重力觸探儀自動落錘裝置

A. 圓錐動力觸探試驗

一、儀器設備

圓錐動力觸探設備主要由圓錐探頭、觸探桿、穿心錘及鋼錘墊四部分組成(圖4-2)。

圖4-2 動力觸探儀及探頭示意圖(mm)

試驗方法是將穿心錘穿入帶錘墊的觸探桿上，將探頭及探桿垂直地面放於測試地點，然後提升穿心錘至預定高度，使其自由下落、撞擊錘墊，將探頭打入土中，記錄每貫入30cm(或10cm)的錘擊數。重復上述步驟，直到預定試驗深度。

表4-2 圓錐動力觸探分類和規格

我國圓錐動力觸探分類和規格，見表4-2所列。各種類型探頭的尺寸見圖4-2。

不同類型動力觸探試驗具有不同的適用范圍：輕型動探適用於淺部的填土、砂土、粉土、粘性土；重型動探適用於砂土、中密以下的碎石土、極軟岩；超重型動探適用於密實或很密的碎石土、軟岩、極軟岩。

二、試驗的技術要求

(1)為確保恆定的錘擊能量，應採用固定落距的自動落錘裝置。

(2)錘擊時應保持探桿的垂直，最大偏斜度不應超過2%；錘擊過程應連續進行，以減小側摩阻力，尤其是在粘性土中錘擊過程的間歇，會使側摩阻力增大；貫入過程中應防止錘擊偏心、探桿歪斜和探桿側向晃動。

(3)為減小側摩阻力的影響，每貫入1m，應將探桿轉動一圈半；貫入深度超過10m後，每貫入20cm宜旋轉探桿一次。

(4)貫入錘擊速率一般為15～30擊/min。在砂土、碎石土中，錘擊速度影響不大，則可採用60擊/min。

(5)對輕型動力觸探，當N₁₀＞100或貫入15cm錘擊數超過50時即可停止試驗；對於重型動力觸探，當連續三次N_63.5＞50，即可停止試驗或改用超重型動力觸探。

(6)貫入深度的一般限制：對輕型，一般應＜4m；對重型＜12～15m；對超重型＜20m，超過此深度，應考慮側壁摩阻力的影響。

三、影響成果的主要因素

(1)桿長的影響：當採用重型和超重型動力觸探確定碎石土密實度時，應考慮桿長對測試成果的影響，宜對錘擊數進行桿長修正，即：

N=αN′ (4-11)

式中：N為修正後的圓錐動力觸探錘擊數；N′為實測的錘擊數；α為桿長修正系數(表4-3)。

表4-3 圓錐動力觸探錘擊數修正系數

(2)桿側摩擦的影響：就土類而言，對中密-密實的砂土，尤其在地下水位以上者，由於探頭直徑比探桿直徑大，可不考慮側壁摩擦；而對軟粘土和有機土，側壁摩擦對擊數有重要影響。但如用泥漿或用套管可消除側壁摩擦的影響。在一般的土層條件下，深度在15m以內，可不考慮側壁摩擦的影響；如深度超過15m，可採用泥漿或加套管以消除側壁摩擦的影響。

(3)上覆壓力的影響：隨著貫入深度的增加，土的有效上覆壓力和側壓力都會增加，相應的貫入阻力會增大，故錘擊數應增大。在判定砂土振動液化時，常採用Seed建議的標貫試驗深度影響修正公式：

N_63.5=C_NN′_63.5 (4-12)

式中：N_63.5為修正後的擊數；N′_63.5為實測的擊數；C_N為修正系數(C_N=1-1.25lgσ′_v0)；σ′_v0為實測N′_63.5處土的有效上覆壓力(kPa)。

四、成果的應用

根據圓錐動力觸探試驗指標，結合地區經驗，可進行力學分層；評定土的均勻性和物理性質、土的強度、變形參數、地基承載力、單樁承載力；查明土洞、滑動面、軟硬土層界面；檢測地基處理效果。

1.力學分層

根據動力觸探試驗結果，可繪制出錘擊數沿深度的變化曲線(圖4-3)，據此曲線可以進行地層的力學分層。

圖4-3 動力觸探曲線

2.確定地基土的承載力

按照動力觸探試驗結果，結合地區經驗，可以確定地基土的承載力。承載力標准值f_k與各種土質的關系見表4-4。

表4-4 承載力標准值f_k

(1)按N₁₀確定：《建築地基基礎設計規范》(GBJ 7-89)規定，可用N₁₀確定地基土的承載力標准值。

(2)按N_63.5確定：《工業與民用建築工程地質勘察規范》(TJ 21-77)提出的N_63.5與f_k的關系。

(3)按N₁₂₀確定：原水利電力部動力觸探的試驗規程給出了碎石土的N₁₂₀與f_k的關系。

3.估算圓礫、卵石土地基變形模量E₀

鐵道部第二設計院基於在四川、東北、廣西、甘肅等地的試驗資料綜合後得出N_63.5和E₀的關系，見表4-5所列。

表4-5 圓礫、卵石土的變形模量

4.預估單樁承載力和確定樁基持力層的位置

動力觸探試驗與打樁過程極其相似，因而用於樁基勘察時，對打入式的端承樁效果較為顯著，其試驗成果可用以確定樁基持力層的位置和單樁承載力。

(1)確定樁基持力層的位置 利用動力觸探的N-H曲線，結合鑽孔資料，可以較准確地編制出勘察場地的工程地質剖面，據此選擇樁基持力層，確定在勘察范圍內各部位上的樁長。

(2)確定單樁承載力 由於動力觸探試驗無法實測地基土的極限側壁摩阻力，因而在樁基勘察時主要用於樁端承力為主的短樁。由樁的靜載荷試驗確定承載力標准值與樁尖平面處的動力觸探指標進行統計分析，可提出單樁承載力公式。顯然，公式具有明顯的地區性。

沈陽地區的經驗：由預制樁和振沖灌注樁(22組)的靜載荷試驗的極限承載力R_u與樁尖平面處觸探指標N_63.5進行統計，得：

R_u=133+539N_63.5 (4-13)

成都地區的經驗：一般樁基持力層為卵石土，由35組資料統計，則得：

R_u=299+126.1N₁₂₀ (4-14)

式中：R_u為樁尖平面處地基土的極限承載力(kPa)；N₁₂₀為樁尖平面處上下4D(樁徑)范圍修正後的擊數平均值(擊/10cm)。

5.確定砂土和卵石的密實度

表4-6 N_63.5與砂土密實度的關系

原機械工業部第二勘察研究院根據探井實測的孔隙比e與N_63.5對比，編制了如表4-6所列的N_63.5與砂土密實度的關系，據此表可以判別砂土的密實程度。

由成都地區的經驗所得到N₁₂₀與卵石密實度的關系，見表4-7所列。

表4-7 N₁₂₀與卵石密實度的關系

B. 輕，重型動力觸探儀是怎麼組裝和使用的呢

重型和輕型的組裝原理一樣：1、帶圓錐體的那根桿是探頭，一般在探頭乾的尾部擰上承載錘的底座，擰緊，2、把導桿穿過錘的中心孔，然後擰在承載底座上，立直，就可以打了，如果探桿1根不夠，當要打入土，剩30cm左右，把承載底座擰下來，把另一根探桿擰上（或用套絲筒連接上），把承載底座擰在尾部，操作如1，就可以了。

C. 靜力觸探儀和動力觸探儀有什麼關系

輕型動力觸探錘重10kg，計每貫入30cm錘擊數。落距500mm，探頭直徑40mm，錐角60度。重型動力觸探錘重63.5kg，計每貫入10cm錘擊數，落距760mm，探頭直徑74mm，錐角60度。至於什麼多大承載力用輕型或者用重型，並無規定。一般密實度小的用輕型，密實度大的用輕型難以貫入，用重型，如果是圓礫多的話得用超重型。普通中砂、粗砂、礫砂建議採用重型。回歸公式根據各地實際地質條件及成因不同，有不同的回歸公式。遼寧沈陽地區的砂層，由多組統計資料得要計算公司為輕型：qpa=29.29n-132.9，重型qpa=160n

D. 做地基承載力用的輕型動力觸探儀和重型動力觸探儀有何區別

1，觸探錘重不同：輕型動力觸探錘重10kg。重型動力觸探錘重63.5kg。

2，錘擊數不同：輕型動力觸探儀計每貫入30cm錘擊數。重型動力觸探儀計每貫入10cm錘擊數。

3，落距不同：輕型動力觸探儀落距500mm。重型動力觸探儀落距760mm。

輕型圓錐動力觸探是利用一定的錘擊能量，將一定規格的圓錐探頭打入土中，根據貫入錘擊數所達到的深度判別土層的類別，確定土的工程性質，對地基土做出綜合評價。

(4)重力觸探儀自動落錘裝置擴展閱讀：

由於輕型圓錐動力觸探設備簡單，使用方便，可用於以下幾方面的工作：

提供淺基礎地基承載力、變形模量。

檢驗地基土的夯實程度。

檢驗基底是否存在下卧軟層。

隨著基建投資的加大，工程建設如雨後春筍般涌現。對於淺基礎工程，通常用平板載荷試驗檢測地基承載力，需要消耗較長的時間、較高的人力物力。本文介紹的輕型動力觸探實驗能簡便、快捷的檢測淺地基承載力，而且費用便宜。下面以工程實例論述輕型動力觸探試驗在基槽驗收中檢測地基承載力的應用。

E. 輕型動力觸探儀和重型動力觸探儀的區別

1. 輕型動力觸探錘重10kg，計每貫入30cm錘擊數。落距500mm，探頭直徑40mm，錐角60度。

2. 重型動力觸探錘重63.5kg，計每貫入10cm錘擊數，落距760mm，探頭直徑74mm，錐角60度。至於什麼多大承載力用輕型或者用重型，並無規定。

3. 一般密實度小的用輕型，密實度大的用輕型難以貫入，用重型，如果是圓礫多的話得用超重型。

4. 普通中砂、粗砂、礫砂建議採用重型。回歸公式根據各地實際地質條件及成因不同，有不同的回歸公式。

F. 可以說說觸探檢測的條件和標准嗎謝謝！

觸探分動力觸探和靜力觸探，動力觸探又分輕型、重型、超重型

靜力觸探試驗

靜力觸探試驗適用於軟土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土.靜力觸探可根據工程需要採用單橋探頭、雙橋探頭或帶孔隙水壓力量測的單、雙橋探頭，可測定比貫入阻力(ps)、錐尖阻力(qc)、側壁摩阻力(fs)和貫入時的孔隙水壓力(u)。

靜力觸探試驗的技術要求應符合下列規定:：

1探頭圓錐錐底截面積應採用10c㎡或15c㎡，單橋探頭側壁高度應分別採用57mm或70mm,雙橋探頭側壁面積應採用150300c㎡，錐尖錐角應為60度。

2探頭應勻速垂直壓入土中，貫入速率為1.2m/min。

3探頭測力感測器應連同儀器、電纜進行定期標定，室內探頭標定測力感測器的非線性誤差、重復性誤差、滯後誤差、溫度漂移、歸零誤差均應小於1%FS，現場試驗歸零誤差應小於3%，絕緣電阻不小於500MΩ；

4深度記錄的誤差不應大於觸探深度的±1%；

5當貫入深度超過30m，或穿過厚層軟土後再貫入硬土層時，應採取措施防止孔斜或斷桿,也可配置測斜探頭，量測觸探孔的偏斜角，校正土層界線的深度；

6孔壓探頭在貫入前，應在室內保證探頭應變腔為已排除氣泡的液體所飽和，並在現場採取措施保持探頭的飽和狀態，直至探頭進入地下水位以下的土層為止；在孔壓靜探試驗過程中不得上提探頭；

7當在預定深度進行孔壓消散試驗時，應量測停止貫入後不同時間的孔壓值，其計時間隔由密而疏合理控制；試驗過程不得松動探桿。

靜力觸探試驗成果分析應包括下列內容：

1繪制各種貫入曲線:單橋和雙橋探頭應繪制ps-z曲線、qc-z曲線、fs-z曲線、Rf-z曲線、孔壓探頭尚應繪制ui-z曲線、qt-z曲線、ft-z曲線、Bq-z曲線和孔壓消散曲線:ut-lgt曲線；

其中Rf－－摩阻比；

ui－－孔壓探頭貫入土中量測的孔隙水壓力(即初始孔壓)；

qt－－真錐頭阻力(經孔壓修正)；

ft－－真側壁摩阻力(經孔壓修正)；

Bq－－靜探孔壓系數，

u0－－試驗深度處靜水壓力(kPa)；

оvo－－試驗深度處總上覆壓力(kPa)；

ut－－孔壓消散過程時刻t的孔隙水壓力；

2根據貫入曲線的線型特徵，結合相鄰鑽孔資料和地區經驗，劃分土層和判定土類；計算各土層靜力觸探有關試驗數據的平均值，或對數據進行統計分析，提供靜力觸探數據的空間變化規律。

根據靜力觸探資料，利用地區經驗,可進行力學分層，估算土的塑性狀態或密實度、強度、壓縮性、地基承載力、單樁承載力、沉樁阻力、進行液化判別等。根據孔壓消散曲線可估算土的固結系數和滲透系數。

圓錐動力觸探試驗

圓錐動力觸探試驗的類型可分為輕型、重型和超重型三種，其規格和適用土類應符合表

的規定。

圓錐動力觸探試驗技術要求應符合下列規定：

1採用自動落錘裝置；

2觸探桿最大偏斜度不應超過2%，錘擊貫入應連續進行；同時防止錘擊偏心、探桿傾斜和側向晃動，保持探桿垂直度；錘擊速率每分鍾宜為15～30擊；

3每貫入1m，宜將探桿轉動一圈半；當貫入深度超過10m，每貫入20cm宜轉動探桿一次；

4對輕型動力觸探當N10>100或貫入15cm錘擊數超過50時,可停止試驗；對重型動力觸探，當連續三次N63.5>50時，可停止試驗或改用超重型動力觸探。

圓錐動力觸探試驗成果分析應包括下列內容：

1單孔連續圓錐動力觸探試驗應繪制錘擊數與貫入深度關系曲線；

2計算單孔分層貫入指標平均值時，應剔除臨界深度以內的數值、超前和滯後影響范圍內的異常值；

3根據各孔分層的貫入指標平均值，用厚度加權平均法計算場地分層貫入指標平均值和變異系數。

根據圓錐動力觸探試驗指標和地區經驗，可進行力學分層,評定土的均勻性和物理性質(狀態、密實度)、土的強度、變形參數、地基承載力、單樁承載力、查明土洞、滑動面、軟硬土層界面,檢測地基處理效果等。應用試驗成果時是否修正或如何修正，應根據建立統計關系時的具體情況確定。

G. 動力觸探試驗的基本原理

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，若略去土體震動的影響，那麼，動力觸探錘擊貫入過程，可用一維波動方程來描述。

動力觸探的基本原理，可用能量平衡法來分析。動力觸探能量平衡模型如圖4-1所示。

按能量守恆原理，一次錘擊作用下的功能轉換，其關系可寫成：

E_m=E_k+E_c+E_f+E_p+E_e (4-1)

式中：E_m為穿心錘下落能量；E_k為錘與觸探器碰撞時損失的能量；E_c為觸探器彈性變形所消耗的能量；E_f為貫入時用於克服桿側壁的摩阻力所耗的能量；E_p為由於土的塑性變形而消耗的能量；E_e為由於土的彈性變形而消耗的能量。

落錘能量：

E_m=Mg·h·η (4-2)

式中：M為重錘質量；h為重錘落距；g為重力加速度；η為落錘效率(受繩索、捲筒等摩擦的影響，當採用自動脫鉤裝置時，η=1)。

碰撞時的能耗，據牛頓碰撞理論有：

圖4-1 DPT能量平衡示意圖

土體原位測試與工程勘察

式中：m為觸探器質量(kg)；k為與碰撞體材料性質有關的碰撞作用恢復系數；鋼與鋼材料碰撞時，取k=0.55；其他符號意義同式(4-2)。

觸探器彈性變形的能耗為：

土體原位測試與工程勘察

式中：l為觸探器長度(m)；E為探桿材料彈性模量(kN/m²)；α為探桿的橫截面積(m²)；R為土對探頭的貫入總阻力(kN)。

土的塑性變形能為E_p：

E_p=R·S_p (4-5)

式中：R的意義同式(4-4)；S_p為每錘擊後土的永久變形量(可按每錘擊時實測貫入度e計)(m)。

土的彈性變形能為E_e：

E_e=0.5R·S_e (4-6)

式中：R的意義同式(4-4)；S_e為每錘擊時土的彈性變形量(m)。

S_e值在試驗時未測出，可利用無限半空間上點荷載明德林(Mindlin)的解，並通過擊數與土的剛度建立的如下關系確定：

土體原位測試與工程勘察

式中：R的意義同式(4-4)；D為探頭直徑(m)；A為探頭截面積(m²)；N為永久貫入量為0.1m時的擊數；P₀為基準壓力，P₀=1kPa；β為土的剛度系數(經驗值：粘性土，β=800；砂土，β=4000)。

將式(4-1)至式(4-6)合並、整理得：

土體原位測試與工程勘察

式中：f為土對探桿側壁摩擦力(kN)；其他符號意義同式(4-1)至式(4-6)。

若將探桿假定為剛性體(即桿無變形)，不考慮桿側壁摩擦力的影響，則式(4-)變成海利(A Hiley)動力公式：

土體原位測試與工程勘察

考慮到在動力觸探試驗中，只能量測到土的永久變形，故將和彈性有關的變形略去。因此，土的動貫入阻力R_d也可表示為式(4-10)，該式亦稱荷蘭動力公式。

土體原位測試與工程勘察

式中：e為貫入度(mm)；即每擊的貫入深度e=ΔS/n；ΔS為每貫入一陣擊的深度(mm)；n為相應的一陣擊錘擊數；A為圓錐探頭底面積(m²)。