重力触探仪自动落锤装置

A. 圆锥动力触探试验

一、仪器设备

圆锥动力触探设备主要由圆锥探头、触探杆、穿心锤及钢锤垫四部分组成(图4-2)。

图4-2 动力触探仪及探头示意图(mm)

试验方法是将穿心锤穿入带锤垫的触探杆上，将探头及探杆垂直地面放于测试地点，然后提升穿心锤至预定高度，使其自由下落、撞击锤垫，将探头打入土中，记录每贯入30cm(或10cm)的锤击数。重复上述步骤，直到预定试验深度。

表4-2 圆锥动力触探分类和规格

我国圆锥动力触探分类和规格，见表4-2所列。各种类型探头的尺寸见图4-2。

不同类型动力触探试验具有不同的适用范围：轻型动探适用于浅部的填土、砂土、粉土、粘性土；重型动探适用于砂土、中密以下的碎石土、极软岩；超重型动探适用于密实或很密的碎石土、软岩、极软岩。

二、试验的技术要求

(1)为确保恒定的锤击能量，应采用固定落距的自动落锤装置。

(2)锤击时应保持探杆的垂直，最大偏斜度不应超过2%；锤击过程应连续进行，以减小侧摩阻力，尤其是在粘性土中锤击过程的间歇，会使侧摩阻力增大；贯入过程中应防止锤击偏心、探杆歪斜和探杆侧向晃动。

(3)为减小侧摩阻力的影响，每贯入1m，应将探杆转动一圈半；贯入深度超过10m后，每贯入20cm宜旋转探杆一次。

(4)贯入锤击速率一般为15～30击/min。在砂土、碎石土中，锤击速度影响不大，则可采用60击/min。

(5)对轻型动力触探，当N₁₀＞100或贯入15cm锤击数超过50时即可停止试验；对于重型动力触探，当连续三次N_63.5＞50，即可停止试验或改用超重型动力触探。

(6)贯入深度的一般限制：对轻型，一般应＜4m；对重型＜12～15m；对超重型＜20m，超过此深度，应考虑侧壁摩阻力的影响。

三、影响成果的主要因素

(1)杆长的影响：当采用重型和超重型动力触探确定碎石土密实度时，应考虑杆长对测试成果的影响，宜对锤击数进行杆长修正，即：

N=αN′ (4-11)

式中：N为修正后的圆锥动力触探锤击数；N′为实测的锤击数；α为杆长修正系数(表4-3)。

表4-3 圆锥动力触探锤击数修正系数

(2)杆侧摩擦的影响：就土类而言，对中密-密实的砂土，尤其在地下水位以上者，由于探头直径比探杆直径大，可不考虑侧壁摩擦；而对软粘土和有机土，侧壁摩擦对击数有重要影响。但如用泥浆或用套管可消除侧壁摩擦的影响。在一般的土层条件下，深度在15m以内，可不考虑侧壁摩擦的影响；如深度超过15m，可采用泥浆或加套管以消除侧壁摩擦的影响。

(3)上覆压力的影响：随着贯入深度的增加，土的有效上覆压力和侧压力都会增加，相应的贯入阻力会增大，故锤击数应增大。在判定砂土振动液化时，常采用Seed建议的标贯试验深度影响修正公式：

N_63.5=C_NN′_63.5 (4-12)

式中：N_63.5为修正后的击数；N′_63.5为实测的击数；C_N为修正系数(C_N=1-1.25lgσ′_v0)；σ′_v0为实测N′_63.5处土的有效上覆压力(kPa)。

四、成果的应用

根据圆锥动力触探试验指标，结合地区经验，可进行力学分层；评定土的均匀性和物理性质、土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力；查明土洞、滑动面、软硬土层界面；检测地基处理效果。

1.力学分层

根据动力触探试验结果，可绘制出锤击数沿深度的变化曲线(图4-3)，据此曲线可以进行地层的力学分层。

图4-3 动力触探曲线

2.确定地基土的承载力

按照动力触探试验结果，结合地区经验，可以确定地基土的承载力。承载力标准值f_k与各种土质的关系见表4-4。

表4-4 承载力标准值f_k

(1)按N₁₀确定：《建筑地基基础设计规范》(GBJ 7-89)规定，可用N₁₀确定地基土的承载力标准值。

(2)按N_63.5确定：《工业与民用建筑工程地质勘察规范》(TJ 21-77)提出的N_63.5与f_k的关系。

(3)按N₁₂₀确定：原水利电力部动力触探的试验规程给出了碎石土的N₁₂₀与f_k的关系。

3.估算圆砾、卵石土地基变形模量E₀

铁道部第二设计院基于在四川、东北、广西、甘肃等地的试验资料综合后得出N_63.5和E₀的关系，见表4-5所列。

表4-5 圆砾、卵石土的变形模量

4.预估单桩承载力和确定桩基持力层的位置

动力触探试验与打桩过程极其相似，因而用于桩基勘察时，对打入式的端承桩效果较为显著，其试验成果可用以确定桩基持力层的位置和单桩承载力。

(1)确定桩基持力层的位置 利用动力触探的N-H曲线，结合钻孔资料，可以较准确地编制出勘察场地的工程地质剖面，据此选择桩基持力层，确定在勘察范围内各部位上的桩长。

(2)确定单桩承载力 由于动力触探试验无法实测地基土的极限侧壁摩阻力，因而在桩基勘察时主要用于桩端承力为主的短桩。由桩的静载荷试验确定承载力标准值与桩尖平面处的动力触探指标进行统计分析，可提出单桩承载力公式。显然，公式具有明显的地区性。

沈阳地区的经验：由预制桩和振冲灌注桩(22组)的静载荷试验的极限承载力R_u与桩尖平面处触探指标N_63.5进行统计，得：

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

成都地区的经验：一般桩基持力层为卵石土，由35组资料统计，则得：

R_u=299+126.1N₁₂₀ (4-14)

式中：R_u为桩尖平面处地基土的极限承载力(kPa)；N₁₂₀为桩尖平面处上下4D(桩径)范围修正后的击数平均值(击/10cm)。

5.确定砂土和卵石的密实度

表4-6 N_63.5与砂土密实度的关系

原机械工业部第二勘察研究院根据探井实测的孔隙比e与N_63.5对比，编制了如表4-6所列的N_63.5与砂土密实度的关系，据此表可以判别砂土的密实程度。

由成都地区的经验所得到N₁₂₀与卵石密实度的关系，见表4-7所列。

表4-7 N₁₂₀与卵石密实度的关系

B. 轻，重型动力触探仪是怎么组装和使用的呢

重型和轻型的组装原理一样：1、带圆锥体的那根杆是探头，一般在探头干的尾部拧上承载锤的底座，拧紧，2、把导杆穿过锤的中心孔，然后拧在承载底座上，立直，就可以打了，如果探杆1根不够，当要打入土，剩30cm左右，把承载底座拧下来，把另一根探杆拧上（或用套丝筒连接上），把承载底座拧在尾部，操作如1，就可以了。

C. 静力触探仪和动力触探仪有什么关系

轻型动力触探锤重10kg，计每贯入30cm锤击数。落距500mm，探头直径40mm，锥角60度。重型动力触探锤重63.5kg，计每贯入10cm锤击数，落距760mm，探头直径74mm，锥角60度。至于什么多大承载力用轻型或者用重型，并无规定。一般密实度小的用轻型，密实度大的用轻型难以贯入，用重型，如果是圆砾多的话得用超重型。普通中砂、粗砂、砾砂建议采用重型。回归公式根据各地实际地质条件及成因不同，有不同的回归公式。辽宁沈阳地区的砂层，由多组统计资料得要计算公司为轻型：qpa=29.29n-132.9，重型qpa=160n

D. 做地基承载力用的轻型动力触探仪和重型动力触探仪有何区别

1，触探锤重不同：轻型动力触探锤重10kg。重型动力触探锤重63.5kg。

2，锤击数不同：轻型动力触探仪计每贯入30cm锤击数。重型动力触探仪计每贯入10cm锤击数。

3，落距不同：轻型动力触探仪落距500mm。重型动力触探仪落距760mm。

轻型圆锥动力触探是利用一定的锤击能量，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据贯入锤击数所达到的深度判别土层的类别，确定土的工程性质，对地基土做出综合评价。

(4)重力触探仪自动落锤装置扩展阅读：

由于轻型圆锥动力触探设备简单，使用方便，可用于以下几方面的工作：

提供浅基础地基承载力、变形模量。

检验地基土的夯实程度。

检验基底是否存在下卧软层。

随着基建投资的加大，工程建设如雨后春笋般涌现。对于浅基础工程，通常用平板载荷试验检测地基承载力，需要消耗较长的时间、较高的人力物力。本文介绍的轻型动力触探实验能简便、快捷的检测浅地基承载力，而且费用便宜。下面以工程实例论述轻型动力触探试验在基槽验收中检测地基承载力的应用。

E. 轻型动力触探仪和重型动力触探仪的区别

1. 轻型动力触探锤重10kg，计每贯入30cm锤击数。落距500mm，探头直径40mm，锥角60度。

2. 重型动力触探锤重63.5kg，计每贯入10cm锤击数，落距760mm，探头直径74mm，锥角60度。至于什么多大承载力用轻型或者用重型，并无规定。

3. 一般密实度小的用轻型，密实度大的用轻型难以贯入，用重型，如果是圆砾多的话得用超重型。

4. 普通中砂、粗砂、砾砂建议采用重型。回归公式根据各地实际地质条件及成因不同，有不同的回归公式。

F. 可以说说触探检测的条件和标准吗谢谢！

触探分动力触探和静力触探，动力触探又分轻型、重型、超重型

静力触探试验

静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土.静力触探可根据工程需要采用单桥探头、双桥探头或带孔隙水压力量测的单、双桥探头，可测定比贯入阻力(ps)、锥尖阻力(qc)、侧壁摩阻力(fs)和贯入时的孔隙水压力(u)。

静力触探试验的技术要求应符合下列规定:：

1探头圆锥锥底截面积应采用10c㎡或15c㎡，单桥探头侧壁高度应分别采用57mm或70mm,双桥探头侧壁面积应采用150300c㎡，锥尖锥角应为60度。

2探头应匀速垂直压入土中，贯入速率为1.2m/min。

3探头测力传感器应连同仪器、电缆进行定期标定，室内探头标定测力传感器的非线性误差、重复性误差、滞后误差、温度漂移、归零误差均应小于1%FS，现场试验归零误差应小于3%，绝缘电阻不小于500MΩ；

4深度记录的误差不应大于触探深度的±1%；

5当贯入深度超过30m，或穿过厚层软土后再贯入硬土层时，应采取措施防止孔斜或断杆,也可配置测斜探头，量测触探孔的偏斜角，校正土层界线的深度；

6孔压探头在贯入前，应在室内保证探头应变腔为已排除气泡的液体所饱和，并在现场采取措施保持探头的饱和状态，直至探头进入地下水位以下的土层为止；在孔压静探试验过程中不得上提探头；

7当在预定深度进行孔压消散试验时，应量测停止贯入后不同时间的孔压值，其计时间隔由密而疏合理控制；试验过程不得松动探杆。

静力触探试验成果分析应包括下列内容：

1绘制各种贯入曲线:单桥和双桥探头应绘制ps-z曲线、qc-z曲线、fs-z曲线、Rf-z曲线、孔压探头尚应绘制ui-z曲线、qt-z曲线、ft-z曲线、Bq-z曲线和孔压消散曲线:ut-lgt曲线；

其中Rf－－摩阻比；

ui－－孔压探头贯入土中量测的孔隙水压力(即初始孔压)；

qt－－真锥头阻力(经孔压修正)；

ft－－真侧壁摩阻力(经孔压修正)；

Bq－－静探孔压系数，

u0－－试验深度处静水压力(kPa)；

оvo－－试验深度处总上覆压力(kPa)；

ut－－孔压消散过程时刻t的孔隙水压力；

2根据贯入曲线的线型特征，结合相邻钻孔资料和地区经验，划分土层和判定土类；计算各土层静力触探有关试验数据的平均值，或对数据进行统计分析，提供静力触探数据的空间变化规律。

根据静力触探资料，利用地区经验,可进行力学分层，估算土的塑性状态或密实度、强度、压缩性、地基承载力、单桩承载力、沉桩阻力、进行液化判别等。根据孔压消散曲线可估算土的固结系数和渗透系数。

圆锥动力触探试验

圆锥动力触探试验的类型可分为轻型、重型和超重型三种，其规格和适用土类应符合表

的规定。

圆锥动力触探试验技术要求应符合下列规定：

1采用自动落锤装置；

2触探杆最大偏斜度不应超过2%，锤击贯入应连续进行；同时防止锤击偏心、探杆倾斜和侧向晃动，保持探杆垂直度；锤击速率每分钟宜为15～30击；

3每贯入1m，宜将探杆转动一圈半；当贯入深度超过10m，每贯入20cm宜转动探杆一次；

4对轻型动力触探当N10>100或贯入15cm锤击数超过50时,可停止试验；对重型动力触探，当连续三次N63.5>50时，可停止试验或改用超重型动力触探。

圆锥动力触探试验成果分析应包括下列内容：

1单孔连续圆锥动力触探试验应绘制锤击数与贯入深度关系曲线；

2计算单孔分层贯入指标平均值时，应剔除临界深度以内的数值、超前和滞后影响范围内的异常值；

3根据各孔分层的贯入指标平均值，用厚度加权平均法计算场地分层贯入指标平均值和变异系数。

根据圆锥动力触探试验指标和地区经验，可进行力学分层,评定土的均匀性和物理性质(状态、密实度)、土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力、查明土洞、滑动面、软硬土层界面,检测地基处理效果等。应用试验成果时是否修正或如何修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。

G. 动力触探试验的基本原理

动力触探是将重锤打击在一根细长杆件(探杆)上，锤击会在探杆和土体中产生应力波，若略去土体震动的影响，那么，动力触探锤击贯入过程，可用一维波动方程来描述。

动力触探的基本原理，可用能量平衡法来分析。动力触探能量平衡模型如图4-1所示。

按能量守恒原理，一次锤击作用下的功能转换，其关系可写成：

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

式中：E_m为穿心锤下落能量；E_k为锤与触探器碰撞时损失的能量；E_c为触探器弹性变形所消耗的能量；E_f为贯入时用于克服杆侧壁的摩阻力所耗的能量；E_p为由于土的塑性变形而消耗的能量；E_e为由于土的弹性变形而消耗的能量。

落锤能量：

E_m=Mg·h·η (4-2)

式中：M为重锤质量；h为重锤落距；g为重力加速度；η为落锤效率(受绳索、卷筒等摩擦的影响，当采用自动脱钩装置时，η=1)。

碰撞时的能耗，据牛顿碰撞理论有：

图4-1 DPT能量平衡示意图

土体原位测试与工程勘察

式中：m为触探器质量(kg)；k为与碰撞体材料性质有关的碰撞作用恢复系数；钢与钢材料碰撞时，取k=0.55；其他符号意义同式(4-2)。

触探器弹性变形的能耗为：

土体原位测试与工程勘察

式中：l为触探器长度(m)；E为探杆材料弹性模量(kN/m²)；α为探杆的横截面积(m²)；R为土对探头的贯入总阻力(kN)。

土的塑性变形能为E_p：

E_p=R·S_p (4-5)

式中：R的意义同式(4-4)；S_p为每锤击后土的永久变形量(可按每锤击时实测贯入度e计)(m)。

土的弹性变形能为E_e：

E_e=0.5R·S_e (4-6)

式中：R的意义同式(4-4)；S_e为每锤击时土的弹性变形量(m)。

S_e值在试验时未测出，可利用无限半空间上点荷载明德林(Mindlin)的解，并通过击数与土的刚度建立的如下关系确定：

土体原位测试与工程勘察

式中：R的意义同式(4-4)；D为探头直径(m)；A为探头截面积(m²)；N为永久贯入量为0.1m时的击数；P₀为基准压力，P₀=1kPa；β为土的刚度系数(经验值：粘性土，β=800；砂土，β=4000)。

将式(4-1)至式(4-6)合并、整理得：

土体原位测试与工程勘察

式中：f为土对探杆侧壁摩擦力(kN)；其他符号意义同式(4-1)至式(4-6)。

若将探杆假定为刚性体(即杆无变形)，不考虑杆侧壁摩擦力的影响，则式(4-)变成海利(A Hiley)动力公式：

土体原位测试与工程勘察

考虑到在动力触探试验中，只能量测到土的永久变形，故将和弹性有关的变形略去。因此，土的动贯入阻力R_d也可表示为式(4-10)，该式亦称荷兰动力公式。

土体原位测试与工程勘察

式中：e为贯入度(mm)；即每击的贯入深度e=ΔS/n；ΔS为每贯入一阵击的深度(mm)；n为相应的一阵击锤击数；A为圆锥探头底面积(m²)。