岩土工程勘察原位测试标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验操作规程及试验要点

岩土工程勘察原位测试标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验现场操作规程一、标准贯入试验1.先用钻具钻至试验土层标高以上0.15m处，清除残土。清孔时应避免试验土层受到扰动。当在地下水位以下的土层进行试验时，应使孔内水位高于地下水位，以免出现涌砂和坍孔。必要时应下套管或用泥浆护臂。2.贯入应拧紧钻杆接头，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。孔口宜加导向器，以保证穿心锤中心施力。注：贯入器放入孔内，测定其深度，要求残土厚度不大于0.1m。3.采用自动落锤法，将贯入器以每分钟15~30击打入土中0.15m后，开始记录每打入0.10m的锤击数，累计0.30m的锤击数为标准贯入击数N，并记录贯入深度与试验情况。若遇密实土层，贯入0.3吗锤击数超过50击时，不应强行打入，记录50击的贯入深度。4.旋转钻杆，然后提出贯入器，取贯入器中的土样进行鉴别、描述、记录，并量测其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。5.重复以上步骤，进行下一深度的贯入试验，直到所需深度。二、静力触探试验1.平整实验场地，设置反力装置。将触探主机对准孔位，调平机座（用分度值为1mm的水准尺校准），并紧固在反力装置上。2.将已穿入探杆内的传感器引线按要求接到量测仪器上，打开电源开关，预热并调试到正常工作状态。3.贯入前应试压探头，检查顶柱、锥头、摩擦筒等部件工作是否正常。当测孔隙压力时，应使孔压传感器透水面饱和。正常后将连接探头的探杆插入导向器内，调整垂直并紧固导向装置，必须保证探头垂直贯入土中。启动动力设备并调整到正常工作状态。4.采用自动记录仪时，应安装深度转换装置，并检查卷纸机构运转是否正常；采用电阻应变仪或数字测力仪时，应设置深度标尺。5.将探头按1.2±0.3m/min匀速贯入土中0.5~1.0m左右（冬季应超过冻结线），然后稍许提升，使探头传感器处于不受力状态，待探头温度与低温平衡后（仪器零位基本稳定），将仪器调零或记录初始读数，即可进行正常贯入。在深度6m内，一般每贯入1~2m，应提升探头检查温漂并调零；6m以下每贯入5~10m应提升探头检查回零情况，当出现异常时，应检查原因及时处理。6.贯入过程中，当采用自动记录时，应根据贯入阻力大小合理选用供桥电压，并随时核对，校正深度记录误差，作好记录；使用电阻应变仪或数字测力计时，一般每隔0.1~0.2m记录读数1次。7.当测定孔隙水压力消散时，应在预定的深度或涂层停止贯入，并按适当的时间间隔或自动测读孔隙水压力消散值，直至基本稳定。8.当贯入到预定深度或出现下列情况之一时，应停止贯入。—触探主机达到额定贯入力；探头阻力达到最大容许压力。—反力装置失效。—发现探杆弯曲已经达到不能容许的程度。9.试验结束后应及时起拔探杆，并记录仪器的回零情况。探头拔出后应立即清洗上油，妥善保管，防止探头被曝晒或受冻。10.注意事项试验点与已有钻孔、触探孔、十字板试验孔等的距离，建议不小于20倍的已有孔径。试验前应根据试验场地的地质情况，合理选用探头，使其在贯入过程中，仪器的灵敏度较高而又不致损坏。试验点必须避开地下设施（管道、电缆等），以免发生意外。由于人为或设备的故障，而使贯入中断10min以上，应及时排除。故障处理后，重新贯入前应提升探头，测记零读数。对超深触探孔分两次或多次贯入时；或在钻孔底部进行触探时，在深度衔接点以下的扰动段，其测试数据应舍弃。应注意安全操作和安全用电当使用液压式、电动丝杆式触探主机时，活塞杆、丝杆的行程不得超过上、下限位，以免损坏设备。采用拧锚机时，应待准备就绪后才可启动。拧锚过程中如遇障碍，应立即停机处理。三、动力触探试验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。2)试验时，穿心锤落距为0.50±0.02m，使其自由下落。记录每打入土层中0.30m时所需的锤击数（最初0.30m可以不记），记为N10。3)若需描述土层情况时，可将触探杆拔出，取下探头，换贯入器进行取样。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后用钻具将孔掏清后再继续贯入2m。2.重型动力触探1)试验前将触探架安装平稳，使触探保持垂直进行。垂直度的最大偏差不得超过2%。触探杆应保持平直，连接牢固。2)贯入时，应使穿心锤自由下落，落锤落距为0.76±0.02m。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15~20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，记为N63.5。其方法可在触探杆上每隔0.10m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，然后再换算为没贯入0.10m所需的锤击数。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擦影响。6)没贯入0.10m所需锤击数连续3次超过50击时，即停止试验。如需对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及深度以上1m处，取出钻具将触探器放入孔内在进行贯入。3.超重型动力触探试验贯入时穿心锤自由下落，落距为100±0.02m。贯入深度一般不宜超过20m，超过该深度时，需考虑触探杆侧壁摩阻的影响。其他步骤可参照重型动力触探试验第1~6步骤进行。试验要点一、标准贯入试验（SPT）（StandardPenetrationTest）1.进行标准贯入试验之前，应检查试验所需设备组成是否齐全，设备规格是否符合标准（标准贯入试验设备组成及规格见下表）标准贯入试验设备规格落锤锤的质量（kg）63.5落距（cm）76贯入器对开管长度（mm）500外径（mm）51内径（mm）35管靴长度（mm）50~76刃口角度（o）18~20刃口单刃厚度（mm）2.5钻杆直径（mm）42相对弯曲1/1000标准贯入器示意图见下图：2.这种测试方法适用于砂土、粉土和一般黏性土，不适用于软塑~流塑软土。3.关于标准贯入试验的技术要求：（1）根据欧洲标准，锤击速度不应超过30击/min；（2）宜采用回转钻进标准，以尽可能减少对孔底土的扰动。钻进时应注意：a.保持孔内水位高出地下水位一定高度，保持孔底土处于平衡状态，不使孔底发生涌砂变松，影响N值；b.下套管不要超过试验标高；c.要缓慢地下放钻具，避免孔底土的扰动；d.细心清孔；e.为防止涌砂或者塌孔，可采用泥浆护壁；（3）需采用自动落锤法，不能采用手拉落锤法。4.标贯试验成果分析整理过程中应注意以下几点：（1）实际应用N值时，应按具体岩土工程问题，参照有关规范考虑是否做杆长修正或其他修正。（2）由于N值离散性大，故依据单孔标贯资料提供设计参数是不可信的。在分析整理数据时，应剔除个别异常的N值。（3）依据N值提供定量的设计参数时，应有当地的经验，否则只能提供定性的参数，供初步评定用。二、静力触探试验(CPT)（ConePenetrationTest）1.进行试验之前，应检查试验所需设备组成是否齐全，设备规格是否符合标准（双桥探头机构如下图所示）：（1）对探杆要逐根检查试接，顺序放置；（2）核对探头标定记录，调零试压；（3）联机调试，检查仪表是否正常；双桥探头的规格型号探头直径φ（mm）探头截面积A（cm2)摩擦筒表面积Fs(cm2)锥角α(o)Ⅱ-135.710150,20060Ⅱ-243.715300602.对静力触探试验过程应注意以下几点，以确保试验成果真实可靠：（1）以10cm2探头为例，锥头直径的de、侧壁筒直径ds的容许误差分别为：34.8≤de≤36.0mm；De≤de≤de+0.35mm；锥截面积应为10.00cm2±(3%~5%)；侧壁筒直径必须大于锥头直径，否则会显著减小侧壁摩阻力，侧壁摩擦筒侧面积应为150cm2±2%；（2）贯入速率要求匀速，贯入速率（1.2±0.3）m/min是国际通用的标准；（3）探头传感器室内率定误差（重复性误差、非线性误差、归零误差、温度漂移等）不应超过±1.0%FS。现场当探头返回地面时应记录归零误差，现场的归零误差不应超过3%；探头的绝缘度不应小于500MΩ的条件，是3个工程大气压下保持2h；（4）贯入读数间隔一般采用0.1m，不超过0.2m，深度记录误差不超过±1%；当贯入深度超过30cm或穿过软土层贯入硬土层后，应有测斜数据；当偏斜度明显，应矫正土层分层界线；（5）为保证触探孔与垂直线见的偏斜度小，所是用的探杆偏斜度应符合标准：最初5根探杆每米偏斜小于0.5mm，其余小于1mm；当使用的贯入深度超过50m或是用15~20次，应检查探杆的偏斜度；当贯入厚层软土，再穿入硬层、碎石土、残积土，每用过一次应作探杆偏斜度检查。触探孔一般至少距探孔20倍孔径或2m。静力触探宜在钻孔前进行，以免钻孔对贯入阻力产生影响。3.当对现场静力触探成果准确性产生质疑时，可在原触探孔旁边空地处重新进行试验，作对比试验，2个触探孔间距不小于2m。三、圆锥动力触探试验（DPT）（DynamicPenetrationTest）1.影响圆锥动力触探的因素主要有人为因素、设备因素、其他主要影响因素（如土的性质、触探深度、地下水），在考虑这些影响因素时应重点注意下以下几点：（1）设备规格定型化。圆锥动力触探试验的类型分为轻型、重型、超重型三种，各种试验的类型和规格见下表：（2）操作方法标准化。试验前或试验过程中，应认真检查机具设备。部件磨损或发生变形超过下表的规定应及时更换和修复。在设备安装过程中，部件连接处丝扣应完好，连接牢固。触探架应安装平稳，在作业过程中触探架不得偏移。保持触探孔垂直。（3）圆锥动力触探试验的适用范围各种圆锥动力触探试验的适用范围如下表：轻型圆锥动力触探试验一般用于贯入深度小于4m的黏性土、黏性土组成的素填土和粉土。可用于施工验槽、地基检验和地基处理效果的检测。重型圆锥动力触探试验一般适用于砂土、中密以下的碎石土和极软岩。超重型圆锥动力触探试验一般适用于较密实的碎石土、极软岩和软岩。2.其他要点：（1）落锤方式应采用控制落距的自动落锤，保持杆件垂直，探杆的偏斜度不超过2%。锤击时防止偏心及探杆晃动。（2）试验过程采取以下措施减少侧摩阻力影响：1)探杆直径应小于探头直径。在砂土中探头直径与探杆直径比应大于1.3，而在黏土中可小些；2)贯入一定深度后旋转探杆（每1m转动一圈或半圈），以减少侧摩阻力；贯入深度超过10m，每贯入0.2m转动一次；3)探头的侧摩阻力与土类、土性、杆的外形、刚度、垂直度、触探深度等均有关，难以用一固定的修正系数处理。对于一般土层条件，用泥浆护壁钻进，触探深度小于15m时，可不考虑侧壁摩擦的影响。如果土层较密，深度较大时，摩擦侧壁有较大影响，应对贯入深度加以限制。（3）锤击速度一般采用15~30击/min；对砂土、碎石土中，锤击速度影响不大，则可采用60击/min。（4）贯入过程应不间断地连续击入，在黏性土中击入的间歇会使侧莫阻力增大。（5）地下水位对击数与土的力学性质的关系没有影响，但对击数与土的物理性质（砂土孔隙比）的关系有影响，故应记录地下水位埋深。3.动力触探成果分析时应注意以下几点：（1）根据触探击数、曲线形态进行力学分层时注意超前之后现象，不同土层的超前之后量是不同的。上为硬土层下位软土层，超前约为0.5~0.7m，滞后约为0.2m；上为软土层下位硬土层，超前约为0.1~0.2m，滞后约为0.3~0.5m。（2）在整理触探资料时，应剔除异常值，在计算土层的触探指标平均值时，超前之后范围内的值不反映真实土性；临界深度以内的锤击数偏小，不反映真实土性，故不应参加统计。动力触探本来是连续贯入的，但也有配合钻探，间断贯入的做法，间断贯入时临界深度以内的锤击数同样不反