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    重型動力觸探試驗方法

    發布時間:2015.04.08新聞來源: 瀏覽次數:

    3.2.6.4動力觸探試驗
    圓錐動力觸探適用于強風化、全風化的硬質巖石,各種軟質巖石及各類土。根據錘擊能量可按表3-33分為輕型、重型和超重型三種。
    表3-33 圓錐動力觸探類型
    類 型 輕型 重型 超重型
    錘的質量(kg) 10±0.2 63.5±0.5 120±1
    落距(cm) 50±2 76±2 100±2
    直徑(mm) 40 74 74
    錐角(°) 60 60 60
    探桿直徑(mm) 25 42 50~60
    深度(cm) 30 10 10
    錘數 N10 N63.5 N120
    (1)輕型動力觸探(N10)試驗:
    適用于深度小于4m的一般粘性土、粘性素填土和砂土層。
    A.試驗設備:
    輕型動力觸探設備主要由圓錐探頭、觸探桿、穿心落錘三部分組成(圖3-6 ),落錘升降由人工操縱。
    圖3-6 輕型動力觸探試驗設備示意圖
    1.穿心桿 2.穿心錘 3.錘墊 4.觸探桿 5.探頭
    B.試驗步驟:
    (a)探頭貫入土層之前,先在觸探桿上標出從錐尖起向上每30cm的位置。
    (b)一人將觸探桿垂直扶正,另一人將10Kg穿心錘從錘墊頂面以上50cm處自由落體放下, 錘擊速度以每分鐘15-30擊為宜。
    (c)記錄每貫入土層30cm的錘擊數N10′(擊/30cm)。
    (d)為避免因土對觸探桿的側壁摩檫而消耗部分錘擊能量,應采用分段觸探的辦法,即貫入一段距離后,將錐尖向上拔,使探孔壁擴徑,再將錐尖打入原位置,繼續試驗。或每貫入10cm,轉動探桿一圈。
    (e)當N10′>100或貫入15cm錘擊數超過50時,可停止試驗。
    C.資料整理:
    (a)輕型動力觸探由于貫入深度淺,可不作桿長修正,即N10′= N10。
    (b)繪制輕型動力觸探擊數N10與深度h的關系曲線(圖3-7)。
    圖3-7 輕型動力觸探擊數N10與深度h的關系曲線
    D.試驗成果的應用:
    確定地基承載力特征值fa, 見表3-34、3-35及3-36。
    表3-34 一般粘性土承載力特征值fa與N10的關系
    N10(擊/30cm) 15 20 25 30
    fa(Kpa) 105 145 190 230
    注:本表引自《建筑地基基礎規范》(GBJ7-89)
    表3-35 素填土承載力特征值fa與N10的關系
    N10(擊/30cm) 10 20 30 40
    fa(Kpa) 85 115 135 160
    注:本表引自《鐵路動力觸探技術規范》(TBJ18-87)
    表3-36 含少量雜質的素填土承載力特征值fa與N10的關系

    N10(擊/30cm) 15~20 18~25 23~30 27~35 32~40 35~50
    fa(Kpa) 40~70 60~90 80~120 100~150 130~180 150~200
    空隙比e 1.25~1.15 1.20~1.10 1.15~1.00 1.05~0.90 0.95~0.80 <0.80
    本表引自西安市資料.

    (2)重型動力觸探(N63.5)試驗:
    主要用于碎石土、砂土及一般粘性土。
    A.試驗設備:
    重型動力觸探試驗的設備主要由觸探頭、觸探桿及穿心錘三部分組成(可參見圖2-3)。落錘升降由鉆機操縱
    B.試驗步驟:
    (a)探頭貫入土層之前,先測出錐尖到錘墊底面之間長度,即觸探桿長度。
    (b)待錘尖打入到預測位置時,從觸探桿上標出,從地面向上每10cm的位置。
    (c)穿心錘自由落距76cm,記錄每貫入土層10cm的錘擊數N63。.5′。錘擊速率宜為15-30擊/min。
    (d)每加上一根觸桿時,需記錄所加桿的長度,重新統計觸探桿長度。
    (e)若土質較松軟、探頭貫入速度較快時,亦可記錄錘擊5次的貫入深度。
    (f)對觸探桿側壁摩擦影響較大的土層,可考慮采用分段觸探的辦法。(參見輕型動探相關內容)。
    (g)如N63.。5′>50,連續三次,可停止試驗。
    C.資料整理:
    (a)觸探桿長度的校正:
    當觸探桿長度大于2m時,需按下式校正:
    N63。.5=a·N63。.5′
    式中:N63。.5—修正后的重型動探擊數
    a--為觸探桿長度校正系數,查表3-37。
    (b)觸探桿側壁摩擦影響的校正:
    對于砂土和松散-中密的圓礫、卵石層觸探深度在15m內,一般可不考慮側壁摩擦的影響。
    (c)地下水影響的校正:
    對于地下水位以下的中、粗、礫砂和圓礫、卵石,錘擊數(N63.5)可按下式修正:
    N63.5=1.1N’63.5+1.0
    (d) 繪制重型動探擊數N63.5與深度h的關系曲線。
    表3-37 動探桿長度校正系數α

    5 10 15 20 25 30 35 40 ≥50
    ≤2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
    4 0.96 0.95 0.93 0.92 0.90 0.98 0.87 0.86 0.84
    6 0.93 0.90 0.88 0.85 0.83 0.81 0.79 0.78 0.75
    8 0.90 0.86 0.83 0.80 0.77 0.75 0.73 0.71 0.67
    10 0.88 0.83 0.79 0.75 0.72 0.69 0.67 0.64 0.61
    12 0.85 0.79 0.75 0.70 0.67 0.64 0.61 0.59 0.55
    14 0.82 0.76 0.71 0.66 0.62 0.58 0.56 0.53 0.50
    16 0.79 0.73 0.67 0.62 0.57 0.54 0.51 0.48 0.45
    18 0.77 0.70 0.63 0.57 0.53 0.49 0.46 0.43 0.40
    20 0.75 0.67 0.59 0.53 0.48 0.44 0.41 0.49 0.36
    注:l為桿長。
    D.試驗成果的應用:
    (a)確定地基土承載力特征值fa(原規范為標準值fk)(表3-38,3-39):
    表3-38 碎石土、砂土地基承載力特征值fa與N63.5關系

     N63.5 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 25 30 35 40
    碎石土fa(Kpa) 140 170 200 240 280 320 360 400 470 540 600 660 720 850 930 970 1000
    中、粗、礫砂fa(Kpa) 120 150 180 220 260 300 340 380
    注:本表引自《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)
    表3-39 粘性土、粉土N63。.5與承載力特征值fa的關系

    N63。.5 1 1.5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
    fa(Kpa) 60 90 120 150 180 210 240 265 290 320 350 375 400
    狀態 流塑 軟塑 可塑 硬塑—堅硬
    注:本表引自廣東省建筑設計研究院

    (b)確定地基土的變形模量E0(表3-40):
    表3-40 圓礫、卵石土的變形模量E0與N63。.5擊數平均值的關系

    N63。.5 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 35 40
    E0(Mpa) 10 12 14 16 18.5 21 23.5 26 30 34 37.5 41 44.5 48 51 54 56.5 59 62 64
    注:本表引自鐵道部第二勘測設計院(1988年)

    (c)確定地基土(碎石土)的密實度(表3-41)及地基土(砂土)的密實度(表3-42):
    表3-41 碎石土密實度與N63。.5平均值的關系

    N63。.5 ≤5 5<N63。.5≤10 10<N63。.5≤20 >20
    密實度 松散 稍密 中密 密實
    注:本表引自《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002),本表適用于平均粒徑小于等于50mm, 且最大粒徑不超過100mm的卵石、碎石、圓礫、角礫。
    表3-42 砂土密實度與N63。.5平均值的關系

    砂土 N63。.5 砂土密實度 孔隙比
    <5 松散 >0.65
    5—8 稍密 0.65—0.50
    8—10 中密 0.50—0.45
    >10 密實 <0.45
    <5 松散 >0.80
    5—6.5 稍密 0.80—0.70
    6.5—9.5 中密 0.70—0.60
    >9.5 密實 <0.60
    <5 松散 >0.90
    5—6 稍密 0.90—0.80
    6—9 中密 0.80—0.70
    >9 密實 <0.70
    注:N63.5系指因桿長影響校正而未經地下水影響校正的錘擊數。
    本表引自《工程地質手冊》第三版表3-2-13。
    E.記錄格式:
    動力觸探記錄表
    工程名稱 地 點 動探類型
    鉆孔編號 鉆孔標高 地下水位
    3.2.6.5標準貫入試驗
    標準貫入試驗適用于砂土、粉土及一般粘性土。
    標準貫入實際上是一種特殊的動力觸探試驗,適用于砂土、粉土、一般粘性土及強風化巖等。
    該試驗用質量為63.5kg的穿心錘,以76cm的自由落距,將一定規格的標準貫入器預先打入土中0.15cm,然后再打入0.30cm,記錄0.30cm的錘擊數,稱為標準貫入擊數(N)。
    標準貫入試驗的工程目的是:
    (a)劃分土層類別、采集擾動試樣;
    (b)判斷砂土的密實度或粘性土及粉土的稠度;
    (c)估測土的強度及變形指標、確定地基土的承載力;
    (d)評價砂土及粉土的振動液化;
    (e)估算單樁承載力及沉樁可能性;
    (f)檢驗地基加固處理質量。
    (1) 試驗設備:
    標準貫入試驗由觸探頭(又稱貫入器、對開式管筒)、錘墊及導向桿、落錘(質量為63.5kg的穿心錘)三部分組成(圖3-8)。落錘距離由自動脫鉤裝置控制。
    圖3-8 標準貫入試驗設備
    1.穿心錘;2.錘墊;3.探桿;4.貫入器;5.出水孔;6.貫入器內壁;7.貫入器靴
    (2) 試驗步驟 :
    (a)先用鉆具鉆至欲測土以上15cm。且鉆具拔出后孔底與孔壁應保證無軟粘土等擠出堵塞鉆孔。
    (b)標貫探頭入土之前,先測出探頭靴口到錘墊底面之間的長度,及探桿長度。
    (c)將探頭壓入欲測土表面,然后進行錘擊,錘擊速率為15-30擊/min,錘擊落距76±2cm,先記錄貫入15cm的預打擊數,然后記下再貫入30cm 的標貫實測擊數N′。
    (d)若30cm內錘擊數超過50,則停止試驗。
    (e)若需進行下一深度的貫入試驗時,一般應隔1m后在進行。
    (f)整個標貫過程中,孔壁不能有垮坍或孔壁上軟粘土等擠出,造成探桿側壁摩擦加大。
    (g)拔出探入器,分開對開式管筒,取出筒內土樣描述和試驗。
    (3) 資料整理:
    A.探桿長度校正:
    當探桿長度大于3m時,需按下式修正
    N=αN·N′
    式中:N—修正后的標貫擊數(擊/30cm)
    αN—桿長修正系數,按表3-43確定
    B.土的自重壓力的影響:
    (a) 圖表法:錘擊數、上覆土壓力—砂土的相對密度。
    (b) 美國Peck得出砂土自重壓力對標準貫入試驗的影響為:
    N = CN N’
    式中CN--自重壓力影響修正系數,查表取值。
    (c) 地下水影響的校正:
    砂層的貫入擊數N’大于15時,有效擊數按下式校正:
    N=15+1/2(N’-15)
    表3-43 標貫試驗桿長修正系數αN
    探桿長度(m) ≤3 6 9 12 15 18 21
    αN 1.00 0.92 0.86 0.81 0.77 0.73 0.70
    注:《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002),《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)對桿長修正作以下說明:我國一直用經過修正后的N值確定地基承載力,用不修正的N值判別液化和判別砂土密實度。因此應按具體巖土工程問題,確定是否修正,且需在報告中說明。

    (4) 試驗成果的應用:
    (a) 確定地基承載力特征值fa(表3-44、表3-45):
    表3-4 4 砂土承載力特征值fa(Kpa)與N的關系

    N(擊/30cm) 10 15 30 50
    中、粗砂 180 250 340 500
    粉、細砂 140 180 250 340

    表3-45 粘性土承載力特征值fa(Kpa)與N的關系

    N(擊/30cm) 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
    fa(Kpa) 105 145 190 235 280 325 370 430 515 600 680
    注:表2-11、表2-12引自《建筑地基基礎設計規范》(GBJ7-89)

    (b) 確定地基土壓縮模量Es及變形模量E0(表3-46):
    表3-46 E0(Mpa)或Es(Mpa) 與N的關系

    研究者 關系式 適用范圍
    湖北省水利電力勘察設計院 E0=1.0658N+7.4306 粘性土、粉土
    冶金部武漢勘察公司 Es=1.04 N+4.89 中南、華東地區粘土
    西南綜合勘察院 Es=0.276 N+10.22 唐山粉、細砂(地下水位以下)
    Schultze(德國) Es=0.49N+7.1 細砂(地下水位以下)
    (c)確定砂土的抗剪指標(表3-47):
    表3-47 砂土內聚力c、內摩擦角φ與N(手)的關系

    N 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 25 29 31
    c(Kpa) 17 36 49 59 66 72 78 83 87 91 98 103 107
    φ(度) 17.7 19.8 21.2 22.2 23.0 23.8 24.3 24.8 25.3 25.7 26.4 27.0 27.3
    注:此表引自冶金部武漢勘察公司。N(手)是用手拉繩方式測得,與機械化自動落錘所得N(機)的關系式為:N(手)=0.74+1.12 N(機)

    (d)判定砂土的密實度(表4-48):
    表3-48 標貫擊數N與砂土的密實度的關系

    標貫錘擊數N(擊/30cm) 密實度
    N≤10 松散
    10<N≤15 稍密
    15<N≤30 中密
    N≥30 密實
    注:本表引自《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002),表中N值未加修正。

    (e)判定粘性土的稠密度狀態(表3-49):
    表3-49 粘性土的液性指數IL與N的關系

    N <2 2-4 4-7 7-18 18-35 >35
    IL >1 1-0.75 0.75-0.50 0.50-0.25 0.25-0 <0
    稠密
    狀態 流動 軟塑 軟可塑 硬可塑 硬塑 堅硬
    注:此表引自冶金部武漢勘察公司。

    (f)預估單樁豎向承載力(表30-5):
    表3-50 樁尖阻力Pp、樁側阻力Pf與N的關系

    土名 Pp(Kpa) Pf(Kpa)
    各種密度的砂土 324.4 N 2.03 N
    粉土、粉砂及泥炭土 171.2 N 4.28 N
    可塑狀態粘土 74.9 N 5.35 N
    注:本表引自《工程地質手冊第三版》Schmerfman提出。

    (g)判別飽和砂土、粉土的液化:
    《建筑抗震設計規范》(GBJ11-89)明確規定對飽和砂土、粉土液化判定應采用標貫試驗,在地面以下15m深度范圍內,當飽和砂土、粉土實測標貫擊數N′(未經桿長修正)小于下式Ncr時,應判為可液化土。
    Ncr=No×[0.9+0.1×(ds-dw)]
    式中:Ncr—飽和土液化臨界標貫錘擊數;
    No—飽和土液化判別基準標貫錘擊數,按表3-51選用;
    ds—標貫試驗深度(m);
    dw—地下水位深度(m);
    ρc—飽和土的粘粒含量百分率(%),當ρc<3時,取ρc=3。

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