　影响动力触探测试成果精度的主要因素

2025-04-05 14:04:35

推荐回答（1个）

回答1：

动力触探测试的设备和测试方法多种多样，影响其试验成果精度的因素很多，归结起来可以分为两大类，即土层及测试机理方面的影响和设备类型及测试方法的影响。

1.动力触探的有效锤击能量可见，探头的单位动贯入阻力也和锤击数呈正比关系。因此，可以用探头的单位动贯入阻力来代替锤击数，作为动力触探测试成果，评价土的工程性质，或者将它和触探击数并用。

动力触探的锤击能量，即穿心锤重量（Q）与落距（H）的乘积。锤击能量，除了用于克服土对触探头的贯入阻力外，还消耗于锤与锤垫的碰撞、探杆的弹性变形、探杆与孔壁土的摩擦及人拉绳或钢丝绳对锤自由下落的阻力等。用于克服土对触探头阻力的锤击能量为有效锤击能量，只占整个锤击能量的一部分。有效锤击能量的大小是影响动力触探成果N值的最主要因素，已引起土工勘测与设计部门的普遍重视。

由于影响有效锤击能量的因素较多，且影响程度时大时小，所以动力触探的锤击数含有较多误差，离散性大，再现性差。如果能够把有效锤击能量直接和锤击数建立起相关关系，则动力触探的试验精度将会大幅度提高。目前，最好的办法是在触探头或锤垫上安装测试能量的传感器，直接测定有效锤击能量，即所谓电测动力触探。

假设锤击效率为η，则有效锤击能量可表示为，

土体原位测试机理、方法及其工程应用

式中：R_d——探头单位动贯入阻力（kPa）;

A——探头横断面积（m²）;

e——每击的贯入深度（cm）;

Q——穿心锤重量（kN）;

H——落距（cm）。

则有

土体原位测试机理、方法及其工程应用

式（3—20）中，右边的

值由动力触探类型所决定，对于同一种设备，为一常数。因此，探头的单位动贯入阻力与锤击效率或有效锤击能量成正比。如将e换成锤击数N和一定贯入深度

，则（3—20）式变为：

土体原位测试机理、方法及其工程应用

动力触探设备多样，探头大小及穿心锤重量等的差别很大，所测成果不能通用。因此，在实际勘察工作中造成很多不便。图3—6为重型和超重型动力触探探头，其形状和重量都与轻型或中型动力触探探头相差悬殊（见表3—1和图3—2），所测的锤击数N差别很大。为了改变这种情况，现国内、外土工勘测专家认为，用探头的单位动贯入阻力将各种动力触探成果（标准贯入除外）做归一化处理，即可使各种动力触探测试成果互相通用。计算探头单位动阻力的公式一般采用（3—10）式。

2.动力触探测试设备和测试方法的标准化

目前，各国所用动力触探设备的种类很多，很不统一，只有少数国家对一种或几种动力触探设备和测试方法做了统一。我国也只有推荐标准。就是以标准贯入试验为例，也有很多不标准的地方。如：美国多采用人力拉锤的办法；我国多采用机械动力提升穿心锤，有的单位采用自动落锤装置控制落距，有的单位并没有这样做，结果使锤击数差别较大。

关于人力牵引落锤与自动落锤的关系，冶金部武汉勘察公司进行了不少对比试验，得到的经验方程为：

土体原位测试机理、方法及其工程应用

频数n=49，统计指标N_手＝3—28,N_自＝2—23。

同济大学认为（3—22）式可写成：

土体原位测试机理、方法及其工程应用

江苏水利厅对比落锤与SH-30型钻机钢丝绳拉锤的结果认为：自动落锤的击数为SH-30型钻机拉锤击数的0.6倍。

图3—6　重型、超重型动力触探探头（单位：mm）

美国Kordes等人认为（1977），用绳索卷扬机操作时，如果绳索在卷扬机上绕了两匝，其锤击能量只有自由落锤能量的60%；如果绕三匝，只有40%。

当前，自动落锤装置在国内、外均受到重视。自动落锤不受绳索阻力的影响，锤击数再现性好，结果较可靠。因此，GB50021-94已规定应采用自动脱钩落锤装置。目前，国内已有多家生产。但应注意的是，在应用人力牵引落锤的锤击数资料时，应予修正。

3.动力触探设备贯入能力的影响

动力触探设备贯入能力是由锤重、落距、探头截面积及形状等因素决定的。在实际勘测工作中，应根据不同勘察目的和地层，选用不同贯入能力的动力触探设备；否则，探测成果精度不佳。在软土地区勘察时，如采用重型动力触探设备，往往是锤击数小于1，精度很差；采用轻型动力触探，则效果好，具有较好的敏感性，能较好地反映软土强度的变化。在砾石层中，用重型或超重型动力触探效果较好。在道路建筑工地，轻型动力触探用得最多，其结果与加州承载比（CBR）有很好的相关性。贯入能力不同，适宜的贯入深度也不同。一般认为，最佳的最大贯入深度，轻型动力触探为6—10m，重型为14—25m，超重型为40m。

4.探杆长度的影响

关于探杆长度的影响，世界各国看法很不一致。许多国家认为没有影响，探杆长度不必进行校正。其原因是：随测试深度的增加，探杆重量增加，其影响是减少锤击数；但随着深度的增加，探杆和孔壁之间的摩擦力和土的侧向压力也增加了，其影响是增加锤击数。因此两者的影响可部分抵消，不必对探杆长度进行校正。只有我国和日本的个别规范规定，须对探杆长度进行校正。我国《建筑地基基础设计规范》GBJ₇-89规定，标准贯入测试中钻（探）杆长度应在3—21m内，锤击数N应乘以校正系数α（1—0.7），如表3—6所示。

表3—6　钻（探）杆长度校正系数α值

日本在《道路桥下部构造设计指针，桩基础设计篇》（74）中规定，应将击数N_63.5乘以校正系数

，l为钻（探）杆长度，以米计；当杆长为20m时，校正系数为0.9,比我国规定的0.7大。

通过对动探后有效能量的实测，发现弹性波动理论符合实际，碰撞理论不反映实际。弹性波动理论认为，随着杆长的增大，有效能量逐渐增大，超过一定杆长后，有效能量趋于定值。弹性波动理论的有效贯入能量的杆长影响系数β＝1-exp（－4m/M）。因此，当轻型动探杆长大于3m，中型动探杆长大于5m，重型动探杆长大于10m时，杆长对击数的影响已很小，均可忽略不计。同时，标准贯入击数或触探击数本身就不是一个很稳定的指标，如钻进方法、控制落锤的方法不统一时，所得结果往往可差一倍以上。因此，进行探杆长度校正的意义不大。

通过标准贯入实测，发现真正传输给杆件系统的锤击能量有很大差异，它受机具设备、钻杆接头的松紧、落锤方式、导向杆的摩擦及其他偶然因素等支配。美国ASTM-D4633-86制定了实测的锤击力与时间曲线，用应力波能量法分析，即计算第一压缩波应力波曲线积分可得传输给杆件的能量，通过现场实测锤击应力波能量，可对不同锤击能量的N值进行合理的修正。国内对标准贯入测试锤击数的修正是通过对杆长的修正来实现的，其理论依据是牛顿碰撞理论。杆件系统质量不得超过锤重2倍，限制标准贯入测试深度小于21m；但实际使用深度已远超过21m，最大达100m。通过实测杆件的锤击应力波，发现锤击传输给杆件的能量变化远大于杆长变化时能量的衰减，故建议不考虑杆长修正。但考虑到过去建立的N值与土的物理力学性质指标、承载力的经验关系，所用N值均经杆长修正，而抗震规范评定砂土、粉土液化时，对N值又不做修正。故在实际应用时，按具体岩土工程问题，参照有关规范考虑，是否做杆长修正。

5.钻进方式的影响

在标准贯入测试中，要在测试前钻孔，其钻进方式和质量对N值有较大影响。规定不允许冲击钻进，冲击钻进会使测试土层受压而使N值增大，因而必须采用回转钻进。在砂层中钻进必须采用泥浆护壁，以保持孔壁稳定；否则，测试时锤击探杆探头的震动很易使孔壁坍塌，产生埋钻事故。钻进时应注意：

（1）须保持孔内水位高出地下水位一定高度，以免塌孔，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；

（2）下套管不要超过试验标高；

（3）须缓慢地下放钻具，避免孔底土的扰动；

（4）细心清除孔底浮土，孔底浮土应尽量少，其厚度不得大于10cm;

（5）如钻进中需取样，则不应在锤击法取样后立刻做标贯，而应在继续钻进一定深度（可根据土层软硬程度而定）后再做标贯，以免人为增大N值。

（6）钻孔直径不宜过大，以免加大锤击时探杆的晃动；钻孔直径过大时，可减少N至50%，建议钻孔直径上限为100mm，以免影响N值。

6.土的深度（土的有效上覆压力）的影响

随着贯入深度的增加，土的有效上覆压力和侧压力都会增加，都会增大贯入阻力，增大锤击数。很多人对此进行了研究，并对锤击数进行了深度影响校正。如在判定砂土振动液化时，常采用Seed等所建议的标贯击数深度影响修正公式：

土体原位测试机理、方法及其工程应用

式中：N′_63.5——修正后的标准贯入击数；

N_63.5——实测的标准贯入击数；

C_N——修正系数；

σ_v₀——实测深度处土的有效上覆压力（kPa）。

7.探杆偏斜影响

实践表明，触探杆的偏斜会增加探杆与孔壁的摩擦，减小有效锤击能量，对锤击数也有较大影响。因此，应保证探头、探杆、导向杆的垂直度，防止锤击偏心及侧向晃动等。防止措施有：锤垫离地面不宜太高；孔口加导向器；用窄长木板顶住钻机扶持钻（探）杆，以减少探杆晃动或偏斜。《岩土工程勘察规范》GB50021-94规定：触探杆最大偏斜度不应超过2%，锤击贯入应连续进行，同时应防止锤击偏心、触探杆倾斜及侧向晃动；锤击速率每分钟宜为15—30击。

最新问答

足球比赛裁判吹哨后队员故意用球踢向对方后被踢的队员踢了对方的脚怎么判

宝马3系换刹车片是不是要同时换传感线

怎么设置oppor7007的回车键功能

14年奥迪a6l3.0倒车雷达蜂鸣器在什么地方

重装机兵1老三的战车在哪

有哪些免费的企业邮箱呢？一般都用哪些邮箱呢？

华为手机可以安装三星应用商店客户端吗？

女儿13岁,她告诉我说她喜欢上一个男同学，我应该怎么回应她呢？

苹果6带上耳机怎么调低音和重音？

自考所需书籍怎么购买？