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1、 触探试验触探试验是一种常用的原位测试技术。由于其设备简单、易于操作、使用效率较高，因而应用较为广泛。在长期的工程实践中，积累了大量的试验数据和丰富的应用经验，测试成果较为可靠。试验方法包括动力触探（DPT） 、标准贯入（SPT ）和静力触探（ CPT）三类。其基本方法是, 用动力冲击或静力将一个特制的探头, 按一定的速率贯入土层中，以剪切破坏的方式挤开土层。根据探头所承受的贯入阻力，划分土层、确定土层的承载力和变形性等指标。1 动力触探试验（Dynamic penetration test）1 概述动力触探试验是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头贯入土体中，根据探头贯入土层的难易程度（
2、贯入击数或贯入阻力的变化） ，测求土层工程地质性质的一种现场原位测试技术。适用于一般粘性土、素填土、砂土、碎石土及各类强风化、全风化硬质岩石和软质岩石。(1) 动力触探试验的类型：根据锤击能量，动力触探试验分为轻型、重型及超重型三种（表 1-1） 。表 1-1 轻型、重型及超重型动力触探技术规格参数类型 落锤重（kg） 落距（cm） 形状 锥底面积（cm 2） 贯入记录 量的符号 主要适用岩土轻型 10 50 实心圆锥 12.6 贯入 30cm锤击数N10 浅部的填土、砂土、粉土、粘性土重型 63.5 762 实心圆锥 43 贯入 10cm锤击数N63.5 砂土、中密以下碎石土、极软岩超重型
3、120 100 实心圆锥 43 贯入 10cm锤击数N120 密实和很密的碎石土、软岩标准贯入 63.5 762 空心圆筒 9.6 贯入 30cm 锤击数N 砂土、粉土、一般粘性土(2) 动力触探试验的工程目的：动力触探试验指标主要用于以下工程目的：（a）测定地基土的强度及变形指标；（b）评价场地均匀性；（c）确定地基持力层及承载力；（d）检测地基加固与改良质量。(3)动力触探试验的技术原理：动力触探的锤击能量，除消耗于锤与探杆的碰撞、探杆的弹性变形及探杆与孔壁的摩擦外，主要用于克服土层对探头的阻力。前者为无效能量，后者为有效能量。若略去无效能量，则：eQgH = Rd A sRd = eQg
4、HN / A h式中：R d 探头的单位动阻力（N / m 2） ；A 探头的横截面机（m 2） ；s 每击的贯入度（m） ，s = h / N;h 贯入深度（m） ；N 贯入深度为 h 时的锤击数；e 锤击效率（与落锤方式、导杆摩擦及锤击偏心等有关） ；g 重力加速度（g=9.81m / s 2） ；Q 锤质量（kg） ；H 落距（m） 。当 e、Q、H、 A、h 一定时，由探头的单位动阻力或锤击数反映出的动贯入阻力与土层的密度及力学指标有关。通过大量的试验及测试数据建立起来的经验关系，可应用于工程实践。动力触探试验的影响因素较为复杂。其中，某些因素可以采用标准化措施来控制，如试验方法、机械
5、设备、落锤方式；而有些因素则只能通过经验校正予以处理，如杆长及地下水等。2 轻型动力触探（N 10）试验 适用于深度小于 4m 的一般粘性土、粘性素填土和砂土层。 (1)试验设备：轻型动力触探设备主要由圆锥探头、触探杆、穿心落锤三部分组成(图 1- 1),落锤升降由人工操纵。 1234560图 1-1 轻型动力触探试验设备示意图穿心杆 2.穿心锤 3.锤垫 4.触探杆 5.探头(2)试验步骤：（a）探头贯入土层之前，先在触探杆上标出从锥尖起向上每 30cm 的位置。（b）一人将触探杆垂直扶正，另一人将 10Kg 穿心锤从锤垫顶面以上50cm 处自由落体放下, 锤击速度以每分钟 15-30 击为
6、宜。（c）记录每贯入土层 30cm 的锤击数 N10(击/30cm)。（d）为避免因土对触探杆的侧壁摩檫而消耗部分锤击能量，应采用分段触探的办法，即贯入一段距离后，将锥尖向上拔，使探孔壁扩径，再将锥尖打入原位置，继续试验。或每贯入 10cm，转动探杆一圈。（e）当 N10 100 或贯入 15cm 锤击数超过 50 时，可停止试验。（3）资料整理：（a）轻型动力触探由于贯入深度浅，可不作杆长修正，即 N10= N 10。（b）绘制轻型动力触探击数 N10 与深度 h 的关系曲线（图 1-2） 。012304.2304.5607.h(m)N(击 /30cm)图 1-2 轻型动力触探击数 N10
7、与深度 h 的关系曲线（4）试验成果的应用：确定地基承载力特征值 fa, 见表 1-2、1-3 及 1-4。表 1-2 一般粘性土承载力特征值 fa 与 N10 的关系N10（击/30cm）15 20 25 30fa（Kpa） 105 145 190 230注：本表引自建筑地基基础规范 （GBJ7-89）表 1-3 素填土承载力特征值 fa 与 N10 的关系N10（击 10 20 30 40/30cm）fa（Kpa） 85 115 135 160注：本表引自铁路动力触探技术规范(TBJ18-87) 表 1-4 含少量杂质的素填土承载力特征值 fa 与 N10 的关系N10（击/30cm） 1
8、5201825 2330 2735 3240 3550fa（Kpa） 4070 6090 80120 100150 130180 150200空隙比 e 25 15 20 10 15 00 050.900.950.80 1 1 10-13粘土 1-7 3 1- 7 3.8-5.7粉质粘土 4-3 2.2-4.8粉土 1 0.5-3 3-6 1- 8砂土 4 3 老粘土注：本表引自软土地基测试指标的实际应用（2）确定土的承载力特征值基本值 f0(式中 f0单位 KPa)；表 1-22公式 适用范围 公式来源f0=249lgPs+157.8 0.6Ps4 四川省综合勘察院f0=104Ps+26.9
9、 0.3Ps6（淤泥质土，一般粘性土、老粘土） 勘察规范（TJ21-77）f0=55 Ps+45 （上海粉土） 同济大学f0=70 Ps+50.8 黄土（关中、郑州） 陕西省综勘院（3）确定土的压缩模量 ES及变形模量 E0(MPa)：表 1-23公式 适用范围 公式来源Es= 9Ps+3.23 0.4P3 四川省综合勘察院Es=3.72Ps+ 26 0.3Ps5(软土,一般粘性土)工业与民用建筑工程地质勘察规范(TJ21-77)E0=6.06 Ps0.90 Ps 6(软土, 一般粘性土)E0=3.55 Ps6.65 Ps4(粉土)建设部综勘院E0=5.95 Ps 4 1Ps5.5(新黄土)
10、铁道部一院注：Es 为室内压缩模量；E 0 为静力载荷试验的变形模量。（4）确定饱和软粘土的不排水抗剪强度 Cu：表 1-24 软土 Cu（Kpa）与 Ps、q c（Mpa）相关公式公式 适用范围 公式来源Cu=30.8Ps+4 0.1Ps 5(软粘土) 交通部一航局Cu=50Ps+ 6 Ps0.7 铁道触探规则Cu=71 qc 软粘土 同济大学注：Cu-KPa；Ps-MPa；q c-MPa。（5）确定砂土的承载力特征值基本值：表 1-25公式 适用范围 公式来源f0=36Ps+76.6 1Ps 10(中、粗砂 ) 武汉联合试验组f0=20Ps+59.5 1Ps 15（粉、细砂） 武汉联合试验
11、组f0=9 7 23Ps水下砂土 铁三院注：f 0-Kpa，Ps-Mpa（6）估算砂土压缩模量 Es和内摩擦角 ：表 1-26Ps 0.5 0.8 0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0Es 2.6-5.0 3.5-5.6 4.5-6.0 6.0-9.2 9.0-1 5 1 5-13.0 13.0-15.0 29 31 32 33 34注：本表引自铁道部静力触探技术规则 。E s-Mpa，Ps-Mpa（7）预估单桩竖向承载力建筑桩基技术规范 （JGJ94-1994）还给出了用双桥静力触探资料确定混凝土预制桩的单桩竖向承载力的方法。探头规格为：双桥探头圆锥底面积为15cm2,锥角 60，摩擦
12、套筒高 2 85 cm，侧面积 300 cm2。对于粘性土、粉土和砂土，当用双桥探头静探资料确定混凝土预制桩的单桩竖向承载力标准值时，如无当地经验，可按下式计算：Puk=ul i ifsi+q c Ap式中：f si第 i 层土的探头平均侧阻力（Kpa） ；qc桩端平面上、下探头阻力，取桩端平面以上 4d（d 为桩的直径或边长）范围内按土层厚度的探头阻力加权平均值，然后再和桩端平面以下 1d 范围内的探头阻力进行平均（Kpa） ；桩端阻力修正系数，对粘性土、粉土取 2/3，饱和砂土取 1/2； i第 i 层土桩侧阻力综合修正系数；按下两式计算：粘性土、粉土： i=10.04(fsi)0.55砂
13、土： i=5.05(fsi)0.45（8）检验压实填土的质量：可以用来检验压实填土的密度和均匀程度。山西煤矿设计院提出 K 作为均匀程度控制指标：minaxPsK当 K 55（P s6Mpa ） 、K 80（Ps6Mpa）皆为均匀填土地基。（9）判别饱和砂土、粉土的液化势：(a) 铁路 静力触探技术暂行规定 （TBJ21985）和铁路工程抗震设计规范 （GBJ111 1987）中规定，当比贯入阻力 Ps 的计算值 Psca 小于液化临界比贯入阻力 Ps值 时，应判定为液化土。Ps = Pso 1 3式中：P so地下水埋深 dw 为 2m 时砂土的液化临界比贯入阻力。按表 1-26 选取； 1
14、dw 的修正系数， 1=10.065（d w2） 。当地面常年有水且与地下有水力联系时 dw=0； 3上覆非液化土层厚度 da 修正系数，按 3=10.05（d a2）计算。对称基础 3=1。表 1-27 液化临界比贯入阻力 Pso (Mpa)规范名称 7 8 9铁路静力触探技术暂行规范 6-7 12-13.5 18-20铁路工程抗震设计规范 5-6 1 5-1318-20Psca 应符合下列规定：.砂层厚度大于 1m 时，应取该层比贯入阻力 Ps 的平均值作为该层的 Psca 值；当砂层厚度小于 1m，且上、下层均为比贯入阻力 Ps 值较小的土层时，应取较大值作为该层的 Psca 值；.砂层
15、厚度较大，力学性质和 Ps 可明显分层时，应分别计算分层的平均值 Psca。(b)用静力触探判别砂土液化的经验公式大都是以饱和砂土地区的资料为基础建立起来的，近来粉土液化越来越引起重视。为此，需建立粉土地区液化的经验关系，临界锥尖阻力（q Nc） cr 按下式计算。当实测的锥尖阻力 qNc 小于（q Nc） cr 时，判为液化；当 qNc 大于（q Nc） cr 时，判为不液化。（q Nc） cr= )(6.05fD式中：D 50粉土的平均粒径（mm） ；有效剪应力（Kpa ） ；有效上覆压力（Kpa ） 。 之间的关系如图 1-10 所示。)(f0.430.2102304f( / ) (KPa)图 1-10 关系曲线)(f3.6 记录格式静力触探记录表工程名称 地 点 探头编号探孔编号 孔口标高 率定系数 深度(m)应变量(10-6)Ps(MPa)深度(m)应变量(10-6)Ps(MPa)深度(m)应变量(10-6)Ps(MPa)分层深度(m)层厚(m)Ps(MPa)承载力
