圆锥动力触探和标准贯入试验钻具配套的分析

摘要：文章介绍了工程地质勘察施工的基本情况，详细分析了动力触探试验和标准贯入试验的工作原理、设备组成、使用要求和注意事项。

关键词：工程勘察；动力触探；标准贯入：钻具

工程地质勘察施工的目的是查明工程场地的工程地质条件，分析存在的工程地质问题。对工程场地做出定性和定量的工程地质评价。工程地质试验包括原位测试和室内试验两个方面。圆锥动力触探和标准贯入试验是两种常用的原位测试技术方法。对这两种方法的工作原理、设备组成、使用要求和注意事项进行深入分析，并在此基础上进行设计改进优化，是工程钻具研究的重点内容。

一、试验准备

在进行工程地质测试之前要先进行钻探施工。钻探是采用一定的设备和工具对深部的工程地质条件进行揭露的工作方法，可分为轻便钻探和钻机钻探两种。轻便触探是利用洛阳铲、锥探和小螺旋钻等进行钻探的方法；钻机钻探是常用的钻探方法，必要时可采用泥浆或套管护壁。常见的工程地质勘察施工设备有SH30-2A、XY-1、DPP100钻机等。

钻探是工程地质测试的准备过程，动力触探试验才是其实质内容。动力触探试验是利用一定的落锤能量(用规定重量的重锤，从恒定高度上自由落下)，将与触探杆相连接的探头打入土中。根据打入的难易程度(表示为贯入度或贯入阻力)来判断土的工程性质的一种原位测试方法。

动力触探分为圆锥动力触探试验和标准贯入试验。

二、圆锥动力触探试验(DPT-Dy－namic Penetration Test)

圆锥动力触探适用于强风化、全风化的硬质岩石、各种软质岩石及各类土，根据锤击能量分为轻型、中型、重型和超重型4种。轻型、中型动力触探适用于一般粘质土及素填土：重型动力触探适用于中粗砾砂和碎石土；超重型动力触探适用于卵石砾石类土。

触探指标定义为每贯入一定深度所需的锤击数。轻型动力触探以每贯入300mm的锤击数，以N₁₀表示；中型、重型和超重型动力触探以每贯入100mm所需的锤击数，分别以N₂₈、N₆₃；和N₁₂₀表示。

其设备组成及规格参数如表1所列，为了说明动力触探和标准贯人的区别和关系，将标准贯入试验的设备和规格参数也列入表1。

轻型和中型动力触探可用手动，起拔触探杆时可用探杆起拔器(见图1)。重型和超重型动力触探设备须有自动落锤装置，如抓勾式、偏心轮式、钢球式、滑销式和滑槽式等。锤的脱落方式有碰撞式和缩径式两种，碰撞式动作可靠，但如操作不当易反向撞击，影响实验结果；缩径式无反向撞击，但导向杆易磨损(见图2、图3)。

圆锥动力触探的优点是设备简单、操作方便、工效较高、适应性广，并具有连续贯入的特性。对难以取样的砂土、粉土、碎石类土等，对静力触探难以贯人的土层，动力触探是十分有效的勘探测试手段。

圆锥动力触探的缺点是不能采样对土进行直接鉴别描述。实验误差较大，直观性差。标准贯入试验可在一定程度上弥补这一不足。

三、标准贯入试验(SPT-StandardPenetration Test)

标准贯入试验是动力触探的一种。重型动力触探装置(标准贯入仪)配套标准贯入器(重1探头)就构成了标准贯入试验装置(见图4)。为了减少对试验土层的扰动，当钻进至试验标高以上150mm时，应停止钻进。试验时，用63.5kg穿心锤以760mm的落距自由落下，先将贯入器垂直打入土层中150mm，再记录每打入300mm的锤击数，即为实测的锤击数N_实测。此试验设备简单，操作方便，土层的适用范围广。除砂土外，一般的硬粘土、软质岩石也适用。而且贯入器能带上挠动土样，可直接对土样进行鉴别描述。

标准贯入器(见图5)采用GBl2741—91标准。由刃口形的贯入器靴(标贯刃口)、对开圆筒式贯入器身(两半简)和贯入器头(标贯接头)3部分组成， 标准贯入试验设备的贯入器、落锤系统、钻杆等应符合以下要求：钻杆应平直，当出现弯曲超过1‰时应予以调直后再使用；对开式贯入器(两半筒)的对缝应平直、严密，出现扭曲、膨胀、错缝等变形时应停止使用；贯入器靴的刃口(标贯刃口)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，应停止使用：当落锤质量和导向杆的落距的误差超过允许范围时，应停止使用：自动落锤装置应保持正常的落锤和提起性能，不得对导向杆产生提拔作用。

工程勘察的内容有钻探、原位测试(动探和标贯等)、取土样、室内测试、资料整理、提交报告等，为了更好地指导做好工程勘察钻具的研制工作，可围绕以下几种常用工程勘察钻机钻具配套内容进行系统研究。

四、结束语

确定地基承载力标准值采用的原位测试方法比较多。每种试验方法各自有其自身的局限性。对比现场的原位测试方法，重型动力触探和标准贯入试验有着明显的优越性，适用于土层范围广，标准贯入器还可以提取挠动土样，直接进行岩性描述，成本低，试验效果良好。在地基勘察中，在条件允许的情况下应尽量采用动力触探试验和标准贯入试验。

动力触探和标准贯入设备在一定程度上可以说都是仪器，使这些仪器既要有很好的精度，又要保证良好的耐用性，是需要工程勘察钻具设计者深入研究的，细节问题很多，应该深刻认识标准规范。结合机械结构设计，实现实用、精确和经济耐用的目的。

参考文献：

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