岩土工程课件3动力触探.ppt

岩土工程原位测试技术岩土工程原位测试技术第第3章　圆锥动力触探和标准贯入试验章　圆锥动力触探和标准贯入试验1第第3章　内　章　内　 容容3.1　试验设备和方法　试验设备和方法3.2　基本测试原理　基本测试原理3.3　试验成果的整理分析　试验成果的整理分析3.4　试验成果的应用　试验成果的应用3.5　小　小 结结23.1 试验设备和方法试验设备和方法 一、试验设备一、试验设备　　　　动力力触触探探使使用用的的设备如如图3-1，，包包括括动力力设备和和贯入入系系统两两大大部部分分动力力设备的的作作用用是是提提供供动力力源源，，为便便于于野野外外施施工工，，多多采采用用柴柴油油发动机机；；对于于轻型型动力力触触探探也也有有采采用用人人力力提提升升方方式式的的贯入入部分是部分是动力触探的核心，由穿心力触探的核心，由穿心锤、探杆和探、探杆和探头组成3图图3-1 现场动力触探试验现场动力触探试验4现场动力触探试验现场动力触探试验5　　　　根根据据所所用用穿穿心心锤的的质量量将将动力力触触探探试验分分为轻型型、、中中型型、、重重型型和和超超重重型型等等种种类动力力触触探探类型型及及相相应的的探探头和和探探杆杆规格格见表表3-1。

6图图3-2 轻型动力触探仪（单位：轻型动力触探仪（单位：mm））偏心轮缩径式脱钩装置偏心轮缩径式脱钩装置7　　　　国国际上上使使用用的的探探头规格格较多多，，而而我我国国的的常常用用探探头直直径径约5种种，，锥角角基基本本上上只只有有60 一一种种图3-4是是重重型型和和超重型探超重型探头的的结构构图　　　　标准准贯入入使使用用的的仪器器除除贯入入器器外外与与重重型型动力力触触探探的的仪器器相相同同我我国国使使用用的的贯入入器如器如图3-5 89二、二、试验方法方法　　（一）　　（一）轻型、重型、超重型型、重型、超重型动力触探的力触探的测试程序和要求程序和要求　　　　1．．轻型型动力触探力触探 　　　　（（1））先先用用轻便便钻具具钻至至试验土土层标高高以以上上0.3m处，，然然后后对所所需需试验土土层连续进行触探　　　　（（2））试验时，，穿穿心心锤落落距距为（（0.50 0.02））m，，使使其其自自由由下下落落记录每打入土每打入土层中中0.30m时所需的所需的锤击数　　　　（（3））若若需需描描述述土土层情情况况时，，可可将将触触探探杆杆拨出出，，取取下下探探头，，换钻头进行取行取样。

　　　　（（4））如如遇遇密密实坚硬硬土土层，，当当贯入入0.30m所所需需锤击数数超超过100击或或贯入入0.15m超超过50击时，，即即可可停停止止试验如如需需对下下卧卧土土层进行行试验时，可用，可用钻具穿透具穿透坚实土土层后再后再贯入　　　　（（5））本本试验一一般般用用于于贯入入深深度度小小于于4m的的土土层必必要要时，，也也可可在在贯入入4m后，用后，用钻具将孔掏清，再具将孔掏清，再继续贯入入2m 10　　　　2．重型．重型动力触探力触探　　　　（（1））试验前前将将触触探探架架安安装装平平稳，，使使触触探探保保持持垂垂直直地地进行行垂垂直直度的最大偏差不得超度的最大偏差不得超过2%触探杆应保持平直，保持平直，连结牢固　　　　（（ 2）） 贯 入入 时 ，， 应 使使 穿穿 心心 锤 自自 由由 落落 下下 ，， 落落 锤 高高 度度 为（（0.76 0.02））m地地面面上上的的触触探探杆杆的的高高度度不不宜宜过高高，，以以免免倾斜斜与与摆动太大　　　　（（3））锤击速速率率宜宜为每每分分钟15-30击打打入入过程程应尽尽可可能能连续，，所有超所有超过5min的的间断都断都应在在记录中予以注明。

中予以注明　　　　（（4））及及时记录每每贯入入0.10m所所需需的的锤击数数其其方方法法可可在在触触探探杆杆上上每每0.1m划划出出标记，，然然后后直直接接（（或或用用仪器器））记录锤击数数；；也也可可以以记录每每一一阵击的的贯入入度度，，然然后后再再换算算为每每贯入入0.1m所所需需的的锤击数数最最初初贯入的入的lm内可不内可不记读数　　　　（（5））对于于一一般般砂砂、、圆砾和和卵卵石石，，触触探探深深度度不不宜宜超超过12~15m；；超超过该深度深度时，需考，需考虑触探杆的触探杆的侧壁摩阻影响壁摩阻影响11　　　　（（6））每每贯入入0.1m所所需需锤击数数连续三三次次超超过50击时，，即即停停止止试验如需对下部土下部土层继续进行行试验时，可改用超重型，可改用超重型动力触探　　　　（（7））本本试验也也可可在在钻孔孔中中分分段段进行行，，一一般般可可先先进行行贯入入，，然然后后进行行钻探探，，直直至至动力力触触探探所所测深深度度以以上上1m处，，取取出出钻具具将将触触探探器器放放入孔内再入孔内再进行行贯入　　　　3．超重型．超重型动力触探力触探　　　　（（1））贯入入时穿穿心心锤自自由由下下落落，，落落距距为（（1.00 0.02））m。

贯入入深深度度一一般般不不宜宜超超过20m，，超超过此此深深度度限限值时，，需需考考虑触触探探杆杆侧壁壁摩摩阻的影响阻的影响　　（　　（2）其他步）其他步骤可参照重型可参照重型动力触探力触探进行12（二）（二）标准准贯入入试验 　　　　1．．试验方法方法　　（　　（1）先用）先用钻具具钻至至试验土土层标高以上高以上0.15m处，清除残土清除残土　　　　（（2））将将贯入入器器放放入入孔孔内内，，避避免免冲冲击孔孔底底，，注注意意保保持持贯入入器器、、钻杆杆、、导向向杆杆联接接后后的的垂垂直直度度测定定贯入入器器所所在在深深度度，，要要求求残残土土厚度不大于厚度不大于0.1m　　　　（（3））将将贯入入器器以以每每分分钟击打打15~30次次的的频率率，，先先打打入入土土中中0.15m，，不不计锤击数数；；然然后后开开始始记录每每打打入入0.10m及及累累计0.30m的的锤击数数N，，并并记录贯入入深深度度与与试验情情况况若若遇遇密密实土土层，，锤击数数超超过50击时，不，不应强强行打入，并行打入，并记录50击的的贯入深度　　　　（（4））旋旋转钻杆杆，，然然后后提提出出贯入入器器，，取取贯入入器器中中的的土土样进行行鉴别、、描描述述记录，，并并测量量其其长度度。

将将需需要要保保存存的的土土样仔仔细包包装装、、编号，以号，以备试验之用　　　　（（5））重重复复1~4步步骤，，进行行下下一一深深度度的的标贯测试，，直直至至所所需需深深度一般每隔度一般每隔1m进行一次行一次标贯试验13　　　　2．注意事．注意事项：：　　　　钻孔孔时应注意下列各条注意下列各条　　　　（（1））须保保持持孔孔内内水水位位高高出出地地下下水水位位一一定定高高度度，，以以免免塌塌孔孔，，保保持孔底土持孔底土处于平衡状于平衡状态，不使孔底，不使孔底发生涌砂生涌砂变松，影响松，影响N值；；　　（　　（2）下套管不要超）下套管不要超过试验标高；高；　　（　　（3））须缓慢地下放慢地下放钻具，避免孔底土的具，避免孔底土的扰动；；　　　　（（4））细心心清清除除孔孔底底浮浮土土，，孔孔底底浮浮土土应尽尽量量少少，，其其厚厚度度不不得得大大于于10cm；；　　　　（（5））如如钻进中中需需取取样，，则不不应在在锤击法法取取样后后立立刻刻做做标贯，，而而应在在继续钻进一一定定深深度度（（可可根根据据土土层软硬硬程程度度而而定定））后后再再做做标贯，以免人，以免人为增大增大N值；；　　　　（（6））钻孔孔直直径径不不宜宜过大大，，以以免免加加大大锤击时探探杆杆的的晃晃动；；钻孔孔直直径径过大大时，，可可减减少少N至至50%，，建建议钻孔孔直直径径上上限限为100mm，，以以免免影响影响N值。

14　　　　标贯和和圆锥动力力触触探探测试方方法法的的不不同同点点，，主主要要是是不不能能连续贯入入，，每每贯入入0.45m必必须提提钻一一次次，，然然后后换上上钻头进行行回回转钻进至至下下一一试验深深度度，，重重新新开开始始试验另另外外，，标贯试验不不宜宜在在含含有有碎碎石石的的土土层中中进行行，，只只宜宜用用于于粘粘性性土土、、粉粉土土和和砂砂土土中中，，以以免免损坏坏标贯器器的管靴刃口的管靴刃口 153.2　基本测试原理　基本测试原理　　　　动力力触触探探是是将将重重锤打打击在在一一根根细长杆杆件件（（探探杆杆））上上，，锤击会会在在探探杆杆和和土土体体中中产生生应力力波波，，如如果果略略去去土土体体震震动的的影影响响，，那那么么动力触探力触探锤击贯入入过程可用一程可用一维波波动方程来描述方程来描述　　　　动力触探基本原理也可以用能量平衡法来分析力触探基本原理也可以用能量平衡法来分析 163.3　试验成果的整理分析　试验成果的整理分析　　　　1．．检查核核对现场记录　　　　在在每每个个动探探孔孔完完成成后后，，应在在现场及及时核核对所所记录的的击数数、、尺尺寸寸是是否否有有错漏漏，，项目目是是否否齐全全；；核核对完完毕后后，，在在记录表表上上签上上记录者的名字和者的名字和测试日期。

日期　　　　2．．实测击数校正数校正　（　（1））轻型型动力触探力触探　　　　1））轻型型动力力触触探探不不考考虑杆杆长修修正正，，根根据据每每贯入入30cm的的实测击数数绘制制N10~h曲曲线图　　　　2））根根据据每每贯入入30cm的的锤击数数对地地基基土土进行行力力学学分分层，，然然后后计算每算每层实测击数的算数的算术平均平均值　（　（2）中型）中型动力触探力触探　　　　贯入入时，，应记录一一阵击的的贯入入量量及及相相应锤击数数（（一一般般粘粘性性17土土，，20~30cm为一一阵击；；软土土，，3~5击为一一阵击）），，并并按按（（3-11））式式换算算为每每贯入入10cm的的实测击数数，，再再按按（（3-12））式式进行行杆杆长击数校正 （（3-11））N 28= N28 　　 （（3-12））　　 　　 可可查表表3-2　（　（3）重型、超重型）重型、超重型动力触探力触探　　　　1））铁路路《《动力力触触探探技技术规定定》》（（TBJ8-87））中中规定定，，实测击数数应按按杆杆长校校正正。

重重型型动力力触触探探的的实测击数数（（N63.5）），，按按下下式式进行校正：行校正：N 63.5= N63.5 （（3-13））18　　　　超超重重型型动力力触触探探的的实测击数数（（N120）），，应先先按按公公式式（（3-14））换算算成成相相当当于于重重型型的的实测击数数（（N63.5）），，然然后后再再按按公公式式（（3-13））进行杆行杆长击数校正N63.5=3N120-0.5 （（3-14））　　　　2）中国西南建筑勘察院）中国西南建筑勘察院对杆杆长击数的校正数的校正　　　　对超超重重型型动力力触触探探的的实测击数数N120，，直直接接按按（（3-15））式式及及表表3-3进行杆行杆长击数校正N 120= N120 （（3-16））　　　　使使用用时不不但但应注注意意两两者者在在计算算结果果上上的的差差异异，，还应注注意意两两者使用的探杆直径不同者使用的探杆直径不同 19　　　　3．．绘制制动力触探力触探击数沿深度分布曲数沿深度分布曲线　　　　以以杆杆长校校正正后后的的击数数为横横坐坐标，，以以贯入入深深度度为纵坐坐标绘制制曲曲线图。

因因为采采集集的的数数据据表表示示每每贯入入某某一一深深度度的的锤击数数，，故故曲曲线图一般一般绘制成沿深度方向的直方制成沿深度方向的直方图　　　　4．．标贯测试成果整理成果整理　　　　（（1））求求锤击数数N：：如如土土层不不太太硬硬，，并并能能较容容易易地地贯穿穿0.30m的的试验段段，，则取取贯入入0.30m的的锤击数数N如如土土层很很硬硬，，不不宜宜强强行行打入打入时，可用下式，可用下式换算相算相应于于贯入入0.30m的的锤击数数N （（3-17））　　（　　（2））绘制制N~h关系曲关系曲线 20动力触探试验的典型动力触探试验的典型N-h曲线曲线 213.4　试验成果的应用　试验成果的应用　　　　动力力触触探探在在勘勘察察和和工工程程检测中中应用用甚甚广广，，其其主主要要功功能能有有以以下下几方面：几方面：　　　　1．划分土．划分土层22　　　　2．确定地基土的承．确定地基土的承载力力　　　　中中国国建建筑筑西西南南勘勘察察院院采采用用120kg重重锤和和直直径径60mm探探杆杆的的超超重重型型动探探，，并并与与载荷荷试验的的比比例例界界限限值pl进行行统计，，对比比资料料52组，，得如下公式：得如下公式：f k=80N120 （（3 N120 10）） （（3-18））　　中国地　　中国地质大学（武大学（武汉））对粘性土也有粘性土也有类似似经验公式：公式：fk=32.3N63.5+89 （（2 N63.5 16）） （（3-19））　　　　3．求．求单桩容容许承承载力力　　　　动力力触触探探试验对桩基基的的设计和和施施工工也也具具有有指指导意意义。

实践践证明明，，动力力触触探探不不易易打打入入时，，桩也也不不易易打打入入这对确确定定桩基基持持力力层及及沉沉桩的的可可行行性性具具有有重重要要意意义用用标准准贯入入击数数预估估打打入入桩的的极极限承限承载力在国内外都是比力在国内外都是比较常用的方法常用的方法 23　　　　4．按动力触探和标准贯入击数确定粗粒土的密实度．按动力触探和标准贯入击数确定粗粒土的密实度动动力力触触探探主主要要用用于于粗粗粒粒土土，，用用动动力力触触探探和和标标准准贯贯入入测测定定粗粗粒粒土土的的状状态态有有其其独独特特的的优优势势标标准准贯贯入入可可用用于于砂砂土土，，动动力力触触探探可可用用于于砂砂土土和和碎石土　　成都地区根据动力触探击数确定碎石土密实度的规定如表　　成都地区根据动力触探击数确定碎石土密实度的规定如表3-424　　　　利利用用动动力力触触探探和和标标准准贯贯入入的的测测试试成成果果还还可可以以判判断断砂砂土土液液化化可可能能性性、、确确定定粘粘性性土土的的粘粘聚聚力力c及及内内摩摩擦擦角角 、、确确定定地地基基土土的的变形模量、形模量、检验碎石碎石桩的施工的施工质量等等　　　　总之之，，动探探和和标贯的的优点点很很多多，，应用用广广泛泛。

对难以以取取原原状状土土样的的无无粘粘性性土土和和用用静静探探难以以贯入入的的卵卵砾石石层，，动探探是是十十分分有有效效的的勘勘测和和检验手手段段但但是是，，影影响响其其测试成成果果精精度度的的因因素素很很多多，，所所测成成果果的的离离散散性性大大因因此此，，它它是是一一种种较粗粗糙糙的的原原位位测试方方法法在在实际应用用时，，应与与其其他他测试方方法法配配合合；；在在整整理理和和应用用测试资料料时，运用数理，运用数理统计方法，效果会好一些方法，效果会好一些 253.5　小　结　小　结　　　　1．．优点点　　　　简易快速、适易快速、适应性广性广 　　　　2．．问题　　（　　（1）有效捶）有效捶击能量能量　　（　　（2））设备规格格类型多，型多，标准不准不统一一　　（　　（3）杆）杆长修正修正问题　　（　　（4）理）理论研究滞后研究滞后　　（　　（5））标准准贯入施工方式入施工方式对结果的影响果的影响　　　　总体体而而言言，，动力力触触探探试验适适应面面较广广，，在在工工程程中中是是十十分分有有效效的的勘勘测和和检验手手段段但但是是影影响响测试成成果果精精度度的的因因素素很很多多，，所所测成果的离散性大。

因此，它是一种成果的离散性大因此，它是一种较粗糙的原位粗糙的原位测试方法 26复习思考题复习思考题 1．理解动力触探试验的工作机理．理解动力触探试验的工作机理2．何为有效锤击能量？．何为有效锤击能量？3．．动动力力触触探探有有那那几几种种类类型型？？各各适适用用于于什什么么样样的的土土层层？？标标贯贯适适用用于什么样的地层条件？于什么样的地层条件？4．．用用动动力力触触探探和和标标准准贯贯入入为为何何能能估估计计地地基基土土的的物物理理力力学学参参数数和和地基承载力？地基承载力？5．．动动力力触触探探和和标标准准贯贯入入存存在在超超前前和和滞滞后后效效应应吗吗？？为为何何会会产产生生此此种效应？种效应？6．．动动力力触触探探的的一一般般测测试试过过程程如如何何？？怎怎样样绘绘制制动动探探的的击击数数~深深度度关关系曲线？系曲线？7．为什么说动力触探是比较粗略的原位测试手段？．为什么说动力触探是比较粗略的原位测试手段？8．．怎怎样样根根据据击击数数~深深度度关关系系曲曲线线进进行行土土层层划划分分？？土土层层划划分分后后如如何何用平均法求各土层的测试参数？用平均法求各土层的测试参数？27根据教学计划，下一讲课安排自学：根据教学计划，下一讲课安排自学：学习内容：旁压试验学习内容：旁压试验学习要求：学习要求：1. 了解旁压试验的设备；了解旁压试验的设备；　　　　　　　　　　2. 了解试验方法和测试原理；了解试验方法和测试原理；　　　　　　　　　　3. 了解资料整理分析的基本方法；了解资料整理分析的基本方法；　　　　　　　　　　4. 了解试验成果的工程应用。

了解试验成果的工程应用。