标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验操作规程及试验要点

更新时间:2023-12-03 09:37:02 阅读量: 教育文库 文档下载

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标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验

现场操作规程

一、标准贯入试验

1. 先用钻具钻至试验土层标高以上0.15m处,清除残土。清孔时应避免试验土层受到扰动。当在地下水位以下的土层进行试验时,应使孔内水位高于地下水位,以免出现涌砂和坍孔。必要时应下套管或用泥浆护臂。

2. 贯入应拧紧钻杆接头,将贯入器放入孔内,避免冲击孔底,注意保持贯入器、钻杆、导向杆联接后的垂直度。孔口宜加导向器,以保证穿心锤中心施力。

注:贯入器放入孔内,测定其深度,要求残土厚度不大于0.1m。

3. 采用自动落锤法,将贯入器以每分钟15~30击打入土中0.15m后,开始记录每打入0.10m的锤击数,累计0.30m的锤击数为标准贯入击数N,并记录贯入深度与试验情况。若遇密实土层,贯入0.3吗锤击数超过50击时,不应强行打入,记录50击的贯入深度。

4. 旋转钻杆,然后提出贯入器,取贯入器中的土样进行鉴别、描述、记录,并量测其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号,以备试验之用。

5. 重复以上步骤,进行下一深度的贯入试验,直到所需深度。 二、静力触探试验

1. 平整实验场地,设置反力装置。将触探主机对准孔位,调平机座(用分度值为1mm的水准尺校准),并紧固在反力装置上。

2. 将已穿入探杆内的传感器引线按要求接到量测仪器上,打开电源开关,预热并调试到正常工作状态。

3. 贯入前应试压探头,检查顶柱、锥头、摩擦筒等部件工作是否正常。当测孔隙压力时,应使孔压传感器透水面饱和。正常后将连接探头的探杆插入导向器内,调整垂直并紧固导向装置,必须保证探头垂直贯入土中。启动动力设备并调整到正常工作状态。

4. 采用自动记录仪时,应安装深度转换装置,并检查卷纸机构运转是否正常;采用电阻应变仪或数字测力仪时,应设置深度标尺。

5. 将探头按1.2±0.3m/min匀速贯入土中0.5~1.0m左右(冬季应超过冻结线),然后稍许提升,使探头传感器处于不受力状态,待探头温度与低温平衡后(仪器零位基本稳定),将仪器调零或记录初始读数,即可进行正常贯入。在深度6m内,一般每贯入1~2m,应提升探头检查温漂并调零;6m以下每贯入5~10m应提升探头检查回零情况,当出现异常时,应检查原因及时处理。

6. 贯入过程中,当采用自动记录时,应根据贯入阻力大小合理选用供桥电压,并随时核对,校正深度记录误差,作好记录;使用电阻应变仪或数字测力计时,一般每隔0.1~0.2m记录读数1次。

7. 当测定孔隙水压力消散时,应在预定的深度或涂层停止贯入,并按适当的时间间隔或自动测读孔隙水压力消散值,直至基本稳定。

8. 当贯入到预定深度或出现下列情况之一时,应停止贯入。 —触探主机达到额定贯入力;探头阻力达到最大容许压力。 —反力装置失效。

—发现探杆弯曲已经达到不能容许的程度。

9. 试验结束后应及时起拔探杆,并记录仪器的回零情况。探头拔出后应立即清洗上油,妥善保管,防止探头被曝晒或受冻。 10. 注意事项

? 试验点与已有钻孔、触探孔、十字板试验孔等的距离,建议不小于20倍的已有孔径。

? 试验前应根据试验场地的地质情况,合理选用探头,使其在贯入过程中,仪器的灵敏度较高而又不致损坏。

? 试验点必须避开地下设施(管道、电缆等),以免发生意外。

? 由于人为或设备的故障,而使贯入中断10min以上,应及时排除。故障处理后,重新贯入前应提升探头,测记零读数。对超深触探孔分两次或多次贯入时;或在钻孔底部进行触探时,在深度衔接点以下的扰动段,其测试数据应舍弃。

? 应注意安全操作和安全用电

? 当使用液压式、电动丝杆式触探主机时,活塞杆、丝杆的行程不得超过上、下限位,以免损坏设备。

? 采用拧锚机时,应待准备就绪后才可启动。拧锚过程中如遇障碍,应立

即停机处理。 三、动力触探试验

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±0.02m,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),记为N10。

3) 若需描述土层情况时,可将触探杆拔出,取下探头,换贯入器进行取样。 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后用钻具将孔掏清后再继续贯入2m。

2. 重型动力触探

1) 试验前将触探架安装平稳,使触探保持垂直进行。垂直度的最大偏差不得超过2%。触探杆应保持平直,连接牢固。

2) 贯入时,应使穿心锤自由下落,落锤落距为0.76±0.02m。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15~20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,记为N63.5。其方法可在触探杆上每隔0.10m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,然后再换算为没贯入0.10m所需的锤击数。

5) 对于一般砂、圆砾和卵石,触探深度不宜超过12~15m,超过该深度时,需考虑触探杆的侧壁摩擦影响。

6) 没贯入0.10m所需锤击数连续3次超过50击时,即停止试验。如需对土层继续进行试验时,可改用超重型动力触探。

7) 本试验也可在钻孔中分段进行。一般可先进行贯入,然后进行钻探直至动力触探所及深度以上1m处,取出钻具将触探器放入孔内在进行贯入。

3. 超重型动力触探试验

贯入时穿心锤自由下落,落距为100±0.02m。贯入深度一般不宜超过20m,超过该深度时,需考虑触探杆侧壁摩阻的影响。其他步骤可参照重型动力触探试验第1~6步骤进行。

试验要点

一、标准贯入试验(SPT)(Standard Penetration Test)

1. 进行标准贯入试验之前,应检查试验所需设备组成是否齐全,设备规格是否符合标准(标准贯入试验设备组成及规格见下表)

标准贯入试验设备规格 锤的质量(kg) 落锤 落 距(cm) 长 度(mm) 对开管 贯入器 长 度(mm) 管靴 刃口角度(o) 刃口单刃厚度(mm) 直 径(mm) 钻杆 相对弯曲 标准贯入器示意图见下图:

外 径(mm) 内 径(mm) 63.5 76 >500 51 35 50~76 18~20 2.5 42 <1/1000

2. 这种测试方法适用于砂土、粉土和一般黏性土,不适用于软塑~流塑软土。 3. 关于标准贯入试验的技术要求:

(1)根据欧洲标准,锤击速度不应超过30击/min;

(2)宜采用回转钻进标准,以尽可能减少对孔底土的扰动。钻进时应注意: a. 保持孔内水位高出地下水位一定高度,保持孔底土处于平衡状态,

不使孔底发生涌砂变松,影响N值; b. 下套管不要超过试验标高;

c. 要缓慢地下放钻具,避免孔底土的扰动; d. 细心清孔;

e. 为防止涌砂或者塌孔,可采用泥浆护壁; (3)需采用自动落锤法,不能采用手拉落锤法。 4. 标贯试验成果分析整理过程中应注意以下几点:

(1)实际应用N值时,应按具体岩土工程问题,参照有关规范考虑是否做杆长修正或其他修正。

(2)由于N值离

散性大,故依据单孔标贯资料提供设计参数是不可信的。在分析整理数据时,应剔除个别异常的N值。

(3)依据N值提供定量的设计参数时,应有当地的经验,否则只能提供定性的参数,供初步评定用。

二、静力触探试验(CPT) (Cone Penetration Test)

1. 进行试验之前,应检查试验所需设备组成是否齐全,设备规格是否符合标准(双桥探头机构如下图所示):

(1)对探杆要逐根检查试接,顺序放置; (2)核对探头标定记录,调零试压; (3)联机调试,检查仪表是否正常;

双桥探头的规格

探头直径φ 型 号 (mm) Ⅱ-1 Ⅱ-2 35.7 43.7 探头截面积A (cm2) 10 15 摩擦筒表面积Fs (cm2) 150,200 300 锥角α (o) 60 60 2. 对静力触探试验过程应注意以下几点,以确保试验成果真实可靠: (1)以10cm2探头为例,锥头直径的de、侧壁筒直径ds的容许误差分别为:

34.8≤de≤36.0mm; De≤de≤de+0.35mm;

锥截面积应为10.00cm2±(3%~5%);

侧壁筒直径必须大于锥头直径,否则会显著减小侧壁摩阻力,侧壁摩擦筒侧面积应为150cm2±2%;

(2)贯入速率要求匀速,贯入速率(1.2±0.3)m/min是国际通用的标准; (3)探头传感器室内率定误差(重复性误差、非线性误差、归零误差、温度漂移等)不应超过±1.0%FS。

现场当探头返回地面时应记录归零误差,现场的归零误差不应超过3%;探头的绝缘度不应小于500MΩ的条件,是3个工程大气压下保持2h;

(4)贯入读数间隔一般采用0.1m,不超过0.2m,深度记录误差不超过±1%;当贯入深度超过30cm或穿过软土层贯入硬土层后,应有测斜数据;当偏斜度明显,应矫正土层分层界线;

(5)为保证触探孔与垂直线见的偏斜度小,所是用的探杆偏斜度应符合标准:最初5根探杆每米偏斜小于0.5mm,其余小于1mm;当使用的贯入深度超过50m或是用15~20次,应检查探杆的偏斜度;当贯入厚层软土,再穿入硬层、碎石土、残积土,每用过一次应作探杆偏斜度检查。

触探孔一般至少距探孔20倍孔径或2m。静力触探宜在钻孔前进行,以免钻孔对贯入阻力产生影响。

3. 当对现场静力触探成果准确性产生质疑时,可在原触探孔旁边空地处重新进行试验,作对比试验,2个触探孔间距不小于2m。 三、圆锥动力触探试验(DPT)(Dynamic Penetration Test)

1. 影响圆锥动力触探的因素主要有人为因素、设备因素、其他主要影响因素(如土的性质、触探深度、地下水),在考虑这些影响因素时应重点注意下以下几点:

(1)设备规格定型化。

圆锥动力触探试验的类型分为轻型、重型、超重型三种,各种试验的类型和规格见下表:

(2)操作方法标准化。

试验前或试验过程中,应认真检查机具设备。部件磨损或发生变形超过下表的规定应及时更换和修复。

在设备安装过程中,部件连接处丝扣应完好,连接牢固。

触探架应安装平稳,在作业过程中触探架不得偏移。保持触探孔垂直。

(3)圆锥动力触探试验的适用范围 各种圆锥动力触探试验的适用范围如下表:

轻型圆锥动力触探试验一般用于贯入深度小于4m的黏性土、黏性土组成的素填土和粉土。可用于施工验槽、地基检验和地基处理效果的检测。

重型圆锥动力触探试验一般适用于砂土、中密以下的碎石土和极软岩。 超重型圆锥动力触探试验一般适用于较密实的碎石土、极软岩和软岩。 2. 其他要点:

(1)落锤方式应采用控制落距的自动落锤,保持杆件垂直,探杆的偏斜度不超过2%。锤击时防止偏心及探杆晃动。

(2)试验过程采取以下措施减少侧摩阻力影响:

1) 探杆直径应小于探头直径。在砂土中探头直径与探杆直径比应大于1.3,

而在黏土中可小些;

2) 贯入一定深度后旋转探杆(每1m转动一圈或半圈),以减少侧摩阻力;

贯入深度超过10m,每贯入0.2m转动一次;

3) 探头的侧摩阻力与土类、土性、杆的外形、刚度、垂直度、触探深度等

均有关,难以用一固定的修正系数处理。对于一般土层条件,用泥浆护壁钻进,触探深度小于15m时,可不考虑侧壁摩擦的影响。如果土层较密,深度较大时,摩擦侧壁有较大影响,应对贯入深度加以限制。 (3)锤击速度一般采用15~30击/min;对砂土、碎石土中,锤击速度影响不大,则可采用60击/min。

(4)贯入过程应不间断地连续击入,在黏性土中击入的间歇会使侧莫阻力增大。

(5)地下水位对击数与土的力学性质的关系没有影响,但对击数与土的物理性质(砂土孔隙比)的关系有影响,故应记录地下水位埋深。

3. 动力触探成果分析时应注意以下几点:

(1)根据触探击数、曲线形态进行力学分层时注意超前之后现象,不同土层的超前之后量是不同的。上为硬土层下位软土层,超前约为0.5~0.7m,滞后约为0.2m;上为软土层下位硬土层,超前约为0.1~0.2m,滞后约为0.3~0.5m。

(2)在整理触探资料时,应剔除异常值,在计算土层的触探指标平均值时,超前之后范围内的值不反映真实土性;临界深度以内的锤击数偏小,不反映真实土性,故不应参加统计。

动力触探本来是连续贯入的,但也有配合钻探,间断贯入的做法,间断贯入时临界深度以内的锤击数同样不反映真实土性,不应参加统计。

3. 动力触探成果分析时应注意以下几点:

(1)根据触探击数、曲线形态进行力学分层时注意超前之后现象,不同土层的超前之后量是不同的。上为硬土层下位软土层,超前约为0.5~0.7m,滞后约为0.2m;上为软土层下位硬土层,超前约为0.1~0.2m,滞后约为0.3~0.5m。

(2)在整理触探资料时,应剔除异常值,在计算土层的触探指标平均值时,超前之后范围内的值不反映真实土性;临界深度以内的锤击数偏小,不反映真实土性,故不应参加统计。

动力触探本来是连续贯入的,但也有配合钻探,间断贯入的做法,间断贯入时临界深度以内的锤击数同样不反映真实土性,不应参加统计。

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