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中图分类号： E271 文献标识码： A
【摘要】:探讨了重型圆锥动力触探方法,在工程勘察中的主要应用：确定土的承载力及变形模量、对地基土评价和检测有着总要作用。
关键词：重型动力触探试验、地基土的承载力、检测应用
一、重型动力触探试验简介
动力触探试验是利用一定的锤击能量, 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来判定土的性质，并对土进行的力学分层的一种原位测试方法。
重型动力触探设备主要由导向杆、提引器、穿心锤、锤座、探杆、探头6 部分组成，其技术指标如表 1所列。一般采用工程勘察钻机作为机械动力。
表 1
类型 锤重
(cm) 探头（圆锥头）规格 落距(cm) 探杆
外径(mm) 触探指标
锥角（°） 底面积（cm2）
重型动力触探 63.5 60 43 76 42 贯入10cm的锤击数
动力触探在岩土勘察中得到了广泛的应用。它运用动力触探锤击数建立与土层的力学性质多种相关关系和图表, 具有设备简单、操作及测试简便快速、经济、连续等优点，一般测试深度为 14～25m。适用于砂土、粉土、砾石土、软岩、强风化岩石及粘性土。试验指标根据试验目的和要求不同。在岩土工程勘察方面，主要应用于确定地基土承载力及变形模量。可以应用于地基土评价、滑坡勘察、确定桩基持力层、地基加固与改良质量效果检验等方面。
二、重型动力触探的应用
1.对土体工程力学性质的划分
动力触探贯入机理是土体在冲击荷载(锤击贯入)作用下的状态。根据孔穴扩张理论(Vesic，1972)，假设触探头在不排水条件下贯入，土体为弹塑性介质，在临界深度内，触探头贯入时，土体的破坏以整体剪切破坏为主；在贯入后，由于周围应力的加大，土中不再表现为整体剪切破坏。只在锥头附近出现局部的剪切破坏或孔穴扩张的破坏形式(图1)，同时由于黏性土中超孔隙水压消散很慢，随着深度的增加，超孔隙水压也会增加。
自由落锤产生的冲击荷载是一种强度较大，持续时间很短的荷载．可以表示为：
P(t)=Poψ(t／to)
式中：P。——冲击荷载的峰值；
ψ(t／to)——描述冲击荷载形态的无因次时问。
在实际工作中，自由落锤能量由于受到导杆摩擦、锤击偏心等影响。自由落锤产生的动能比理论计算值小。传到探头的能量也因探杆本身长度、质量、弹性变形及探杆周围土体摩阻力的影响，能量要消耗一部分，故用于克服土对探头贯入的阻力可以根据荷兰的动贯入阻力公式计算：
式中：Rd——动贯入阻力(kPa)；
M——落锤质量(kg)；
m——圆锥探头及杆件系统的质量(kg)；
H—— 落距(m)；
A——圆锥探头截面积(cm2)；
e——贯入度(ram)，e=D／N63.5；
D—— 规定贯入深度；
N63.5——规定贯入深度的击数；
g——重力加速度，g=9.8m／s2。
从上式中可知，对于同一种设备，M、m、H、A等为常数．在测试深度D内，动贯入阻力与锤击数呈正比关系。故可用锤击数来测定地基土的工程性质。
下面我们以秦皇岛某项目的一个孔为例：
根据动触的击数，结合场地的地质资料，我们就可以给地基土进行力学分层。在分层时我们要注意：由软层（小击数）进入硬层（大击数）时，分层界限应划在软层最后一个小值处；由硬层（大击数）进入软层（小击数）时，分层界限应划在软层第一个小值处。依次按照击数的大小顺序分出各个土层，并按把每层的击数进行数学统计。根据数学统计值结合现行国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)2009年版和《河北省建筑地基承载力技术规程》（试行）（DB13（J）/T48－2005），得出了各土层地基土承载力及变形模量。
2.检测应用
在强夯施工中，需要做大量的地基土压实度检验工作，常规的方法是采用室内击实试验测定最大干容重和现场环刀法(黏土)或灌砂法(粗粒土或黏土)测定压实土干容重，以检验现场压实效果。这种试验的弊端是工作量大、速度慢、周期长，对既有填土破坏大。特别是对填土深层的填筑质量进行检测时，需挖较大的探坑，破坏填土结构。在这种情况下，可通过现场动力触探试验与室内击实试验对比分析，填土浅层采用室内击实试验检验现场压实效果，再采用重型动力触探法对大面积填土压实度进行全面检测。采用此种方法评价回填土的压实度，既不会造成对回填土本体的破坏，又能检测到较深填土的碾压质量，且快捷有效。
利用动力触探试验，将探头连同探杆打入土中，根据打入的难易程度(通常以贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示)判断土的压实度。统计各孔重型动力触探击数与深度的关系曲线，对试验结果进行统计分析时，考虑到碎石土的粒径组成对动力触探离散系数的影响，采用了3σ法则剔除了异常值，目的是消除动探遇大块石动探击数偏高的结果，并根据《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）2009年版对动探值进行了杆长修正。根据动探曲线，按力学性质对填土进行分层，根据《建筑地基基础设计规范》GB5007-2012对回填土分层的密实度进行了评价，各分层的岩土名称根据动力触探指标并结合本工程的岩土工程勘察报告推定得出。
三、结语
圆锥动力触探对土层进行力学分层，确定土层的物理力学性质，对地基土密实度的检测有很好的效果。此法能清楚地反映不同地层的物理力学性质，判断划分地层，准确提供设计所需地基土参数，提高勘察资料的质量，大大缩短勘察周期 ，降低成本；在评价填土压实度方面还具有设备简单、操作容易、适应性广、快速经济，以及能连续测试等优点。同时，它既不会造成对填土本体的破坏，又能检测到较深路基的碾压质量，是一种值得推广的填土现场质量检测方法，其普遍的适用性将会带来广阔的发展前景。
1邵海东.用动力触探试验检测和评价地基承载力的方法研究.建筑与工程，2011（11）：283
2張涛，左德元. 动力触探在路基压实度检测中的应用[J]. 路基工程，2006(6)： 141.
3孙成访等.重动力触探的方法的改进与研究。武汉理工大学学报2010（10）第23卷
4 《河北省建筑地基承载力技术规程》（试行）（DB13（J）/T48－2005）
5 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）2009年版
6 《建筑地基基础设计规范》GB5007-2012
【摘要】:探讨了重型圆锥动力触探方法,在工程勘察中的主要应用：确定土的承载力及变形模量、对地基土评价和检测有着总要作用。
关键词：重型动力触探试验、地基土的承载力、检测应用
一、重型动力触探试验简介
动力触探试验是利用一定的锤击能量, 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来判定土的性质，并对土进行的力学分层的一种原位测试方法。
重型动力触探设备主要由导向杆、提引器、穿心锤、锤座、探杆、探头6 部分组成，其技术指标如表 1所列。一般采用工程勘察钻机作为机械动力。
表 1
类型 锤重
(cm) 探头（圆锥头）规格 落距(cm) 探杆
外径(mm) 触探指标
锥角（°） 底面积（cm2）
重型动力触探 63.5 60 43 76 42 贯入10cm的锤击数
动力触探在岩土勘察中得到了广泛的应用。它运用动力触探锤击数建立与土层的力学性质多种相关关系和图表, 具有设备简单、操作及测试简便快速、经济、连续等优点，一般测试深度为 14～25m。适用于砂土、粉土、砾石土、软岩、强风化岩石及粘性土。试验指标根据试验目的和要求不同。在岩土工程勘察方面，主要应用于确定地基土承载力及变形模量。可以应用于地基土评价、滑坡勘察、确定桩基持力层、地基加固与改良质量效果检验等方面。
二、重型动力触探的应用
1.对土体工程力学性质的划分
动力触探贯入机理是土体在冲击荷载(锤击贯入)作用下的状态。根据孔穴扩张理论(Vesic，1972)，假设触探头在不排水条件下贯入，土体为弹塑性介质，在临界深度内，触探头贯入时，土体的破坏以整体剪切破坏为主；在贯入后，由于周围应力的加大，土中不再表现为整体剪切破坏。只在锥头附近出现局部的剪切破坏或孔穴扩张的破坏形式(图1)，同时由于黏性土中超孔隙水压消散很慢，随着深度的增加，超孔隙水压也会增加。
自由落锤产生的冲击荷载是一种强度较大，持续时间很短的荷载．可以表示为：
P(t)=Poψ(t／to)
式中：P。——冲击荷载的峰值；
ψ(t／to)——描述冲击荷载形态的无因次时问。
在实际工作中，自由落锤能量由于受到导杆摩擦、锤击偏心等影响。自由落锤产生的动能比理论计算值小。传到探头的能量也因探杆本身长度、质量、弹性变形及探杆周围土体摩阻力的影响，能量要消耗一部分，故用于克服土对探头贯入的阻力可以根据荷兰的动贯入阻力公式计算：
式中：Rd——动贯入阻力(kPa)；
M——落锤质量(kg)；
m——圆锥探头及杆件系统的质量(kg)；
H—— 落距(m)；
A——圆锥探头截面积(cm2)；
e——贯入度(ram)，e=D／N63.5；
D—— 规定贯入深度；
N63.5——规定贯入深度的击数；
g——重力加速度，g=9.8m／s2。
从上式中可知，对于同一种设备，M、m、H、A等为常数．在测试深度D内，动贯入阻力与锤击数呈正比关系。故可用锤击数来测定地基土的工程性质。
下面我们以秦皇岛某项目的一个孔为例：
根据动触的击数，结合场地的地质资料，我们就可以给地基土进行力学分层。在分层时我们要注意：由软层（小击数）进入硬层（大击数）时，分层界限应划在软层最后一个小值处；由硬层（大击数）进入软层（小击数）时，分层界限应划在软层第一个小值处。依次按照击数的大小顺序分出各个土层，并按把每层的击数进行数学统计。根据数学统计值结合现行国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)2009年版和《河北省建筑地基承载力技术规程》（试行）（DB13（J）/T48－2005），得出了各土层地基土承载力及变形模量。
2.检测应用
在强夯施工中，需要做大量的地基土压实度检验工作，常规的方法是采用室内击实试验测定最大干容重和现场环刀法(黏土)或灌砂法(粗粒土或黏土)测定压实土干容重，以检验现场压实效果。这种试验的弊端是工作量大、速度慢、周期长，对既有填土破坏大。特别是对填土深层的填筑质量进行检测时，需挖较大的探坑，破坏填土结构。在这种情况下，可通过现场动力触探试验与室内击实试验对比分析，填土浅层采用室内击实试验检验现场压实效果，再采用重型动力触探法对大面积填土压实度进行全面检测。采用此种方法评价回填土的压实度，既不会造成对回填土本体的破坏，又能检测到较深填土的碾压质量，且快捷有效。
利用动力触探试验，将探头连同探杆打入土中，根据打入的难易程度(通常以贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示)判断土的压实度。统计各孔重型动力触探击数与深度的关系曲线，对试验结果进行统计分析时，考虑到碎石土的粒径组成对动力触探离散系数的影响，采用了3σ法则剔除了异常值，目的是消除动探遇大块石动探击数偏高的结果，并根据《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）2009年版对动探值进行了杆长修正。根据动探曲线，按力学性质对填土进行分层，根据《建筑地基基础设计规范》GB5007-2012对回填土分层的密实度进行了评价，各分层的岩土名称根据动力触探指标并结合本工程的岩土工程勘察报告推定得出。
三、结语
圆锥动力触探对土层进行力学分层，确定土层的物理力学性质，对地基土密实度的检测有很好的效果。此法能清楚地反映不同地层的物理力学性质，判断划分地层，准确提供设计所需地基土参数，提高勘察资料的质量，大大缩短勘察周期 ，降低成本；在评价填土压实度方面还具有设备简单、操作容易、适应性广、快速经济，以及能连续测试等优点。同时，它既不会造成对填土本体的破坏，又能检测到较深路基的碾压质量，是一种值得推广的填土现场质量检测方法，其普遍的适用性将会带来广阔的发展前景。
1邵海东.用动力触探试验检测和评价地基承载力的方法研究.建筑与工程，2011（11）：283
2張涛，左德元. 动力触探在路基压实度检测中的应用[J]. 路基工程，2006(6)： 141.
3孙成访等.重动力触探的方法的改进与研究。武汉理工大学学报2010（10）第23卷
4 《河北省建筑地基承载力技术规程》（试行）（DB13（J）/T48－2005）
5 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）2009年版
6 《建筑地基基础设计规范》GB5007-2012