发布时间 : 星期三 文章圆锥动力触探和标准贯入试验(简介及存在问题)更新完毕开始阅读5e1d8f88de80d4d8d15a4fd2
11 13 15 17 19 0.873 0.864 0.857 0.850 0.844 0.727 0.708 0.691 0.677 0.664 0.690 0.669 0.650 0.634 0.620 0.673 0.650 0.631 0.614 0.598 0.622 0.639 0.619 0.601 0.585 0.658 0.634 0.614 0.596 0.580 0.639 0.614 0.593 0.574 0.557 0.624 0.598 0.576 0.556 0.539 0.612 0.584 0.561 0.541 0.523 0.600 0.572 0.548 0.528 0.509 0.590 0.561 0.537 0.515 0.496 0.581 0.551 0.526 0.504 0.485 注：l为探杆总长度（m）。
《岩土工程勘察规范》（GB 50021-94）对于动力触探的曲线绘制和试验成果作了如下规定：
（1）单孔动力触探应绘制动探击数与深度曲线或动贯入阻力与深度曲线，进行力学分层。
（2）计算单孔分层动探指标，应剔除超前或滞后影响范围内及个别指标异常值。 （3）当土质均匀，动探数据离散性不大时，可取各孔分层平均动探值，用厚度加权平均法计算场地分层平均动探值。
（4）当动探数据离散性大时，宜采用多孔资料或与钻探资料及其他原位测试资料综合分析。
（5）根据动探指标和地区经验，确定砂土孔隙比、相对密度，粉土、粘性土状态，土的强度、变形参数，地基土承载力和单桩承载力等设计参数；评定场地均匀性，查明土坡、滑动面、层面，检验地基加固与改良效果。
4．标贯测试成果整理
（1）求锤击数N：如土层不太硬，并能较容易地贯穿0.30m的试验段，则取贯入0.30m的锤击数N。如土层很硬，不宜强行打入时，可用下式换算相应于贯入0.30m的锤击数N。
N?式中：n——所选取的贯入深度的锤击数；
0.3n （3-17） ?S?S——对应锤击数n的贯入深度（m）。 （2）绘制N~h关系曲线
试验成果的应用
由于具有方便快捷和对土层适应性强的优点，动力触探在勘察和工程检测中应用甚广，其主要功能有以下几方面。
1．划分土层
根据动力触探击数可粗略划分土类（图3-6）。一般来说，锤击数越少，土的颗粒越细；锤击次数越多，土的颗粒越粗。在某一地区进行多次勘测实践后，就可以建立起当地土类与锤击数的关系。如与其他测试方法同时应用，则精度会进一步提高。例如在工程中常将动、静力触探结合使用，或辅之以标贯试验，还可同时取土样，直接进行观察和描述，也可进行室内试验检验。根据触探击数和触探曲线的形状，将触探击数相近的一段作为一层，据之可以划分土层剖面，并求出每一层触探击数的平均值，定出土的名称。动力触探曲线和静力触探一样，有超前段、常数段和滞后段。在确定土层分界面时，可参考静力触探的类似方法。
图3-6 动力触探击数随深度分布的直方图及土层划分
2．确定地基土的承载力
用动力触探和标准贯入的成果确定地基土的承载力已被多种规范所采纳，如《地基规范》）；《工业与民用建筑工程地质勘察规范》（TJ7-74）和《湿陷性黄土地区建筑规范》（TJ25-78）等，各规范均提出了相应的方法和配套使用的表格。此方面内容请见相应规范或参考书。
中国建筑西南勘察院采用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 （3?N120?10） （3-18）
式中：fk——地基土承载力标准值（kPa）
N120——校正后的超重型动探击数（击/l0cm）。 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 （2?N63.5?16） （3-19）
式中：fk——地基土承载力标准值；
N63.5——重型动探击数（击/10cm）。
上列两公式均为经验公式，带有地区性，使用时应注意其限制和积累经验。 3．求单桩容许承载力
动力触探试验对桩基的设计和施工也具有指导意义。实践证明，动力触探不易打入时，桩也不易打入。这对确定桩基持力层及沉桩的可行性具有重要意义。用标准贯入击数预估打入桩的极限承载力是比较常用的方法，国内外都在采用。具体方法请见参考书。由于动力触探无法实测地基土的极限侧壁摩阻力，因而用于桩基勘察时，主要是采用以桩端承载力为主的短桩。
4．按动力触探和标准贯入击数确定粗粒土的密实度
动力触探主要用于粗粒土，用动力触探和标准贯入测定粗粒土的状态有其独特的优势。标准贯入可用于砂土，动力触探可用于砂土和碎石土。
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3-4。
表3-4 成都地区碎石土的密实度划分标准
密实度 触探类型 N120 N63.5 松 散 N120?4 N63.5?7 稍 密 4? N120?7 7? N63.5?15 中 密 7? N120?10 15? N63.5?30 密 实 N120?10 N63.5?30 别的一些方法请见参考资料。
利用动力触探和标准贯入的测试成果还可以判断砂土液化可能性（标准贯入法还是目前较为一致认可的效果较好的方法，Peck（1979）曾经指出，在评价砂土液化势方面，认为复杂得多的周期性室内试验比标准贯入试验有任何更为优越之处是不公正的。）、确定粘性土的粘聚力c及内摩擦角?、确定地基土的变形模量、检验碎石桩的施工质量等等。
总之，动探和标贯的优点很多，应用广泛。对难以取原状土样的无粘性土和用静探难以贯入的卵砾石层，动探是十分有效的勘测和检验手段。但是，影响其测试成果精度的因素很多，所测成果的离散性大。因此，它是一种较粗糙的原位测试方法。在实际应用时，应与其他测试方法配合；在整理和应用测试资料时，运用数理统计方法，效果会好一些。
存在问题
由于动力触探试验具有简易快速及适应性广等突出优点，特别是用静力触探不能勘测的碎石类土，动力触探大有用武之地。
但动力触探还存在一些问题。
动力触探的锤击能量，除了用于克服土对触探头的贯入阻力外，还消耗于锤与锤垫的碰撞、探杆的弹性变形、探杆与孔壁土的摩擦及人拉绳或钢丝绳对锤自由下落的阻力等。用于克服土对触探头阻力的锤击能量为有效锤击能量，只占整个锤击能量的一部分。有效锤击能量的大小是影响动力触探成果N值的最主要因素，已引起土工勘测与设计部门的普遍重视。由于影响有效锤击能量的因素较多，且影响程度时大时小，所以动力触探的锤击数含有较多误差，离散性大，再现性差。如果能够把有效锤击能量直接和锤击数建立起相关关系，则动力触探的试验精度将会大幅度提高。目前，最好的办法是在触探头或锤垫上安装测试能量的传感器，直接测定有效锤击能量，即所谓电测动力触探。
动力触探设备多样，探头大小及穿心锤重量等的差别很大，所测成果不能通用。因此，在实际勘察工作中造成很多不便。现国内、外土工勘测专家认为，用探头的单位动贯入阻力将各种动力触探成果（标准贯入除外）做归一化处理，即可使各种动力触探测试成果互相通用。目前，世界上只有少数国家对一种或几种动力触探设备和测试方法做了统一。我国也只有推荐标准。就是以标准贯入试验为例，也有很多不标准的地方。如：美国多采用人力拉锤的办法，我国多采用机械动力提升穿心锤，有的单位采用自动落锤装置控制落距，有的单位并没有这样做，结果使锤击数差别较大。
在实际勘测工作中，应根据不同目的和地层情况选用不同贯入能力的动力触探设备，否则测试成果精度不佳。如在软土地区使用重型动力触探设备，往往是锤击数小，精度很差；采用轻型动力触探，则效果好，具有较好的敏感性，能较好地反映软土强度的变化。在砾石层中，用重型或超重型动力触探效果较好。贯入能力不同，适宜的贯入深度也不同。一般认
为，容许的最大贯入深度，轻型动力触探为6~10m，重型为14~25m，超重型为40m。
关于探杆长度的影响，世界各国的看法很不一致。许多国家认为没有影响，探杆长度不必进行校正。其原因是：随测试深度的增加，探杆重量增加，其影响是减少锤击数；但随着深度的增加，探杆和孔壁之间的摩擦力和土的侧向压力也增加了，其影响是增加锤击数。因此两者的影响可部分抵消，不必对探杆长度进行校正。只有我国和日本的个别规范规定，须对探杆长度进行校正。
通过对动探有效能量的实测，发现弹性波动理论符合实际，碰撞理论不反映实际。弹性波动理论认为，随着杆长的增大，有效能量逐渐增大，超过一定杆长后，有效能量趋于定值。因此，当轻型动探杆长大于3m，中型动探杆长大于5m，重型动探杆长大于10m时，杆长对击数的影响已很小，均可忽略不计。同时，标准贯入击数或触探击数本身就不是一个很稳定的指标，如钻进方法、控制落锤的方法不统一时，所得结果往往可差一倍以上。因此，进行探杆长度校正的意义不大。通过标准贯入实测，发现真正传输给杆件系统的锤击能量有很大差异，它受机具设备、钻杆接头的松紧、落锤方式、导向杆的摩擦及其他偶然因素等支配。国内对标准贯入测试锤击数的修正是通过对杆长的修正来实现的，其理论依据是牛顿碰撞理论。杆件系统质量不得超过锤重2倍，限制标准贯入测试深度小于21m；但实际使用深度已远远超过21m，最大者达100m。通过实测杆件的锤击应力波，发现锤击传输给杆件的能量变化远大于杆长变化时能量的衰减，故建议不考虑杆长修正。但考虑到过去建立的N值与土的物理力学性质指标、承载力的经验关系，所用N值均经杆长修正，而抗震规范评定砂土、粉土液化时，对N值又不做修正。故在实际应用时，按具体岩土工程问题，参照有关规范的规定考虑是否进行杆长修正。
另外，随着贯入深度增加，土的有效上覆压力和侧压力都会增加，锤击数和贯入阻力也会随之增大。
在标准贯入试验中，要在测试前钻孔，其钻进方式和质量对N值有较大影响。按规定不允许冲击钻进，冲击钻进会使测试土层受压而使N值增大，因而必须采用回转钻进。在砂层中钻进必须采用泥浆护壁，以保持孔壁稳定；否则，测试时锤击探杆探头的震动很易使孔壁坍塌，产生埋钻事故。