标准贯入试验规程第二稿.docx
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标准贯入试验规程第二稿
水电水利工程动力触探与标准贯入试验规程
(讨论稿)
二○一○年十一月
1范围
本标准规定了水电水利工程地质勘察中的动力触探试验、标准贯入试验的工作内容、试验方法和技术要求。
本标准适用于水电水利工程地质勘探中钻内测定覆盖层工程性质的动力触探试验、标准贯入试验,以及对基础处理施工质量的控制和检验。
其它行业的同类工作可参照执行。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注明日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注明日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB12746-2007工试验仪器 贯入仪
GB/T15406—94土工仪器的基本参数及通用技术条件第二篇:
原位测试仪器
DL/T5013水电水利工程钻探规程
DL/T5125水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规程
DL/T5355—2006水电水利工程土工试验规程
3总则
3.0.1为规范水电水利工程动力触探试验、标准贯入试验方法,提高试验成果质量,正确反映水电水利工程场地岩土的工程地质特性参数,制定本标准。
3.0.2动力触探试验、标准贯入试验应与钻探配合进行。
3.0.3配合试验用的钻孔,除应符合试验的专门要求外,还应符合DL/T5013、DL/T5125
的要求。
3.0.4钻孔动力触探试验、标准贯入试验对象应具有代表性。
试验内容、试验布置、试验条件应符合水电水利工程勘测、设计、施工以及质量控制、检验的基本要求和特性。
3.0.5试验成果分析时,应注意仪器设备、试验方法、试验条件、土层分布等对试验的影响。
当需要估算土的工程特性参数和对工程问题作出评价时,应与室内和现场土工试验成果对比,并结合地层条件和地区经验综合考虑。
3.0.6动力触探试验、标准贯入试验除应执行本规程外,尚应符合国家和本行业现行的有关标准、规范的规定。
4术语和符号
4.1术语
4.1.1动力触探试验dynamicpenetrationtest
动力触探试验(DPT)将一定规格尺寸的锥形探头连续地打入土中,记录每贯入一定深度所需的锤击数,以判断砂砾、碎石土密度程度或粘土稠度的土工原位测试方法。
4.1.2标准贯入试验standardpenetrationtest
标准贯入试验(SPT)用质量为63.5kg的穿心锤,以76cm的落距,将标准规格的贯入器,自钻孔底部预打15cm后,记录再打入30cm的锤击数,以判断无粘性土密实程度或粘性土稠度及估算土层强度的现场土工原位测试方法。
4.2符号
N——标准贯入试验实测锤击数
N′——标准贯入试验修正后的锤击数
Nk——标准贯入试验锤击数标准值
α——标准贯入试验杆长深度修正系数
α1——重型和超重型动力触探杆长深度修正系数
N10——轻型动力触探试验实测锤击数
N63.5——重型动力触探试验实测锤击数
N120——超重型动力触探试验实测锤击数
N10′——轻型动力触探试验修正后锤击数
N63.5′——重型动力触探试验修正后锤击数
N120′——超重型动力触探试修正后验锤击数
5动力触探试验
5.1一般规定
5.1.1动力触探试验分为轻型动力触探、重型动力触探和超重型动力触探三类。
轻型动力触探试验适用于细粒类土;重型动力触探试验适用于砂类土和砾类土;超重型动力触探适用于砾类土和卵(碎)石类巨粒土。
5.1.2动力触探试验孔布置应在初步查明场地岩土类别的基础上,根据需进行试验的土层分布特征选择动力触探试验类型。
5.1.3轻型动力触探试验贯入深度不宜大于4m;重型、超重动力触探试验触探深度不宜大于100m。
5.1.4动力触探试验孔应结合勘探孔布置,一般不布专门的动力触探试验孔。
5.2试验设备
5.2.1动力触探试验主要仪器设备采用动力触探仪,由探头、触探杆、击锤及钢砧锤垫四部分组成,基本参数应符合表5.2.1的规定。
表5.2.1动力触探仪基本参数
探头
击锤
探杆
型式
锥端
直径
mm
圆柱部分长度
mm
渐变段长度
mm
后部
直径
mm
后部
长度
mm
锥角(°)
锤质量
kg
落高
mm
直径
mm
轻型
40
16
8
25
——
60
10
500±2
25
重型
74
——
90
60
85
63.5
760±2
42
超重型
120
1000±2
50~60
5.2.2动力触探试验设备的各部件应由高强度的钢材制作,触探杆应平直,探杆接头的连接应牢固。
5.2.3重型、超重型动力触探试验的设备应有自动脱钩装置。
5.2.4触探杆最大偏斜度不应超过2%。
5.2.5试验设备的落锤应定期进行校准;每次试验应检查落锤的落距;试验过程中应控制探杆的偏斜和侧向晃动。
5.3现场试验工作
5.3.1轻型动力触探试验应按下列步骤进行:
1先用轻便钻具铅直向钻至所需试验土层深度30cm以上,将探头和触探杆连接并放入孔内,每一试验土层应连续贯入。
2试验时,贯入锤击速率宜为15击/min~30击/min,击锤应自由垂直下落,击锤落高应为50cm±2cm。
记录每贯入土层中30cm时所需的锤击数,作为触探贯入指标,并记录触探深度。
最初30cm可不计。
3 当遇密实坚硬土层,贯入土层30cm时锤击数超过100击或贯入土层15cm时锤击数超过50击,应停止试验。
如需对下卧层继续进行试验,应先钻探穿透坚实土层后,再进行试验。
5.3.2重型动力触探试验应按下列步骤进行:
1在预定部位进行铅直向钻孔,触探设备安装应稳固,支架不应偏移。
将探头和触探杆连接并放入孔内至试验土层,每一触探孔应连续贯入,连续贯入深度不宜大于2m。
2试验时,贯入锤击速率宜为15击/min~30击/min,击锤应自由垂直下落,击锤落高应为76cm±2cm。
记录每贯入土层中10cm时所需的锤击数,作为触探贯入指标,并记录触探深度。
3锤击时应保持探杆的垂直,锤座距孔口的高度不宜超过1.50m,锤击过程应防止锤击偏心、探杆歪斜和探杆侧向晃动。
应使触探杆连接后的最初5m最大偏斜度不超过1%,大于5m后的最大偏斜度不应超过2%。
每贯入1m,应将探杆转一周半,使触探能保持垂直贯入,并减少探杆的侧阻力,贯入深度超过10m后,每贯入0.2m旋转一次。
4当实测击数连续三次每贯入10cm大于50击时,即可停止试验。
如需对土层继续进行试验时,应改用超重型动力触探。
当超重型动力触探实测击数每贯入10cm小于5击时,不得采用超重型动力触探。
5在预钻孔内进行试验时,当钻孔孔径大于0.9m,孔深大于3m,实测击数每贯入10cm大于8击时,可下孔径小于或等于0.9m的孔壁管,或用松土回填钻孔。
5.3.3超重型动力触探应按下列步骤进行:
1试验时,击锤落高应为100cm±2cm。
2其他应按5.3.2的步骤进行。
5.3.4动力触探试验的记录格式见表5.3.4。
表5.3.4动力触探试验记录表
工程名称
钻孔编号
孔口地面高程______________m
地下水深度_____________________m
触探型式 N10□N63.5□N120□
序次
探杆
长度
(m)
触探
深度
(m)
一阵击数n
(击)
贯入度Δs
(cm)
每击的贯入度e(cm)
贯入指标(击)
动贯入阻力qd(KPa)
备注
试验:
记录:
日期:
年月日
5.4试验资料整理
5.4.1轻型动力触探击数不进行杆长深度修正,重型和超重型动力触探需按式5.4.1进行杆长深度修正。
N63.5(120)'=α1·N63.5(120)(5.4.1)
式中,试验深度h≤20m时,
1=1.0;
试验深度20m<h≤50m时,
1=6.6L-0.66(L为杆长);
试验深度在50m<h≤100m时,
1=0.50。
5.4.2动力触探试验资料整理包括以下内容:
1试验指标计算。
2试验指标统计、确定。
3绘制贯入击数—深度或动贯入阻力—深度直方图。
5.4.3轻型动力触探以每贯入30cm所需锤击数为贯入指标,重型和超重型动力触探以每贯入10m所需锤击数为贯入指标。
当贯入要求深度的锤击数超过规定的锤击数时,应按下列公式换算动力触探贯入指标:
(5.4.3-1)
(5.4.3-2)
(5.4.3-3)
式中:
N10—轻型动力触探每贯入土层中30cm时所需的锤击数;
N63.5—重型和超重型动力触探每贯入土层中10cm时所需的锤击数(超重型动力触探为N120);
e—每击的贯入度,cm;
Δs—一阵击的贯入度,cm;
n—相应的一阵击锤击数。
5.4.4按式5.4.4计算动贯入阻力:
(5.4.4)
式中:
qd—动贯入阻力,kPa;
M—击锤质量,kg;
m—触探器(即被打入部分,包括探头、触探杆、锤座和导向杆)质量,kg;
g—重力加速度,m/s2;
H—落高,m;
A—探头面积,m2。
5.4.5试验指标统计、确定应符合下列要求:
1试验成果应分别统计修正和实测击数统计值;
2每一土层参加统计的试验指标不宜少于6组;
3计算单孔分层试验指标平均值时,应剔除超前和滞后影响范围内及个别异常值,采用标准值(或平均值)作为单孔分层指标代表值;
4计算场地试验指标标准值时应采作多孔资料、并结合钻探资料及其它原位试验成查综合分析确定。
5.4.5以分层触探贯入指标为横坐标,触探深度为纵坐标,绘制触探贯入指标与触探深度关系曲线。
6标准贯入试验
6.1一般规定
6.1.1标准贯入试验宜用于砂类土和细粒类土地,也可用于全强风化基岩。
6.1.2标准贯入试验孔布置应在初步查明场地岩土类别的基础上,根据需进行试验的土层分布特征布置。
6.1.3标准贯入试验孔可以是专门的试验孔,也可作为勘探孔。
当场地还需布置静力触探、孔内旁压试验时,各试验孔应统筹考虑。
6.1.4标准贯入试验土层厚度不应小于1.0m。
6.1.5试验土层厚度较大时,宜进行连续的贯入试验,也可分段进行贯入试验。
6.1.6标准贯入试验深度不宜大于100m。
6.1.7贯入器平稳放至孔底时,如发生明显的下沉,应终止试验。
6.2试验设备
6.2.1标准贯入试验设备由以下部件构成,其规格和精度应符合表6.2.1的规定。
1贯入器:
采用GB12746-1991标准,由刃口形的贯入器靴、对开圆式贯入器身(对开管)和带有排水阀的贯入头3部分组成。
其机械和材料要求应符合GB/T15406—94标准和GB12746-1991标准的规定。
2落锤系统:
由穿心锤、锤垫、导向杆、自动落锤装置组成。
3钻杆:
抗拉强度应大于600MPa。
4锤垫:
承受锤击钢垫,附导向杆,两者总质量不宜超过30kg。
表6.2.1标准贯入试验设备规格
落锤
锤的质量(kg)
63.5±0.5
落距(cm)
76±2
锤垫直径(mm)
100~140
贯入器
对开管
长度(mm)
700
外径(mm)
51±1
内径(mm)
35±1
贯入
器靴
长度(mm)
50~75
刃口角度(°)
18~20
刃口单刃厚度(mm)
2.5
贯入头
长度(mm)
175
钻杆
直径(mm)
42
相对弯曲
≤1‰
6.2.2定期对试验设备进行检定和校准,对不符合规定的设置及时更换或调正。
试验设备应符合下列要求:
1钻杆应平直,当出现弯曲超过1‰(以使用总长度为标准),剔除弯曲及不符合同轴度的钻杆;
2对开圆式贯入器的对缝应平直、严密,出现扭曲、膨胀、错缝等变形时应及时更换;
3贯入器靴的刃口应保持完整,当出现缺口或卷刃等损坏,其单个长度大于5mm,或总长度大于12mm时,应及时更换;
4当落锤质量和导向杆落距的误差超过允许范围时,应及时更换;
5自动落锤装置应保持正常的落锤性能,不得对导向杆产生提拔作用。
6.3现场试验工作
6.3.1试验钻孔应符合以下要求:
1钻孔采用回转钻进,钻孔垂直度应符合钻探规程的规定,孔径宜为76~150mm;
2钻具钻进至试验土层标高以上15cm处,停止钻进,清除孔底残土。
残土厚度不得超过10cm,清除孔底残土时应避免试验土层受到扰动;
3当在地下水位以下的土层中试验时,应保持孔内水位高于地下水位,以免出现涌砂和坍塌;当孔壁不稳定时应采用泥浆或套管护壁;采用套管时,套管底部距试验土层宜为75cm。
6.3.2试验设备的安装符合以下要求:
1根据钻孔深度,依次安装标准贯入器、钻杆,最后一根钻杆作为击锤的导向杆;
2贯入器、钻杆、锤垫、导向杆各部件的连接必须牢固,并保持连接后的垂直度,击锤应自由下落;
3孔口宜采取导向措施,以保证穿心锤中心施力。
6.3.3试验步骤
1将贯入器平稳放至孔底,严禁冲击或压入孔底,并保持钻杆垂直,避免摇晃,锤击速度不应超过30击/min。
2采用自动落锤法,先预打15cm(包括贯入器在其重力下的初始贯入量),然后开始试验锤击。
3将锤提升至规定高度,使锤自动脱钩,自由下落,反复击打,锤击速率不应超过30击/min。
记录每贯入10cm的锤击数,累计记录贯入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数(简称标贯击数)N。
4当锤击数超过50击,而贯入深度尚未达到30cm时,可终止试验,记录50击的实际贯入深度,按本规程式6.3.3换算成相应于贯入30cm的标贯击数N。
5当在一次试验的30cm贯入深度内有不同底层时,可根据个层击数和贯入量按式6.3.3分别计算其N值。
(6.3.3)
式中N——标准贯入击数;
——实际的贯入深度(cm);
——贯入
深度的锤击数(击)。
6每一深度的试验锤击过程不应有中间停顿。
如因发生中间停止,应在记录中注明原因和停止间歇时间。
7试验结束提出贯入器后,应打开对开管,对土样进行鉴别和描述,并根据需要采取扰动土试样。
当发现对开管内有砾石、植物残体时,应在贯入试验记录表中说明,分析对试验成果的影响。
8试验记录的内容应包括钻杆长度、贯入起止深度,每贯入10cm的击数和30cm的累计击数,土的描述和样品编号等;标准贯入试验记录格式见表6.3.3。
表6.3.3标准贯入试验记录表
工程名称
钻孔编号
孔口底面高程______________m
地下水深度_____________________m
套管直径__________________mm
下套管深度_____________________m
次序
钻杆
长度
(m)
试验深度(m)
试验
锤击数(击)
备注
起
止
0~10cm
10~20cm
20~30cm
0~30cm
试验:
记录:
日期:
年月日
6.4试验资料整理
6.4.1标准贯入击数是否进行修正,应根据应用对象确定。
需进行杆长深度修正时,应按式6.4.1修正。
(6.4.1)
式中,当杆长L≤20m时
=0.91;
当杆长20m<L<50m
=6.6L-0.66;
当杆长L≥50m时
=0.50。
6.4.2试验成果应分别统计修正和实测击数统计值,绘制标贯击数N与试验深度h的关系曲线,或按规定图例标示在工程地质剖面图和柱状图上。
当试验在全孔中进行,且试验点间距为1~3m时,宜绘制N——h曲线。
必要时,以每30cm的锤击数为横坐标,以钻孔深度为纵坐标,绘制锤击数与钻孔深度关系曲线。
6.4.3当应用标贯锤击数评价试验土层的工程性能时,不宜采用单孔试验值。
6.4.4对标贯击数应分层进行统计,统计时应剔除异常值。
当一个地质单元的标贯试验样本不少于6组时应统计平均值、标准差和变异系数,计算其标准值Nk。
当样本少于6组时应统计平均值。
6.4.5标准贯入试验成果可用于评价砂土、粉土、粘性土、强风化岩或残积土的密实度、状态、强度、变形参数、地基参数、地基承载力、砂土和粉土的液化等,在具体应用时应注重地区经验。
附录A动力触探试验成果应用
附录B标准贯入试验成果应用
(两附录等完善)
条文说明
1范围
动力触探试验的目的是用测得的击数评价砂土的孔隙比或相对密度、粉土及粘性土的状态,估算土的强度和变形模量,评价场地地基的均匀性及承载力,探查土洞、滑坡面、软硬土的界面,估算桩基持力层和载承力,检查地基加固与改良的质量效果等。
标准贯入试验的目的是用测得的击数评价砂土的密实度或粘性土和粉土的稠度,估算土的强度和变形模量,确定地基土的承载力,评价砂土、粉土的地震液化,估算单桩极限承载力及沉桩的可能性,确定土层剖面和取扰动样进行一般物理性质试验,检查地基加固与改良的质量效果等。
3总则
3.0.1动力触探试验(DPT)和标准贯入试验(SPT)是常规的钻孔原位试验方法,具有操作简单,适应土类较广,能与勘探相结合的特点,在岩土工程勘察中得到广泛应用。
对试验成果是否进行修正各规程规定不一,不利于试验成果的应用。
本标准在相关试验研究的基础上,结合现行有关标准提出了统一的修正标准。
3.0.4~3.0.5动力触探试验和标准贯入试验钻孔土工试验成果应用,是以地区经验的积累为基础。
由于水电水利工程的特点,各工程的土层条件、岩土工程特点具有很大的差异性,要建立统一的经验关系是不可取的,这种经验关系需经工程实践的验证。
动力触探试验和标准贯入试验所取得的试验数据,造成误差的因素较为复杂,主要包括选择的仪器设备、试验方法、试验条件、操作技能、土层的不均匀性等方面。
对此应有基本估计,并剔除异常数据,以提高试验数据的可信度。
触探和贯入试验,在软硬地层界面上,有超前或滞后效应,在应用中应予注意。
4术语和符号
4.1术语
4.1.1~4.1.2术语释义依据SL26—92《水利水电工程技术术语标准》和GB/T50279—98《岩土工程基本术语标准》。
4.2符号
对于修正系数α,相关规范为杆长修正系数。
影响动力触探试验和标准贯入试验击数的因素较为复杂,主要有杆长、触探杆与土层侧摩阻力、土的上覆压力、地下水位等。
国内各规程对这些因素的考虑均不相同,多数着重考虑杆长修正。
地下水的影响一般主张动力触探试验N63.5′=1.1N63.5+1,标准贯入试验中、粗砂N′=N+5。
地下水对击数的影响,是与土的状态有关的问题,是地质工程师在参数使用时应预考虑的基本内容,本准标再对此不作具体规定。
动力触探试验和标准贯入试验击数是各类影响因素的综合反映,单一因素的影响程度难以作出较为准确的评价,细化修正系数的必要性不大。
本标准根据有关试验研究,确定了综合修正系数。
综合修正系数主要反映触探杆与土层侧摩阻力、土的上覆压力对击数的影响。
这两个因素均随孔深增加。
考虑与原标准的延续性,修正系数定义为杆长深度修正系数。
5动力触探试验
5.1一般规定
5.1.1轻型动力触探、重型动力触探和超重型是常见的三种动力触探。
动力触探试验的最大优点是设备简单、操作方便、适应土类较广,对难以取样的砂土、粉土、碎石类土都可使用,已成为粗颗粒土地基勘察测试的重要手段。
5.1.2动力触探试验能够反映地层岩性的变化,由于轻型动力触探、重型动力触探和超重型对地基土适应性不同,进行试验前应对场地岩土类别有初步了解,使试验成果的应用具有针对性。
5.1.3DL/T5354—2006《水电水利工程钻孔土工试验规程》对触探深度规定轻型动力触探试验贯入深度不宜大于4m;重型动力触探试验触探深度不宜超过15m,超过此深度,应考虑触探杆侧壁摩阻的影响;超重型动力触探试验触探深度不宜超过20m,超过此深度,应考虑触探杆侧壁摩阻的影响,但对触探杆侧壁摩阻的影响未作详细规定。
YS5219—2000和GB50021—2001对触探深度未作具体规定,但要求对贯入深度加以限制。
目前,重型、超重动力触探试验在深厚覆盖层的勘察中得广泛应用,试验深度远大于DL/T5354—2006规定的应用深度并且取得了良好的试验效果,探杆侧壁摩阻的影响可以通过对连续贯入深度的限制来部分消减(本标准5.3.2对连续贯入深度作了规定),从而提高对试验深度的限制,由于目前试验深度超过100m的不多,重型、超重动力触探试验触探深度规定为100m。
5.1.4动力触探试验具有勘探和测试双重功能,可结合勘探进行,水电工程布置专门动力触探试验孔的不多,利用动力触探试验进行土层划分不是水电工程勘察规范规定的方法,因此,本条规定一般不布专门的动力触探试验孔。
5.2试验设备
5.2.1动力触探试验设备的构成国内外基本相同,但在基本参数上国内外差异较大,为使试验标准化,本标准根据国内设备现状对基本参数作出规定。
目前电测动贯入阻力的动力触探仪已有使用,但尚处于研究发阶段,本标准暂不列入。
5.2.2~5.2.4针对试验设备对试验成果的影响而做出的规定。
锤击能量是影响成果的重要因素,规定自动脱钩装置是为了使
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