園錐動(dòng)力觸探適用于強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化的硬質(zhì)巖石,各種軟質(zhì)巖石及各類(lèi)土。
表5 圓錐動(dòng)力觸探類(lèi)型
類(lèi) 型 輕 型 重 型 超 重 型
落 錘 錘的質(zhì)量(kg) 10±0.2 63.5±0.5 120±1
落 距(cm) 50±2 76±2 100±2
探 頭 直 徑(mm) 40 74 74
錐 角(0) 60 60 60
探桿直徑(mm) 25 42 50~60
貫入指標(biāo) 深 度(cm) 30 10 10
錘擊數(shù) N10 N63.5 N120
(一)、基本原理:
動(dòng)力觸探的理想的自由落錘能量Ei可按下式計(jì)算:
Ei=1/2×M×v2
式中 M-落錘的質(zhì)量;
v-錘自由下落碰撞探桿前的速度。
傳至探頭上的能量Ep,與Ei不同,其受到落錘方式、導(dǎo)桿摩擦、捶擊偏心、打頭質(zhì)材、性質(zhì)與大小等影響,可按下式計(jì)算:
Ep=e1e2e3Ei
式中 e1-落錘效益系數(shù),約為0.92;
e2-能量輸入探桿系統(tǒng)的傳輸效益系數(shù),對(duì)于國(guó)內(nèi)通用的大鋼打頭約為0.65;
e3-桿長(zhǎng)傳輸能量的效益系數(shù),它隨桿長(zhǎng)的增長(zhǎng)而增大,桿長(zhǎng)大于3m時(shí)約為1.0。
或
Ep≈0.60Ei
傳至探頭的能量,等于消耗于探頭貫入土中所作的功,即:
Ep=Rd×A×h/N
式中 N-貫入度為h時(shí)的錘擊數(shù);
Rd-探頭單位面積的動(dòng)貫入阻力;
A-探頭的截面積。
動(dòng)貫入阻力Rd為:
Rd =Ep/A×N/h=Ep/(A s)
式中s-每擊的貫入度(h/N)。
當(dāng)規(guī)定一定的貫入度h,采用相同的錘重和落距,以及探頭的截面積一定時(shí),N值的大小,直接反映動(dòng)貫入阻力的大小,可直觀反映土層的緊密程度和力學(xué)性能。
(二) 影響因素分析
1 桿長(zhǎng)校正
桿長(zhǎng)校正實(shí)際上是對(duì)桿長(zhǎng)、上覆土自重壓力、側(cè)摩阻力的綜合修正。對(duì)于碎石土,《地基規(guī)范》在條文說(shuō)明第4.1.6條中給出了一個(gè)修正系數(shù)表。
2 桿壁摩擦力的影響
3 地下水的影響
4 上覆壓力的影響
(三)、成果整理
1、 繪制動(dòng)力觸探動(dòng)貫入阻力與深度曲線(xiàn)
《巖土規(guī)范》條文說(shuō)明10.4.1:
qd=M/(M+m)×10MgH/(As)
式中 qd-探頭單位面積的動(dòng)貫入阻力(kPa);
M-錘的質(zhì)量(kg);
m-觸探桿系統(tǒng)的總質(zhì)量,包括導(dǎo)向桿、錘擊打頭、探桿、探頭,(kg);
H-錘的落距(cm);
A-圓錐探頭的截面積(cm2);
s-平均每擊的貫入度(cm)。
上式是建立在古典的牛頓非彈性碰撞理論(不考慮彈性變形量的損耗)。故限于:
1)貫入土中深度小于12m,貫入度2~50mm;
2)m/M<2。如果實(shí)際情況與上述適用條件有出入,用上式計(jì)算應(yīng)慎重。
2、劃分土層界限
上硬下軟,超前約為0.5~0.7m,滯后約為0.2m;上軟下硬超前約為0.1~0.2m,滯后約為0.3~0.5m。
3、分層后計(jì)算每個(gè)土層的動(dòng)貫入阻力qd
例題1、【單選題】圓錐動(dòng)力觸探的“超前”和“滯后”效應(yīng),常發(fā)生在下列()。
A.軟硬地層接觸的界面上;
B.地下水位上下的界面上;
B.貫入操作暫停的前后界面上;
D.達(dá)到某一臨界深度上下的界面上。
(答案:A)
(四)、應(yīng)用
《巖土規(guī)范》10.4.3條:根據(jù)動(dòng)力觸探指標(biāo)和地區(qū)經(jīng)驗(yàn),可進(jìn)行力學(xué)分層,評(píng)定土的均勻性和物理性狀指標(biāo)(狀態(tài)、密實(shí)度)、土的強(qiáng)度、變形參數(shù)、地基土承載力和單樁承載力,查明土洞、滑動(dòng)面、軟硬土層界面,檢驗(yàn)地基加固與改良的效果等。應(yīng)有試驗(yàn)成果時(shí)是否修正或如何修正,應(yīng)根據(jù)建立統(tǒng)計(jì)關(guān)系時(shí)的具體情況確定。
實(shí)際上以上評(píng)價(jià)包括定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)二部分。
例題2、【單選題】淺部素填土勘察最適宜下列哪項(xiàng)?
A.圓錐重型動(dòng)力觸探;
B.輕型動(dòng)力觸探;
C.超重型動(dòng)力觸探;
D.A、B均可。
(答案:B)
表5 圓錐動(dòng)力觸探類(lèi)型
類(lèi) 型 輕 型 重 型 超 重 型
落 錘 錘的質(zhì)量(kg) 10±0.2 63.5±0.5 120±1
落 距(cm) 50±2 76±2 100±2
探 頭 直 徑(mm) 40 74 74
錐 角(0) 60 60 60
探桿直徑(mm) 25 42 50~60
貫入指標(biāo) 深 度(cm) 30 10 10
錘擊數(shù) N10 N63.5 N120
(一)、基本原理:
動(dòng)力觸探的理想的自由落錘能量Ei可按下式計(jì)算:
Ei=1/2×M×v2
式中 M-落錘的質(zhì)量;
v-錘自由下落碰撞探桿前的速度。
傳至探頭上的能量Ep,與Ei不同,其受到落錘方式、導(dǎo)桿摩擦、捶擊偏心、打頭質(zhì)材、性質(zhì)與大小等影響,可按下式計(jì)算:
Ep=e1e2e3Ei
式中 e1-落錘效益系數(shù),約為0.92;
e2-能量輸入探桿系統(tǒng)的傳輸效益系數(shù),對(duì)于國(guó)內(nèi)通用的大鋼打頭約為0.65;
e3-桿長(zhǎng)傳輸能量的效益系數(shù),它隨桿長(zhǎng)的增長(zhǎng)而增大,桿長(zhǎng)大于3m時(shí)約為1.0。
或
Ep≈0.60Ei
傳至探頭的能量,等于消耗于探頭貫入土中所作的功,即:
Ep=Rd×A×h/N
式中 N-貫入度為h時(shí)的錘擊數(shù);
Rd-探頭單位面積的動(dòng)貫入阻力;
A-探頭的截面積。
動(dòng)貫入阻力Rd為:
Rd =Ep/A×N/h=Ep/(A s)
式中s-每擊的貫入度(h/N)。
當(dāng)規(guī)定一定的貫入度h,采用相同的錘重和落距,以及探頭的截面積一定時(shí),N值的大小,直接反映動(dòng)貫入阻力的大小,可直觀反映土層的緊密程度和力學(xué)性能。
(二) 影響因素分析
1 桿長(zhǎng)校正
桿長(zhǎng)校正實(shí)際上是對(duì)桿長(zhǎng)、上覆土自重壓力、側(cè)摩阻力的綜合修正。對(duì)于碎石土,《地基規(guī)范》在條文說(shuō)明第4.1.6條中給出了一個(gè)修正系數(shù)表。
2 桿壁摩擦力的影響
3 地下水的影響
4 上覆壓力的影響
(三)、成果整理
1、 繪制動(dòng)力觸探動(dòng)貫入阻力與深度曲線(xiàn)
《巖土規(guī)范》條文說(shuō)明10.4.1:
qd=M/(M+m)×10MgH/(As)
式中 qd-探頭單位面積的動(dòng)貫入阻力(kPa);
M-錘的質(zhì)量(kg);
m-觸探桿系統(tǒng)的總質(zhì)量,包括導(dǎo)向桿、錘擊打頭、探桿、探頭,(kg);
H-錘的落距(cm);
A-圓錐探頭的截面積(cm2);
s-平均每擊的貫入度(cm)。
上式是建立在古典的牛頓非彈性碰撞理論(不考慮彈性變形量的損耗)。故限于:
1)貫入土中深度小于12m,貫入度2~50mm;
2)m/M<2。如果實(shí)際情況與上述適用條件有出入,用上式計(jì)算應(yīng)慎重。
2、劃分土層界限
上硬下軟,超前約為0.5~0.7m,滯后約為0.2m;上軟下硬超前約為0.1~0.2m,滯后約為0.3~0.5m。
3、分層后計(jì)算每個(gè)土層的動(dòng)貫入阻力qd
例題1、【單選題】圓錐動(dòng)力觸探的“超前”和“滯后”效應(yīng),常發(fā)生在下列()。
A.軟硬地層接觸的界面上;
B.地下水位上下的界面上;
B.貫入操作暫停的前后界面上;
D.達(dá)到某一臨界深度上下的界面上。
(答案:A)
(四)、應(yīng)用
《巖土規(guī)范》10.4.3條:根據(jù)動(dòng)力觸探指標(biāo)和地區(qū)經(jīng)驗(yàn),可進(jìn)行力學(xué)分層,評(píng)定土的均勻性和物理性狀指標(biāo)(狀態(tài)、密實(shí)度)、土的強(qiáng)度、變形參數(shù)、地基土承載力和單樁承載力,查明土洞、滑動(dòng)面、軟硬土層界面,檢驗(yàn)地基加固與改良的效果等。應(yīng)有試驗(yàn)成果時(shí)是否修正或如何修正,應(yīng)根據(jù)建立統(tǒng)計(jì)關(guān)系時(shí)的具體情況確定。
實(shí)際上以上評(píng)價(jià)包括定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)二部分。
例題2、【單選題】淺部素填土勘察最適宜下列哪項(xiàng)?
A.圓錐重型動(dòng)力觸探;
B.輕型動(dòng)力觸探;
C.超重型動(dòng)力觸探;
D.A、B均可。
(答案:B)