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岩土测试技术第3章-动力触探试验
3.1 概 述 动力触探测试(DPT:dynamic penetration test)是利用一定的锤击动能,将一定规格的探头打入土中,根据每打入土中一定深度的锤击数(或以能量表示)来判定土的性质,并对土进行力学分层的一种原位测试方法。 3.1.1 分 类 动力触探测试方法,可以归为两大类,即标准贯入测试和圆锥动力触探测试。 圆锥动力触探测试根据所用穿心锤的重量将其分为轻型、重型及中型动力触探试验(参见教材表3-15)。一般将圆锥动力触探测试简称动力触探或动探,将标准贯入测试简称标贯。 依据为穿心锤的重量和探头类型 标贯与一般动探的主要区别在于探头不同 3.1.2 动力触探测试法的基本原理 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,如果略去土体震动的影响,那么动力触探的锤击贯入过程可用一维波动方程来描述。 动力触探基本原理也可以用能量平衡法来分析。 更详细的介绍请见相关参考资料。 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功能转换按能量守恒原理,其关系可写成: Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee 式中: Em----穿心锤下落能量; Ek----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; Ef----贯入时用于克服杆侧壁磨阻力所耗能量; Ep----由于土的塑性变形而消耗的能量; Ee----由于土的弹性变形而消耗的能量; 考虑在动力触探测试中,只能量测到土的永久变形,故将和弹性有关的变形略去,通过推导可得土的动贯入阻力Rd为: 其中:e——贯入度(mm),每击贯入的深度; M——重锤质量;m——触探器质量; A——圆锥探头底面积(m2) 3.1.3 动力触探测试法的仪器设备 虽然各种动力触探试验设备的重量相差悬殊,但其仪器设备却大致相同(如图)。以目前应用的机械式动力触探为例,一般可分为六部分。 1.导向杆。 2.提引器(分内挂式和外挂式两种): (1)内挂式提引器(提引器挂住重锤顶帽的内缘而提升),它是利用导杆缩径,使提引器内的活动装置(刚球、偏心轮或挂钩等)发生变位,完成挂锤、脱钩及自由下落的往复过程。 (2)外挂式提引器(提引器挂住重锤顶帽的外缘而提升),它是利用上提力完成挂锤,靠导杆顶端所设弹簧、锥套或凸块强制挂钩张开,重锤自由下落。 80年代前采用手拉绳提锤、放锤;现在多采用自动脱钩式自动放锤。 3.穿心锤,钢质圆柱形,高径比1:1~1:2,中心圆孔直径比导杆外径大3~4mm。 4.锤座(包括钢砧与锤垫)。 5.探杆,轻型φ25mm;中型φ33.5mm;重型φ42~50mm;超重型φ50~63mm 6.探头,从国际上看,外形多为圆锥形,锥角广泛使用的是60°和90°两种。我国常用探头直径约5种,锥角基本上只有60°一种。 3.1.4动力触探测试法的程序和要求 动力触探的测试方法,大同小异。SDl28-86规范对各种动力触探测试法分别作了规定。现将轻型、重型、超重型测试程序和要求分别叙述于下。 1.轻型动力触探 (1)先用轻便钻具钻至试验土层标高以上0.3m处,然后对所需试验土层连续进行触探。 (2)试验时,穿心锤落距为(0.50 0.02)m,使其自由下落。记录每打入土层中0.30m时所需的锤击数(最初0.30m可以不记)。 (3)若需描述土层情况时,可将触探杆拔出,取下探头,换钻头进行取样。 (4)如遇密实坚硬土层,当贯入0.30m所需锤击数超过100击或贯入0.15m超过50击时,即可停止试验。如需对下卧土层进行试验时,可用钻具穿透坚实土层后再贯入。 (5)本试验一般用于贯入深度小于4m的土层。必要时,也可在贯入4m后,用钻具将孔掏清,再继续贯入2m。 2.重型动力触探 (1)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2%。触探杆应保持平直,连结牢固。 (2)贯入时,应使穿心锤自由落下,落锤高度为(0.76±0.02)m。地面上的触探杆的高度不宜过高,以免倾斜与摆动太大。 (3)锤击速率宜为每分钟15—30击。打入过程应尽可能连续,所有超过5min的间断都应在记录中予以注明。 (4)及时记录每贯入0.10m所需的锤击数。其方法可在触探杆上每0.1m划出标记。然后直接(或用仪器)记录锤击数;也可以记录每一阵击的贯入度,然后再换算为每贯入0.1m所需的锤击数。最初贯入的m内可不记读数。
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