16-T0012/A型DCP動(dòng)力圓錐貫入儀 動(dòng)態(tài)圓錐貫入儀
1、DCP動(dòng)力圓錐貫入儀概述
動(dòng)力圓錐貫入儀(DCP)是一種輕型輕便的地基土原位測試的觸探儀,其錘重為8KG,落距575mm,貫入桿長(cháng)為1000mm,圓錐頭的直徑是20mm,錐尖為60度,貫入桿可以連接1000mm的鋼直尺,公英制雙面讀數,直接讀記每擊一次的貫入值。
動(dòng)力圓錐貫入儀(DCP)在國外已經(jīng)在使用中積累了貫入值與相應土性指標的關(guān)系。其貫入值已經(jīng)與土的彈性模量,CBR,無(wú)側限抗壓強度建立了關(guān)系,在南非已經(jīng)將貫入值作為路面設計的參數。
1.1 DCP優(yōu)勢
動(dòng)力圓錐貫入儀(DCP)的優(yōu)點(diǎn)是快速、簡(jiǎn)便,不受場(chǎng)地限制,適用于施工現場(chǎng)或老路路基承載力評價(jià)。而動(dòng)態(tài)圓錐貫入儀(Dynamic Cone Penetrometer,簡(jiǎn)稱(chēng)DCP)通過(guò)快速檢測土基的貫入度可有效地克服灌沙、環(huán)刀、灌水與電動(dòng)取土器等方法的缺點(diǎn),是新一代土基壓實(shí)性能的快速檢測設備;同時(shí)DCP與現場(chǎng)路基加州承載比(California Bearing Ratio,簡(jiǎn)稱(chēng)CBR)和回彈模量之間具有良好的相關(guān)性,可用來(lái)評價(jià)路基的強度。(根據AASHTO公式轉換)
1.2 DCP分析方法
由于動(dòng)力錐貫入儀在國內應用較少,因而目前國內尚沒(méi)有相關(guān)的分析方法,根據美國AASHTO的規定,DCP測試結果與CBR之間存在如下的關(guān)系:
CBR=405.3/PR1.259
公式中,PR為DCP測試的貫入率,mm/錘擊次;CBR為加州承載比,%。
因此,通過(guò)現場(chǎng)測試時(shí)記錄DCP的貫入率,即可快速計算土基CBR,初步評價(jià)路基各層承載能力。
1.3 DCP測試原理
DCP由英國交通研究實(shí)驗室(T ranspor tat ion,Research Labor atory,簡(jiǎn)稱(chēng)TRL)開(kāi)發(fā),總重為20kg。
主要包括落高為575mm的8kg落錘、貫入桿、標尺及與貫入桿端部連接的直徑為20mm的圓錐錐尖,其中:錐尖的錐角為60度,其構件與尺寸具體如圖1所示。
1:10000mm讀尺
2:貫入桿 上桿803mm
3:連接圓盤(pán) 105mm
4:落距:575mm
5、貫入桿:下桿910mm
6、底板:300mm*60mm*8mm
7、落錘:8KG
8、錐頭:直徑20mm,角度60度
2 動(dòng)力圓錐貫入儀DCP測試方法
DCP測試時(shí),通常需要3個(gè)人員操作,其中:一人握住手柄,豎起并扶住儀器,同時(shí)將錐尖朝下貼緊土基表面,并盡量使貫入桿垂直于土基表面;一人提升落錘并讓其自由下落,一人記錄每2次錘擊后對應的標尺讀數。
2.1 DCP測試步驟
(1)在試驗地點(diǎn)選擇干燥平坦的表面,如果表面有浮土或土質(zhì)較松軟,應用鏟子將表面一層土鏟去,鏟去土的厚度不宜大于2cm,如表面浮土較深,應在附近另選一側點(diǎn)進(jìn)行測試。
(2)將圓錐頭連接到安裝好的動(dòng)力貫入儀桿上。
(3)將圓錐頭對準要檢測的土的表面,同時(shí)確保貫入桿豎直。
(4)在貫入桿旁邊放好標尺,標尺要平行于貫入桿。
(5)有一人扶好貫入桿,另一個(gè)人舉起重錘,然后松手放下重錘。
(6)落錘砸下后,記錄單次貫入深度超過(guò)5mm后的錘擊次數與桿身貫入深度;如果單次貫入深度小于5mm,應在多次錘擊到貫入深度大于5mm后記錄貫入深度及該序列累計錘擊次數。測試數據應按照規定表格由專(zhuān)人記錄。
(7)至貫入深度達到要求(貫入深度達到或稍微超過(guò)當前被檢壓實(shí)層層厚)后,取出貫入桿,結束測試。
(8)在貫入過(guò)程中,如圓錐頭遇到石塊或其它蝕物致使貫入桿無(wú)法繼續貫入時(shí)停止測試。本次數據記錄成作廢,另外在貫入孔附近40cm范圍內另選擇一測點(diǎn)進(jìn)行測試。
(9)測試完畢后將貫入桿從中部連接處拆開(kāi),連同標尺及落錘一起放進(jìn)工具箱內,以備下次使用。
2.2 DCP測試顯示
由此,貫入桿在落錘的沖擊作用下,逐漸貫入土基內部,顯然,土基越堅硬,貫入一定深度的次數就越多,相應的每錘貫入的深度就越??;反之,土基越軟,則貫入一定深度的次數就越少,而每錘貫入深度就越大。因此,DCP的測試結果可以反映土基內部的結構性能和壓shi情況。
DCP可在85cm的深度范圍內進(jìn)行連續測試,一般情況下,DCP測試1個(gè)測點(diǎn)只需1~3min的時(shí)間,具有快速檢測的特點(diǎn),為此,其測試結果采用貫入度為反映:
DN=?Y/N
DN為貫入度,mm/錘,?Y為從第1錘至后1錘的總貫入深度,mm;N為錘擊次數。
3、動(dòng)力圓錐貫入義DCP測試結果對比分析
DCP貫入度與其他指標之間的相關(guān)系數值均大于0.70,特別是與壓實(shí)度和彎沉之間的相關(guān)系數值超過(guò)0.80,這說(shuō)明貫入度與彎沉、靜回彈模量、動(dòng)模量、壓實(shí)度、干密度及含水量之間均存在著(zhù)良好的雙對數關(guān)系。其中,靜回彈模量、動(dòng)模量、壓實(shí)度及干密度與貫入度呈負相關(guān)關(guān)系,彎沉和含水量與貫入度呈正相關(guān)關(guān)系。
因此,表明貫入度可以反映土基的設計指標(回彈模量)及施工指標(壓實(shí)度和彎沉),故采用DCP評價(jià)土基的強度、剛度及壓實(shí)性能是可行的,上述經(jīng)驗公式可作為DCP評價(jià)此類(lèi)土基的壓實(shí)性能參考。
3.1測試結論
通過(guò)現場(chǎng)選取成型土質(zhì)路基,分別采用DCP、貝克曼梁、承載板、PFWD及灌砂法等現場(chǎng)測試方法對土基性能進(jìn)行了對比測試。
回歸分析結果顯示,DCP貫入度與土基設計指標(靜回彈模量和動(dòng)模量)及施工指標(壓實(shí)度、干密度、含水量及彎沉)等之間具有良好的相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數值均大于0.70,這表明通過(guò)現場(chǎng)標定并建立DCP與其他檢測指標的相關(guān)關(guān)系,就可以采用DCP替代傳統的檢測方法,實(shí)現快速檢測并評價(jià)土基的強度和剛度及壓實(shí)性能。
4、路基頂面處治深度的分析(舉例)
為了解土基頂面的狀況,對滬寧高速中緊急??繋坊?5區路基處理前后進(jìn)行了DCP試驗。結果如下:表2
表2 路基DCP試驗各層貫入率加權平均值
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