第六章—动力触探试验.课件.ppt
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- 第六 动力 试验 课件
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1、第六章 动力触探试验1 一、概述一、概述 二、试验原理二、试验原理 三、三、试验的仪器设备试验的仪器设备 四、试验方法及技术要求四、试验方法及技术要求 六、试验成果的工程应用六、试验成果的工程应用 2主主 要要 内内 容容 五、试验资料的整理与分析五、试验资料的整理与分析 一、概述一、概述u(一)动力触探试验的定义(一)动力触探试验的定义u(二)动力触探试验的发展(二)动力触探试验的发展u(三)动力触探试验的分类(三)动力触探试验的分类u(四)动力触探试验的优缺点及适用性(四)动力触探试验的优缺点及适用性u(五)动力触探试验的应用(五)动力触探试验的应用 3(一)动力触探试验的定义(一)动力触
2、探试验的定义(DPT) 一、概述一、概述4 利用一定的利用一定的锤击能量锤击能量,将一定规格的圆锥探头打将一定规格的圆锥探头打入土中,根据打入土中的入土中,根据打入土中的难易程度来判别土层工程难易程度来判别土层工程性质的一种现场测试方法。性质的一种现场测试方法。 判别指标采用的是贯判别指标采用的是贯入一定深度的锤击数。入一定深度的锤击数。51. 国际上国际上: 动力触探的发展历史较长。最先在欧洲各国得到广泛应用,就动力触探的发展历史较长。最先在欧洲各国得到广泛应用,就是因为这些国家广泛分布着粗颗粒土层及冰积层,取土样比较困难,是因为这些国家广泛分布着粗颗粒土层及冰积层,取土样比较困难,适合采用
3、动力触探方法。适合采用动力触探方法。2. 在国内在国内p(1)50年代初由南京水利实验处引进推广。年代初由南京水利实验处引进推广。p(2)至)至50年代后期得到普及,很多单位做了很有价值的试验研究,年代后期得到普及,很多单位做了很有价值的试验研究, 积累了大量的使用经验。积累了大量的使用经验。p(3)70年代制定了相应的规范,在试验设备类型上趋于统一和标准年代制定了相应的规范,在试验设备类型上趋于统一和标准 化,加快了发展进程。化,加快了发展进程。p(4)目前,已成为我国粗颗粒土的地基勘察测试的主要手段。)目前,已成为我国粗颗粒土的地基勘察测试的主要手段。 (二)动力触探试验的发展(二)动力触
4、探试验的发展61国际分类国际分类 1974年和年和1982年在欧洲召开的二次国际触探学术会议,年在欧洲召开的二次国际触探学术会议,对动力触探测试方法的统一起了推动作用。会议建议按使对动力触探测试方法的统一起了推动作用。会议建议按使用穿心锤的重量(或锤击能量)的不同,将动力触探分为:用穿心锤的重量(或锤击能量)的不同,将动力触探分为:轻型(轻型(10kg)、中型()、中型(1040kg)、重型()、重型(4060kg)及超重型(及超重型(60kg)。)。(三)动力触探试验的分类(三)动力触探试验的分类72我国分类我国分类 我国我国土工试验规程土工试验规程(SD12886)将动力触探分为轻型、)将
5、动力触探分为轻型、重型、超重型三种。其规格及适用土类见下表。重型、超重型三种。其规格及适用土类见下表。 类型类型轻型轻型重型重型超重型超重型落落锤锤锤的质量锤的质量/kg1063.5120落距落距/cm5076100探探头头直径直径/mm407474锥角锥角606060探杆直径探杆直径/mm25425060指标指标贯入贯入30cm的锤的锤击数击数N10贯入贯入10cm的锤击的锤击数数N63.5贯入贯入10cm的的锤击数锤击数N12089u优点:优点:试验设备相对简单,操作方便,适应土类较广,试验设备相对简单,操作方便,适应土类较广, 并且可以连续贯入。并且可以连续贯入。u缺点:缺点:试验误差较
6、大,再现性较差。试验误差较大,再现性较差。u适用土类:适用土类:对难以取样的各种填土、砂土、粉土、碎石对难以取样的各种填土、砂土、粉土、碎石 土、砂砾土、卵石、砾石等含粗颗粒的土类。土、砂砾土、卵石、砾石等含粗颗粒的土类。 (四)动力触探试验的优缺点及适用性(四)动力触探试验的优缺点及适用性101试验成果试验成果p(1)进行地基土的力学分层;)进行地基土的力学分层;p(2)定性评价地基土的均匀性和物理性质(密实度等);)定性评价地基土的均匀性和物理性质(密实度等);p(3)查明土洞、滑动面、软硬土层界面的位置。)查明土洞、滑动面、软硬土层界面的位置。2成果应用成果应用p(1)评定地基土的强度和
7、变形参数;)评定地基土的强度和变形参数;p(2)评定天然地基的承载力;)评定天然地基的承载力;p(3)估算单桩承载力。)估算单桩承载力。(五)动力触探试验的应用(五)动力触探试验的应用11二、试验原理二、试验原理u(一)公式推导(一)公式推导u(二)原理表述(二)原理表述12(1)动力触探试验的理想自由落锤能量计算)动力触探试验的理想自由落锤能量计算 M落锤的质量(落锤的质量(kg);); v锤自由下落碰撞探杆前的速度(锤自由下落碰撞探杆前的速度(m/s)。)。221MvEm (一)公式推导(一)公式推导13 DPT DPT 的基本原理可以用能量平衡法来分析。在一次锤击作用下的基本原理可以用能
8、量平衡法来分析。在一次锤击作用下的功能转换按能量守恒原理,其关系为:的功能转换按能量守恒原理,其关系为:Em-穿心锤下落能量;穿心锤下落能量;Ek-锤与触探器碰幢时损失的能量;锤与触探器碰幢时损失的能量;Ec-触探器弹性变形所消耗的能量;触探器弹性变形所消耗的能量;Ef -贯入时用于克服杆侧壁摩阻力所耗能量;贯入时用于克服杆侧壁摩阻力所耗能量;Ep-平均每击传递给探头的能量;平均每击传递给探头的能量;M -落锤的质量(落锤的质量(kg););V -落锤下落碰撞探杆前的速度(落锤下落碰撞探杆前的速度(m/s)。)。Em=Ek+Ec+Ef+Ep=Mv2/2(一)公式推导(一)公式推导14Ep(2)
9、能量损失修正)能量损失修正 实际的锤击能量与理想的落实际的锤击能量与理想的落锤能量不同,受落锤方式、导杆锤能量不同,受落锤方式、导杆摩擦、锤击偏心、探头材质、形摩擦、锤击偏心、探头材质、形状、大小、杆件传输能量效率等状、大小、杆件传输能量效率等因素的影响,要损失一部分能量,因素的影响,要损失一部分能量,应进行修正:应进行修正: (一)公式推导(一)公式推导15 Epe1 e2 e3EM 或直接采用势能定义:或直接采用势能定义:EpHMg(H表示落距)表示落距)或近似或近似为为 Ep0.6EM Ep平均每击传递给圆锥探头的能量;平均每击传递给圆锥探头的能量; e1落锤效率系数,对自由落锤,落锤效
10、率系数,对自由落锤,e10.92; e2能量输入探杆系统的传输效率系数,对于国内通能量输入探杆系统的传输效率系数,对于国内通用的大钢探头,用的大钢探头,e20.65 e3杆长传输能量的效率系数,随杆长的增大而增大,杆长传输能量的效率系数,随杆长的增大而增大,杆长大于杆长大于3m时,时,e31。(一)公式推导(一)公式推导16(3)探头贯入土中所作的功)探头贯入土中所作的功h贯入度;贯入度;N贯入度为贯入度为h的锤击数。(因此,的锤击数。(因此,h/N表示锤击一次的贯表示锤击一次的贯入度)入度)Rd探头单位面积的动贯入阻力(探头单位面积的动贯入阻力(J/cm2);); A探头的截面积(探头的截面
11、积(cm2)。)。 NAhRWd (一)公式推导(一)公式推导17(4)能量转换与守恒)能量转换与守恒 根据能量转换与守恒定律,落锤的势能根据能量转换与守恒定律,落锤的势能锤击动能锤击动能探头做功,因此,能量平衡:探头做功,因此,能量平衡:NAhRWEdp AsEhNAERppd (h/Ns,表示平均每击的贯入度),表示平均每击的贯入度) pdEAhRN 或(一)公式推导(一)公式推导18 当规定一定的贯入深度当规定一定的贯入深度h,采用一定规格(规定的,采用一定规格(规定的探头截面、圆锥角、重量)的落锤和规定的落距,那么探头截面、圆锥角、重量)的落锤和规定的落距,那么锤击数锤击数N的大小就直
12、接反映了动贯入阻力的大小就直接反映了动贯入阻力Rd的大小的大小,即,即直接反映被贯入土层的密实程度和力学性质。因此,实直接反映被贯入土层的密实程度和力学性质。因此,实践中常采用贯入土层一定深度的锤击数作为圆锥动力触践中常采用贯入土层一定深度的锤击数作为圆锥动力触探的试验指标。探的试验指标。(二)原理表述(二)原理表述19三、试验的仪器设备三、试验的仪器设备u(一)试验的基本仪器设备(一)试验的基本仪器设备u(二)轻型动力触探(二)轻型动力触探u(三)重型动力触探(三)重型动力触探20p导向杆导向杆p提引器提引器p穿心锤穿心锤p锤座锤座p探杆探杆p探头探头(一)试验的基本仪器设备(一)试验的基本
13、仪器设备21轻型动力触探的主要仪器设备轻型动力触探的主要仪器设备包括:导向杆、穿心锤、锤垫、包括:导向杆、穿心锤、锤垫、探杆和圆锥探头五部分,见右探杆和圆锥探头五部分,见右图。重锤的提升有人力和机械图。重锤的提升有人力和机械两种。两种。 (二)轻型动力触探(二)轻型动力触探401440。601682532455轻型动力触探仪(单位:轻型动力触探仪(单位:mm)1穿心锤;穿心锤;2钢砧与锤垫;钢砧与锤垫;3触触探杆;探杆;4圆锥探头;圆锥探头;5导向杆导向杆22重型、超重型设备与轻型设备相似,只是在尺寸和重量重型、超重型设备与轻型设备相似,只是在尺寸和重量上有差别。另外,重型动探试验一般都采用自
14、动落锤方上有差别。另外,重型动探试验一般都采用自动落锤方式,在锤上增加了提引器。提引器可分为式,在锤上增加了提引器。提引器可分为内挂式和外挂内挂式和外挂式式两种。两种。(1)内挂式提引器:)内挂式提引器:利用导杆的径缩,使提引器内的活利用导杆的径缩,使提引器内的活动装置(钢珠、偏心轮或挂钩)发生变位,完成挂锤、动装置(钢珠、偏心轮或挂钩)发生变位,完成挂锤、脱钩及自由落锤的过程。脱钩及自由落锤的过程。(2)外挂式提引器:)外挂式提引器:利用上提力完成挂锤,靠导杆顶端利用上提力完成挂锤,靠导杆顶端所设弹簧锥或凸块强制挂钩张开,使重锤自由落下。所设弹簧锥或凸块强制挂钩张开,使重锤自由落下。 (三)
15、重型动力触探(三)重型动力触探2324252627四、试验方法和技术要求四、试验方法和技术要求u(一)试验方法(一)试验方法u(二)技术要求(二)技术要求u(三)影响因素分析(三)影响因素分析28(一)试验方法(一)试验方法u(1)先用轻便钻具钻至试验土层标高以上)先用轻便钻具钻至试验土层标高以上0.3m处,然后处,然后对土层进行连续触探,记录每打入对土层进行连续触探,记录每打入0.30m所需的锤击数;所需的锤击数;u(2)试验时,将)试验时,将10kg的穿心锤提升的穿心锤提升0.500.02m,锤击频,锤击频率控制在率控制在1530击击/min;u(3)如需取样,则需把触探杆拔出,换钻头进行
16、取样。)如需取样,则需把触探杆拔出,换钻头进行取样。u(4)当)当N10100时或贯入时或贯入0.15m超过超过50时,可停止试验时,可停止试验; u(5)用于触探深度小于用于触探深度小于4m的土层。的土层。1、轻型动力触探、轻型动力触探29(一)试验方法(一)试验方法2、重型动力触探、重型动力触探u(1)试验前将触探架安装平稳,使触探保持垂直地进行。垂)试验前将触探架安装平稳,使触探保持垂直地进行。垂直度的最大偏差不得超过直度的最大偏差不得超过2%;u(2)贯入时应使)贯入时应使63.5kg穿心锤自由落下。地面上的触探杆的穿心锤自由落下。地面上的触探杆的高度不宜过高,不超过高度不宜过高,不超
17、过1.5m,以免倾斜与摆动太大;,以免倾斜与摆动太大;u(3)锤击速率宜为每分钟)锤击速率宜为每分钟1530击;击;u(4)及时记录每贯入)及时记录每贯入0.10m所需的锤击数,每贯入所需的锤击数,每贯入1m转动探转动探杆一圈半,深度超过杆一圈半,深度超过10m,每贯入,每贯入20cm转动探杆一次,以减少转动探杆一次,以减少探杆的摩擦;探杆的摩擦;30(一)试验方法(一)试验方法2、重型动力触探、重型动力触探u(5)对于一般砂、圆砾和卵石,触探深度不宜超过)对于一般砂、圆砾和卵石,触探深度不宜超过1215m;超过该深度时,需考虑触探杆的侧壁摩阻的影响;超过该深度时,需考虑触探杆的侧壁摩阻的影响
18、;u(6)每贯入)每贯入0.1m所需锤击数连续三次超过所需锤击数连续三次超过50击时,应停止试击时,应停止试验。验。触探试验深度触探试验深度116m。31 1为为确保恒定的锤击能量确保恒定的锤击能量,应采用固定落距的自动落,应采用固定落距的自动落锤装置。锤装置。 2锤击时应锤击时应保持探杆的垂直保持探杆的垂直,锤击过程应防止锤击偏心、,锤击过程应防止锤击偏心、探杆歪斜和探杆侧向晃动。探杆歪斜和探杆侧向晃动。 因此,要求探杆连接后的最初因此,要求探杆连接后的最初5m最大偏斜度不应超过最大偏斜度不应超过1,大于,大于5m后的最大偏斜度不应超过后的最大偏斜度不应超过2。每贯入。每贯入1m,应,应将探
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