和標(biāo)示刻度應(yīng)力求準(zhǔn)確，計(jì)數(shù)應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)，記錄清晰正確。試驗(yàn)要點(diǎn)(1)觸探前應(yīng)認(rèn)真檢查設(shè)備規(guī)格，丈量工具、探306.試驗(yàn)資料的整理與成果的應(yīng)用圓錐動力觸探試驗(yàn)成果分析應(yīng)包括下列內(nèi)容:(1)單孔連續(xù)圓錐動力觸探試驗(yàn)應(yīng)繪制錘擊數(shù)與貫入深度關(guān)系曲線;(2)計(jì)算單孔分層貫入指標(biāo)平均值時，應(yīng)剔除臨界深度(不超過1m)以內(nèi)的數(shù)值、超前和滯后影響范圍內(nèi)的異常值;(3)根據(jù)各孔分層的貫入指標(biāo)平均值，用厚度加權(quán)平均法計(jì)算場地分層貫入指標(biāo)平均值和變異系數(shù)。6.試驗(yàn)資料的整理與成果的應(yīng)用圓錐動力觸探試驗(yàn)成果31圓錐動力觸探試驗(yàn)（巖土工程）解析ppt課件32勘探工作量的布置

1)每一勘察場地動探點(diǎn)的數(shù)量不應(yīng)小于6個。

2)當(dāng)N120動力觸探既作為測試手段又作為勘探手段應(yīng)用時，觸探點(diǎn)的間距應(yīng)滿足勘察規(guī)范的要求和符合場地的巖土工程條件。對于樁基或透鏡狀軟弱夾層較多的場地，觸探點(diǎn)的間距一般應(yīng)達(dá)到12—24m，必要時可適當(dāng)加密。

3)每一勘察場地，應(yīng)根據(jù)動探曲線的類型、形態(tài)特點(diǎn)及場地工程地質(zhì)特征，選擇1—3個動探點(diǎn)布置控制性鉆探或坑探，通過鉆(坑)探、取樣、試驗(yàn)、觀察等掌握地層的成層特點(diǎn)，作為解釋動探曲線和進(jìn)行分層的地質(zhì)依據(jù)并準(zhǔn)確測定地下水位。

4)對于N120<5的軟弱夾層，應(yīng)注意取樣和分類試驗(yàn)(顆粒分析、塑(液限)試驗(yàn))及其他有關(guān)項(xiàng)目的室內(nèi)試驗(yàn)，以便準(zhǔn)確分層、定名和評價。必要時，應(yīng)改用N63.5動力觸探，以提高測試精度?？碧焦ぷ髁康牟贾?)每一勘察場地動探點(diǎn)的數(shù)量不應(yīng)小于33特種類型動力觸探特種類型動力觸探345.影響因素和試驗(yàn)指標(biāo)的修正影響動力觸探的因素很復(fù)雜。對有些因素的認(rèn)識也不完全一致。有些因素通過標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一后可得到控制，如機(jī)具設(shè)備、落錘方式等。但有些因素，如桿長、側(cè)壁摩擦、地下水、上覆壓力等，則在試驗(yàn)時是難以控制的。5.影響因素和試驗(yàn)指標(biāo)的修正影響動力觸探的因素很復(fù)雜。對有35一、桿長影響對桿長的影響存在不同的看法。按牛頓碰撞理論，隨著桿長的增長，由探桿傳輸給圓錐探頭的有效能量逐漸減小，使擊數(shù)偏大。故必須對N值加以修正。而按彈性波動理淪，隨著桿長的增長，開始有效能量是逐漸增大的，超過一定桿長后，有效能量趨于定值，對輕型動力觸探，當(dāng)桿長超過3m;對中型動力觸探，當(dāng)桿長超過5m;對重型動力觸探，當(dāng)桿長超過10m，桿長的影響已不明顯，均可忽略不計(jì)。一、桿長影響對桿長的影響存在不同的看法。按牛頓碰撞36圓錐動力觸探試驗(yàn)（巖土工程）解析ppt課件37圓錐動力觸探試驗(yàn)（巖土工程）解析ppt課件38二、桿側(cè)摩擦的影響探桿的側(cè)壁摩擦的影響也很復(fù)雜。在有些土層中，特別是軟粘土和有機(jī)土，側(cè)壁摩擦對擊數(shù)有重要影響。而對中密—密實(shí)的砂土，尤其在地下水位以上。由于探頭直徑比探桿直徑大，側(cè)壁摩擦是可以忽略的。一般情況，重型動力觸探深度小于15m,超重型動力觸探深度小于20m時，可以不考慮桿側(cè)摩擦的影響，如缺乏經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)采取措施消除側(cè)摩擦的影響(如用泥漿)，或用泥漿與不用泥漿進(jìn)行對比試驗(yàn)來認(rèn)識桿側(cè)摩擦的影響。二、桿側(cè)摩擦的影響探桿的側(cè)壁摩擦的影響也很復(fù)雜。在有39三、地下水的影響對地下水位以下的中、粗礫石和圓礫、卵石層，動力觸探錘擊數(shù)按下式校正:N63.5’=N63.5*1.1+1水利電力部制定的動力觸探規(guī)程中，不考慮地下水的影響，認(rèn)為地下水位以下砂土飽和后，不僅動貫入阻力降低，而且土的強(qiáng)度、承載力也隨之降低。三、地下水的影響對地下水位以下的中、粗礫石和圓礫、卵石層，動40四、上覆壓力的影響通過室內(nèi)試驗(yàn)槽和三軸標(biāo)定箱的試驗(yàn)研究，認(rèn)為上覆壓力對觸探貫入阻力