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动态探测技术

8.1 基本规范

8.1.1 动态探测技术适用于多种地质类型,包括黏性土、砂质土、碎石土、全风化岩以及强风化岩。

8.1.2 动态探测技术依据设备重量可分为轻型、中型和重型三种类型。轻型设备主要用于评估一般黏性土地基的承载能力;中型和重型设备则适用于中砂以上砂质土、碎石土的地基承载力测定,以及圆砾土、卵石土的变形模量评估。此外,动态探测技术还能用于分析地层在垂直和水平方向上的均匀性,并确定桩基的持力层。

8.1.3 在利用动态探测技术划分土层并命名时,应结合其他地质勘探手段综合判断;而在确定地基承载能力或变形模量时,应根据场地规模、建筑等级及土层均匀程度,合理选择探测孔数量,但同一场地至少应设置3个探测孔。

8.2 设备配置

8.2.1 动态探测设备的类型和规格需符合表8.2.1中的规定。

8.2.2 动态探测设备的关键参数应满足以下要求:

1、轻型动态探测探头的尺寸需符合图8.2.2—1的规格。材料应选用45号碳素钢或更优质的钢材,表面淬火后的硬度(HR)应控制在45~50之间。

2、中型和重型动态探测设备应满足以下条件:

1)探头:尺寸需符合图8.2.2-2的规定,材质要求与轻型设备相同。

图8.2.2-2 中型和重型动态探测探头尺寸(单位:毫米)

2) 探杆:每米重量不宜超过7.5千克。探杆接头的外径应与探杆外径保持一致,探杆和接头材料需采用耐疲劳的高强度钢材。

3)锤座直径应小于锤径的一半,且不小于100毫米;导杯长度需满足重锤落距的要求,锤座和导杆的总质量为20千克~25千克。

4)重锤应设计为圆柱形,高径比在1~2之间。重锤中心的通孔直径应比导杆外径大3毫米~4毫米。

5) 中型和重型动态探测试验必须配备自动落锤装置。

8.3 操作要点

8.3.1 动态探测作业开始前,必须对设备进行全面检查,确认其状态正常后方可启动。若部件磨损或变形超过以下标准,应立即更换或修复。

1 探头允许磨损量:直径磨损不得超过2毫米,锥尖高度磨损不得超过5毫米。

2 每节探杆的非直线偏差不得超过0.6%。

3 所有部件的连接处丝扣必须完好无损,并确保连接紧固。

8.3.2 动态探测设备的安装必须稳固,作业过程中支架不得发生偏移。

8.3.3 动态探测过程中,应始终保持重锤沿导杆垂直下落,锤击频率应控制在每分钟15击~30击之间。

8.3.4 轻型动态探测作业时,应先用轻便钻具钻至目标土层的顶面,然后对该土层进行连续贯入。当贯入30厘米的击数超过90击或贯入15厘米超过45击时,可停止作业。若需测试下卧层,可用钻探方法穿透该层后继续进行触探。

8.3.5 根据地层强度的变化,中型和重型动态探测可相互替换使用。当中型动态探测实测击数大于50击/10厘米时,建议改用重型;当实测击数小于5击/10厘米时,则不适用于重型动态探测。

8.3.6 在预钻孔内进行中型或重型动态探测作业时,若钻孔孔径大于90毫米、孔深超过3米、实测击数大于8击/10厘米,可采用直径小于或等于90毫米的孔壁管下放至孔底,或用松土回填钻孔,以减小探杆径向晃动。

8.3.7 各种类型动态探测的锤座距孔口高度不宜超过1.5米,探杆应保持垂直。

8.3.8 轻型动态探测应每贯入30厘米记录其相应的击数。

8.3.9 中型和重型动态探测应每贯入10厘米记录其相应的击数,当地层较松软时,可采用测量每阵击(通常为1击~5击)的贯入度,并按公式换算成相当于同类型动态探测贯入10厘米时的击数;

N63.5;N120 = (8.3. 9 -1)

式中 63.5一中型动态探测实测击数(击/10 cm);

120一重型动态探测实测击数(击/10 cm);

n一每阵击的击数(击);

s一每阵击时相应的贯入度(cm)。

8.3.10 现场记录应清晰完整,除按本规程表 B.4.1~表B4.3中项目填写外,还应在备注栏中记录以下事项:

1 贯入间断原因及时间。

2 落距超限量、落锤回弹情况。

3 探杆及导杆偏斜及径向震动情况。

4 接头紧固情况。

5 其他异常情况。

8.4 数据整理与计算

8.4.1 动态探测记录应在现场进行初步整理,并对记录的击数和贯入尺寸进行校核和换算。

8.4.2 轻型动态探测应以每层实测击数的算术平均值作为该层的触探击数平均值10。

8.4.3 中型动态探测实测击数63.5应按下式进行杆长击数修正:

N’63.5 =α1 N63.5 (8.4.3-1)

式中 ‘63.5 一中型动态触探修正后击数(击/10 cm);

α1 一中型动态触探杆长击数修正系数,可按表 8.4.3-1确定。

当采用重型动态触探确定碎石类土密实度时,实测击数120应按下式进行杆长击数修正:

N’120 =α2 N120 (8.4.3-2)

式中 ‘120一重型动态触探修正后击数(击/10 cm);

α2一重型动态触探杆长击数修正系数,可按表8.4.3-2确定。

8.4.4 重型动态触探的实测击数,也可先按下式换算成相当于中型动态触探的实测击数后,再按式(8.4.3—1)进行修正。

N’63.5 =3N120-0.5 (8.4.4)

8.4.5 根据修正后的动态触探击数,应绘制动态触探击数与贯人深度曲线图(本规程图 B.4.1)。

8.4.6 地基土力学分层应根据动态触探击数与贯人深度曲线图,结合场地地质资料进行。由软层(小击数)进人硬层(大击数)时,分层界线应在软层最后一个小值点以下上10cm~20cm 处;由硬层进人软层时,分层界线应在软层第一个小值点以上 10 cm~20cm 处。

8.4.7 分层后各层动态触探击数平均值的确定,应符合下列要求:

1 在各层土的厚度范围内,划分出地层界面处上、下土层影响击数的范围,中问部分称为该层的有效厚度h(本规程图B.4.1)。

2 在有效厚度范围内,剔除少量击数特殊大值(剔除点的数量不应超过有效厚度内测点数的 10%),余留部分为该层动态触探有效击数。

3 中型动态触探击数平均值 63.5 取该层动态触探有效击数的算术平均值:

63.5= (8.4.7)

式中 n——参加统计的测点数。

8.4.8 有效厚度小于 0.3 米时,动态触探击数平均值可按下列原则确定:

1 当上、下均为击数较小的土层时,63.5可取该层土触探击数的最大值(’63.5)max 。

2 当上、下均为击数较大的土层时,63.5小于或等于该层土触探击数的最小值(’63.5)min

8.4.9 黏性土地基的基本承载力σ0。,当贯人深度小于4米时,可根据场地土层的10 按表 8.4.9确定。

8.4.10 冲积、洪积成因的中砂~砾砂土地基和碎石类土地基的基本承载力σ0,当贯入深度小于20 米时,可根据场地土层的63.5按表 8.4.10确定。

8.4.11 基本承载力用于设计时,应进行基础宽度及埋置深度的修正。修正公式应符合现行《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB 10093中有关规定,公式中的修正系数可根据地基土的 63.5值按表8.4.11一1及表 8.4.11一2确定。

8.4.12 黏性土地基极限承载力u,当贯入深度小于4 米时,可根据场地土层的 10按表 8.4.12 确定。

8.4.13 冲积、洪积成因的中砂~砾砂土地基和碎石类土地基的极限承载力u,当贯入深度小于 20 米时,可根据场地士层的63.5按表8.4.13 确定。

8.4.14 冲、洪积卵石土和圆砾土地基的变形膜量 o,当贯人深度小于 12 米时,可根据场地土层的63.5按表 8.4.14 取值。

8.4.15 碎石类土平均粒径等于或小于 50 毫米,且最大粒径小于100毫米 时,根据中型动态触探实测击数经杆长修正后击数65.3按表 8.4.15一1 确定碎石类土的密实度。碎石类土平均粒径大于 50 毫米,或最大粒径大于 100 毫米 时,根据重型动态触探实测击数经杆长修正后击数120按表8.4.15一2 确定碎石类土的密实度。