地基承载力作业指导书

一、适用范围

在地层或土体的原位应力状态和天然含水率保持不变、原生结构不受或少受扰动的条件下，直接或间接地测定岩、土体地基承载力的动力触探、静力触探法。

动力触探法适用于黏性土、砂类土和碎石类土。

静力触探法适用于软土、黏性土、粉土、砂类土及少量碎石的土层。

二、检测项目

动力触探法、静力触探法测地基承载力。

三、技术标准

《铁路工程地质原位测试规程》TB10018-2003

四、仪器设备

动力触探规格按下表选择。

五、现场试验

1、动力触探法试验

⑴动力触探作业前必须对机具设备进行检查，确认正常后，方可启动。部件磨损及变形超过下列规定者，应予更换或修理。

Ⅰ探头允许磨损量：直径磨损不得大于2mm，锥尖高度磨损不得大于5mm；

Ⅱ每节探杆非直线偏差不得大于0.6％；

Ⅲ所有部件连接处丝扣应完好，连接紧固。

⑵动力触探机具安装必须稳固，在作业过程中支架不得偏移；动力触探时，应始终保持重锤沿导杆垂直下落，锤击频率应控制在15～30击/min；动力触探的锤座距孔口高度不宜超过1.5cm，探杆应保持竖直。

⑶轻型动力触探作业时，应先用轻便钻具钻至所需测试土层的顶面，然后对该土层连续贯入。当贯入30cm的击数超过90击或贯入15cm超过45击时，可停止作业。如需对下卧层进行测试，可用钻探方法穿透该层后继续触探。

⑷轻型动力触探应每贯入30cm记录其相应击数。

⑸根据地层强度的变化，重型和特重型动力触探可互换使用。重型动力触探实测击数大于50击/10cm，宜改用特重型；当重型动力触探实测击数小于5击/10cm时，不得采用特重型动力触探。

⑹在预钻孔内进行重型或特重型动力触探作业，钻探孔径大于90cm、孔深大于3m；实测击数大于8击/10cm时，可用小于或等于90cm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。

⑺重型、特重型动力触探应每贯入10cm记录其相应击数。地层松软时，可采用测量每阵击（一般为1～5击）的贯入度，并按式(1)换算成相当于同类型动力触探贯入10cm时的击数。

N63.5＝10n/△s;N120＝10n/△s

式中：Ｎ63.5、Ｎ120—重型、特重型动力触探实测击数（击/10cm）；

N—每阵击的击数（击）；

△s—每阵击时相应的贯入度（cm）。

2、静力触探法试验

⑴现场试验的准备工作

Ⅰ电缆应按探杆连接顺序一次穿齐，其长度L可按下式估算：

L＞n（l+0.2）+7

式中：L—每根探杆（含接头）长度（m）；

n—探杆根数。

Ⅱ安放触探机的地面应平整；使用的反力措施应保证静力触探达到预定深度。

Ⅲ检查使用的探头是否符合规定；核对探头标定记录，调零试压。孔压探头在贯入前应用特制的抽气泵对孔压传感器的应变腔抽气并注入脱气液体，至应变腔无气泡出现为止。

⑵触探主机就位后，应调平机座并用水平尺校准，与反力装置衔接、锁定并随时进行检查；当触探之际不能按指定孔位安装时，应记录移位后的孔位和地面高程。

⑶当使用手动式触探机时，手把转速应力求均匀。

⑷在地下水埋藏较深的地区进行孔压触探，应使用外径不小于孔压探头的单桥或双桥探头开孔至地下水位以下后，向孔内注满水，再换用孔压探头触探。

⑸检查探头的归零。

⑹使用数字式仪器时，每贯入0.1m或0.2m应记录一次读数。

⑺计深标尺设置在主机上时，每贯入3~4m应校核一次实际深度。

⑻在预定深度进行孔压消散试验时，应从探头停止贯入时起，用秒表计时，记录不同时刻的孔压值和端阻值等参数。计时间隔由密而疏，合理控制。试验过程中，不得松动、碰撞探杆，也不得施加使探杆上、下位移的力。

⑼孔压消散试验孔所在场区的地下水位未知或不明确时，至少应有一孔做到孔压消散达稳定值为止。

⑽遇下列情况之一者，应停止贯入并记录上注明：

Ⅰ触探主机负荷达额定荷载的120%；

Ⅱ贯入时探杆出现明显弯曲；

Ⅲ反力装置失效；

Ⅳ探头负荷达额定荷载；

Ⅴ记录仪显示异常。

⑾触探终孔后起拔最初几根探杆时，应注意观察并丈量探杆表面干、湿分界线距地面的深度，注明与记录表内或标注于记录纸上。有条件时宜于收工前或次日核查地下水位。探头拔出地面后，应及时清洗、检查。进行下一孔触探时，孔压探头的过滤片和应变腔应重新进行脱气处理。

五、资料整理

1、动力触探法试验

⑴动力触探记录应在现场时行初步整理，并对记录的击数和贯入尺寸进行校核和换算。

⑵轻型动力触探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N10。

⑶重型动力触探应以每层实测击数的算术平均值作为N63.5，同时还应按式(3)进行杆长击数修正：

N｀63.5＝αN63.5

N63.5＝3N120－0.5

⑸根据修正后的动力触探击数，应绘制动力触探击数与贯入深度曲线图见下图。

⑹地基土力学分析层应根据动力触探击数与贯入深度曲线图，结合场地地质资料进行。由软层（小击数）进入硬层（大击数）时，分层界限应在软层最后一个小值点以下10～20cm处；由硬层进入软层时，分层界线应在软层第一个小值点以上10～20cm处。

⑺分层后各层动力触探击数平均值的确定，应符合下列要求：

Ⅰ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，中间部分称为该层的有效厚度Hh。

Ⅱ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当数的10％），余留部分为该层动力触探的有效击数。

Ⅲ重型动力触探击数平均值取该层动力触探有效击数的算术平均值，即

N63.5＝∑N｀63.5/n

⑻有效厚度小于0.3m时，动力触探击数平均值可按下列原则确定：

Ⅰ当上、下均为击数较小的土层时，N63.5可取该土层触探击数的最大值（N｀63.5）max；

Ⅱ当上、下均为击数较大的土层时，N63.5应取小于或等于该层土触探击数的最小值（N｀63.5）min。

⑼当需要根据试验现场土的分类确定其基本承载力应按相关标准规范进行换算。

2、静力触探法试验

⑴单孔触探图如下：

⑵读数方式取得的原始数据，应按下列步骤及要求修正：

Ⅰ记录深度与实际深度有出入时，应根据记录表所标注的数值和深度误差出现的深度范围，按等距修正法调整；多余的读数记录应根据实际贯人情况删除。

Ⅱ具一定热敏性的探头(传感器)，当零漂值在该深度段测试值的10％以内时，可依归零检查的深度间隔，按线性内插法对测试值予以平差。当零漂值大于该深度段测试值的10％时，宜在相邻两次归零检查的时间间隔内，按贯人行程所占时间段落依比例进行线性平差。

Ⅲ各深度的测试值按下式修正：

xd｀＝xd－△xd

式中：xd｀—某深度d处读数的修正值

xd—深度d处的实测值（读数）；

△xd—相应于深度d处的零漂修正量（平差值），分正、负。

⑶读数方式取得修正的原始数据后，各深度的触探参数应按下式计算：

Xd＝ξxd｀

Rf（%）＝100（fs/qc）

qT＝qc＋（1－α）uT＝qc＋β（1－α）ud

Bq＝△u/（qT－σv0）

△u＝u0—uw

式中：Xd—深度d处的触探参数（ps、qc、fs、ud、uT）代号；

ξ—触探参数的标定系数；

Rf—摩阻比；

qT—总锥尖阻力；

α—探头有效面积比；

uT—孔压探头贯人时于锥底以上圆柱面处测得的孔隙水压力；

Ud—孔压探头贯入时于锥面处测得的孔隙水压力；

β—孔压换算系数，即uT与ud之比值，可按下表取值：

σv0—土的总自重压力；

△u—探头贯入时土的超孔隙水压力；

u0—探头贯人时的孔隙压力(简称贯人孔隙压力)，过滤片置于探头锥面上时，u0＝ud；过滤片置于锥底圆柱面处时，u0＝uT；

uw—静止孔隙水压力（静水压力）。

⑷自动记录仪取得的原始记录曲线应按下列要求修正：

①贯入深度修正

Ⅰ按下式计算实际贯人深度d：

d＝nl＋h－△l

式中：l—每根探杆长度；

    n—贯入土中的探杆根数；

    h—从锥底全断面处起算的探头长度；

    △l—未入土的探杆余长。

Ⅱ以孔口地面为深度零点，以停止贯人(加接探杆)时锥尖应力松弛所形成的似归零线为依据，用记录纸上所标注的深度误差；

Ⅲ双笔或三笔式记录曲线应标明深度零点。

②曲线幅值修正

Ⅰ以归零检查的标注为依据，直线连接两相邻归零点，棍据此连线与记录纸上零线的偏差值，反号调整记录曲线的幅值；

Ⅱ因加接探杆造成记录曲线脱节或出现喇叭口曲线形态时，应以平顺曲线予以补齐；

Ⅲ根据探头的标定系数，绘制修正后的触探曲线纵横坐标比例尺，注明单位和标出：各触探曲线所代表的参数符号。

⑸孔压消散值可按下列程序：修正：

Ⅰ以修正的贯入孔压值（ud或uT）作为消散试验的孔压初始值，以零漂修正量等量修正试验点各个时刻测定的孔压消散值（ut）；

Ⅱ以孔压消散值（ut）为纵轴、时间对数值（lgt）为横轴，绘制孔压消散曲线（ut一lgt）；

Ⅲ孔压消散曲线初始段出现陡降时，可用云形板拟合，使其后段曲线通过陡降段终点与纵轴相交；

Ⅳ孔压消散曲线初始段出现上升现象时，宜略去其上升段，以曲线峰值点作为消散曲线的计量起点，在同一张ut一lgt坐标图中重新绘制孔压消散曲线。

⑹触探成果图件可按下列要求绘制：

Ⅰ应以深度为纵轴、以触探参数为横轴绘制触探曲线，其中fs、ud（或uT）及qc之间的数值比例宜取1:10:100。

Ⅱqc或ps、fs、ud或uT、uw与深度d的关系曲线应以不同的表达形式同绘于一个坐标图中，也可将ud（或uT）和uw-绘制于该坐标图的对称侧。Bq、Rf与d的关系曲线宜绘于另一坐标图中，二者在横轴上数值比例宜取1:10。

Ⅲ上述各触探曲线均应用参数符号在图中标示清楚或示出图例。

⑺归一化超孔压消散曲线应按下列要求绘制：

Ⅰ均衡孔隙水压力uw`取孔压消散达稳定值时的孔压值。

Ⅱ地基中试验点处的剩余超孔压△ur，按下式计算：

△ur＝uw`－uw

Ⅲ各时刻的归一化超孔压比V应按下式计算：

V＝（ut－uw）/（u0－uw）

Ⅲ以V为纵轴、时间，的对数lgt为横轴，绘制归一化超孔压消散曲线(V—lgt)。

动力触探是动力检测试验的一种，即圆锥动力触探试验，一般将圆锥动力触探试验简称为动力触探或动探。分为轻型、重型和超重型3种试验，三种重锤的重量分别为10kg、63.5kg和120kg。

动力触探试验的探头为锥尖状，试验时记录重锤锤击后探头进入特定土层深度时的锤击数N作为探测指标，具体详见《圆锥动力触探试验规范》。

承载力=2.4＋0.45 N10（粘性土）     N10=30×50/△S   △S:50击时的贯入度cm

试验细则：

1、采用自由落锤方法，落距需严格控制在50cm；

2、在委托标高上开始连续进行触探并记录每打入30cm的锤击数；

3、没贯入1m宜将探杆旋转一圈半；

4、当贯入15cm锤击数超过50击时，可停止试验。

5、N10=30×50/△S   △S:50击时的贯入度cm

6、粘性土N10与承载力的关系