触探试验-secret

触探试验触探试验是一种常用的原位测试技术。由于其设备简单、易于操作、使用效率较高，因而应用较为广泛。在长期的工程实践中，积累了大量的试验数据和丰富的应用经验，测试成果较为可靠。试验方法包括动力触探（DPT）、标准贯入（SPT）和静力触探（CPT）三类。其基本方法是,用动力冲击或静力将一个特制的探头,按一定的速率贯入土层中，以剪切破坏的方式挤开土层。根据探头所承受的贯入阻力，划分土层、确定土层的承载力和变形性等指标。1动力触探试验（Dynamicpenetrationtest）1概述动力触探试验是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头贯入土体中，根据探头贯入土层的难易程度（贯入击数或贯入阻力的变化），测求土层工程地质性质的一种现场原位测试技术。适用于一般粘性土、素填土、砂土、碎石土及各类强风化、全风化硬质岩石和软质岩石。(1)动力触探试验的类型：根据锤击能量，动力触探试验分为轻型、重型及超重型三种（表1-1）。表1-1轻型、重型及超重型动力触探技术规格参数类型落锤重（kg）落距（cm）形状锥底面积（cm2）贯入记录量的符号主要适用岩土轻型1050实心圆锥12.6贯入30cm锤击数N10浅部的填土、砂土、粉土、粘性土重型63.576±2实心圆锥43贯入10cm锤击数N63.5砂土、中密以下碎石土、极软岩超重型120100实心圆锥43贯入10cm锤击数N120密实和很密的碎石土、软岩标准贯入63.576±2空心圆筒9.6贯入30cm锤击数N砂土、粉土、一般粘性土(2)动力触探试验的工程目的：动力触探试验指标主要用于以下工程目的：（a）测定地基土的强度及变形指标；（b）评价场地均匀性；（c）确定地基持力层及承载力；（d）检测地基加固与改良质量。(3)动力触探试验的技术原理：动力触探的锤击能量，除消耗于锤与探杆的碰撞、探杆的弹性变形及探杆与孔壁的摩擦外，主要用于克服土层对探头的阻力。前者为无效能量，后者为有效能量。若略去无效能量，则：eQgH=RdAsRd=eQgHN/Ah式中：Rd—探头的单位动阻力（N/m2）；A—探头的横截面机（m2）；s—每击的贯入度（m），s=h/N;h—贯入深度（m）；N—贯入深度为h时的锤击数；e—锤击效率（与落锤方式、导杆摩擦及锤击偏心等有关）；g—重力加速度（g=9.81m/s2）；Q—锤质量（kg）；H—落距（m）。当e、Q、H、A、h一定时，由探头的单位动阻力或锤击数反映出的动贯入阻力与土层的密度及力学指标有关。通过大量的试验及测试数据建立起来的经验关系，可应用于工程实践。动力触探试验的影响因素较为复杂。其中，某些因素可以采用标准化措施来控制，如试验方法、机械设备、落锤方式；而有些因素则只能通过经验校正予以处理，如杆长及地下水等。2轻型动力触探（N10）试验适用于深度小于4m的一般粘性土、粘性素填土和砂土层。(1)试验设备：轻型动力触探设备主要由圆锥探头、触探杆、穿心落锤三部分组成(图1-1),落锤升降由人工操纵。1234560250φ图1-1轻型动力触探试验设备示意图穿心杆2.穿心锤3.锤垫4.触探杆5.探头(2)试验步骤：（a）探头贯入土层之前，先在触探杆上标出从锥尖起向上每30cm的位置。（b）一人将触探杆垂直扶正，另一人将10Kg穿心锤从锤垫顶面以上50cm处自由落体放下,锤击速度以每分钟15-30击为宜。（c）记录每贯入土层30cm的锤击数N10′(击/30cm)。（d）为避免因土对触探杆的侧壁摩檫而消耗部分锤击能量，应采用分段触探的办法，即贯入一段距离后，将锥尖向上拔，使探孔壁扩径，再将锥尖打入原位置，继续试验。或每贯入10cm，转动探杆一圈。（e）当N10′＞100或贯入15cm锤击数超过50时，可停止试验。（3）资料整理：（a）轻型动力触探由于贯入深度浅，可不作杆长修正，即N10′=N10。（b）绘制轻型动力触探击数N10与深度h的关系曲线（图1-2）。01020304001.02.03.04.05.06.07.0h(m)N(击/30cm)图1-2轻型动力触探击数N10与深度h的关系曲线（4）试验成果的应用：确定地基承载力特征值fa,见表1-2、1-3及1-4。表1-2一般粘性土承载力特征值fa与N10的关系N10（击/30cm）15202530fa（Kpa）105145190230注：本表引自《建筑地基基础规范》（GBJ7-89）表1-3素填土承载力特征值fa与N10的关系N10（击/30cm）10203040fa（Kpa）85115135160注：本表引自《铁路动力触探技术规范》(TBJ18-87)表1-4含少量杂质的素填土承载力特征值fa与N10的关系N10（击/30cm）15~2018~2523~3027~3532~4035~50fa（Kpa）40~7060~9080~120100~150130~180150~200空隙比e25~1520~1015~0005~0.900.95~0.800.80本表引自西安市资料.（5）试验记录格式（6）工程实例：唐山钱家营建筑地段地表至7m深度内为稍密至中密状态中、细砂。1976年7月28日唐山大地震，7m以上的饱和砂岩土严重液化。现采用降水强夯处理地基。强夯前后的轻便动探值对比曲线见图1-3，可看出强夯加固的效果是很显著的，特别对于中砂层。0408012016020024028032036040044048000.400.801.201.602.002.402.803.203.604.004.404.805.205.6062深度土性黄色细砂层灰白色中砂层N(击数)深度(m)10夯前夯后图1-3唐山钱家营工地降水强夯前后轻便触探击数对比3重型动力触探（N63.5）试验主要用于碎石土、砂土及一般粘性土。（1）试验设备：重型动力触探试验的设备主要由触探头、触探杆及穿心锤三部分组成（可参见图2-3）。落锤升降由钻机操纵（2）试验步骤：（a）探头贯入土层之前，先测出锥尖到锤垫底面之间长度，即触探杆长度。（b）待锤尖打入到预测位置时，从触探杆上标出，从地面向上每10cm的位置。（c）穿心锤自由落距76cm，记录每贯入土层10cm的锤击数N63。.5′。锤击速率宜为15-30击/min。（d）每加上一根触杆时，需记录所加杆的长度，重新统计触探杆长度。（e）若土质较松软、探头贯入速度较快时，亦可记录锤击5次的贯入深度。（f）对触探杆侧壁摩擦影响较大的土层，可考虑采用分段触探的办法。（参见轻型动探相关内容）。（g）如N63.。5′＞50，连续三次，可停止试验。(3)资料整理：(a)触探杆长度的校正：当触探杆长度大于2m时，需按下式校正：N63。.5＝a·N63。.5′式中：N63。.5—修正后的重型动探击数a--为触探杆长度校正系数，查表1-5。(b)触探杆侧壁摩擦影响的校正：对于砂土和松散-中密的圆砾、卵石层触探深度在15m内，一般可不考虑侧壁摩擦的影响。(c)地下水影响的校正：对于地下水位以下的中、粗、砾砂和圆砾、卵石,锤击数(N63.5)可按下式修正：N63.5=1N’63.5＋0(d)绘制重型动探击数N63.5与深度h的关系曲线。表1-5动探杆长度校正系数α510152025303540≥50≤20000000040.960.950.930.920.900.980.870.860.8460.930.900.880.850.830.810.790.780.7580.900.860.830.800.770.750.730.710.67100.880.830.790.750.720.690.670.640.61120.850.790.750.700.670.640.610.590.55140.820.760.710.660.620.580.560.530.50160.790.730.670.620.570.540.510.480.45180.770.700.630.570.530.490.460.430.40200.750.670.590.530.480.440.410.490.36注：l为杆长。（4）试验成果的应用：（a）确定地基土承载力特征值fa（原规范为标准值fk）（表1-6，1-7）：表1-6碎石土、砂土地基承载力特征值fa与N63.5关系N63.5345678910121416182025303540碎石土fa(Kpa)1401702002402803203604004705406006607208509309701000中、粗、砾砂fa(Kpa)120150180220260300340380注：本表引自《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）表1-7粘性土、粉土N63。.5与承载力特征值fa的关系N63。.51523456789101112fa(Kpa)6090120150180210240265290320350375400N63。.5l(m)状态流塑软塑可塑硬塑—坚硬注：本表引自广东省建筑设计研究院(b)确定地基土的变形模量E0(表1-8)：表1-8圆砾、卵石土的变形模量E0与N63。.5击数平均值的关系N63。.5345678910121416182022242628303540E0(Mpa)1012141618.52123.526303437.54144.548515456.5596264注:本表引自铁道部第二勘测设计院(1988年)(c)确定地基土(碎石土)的密实度(表1-9)及地基土(砂土)的密实度(表1-10)：表1-9碎石土密实度与N63。.5平均值的关系N63。.5≤55＜N63。.5≤1010＜N63。.5≤20＞20密实度松散稍密中密密实注：本表引自《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），本表适用于平均粒径小于等于50mm,且最大粒径不超过100mm的卵石、碎石、圆砾、角砾。表1-10砂土密实度与N63。.5平均值的关系砂土N63。.5砂土密实度孔隙比砾砂＜5松散＞0.655—8稍密0.65—0.508—10中密0.50—0.45＞10密实＜0.45粗砂＜5松散＞0.805—6.5稍密0.80—0.706.5—9.5中密0.70—0.60＞9.5密实＜0.60中砂＜5松散＞0.905—6稍密0.90—0.806—9中密0.80—0.70＞9密实＜0.70注：N63.5系指因杆长影响校正而未经地下水影响校正的锤击数。本表引自《工程地质手册》第三版表3-2-13。(5)记录格式：动力触探记录表工程名称地点动探类型钻孔编号钻孔标高地下水位深度（m）杆长（m）实测击数（击）修正系数修正击数N深度（m）杆长（m）实测击数（击）修正系数修正击数N0.0.1.1.2.2.3.3.4.4.5.5.6.6.7.7.8.8.9.9时间校核记录（6）工程实例：四川某工地高填方地基处理检测在填石强夯试验区，夯前及夯后15天、30天进行重型动探检测，动探击数N63.5与深度h的关系曲线见图1-4。处理后的地表以下10m深度内N63。.5皆大于5击，满足设计要求，而0—3.5m内更是远远高于设计要求。夯前曲线夯后15天曲线夯后30天曲线051015202530012345678910铺碎石层软弱土层现地面原清除根植土后地面N(击/10cm)h(m)63.5图1-4四川某工地高填方地基处理（填石强夯试验区）重型动力触探曲线图4超重型动力触探（N120）试验适用于密实的碎石土或埋深较大的、较厚的碎石土。(1)试验要点：贯入时应使空心锤自由下落100cm,地面上的触探杆不应过高；贯入过程尽量连续,锤击速率宜为15-25击/min；贯入深度不宜超过20m。(2)影响因素校正：(a)触探杆长度的校正：当触探杆长度大于1m时,锤击数(N120)可按下式修正：N120=aN式中a--触探杆长度修正系数,查表取值。(b)触探杆侧壁摩擦影响的校正：N120=FnN式中Fn--触探杆侧壁摩擦影响修正系数,查表取值。2标准贯入试验（Standartpenetrationtest）2.1概述标准贯入实际上是一种特殊的动力触探