動力觸探動力觸探巖土工程原位測試技術第3章圓錐動力觸探和標準貫入試驗2巖土工程原位測試技術第3章圓錐動力觸探和標準貫入試驗2第3章內容3.1試驗設備和方法3.2基本測試原理3.3試驗成果的整理分析3.4試驗成果的應用3.5小結3第3章內容3.1試驗設備和方法33.1試驗設備和方法一、試驗設備動力觸探使用的設備如圖3-1，包括動力設備和貫入系統兩大部分。動力設備的作用是提供動力源，為便于野外施工，多采用柴油發動機；對于輕型動力觸探也有采用人力提升方式的。貫入部分是動力觸探的核心，由穿心錘、探桿和探頭組成。43.1試驗設備和方法一、試驗設備4圖3-1現場動力觸探試驗5圖3-1現場動力觸探試驗5現場動力觸探試驗6現場動力觸探試驗6根據所用穿心錘的質量將動力觸探試驗分為輕型、中型、重型和超重型等種類。動力觸探類型及相應的探頭和探桿規格見表3-1。7根據所用穿心錘的質量將動力觸探試驗分為輕型、中型、重型和圖3-2輕型動力觸探儀（單位：mm）偏心輪縮徑式脫鉤裝置8圖3-2輕型動力觸探儀（單位：mm）偏心輪縮徑式脫鉤裝國際上使用的探頭規格較多，而我國的常用探頭直徑約5種，錐角基本上只有60一種。圖3-4是重型和超重型探頭的結構圖。標準貫入使用的儀器除貫入器外與重型動力觸探的儀器相同。我國使用的貫入器如圖3-5。9國際上使用的探頭規格較多，而我國的常用探頭直徑約5種，錐1010二、試驗方法（一）輕型、重型、超重型動力觸探的測試程序和要求1．輕型動力觸探（1）先用輕便鉆具鉆至試驗土層標高以上0.3m處，然后對所需試驗土層連續進行觸探。（2）試驗時，穿心錘落距為（0.500.02）m，使其自由下落。記錄每打入土層中0.30m時所需的錘擊數。（3）若需描述土層情況時，可將觸探桿撥出，取下探頭，換鉆頭進行取樣。（4）如遇密實堅硬土層，當貫入0.30m所需錘擊數超過100擊或貫入0.15m超過50擊時，即可停止試驗。如需對下臥土層進行試驗時，可用鉆具穿透堅實土層后再貫入。（5）本試驗一般用于貫入深度小于4m的土層。必要時，也可在貫入4m后，用鉆具將孔掏清，再繼續貫入2m。11二、試驗方法112．重型動力觸探（1）試驗前將觸探架安裝平穩，使觸探保持垂直地進行。垂直度的最大偏差不得超過2%。觸探桿應保持平直，連結牢固。（2）貫入時，應使穿心錘自由落下，落錘高度為（0.760.02）m。地面上的觸探桿的高度不宜過高，以免傾斜與擺動太大。（3）錘擊速率宜為每分鐘15-30擊。打入過程應盡可能連續，所有超過5min的間斷都應在記錄中予以注明。（4）及時記錄每貫入0.10m所需的錘擊數。其方法可在觸探桿上每0.1m劃出標記，然后直接（或用儀器）記錄錘擊數；也可以記錄每一陣擊的貫入度，然后再換算為每貫入0.1m所需的錘擊數。最初貫入的lm內可不記讀數。（5）對于一般砂、圓礫和卵石，觸探深度不宜超過12~15m；超過該深度時，需考慮觸探桿的側壁摩阻影響。122．重型動力觸探12（6）每貫入0.1m所需錘擊數連續三次超過50擊時，即停止試驗。如需對下部土層繼續進行試驗時，可改用超重型動力觸探。（7）本試驗也可在鉆孔中分段進行，一般可先進行貫入，然后進行鉆探，直至動力觸探所測深度以上1m處，取出鉆具將觸探器放入孔內再進行貫入。3．超重型動力觸探（1）貫入時穿心錘自由下落，落距為（1.000.02）m。貫入深度一般不宜超過20m，超過此深度限值時，需考慮觸探桿側壁摩阻的影響。（2）其他步驟可參照重型動力觸探進行。13（6）每貫入0.1m所需錘擊數連續三次超過50擊時，即停（二）標準貫入試驗1．試驗方法（1）先用鉆具鉆至試驗土層標高以上0.15m處，清除殘土。（2）將貫入器放入孔內，避免沖擊孔底，注意保持貫入器、鉆桿、導向桿聯接后的垂直度。測定貫入器所在深度，要求殘土厚度不大于0.1m。（3）將貫入器以每分鐘擊打15~30次的頻率，先打入土中0.15m，不計錘擊數；然后開始記錄每打入0.10m及累計0.30m的錘擊數N，并記錄貫入深度與試驗情況。若遇密實土層，錘擊數超過50擊時，不應強行打入，并記錄50擊的貫入深度。（4）旋轉鉆桿，然后提出貫入器，取貫入器中的土樣進行鑒別、描述記錄，并測量其長度。將需要保存的土樣仔細包裝、編號，以備試驗之用。（5）重復1~4步驟，進行下一深度的標貫測試，直至所需深度。一般每隔1m進行一次標貫試驗。14（二）標準貫入試驗1．試驗方法142．注意事項：鉆孔時應注意下列各條。（1）須保持孔內水位高出地下水位一定高度，以免塌孔，保持孔底土處于平衡狀態，不使孔底發生涌砂變松，影響N值；（2）下套管不要超過試驗標高；（3）須緩慢地下放鉆具，避免孔底土的擾動；（4）細心清除孔底浮土，孔底浮土應盡量少，其厚度不得大于10cm；（5）如鉆進中需取樣，則不應在錘擊法取樣后立刻做標貫，而應在繼續鉆進一定深度（可根據土層軟硬程度而定）后再做標貫，以免人為增大N值；（6）鉆孔直徑不宜過大，以免加大錘擊時探桿的晃動；鉆孔直徑過大時，可減少N至50%，建議鉆孔直徑上限為100mm，以免影響N值。152．注意事項：15標貫和圓錐動力觸探測試方法的不同點，主要是不能連續貫入，每貫入0.45m必須提鉆一次，然后換上鉆頭進行回轉鉆進至下一試驗深度，重新開始試驗。另外，標貫試驗不宜在含有碎石的土層中進行，只宜用于粘性土、粉土和砂土中，以免損壞標貫器的管靴刃口。16標貫和圓錐動力觸探測試方法的不同點，主要是不能連續貫入，3.2基本測試原理動力觸探是將重錘打擊在一根細長桿件（探桿）上，錘擊會在探桿和土體中產生應力波，如果略去土體震動的影響，那么動力觸探錘擊貫入過程可用一維波動方程來描述。動力觸探基本原理也可以用能量平衡法來分析。173.2基本測試原理動力觸探是將重錘打擊在一根細長桿件（3.3試驗成果的整理分析1．檢查核對現場記錄在每個動探孔完成后，應在現場及時核對所記錄的擊數、尺寸是否有錯漏，項目是否齊全；核對完畢后，在記錄表上簽上記錄者的名字和測試日期。2．實測擊數校正（1）輕型動力觸探1）輕型動力觸探不考慮桿長修正，根據每貫入30cm的實測擊數繪制N10~h曲線圖。2）根據每貫入30cm的錘擊數對地基土進行力學分層，然后計算每層實測擊數的算術平均值。（2）中型動力觸探貫入時，應記錄一陣擊的貫入量及相應錘擊數（一般粘性183.3試驗成果的整理分析1．檢查核對現場記錄18土，20~30cm為一陣擊；軟土，3~5擊為一陣擊），并按（3-11）式換算為每貫入10cm的實測擊數，再按（3-12）式進行桿長擊數校正。（3-11）N28=N28（3-12）

可查表3-2。（3）重型、超重型動力觸探1）鐵路《動力觸探技術規定》（TBJ8-87）中規定，實測擊數應按桿長校正。重型動力觸探的實測擊數（N63.5），按下式進行校正：N63.5=N63.5（3-13）19土，20~30cm為一陣擊；軟土，3~5擊為一陣擊），并按（超重型動力觸探的實測擊數（N120），應先按公式（3-14）換算成相當于重型的實測擊數（N63.5），然后再按公式（3-13）進行桿長擊數校正。N63.5=3N120-0.5（3-14）2）中國西南建筑勘察院對桿長擊數的校正對超重型動力觸探的實測擊數N120，直接按（3-15）式及表3-3進行桿長擊數校正。N120=N120（3-16）使用時不但應注意兩者在計算結果上的差異，還應注意兩者使用的探桿直徑不同。

20超重型動力觸探的實測擊數（N120），應先按公式（3-13．繪制動力觸探擊數沿深度分布曲線以桿長校正后的擊數為橫坐標，以貫入深度為縱坐標繪制曲線圖。因為采集的數據表示每貫入某一深度的錘擊數，故曲線圖一般繪制成沿深度方向的直方圖。4．標貫測試成果整理（1）求錘擊數N：如土層不太硬，并能較容易地貫穿0.30m的試驗段，則取貫入0.30m的錘擊數N。如土層很硬，不宜強行打入時，可用下式換算相應于貫入0.30m的錘擊數N。（3-17）（2）繪制N~h關系曲線213．繪制動力觸探擊數沿深度分布曲線21動力觸探試驗的典型N-h曲線22動力觸探試驗的典型N-h曲線223.4試驗成果的應用動力觸探在勘察和工程檢測中應用甚廣，其主要功能有以下幾方面：1．劃分土層233.4試驗成果的應用動力觸探在勘察和工程檢測中應用甚廣2．確定地基土的承載力中國建筑西南勘察院采用120kg重錘和直徑60mm探桿的超重型動探，并與載荷試驗的比例界限值pl進行統計，對比資料52組，得如下公式：fk=80N120（3N12010）（3-18）中國地質大學（武漢）對粘性土也有類似經驗公式：fk=32.3N63.5+89（2N63.516）（3-19）3．求單樁容許承載力動力觸探試驗對樁基的設計和施工也具有指導意義。實踐證明，動力觸探不易打入時，樁也不易打入。這對確定樁基持力層及沉樁的可行性具有重要意義。用標準貫入擊數預估打入樁的極限承載力在國內外都是比較常用的方法。242．確定地基土的承載力244．按動力觸探和標準貫入擊數確定粗粒土的密實度動力觸探主要用于粗粒土，用動力觸探和標準貫入測定粗粒土的狀態有其獨特的優勢。標準貫入可用于砂土，動力觸探可用于砂土和碎石土。成都地區根據動力觸探擊數確定碎石土密實度的規定如表3-4。254．按動力觸探和標準貫入擊數確定粗粒土的密實度25利用動力觸探和標準貫入的測試成果還可以判斷砂土液化可能性、確定粘性土的粘聚力c及內摩擦角、確定地基土的變形模量、檢驗碎石樁的施工質量等等?？傊瑒犹胶蜆素灥膬烖c很多，應用廣泛。對難以取原狀土樣的無粘性土和用靜探難以貫入的卵礫石層，動探是十分有效的勘測和檢驗手段。但是，影響其測試成果精度的因素很多，所測成果的離散性大。因此，它是一種較粗糙的原位測試方法。在實際應用時，應與其他測試方法配合；在整理和應用測試資料時，運用數理統計方法，效果會好一些。

26利用動力觸探和標準貫入的測試成果還可以判斷砂土液化可能性3.5小結1．優點簡易快速、適應性廣2．問題（1）有效捶擊能量（2）設備規格類型多，標準不統一（3）桿長修正問題（4）理論研究滯后（5）標準貫入施工方式對結果的影響總體而言，動力觸探試驗適應面較廣，在工程中是十分有效的勘測和檢驗手段。但是影響測試成果精度的因素很多，所測成果的離散性大。因此，它是一種較粗糙的原位測試方法。273.5小結1．優點27復習思考題

1．理解動力觸探試驗的工作機理。2．何為有效錘擊能量？3．動力觸探有那幾種類型？各適用于什么樣的土層？標貫適用于什么樣的地層條件？4．用動力觸探和標準貫入為何能估計地基土的物理力學參數和地基承載力？5．動力觸探和標準貫入存在超前和滯后效應嗎？為何會產生此種效應？6．動力觸探的一般測試過程如何？怎樣繪制動探的擊數~深度關系曲線？7．為什么說動力觸探是比較粗略的原位測試手段？8．怎樣根據擊數~深度關系曲線進行土層劃分？土層劃分后如何用平均法求各土層的測試參數？28復習思考題1．理解動力觸探試驗的工作機理。28動力觸探動力觸探巖土工程原位測試技術第3章圓錐動力觸探和標準貫入試驗30巖土工程原位測試技術第3章圓錐動力觸探和標準貫入試驗2第3章內容3.1試驗設備和方法3.2基本測試原理3.3試驗成果的整理分析3.4試驗成果的應用3.5小結31第3章內容3.1試驗設備和方法33.1試驗設備和方法一、試驗設備動力觸探使用的設備如圖3-1，包括動力設備和貫入系統兩大部分。動力設備的作用是提供動力源，為便于野外施工，多采用柴油發動機；對于輕型動力觸探也有采用人力提升方式的。貫入部分是動力觸探的核心，由穿心錘、探桿和探頭組成。323.1試驗設備和方法一、試驗設備4圖3-1現場動力觸探試驗33圖3-1現場動力觸探試驗5現場動力觸探試驗34現場動力觸探試驗6根據所用穿心錘的質量將動力觸探試驗分為輕型、中型、重型和超重型等種類。動力觸探類型及相應的探頭和探桿規格見表3-1。35根據所用穿心錘的質量將動力觸探試驗分為輕型、中型、重型和圖3-2輕型動力觸探儀（單位：mm）偏心輪縮徑式脫鉤裝置36圖3-2輕型動力觸探儀（單位：mm）偏心輪縮徑式脫鉤裝國際上使用的探頭規格較多，而我國的常用探頭直徑約5種，錐角基本上只有60一種。圖3-4是重型和超重型探頭的結構圖。標準貫入使用的儀器除貫入器外與重型動力觸探的儀器相同。我國使用的貫入器如圖3-5。37國際上使用的探頭規格較多，而我國的常用探頭直徑約5種，錐3810二、試驗方法（一）輕型、重型、超重型動力觸探的測試程序和要求1．輕型動力觸探（1）先用輕便鉆具鉆至試驗土層標高以上0.3m處，然后對所需試驗土層連續進行觸探。（2）試驗時，穿心錘落距為（0.500.02）m，使其自由下落。記錄每打入土層中0.30m時所需的錘擊數。（3）若需描述土層情況時，可將觸探桿撥出，取下探頭，換鉆頭進行取樣。（4）如遇密實堅硬土層，當貫入0.30m所需錘擊數超過100擊或貫入0.15m超過50擊時，即可停止試驗。如需對下臥土層進行試驗時，可用鉆具穿透堅實土層后再貫入。（5）本試驗一般用于貫入深度小于4m的土層。必要時，也可在貫入4m后，用鉆具將孔掏清，再繼續貫入2m。39二、試驗方法112．重型動力觸探（1）試驗前將觸探架安裝平穩，使觸探保持垂直地進行。垂直度的最大偏差不得超過2%。觸探桿應保持平直，連結牢固。（2）貫入時，應使穿心錘自由落下，落錘高度為（0.760.02）m。地面上的觸探桿的高度不宜過高，以免傾斜與擺動太大。（3）錘擊速率宜為每分鐘15-30擊。打入過程應盡可能連續，所有超過5min的間斷都應在記錄中予以注明。（4）及時記錄每貫入0.10m所需的錘擊數。其方法可在觸探桿上每0.1m劃出標記，然后直接（或用儀器）記錄錘擊數；也可以記錄每一陣擊的貫入度，然后再換算為每貫入0.1m所需的錘擊數。最初貫入的lm內可不記讀數。（5）對于一般砂、圓礫和卵石，觸探深度不宜超過12~15m；超過該深度時，需考慮觸探桿的側壁摩阻影響。402．重型動力觸探12（6）每貫入0.1m所需錘擊數連續三次超過50擊時，即停止試驗。如需對下部土層繼續進行試驗時，可改用超重型動力觸探。（7）本試驗也可在鉆孔中分段進行，一般可先進行貫入，然后進行鉆探，直至動力觸探所測深度以上1m處，取出鉆具將觸探器放入孔內再進行貫入。3．超重型動力觸探（1）貫入時穿心錘自由下落，落距為（1.000.02）m。貫入深度一般不宜超過20m，超過此深度限值時，需考慮觸探桿側壁摩阻的影響。（2）其他步驟可參照重型動力觸探進行。41（6）每貫入0.1m所需錘擊數連續三次超過50擊時，即停（二）標準貫入試驗1．試驗方法（1）先用鉆具鉆至試驗土層標高以上0.15m處，清除殘土。（2）將貫入器放入孔內，避免沖擊孔底，注意保持貫入器、鉆桿、導向桿聯接后的垂直度。測定貫入器所在深度，要求殘土厚度不大于0.1m。（3）將貫入器以每分鐘擊打15~30次的頻率，先打入土中0.15m，不計錘擊數；然后開始記錄每打入0.10m及累計0.30m的錘擊數N，并記錄貫入深度與試驗情況。若遇密實土層，錘擊數超過50擊時，不應強行打入，并記錄50擊的貫入深度。（4）旋轉鉆桿，然后提出貫入器，取貫入器中的土樣進行鑒別、描述記錄，并測量其長度。將需要保存的土樣仔細包裝、編號，以備試驗之用。（5）重復1~4步驟，進行下一深度的標貫測試，直至所需深度。一般每隔1m進行一次標貫試驗。42（二）標準貫入試驗1．試驗方法142．注意事項：鉆孔時應注意下列各條。（1）須保持孔內水位高出地下水位一定高度，以免塌孔，保持孔底土處于平衡狀態，不使孔底發生涌砂變松，影響N值；（2）下套管不要超過試驗標高；（3）須緩慢地下放鉆具，避免孔底土的擾動；（4）細心清除孔底浮土，孔底浮土應盡量少，其厚度不得大于10cm；（5）如鉆進中需取樣，則不應在錘擊法取樣后立刻做標貫，而應在繼續鉆進一定深度（可根據土層軟硬程度而定）后再做標貫，以免人為增大N值；（6）鉆孔直徑不宜過大，以免加大錘擊時探桿的晃動；鉆孔直徑過大時，可減少N至50%，建議鉆孔直徑上限為100mm，以免影響N值。432．注意事項：15標貫和圓錐動力觸探測試方法的不同點，主要是不能連續貫入，每貫入0.45m必須提鉆一次，然后換上鉆頭進行回轉鉆進至下一試驗深度，重新開始試驗。另外，標貫試驗不宜在含有碎石的土層中進行，只宜用于粘性土、粉土和砂土中，以免損壞標貫器的管靴刃口。44標貫和圓錐動力觸探測試方法的不同點，主要是不能連續貫入，3.2基本測試原理動力觸探是將重錘打擊在一根細長桿件（探桿）上，錘擊會在探桿和土體中產生應力波，如果略去土體震動的影響，那么動力觸探錘擊貫入過程可用一維波動方程來描述。動力觸探基本原理也可以用能量平衡法來分析。453.2基本測試原理動力觸探是將重錘打擊在一根細長桿件（3.3試驗成果的整理分析1．檢查核對現場記錄在每個動探孔完成后，應在現場及時核對所記錄的擊數、尺寸是否有錯漏，項目是否齊全；核對完畢后，在記錄表上簽上記錄者的名字和測試日期。2．實測擊數校正（1）輕型動力觸探1）輕型動力觸探不考慮桿長修正，根據每貫入30cm的實測擊數繪制N10~h曲線圖。2）根據每貫入30cm的錘擊數對地基土進行力學分層，然后計算每層實測擊數的算術平均值。（2）中型動力觸探貫入時，應記錄一陣擊的貫入量及相應錘擊數（一般粘性463.3試驗成果的整理分析1．檢查核對現場記錄18土，20~30cm為一陣擊；軟土，3~5擊為一陣擊），并按（3-11）式換算為每貫入10cm的實測擊數，再按（3-12）式進行桿長擊數校正。（3-11）N28=N28（3-12）

可查表3-2。（3）重型、超重型動力觸探1）鐵路《動力觸探技術規定》（TBJ8-87）中規定，實測擊數應按桿長校正。重型動力觸探的實測擊數（N63.5），按下式進行校正：N63.5=N63.5（3-13）47土，20~30cm為一陣擊；軟土，3~5擊為一陣擊），并按（超重型動力觸探的實測擊數（N120），應先按公式（3-14）換算成相當于重型的實測擊數（N63.5），然后再按公式（3-13）進行桿長擊數校正。N63.5=3N120-0.5（3-14）2）中國西南建筑勘察院對桿長擊數的校正對超重型動力觸探的實測擊數N120，直接按（3-15）式及表3-3進行桿長擊數校正。N120=N120（3-16）使用時不但應注意兩者在計算結果上的差異，還應注意兩者使用的探桿直徑不同。

48超重型動力觸探的實測擊數（N120），應先按公式（3-13．繪制動力觸探擊數沿深度分布曲線以桿長校正后的擊數為橫坐標，以貫入深度為縱坐標繪制曲線圖。因為采集的數據表示每貫入某一深度的錘擊數，故曲線圖一般繪制成沿深度方向的直方圖。4．標貫測試成果整理（1）求錘擊數N：如土層不太硬，并能較容易地貫穿0.30m的試驗段，則取貫入0.30m的錘擊數N。如土層很硬，不宜強行打入時，可用下式換算相應于貫入0.30m的錘擊數N。（3-17）（2）繪制N~h關系曲線493．繪制動力觸探擊數沿深度分布曲線21動力觸探試驗的典型N-h曲線50動力觸探試驗的典型N-h曲線223.4試驗成果的應用動力觸探在勘察和工程檢測中應用甚廣，其主要功能有以下幾方面：1．劃分土層513.4試驗成果的應用動力觸探在勘察和工程檢測中應用甚廣2．確定地基土的承載力中國建筑西南勘察院采用120kg重錘和直徑60mm探桿的超重型動探，并與載荷試驗的比例界限值pl進行統計，對比資料52組，得如下公式：fk=80N120（3N12010）（3-18）中國地質大學（武漢）對粘性土也有類似經驗公式：fk=32.3N63.5+89（2N63.516）