CN103306256B - 一种标准贯入仪及其试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种标准贯入仪及其试验方法，该贯入仪的标准贯入器与气锤、触探杆依次相连，触探杆另一端与三通电磁阀的出气口通过输气胶管相连，三通电磁阀的进气口与气源处理三联体的出气口相连，气源处理三联体的进气口与小型空压机连接；在触探杆上端部一侧设有计数器及深度记录仪；气锤控制仪与三通电磁阀、计数器电连接，同时计数器与深度记录仪电连接。有益效果是该贯入仪结构简单、操作方便，测试所得数据准确可靠；由于触探杆不参加冲击，消除了触探杆变形对冲击能量的吸收及触探杆弯曲变形与孔壁摩擦产生的能量损失，能在较深地层中进行有效试验，无需进行杆长修正。

Description

一种标准贯入仪及其试验方法
技术领域
本发明涉及一种岩土工程原位测试装置及其试验方法，特别是涉及一种标准贯入仪及其试验方法。
背景技术
标准贯入试验是工程勘察中常用的一种原位测试手段，尤其适用于不易取得原状样的砂性土地层。标准贯入试验测试机理为用质量为63.5kg的重锤按照规定的落距（76cm）自由下落，将标准规格的贯入器打入土中，根据打入土中30cm的锤击数来判别土的工程性质。通过标准贯入试验可间接确定砂土的密实度、黏性土的状态和无侧限抗压强度、地基承载力、土体变形参数，也可估算桩基承载力及判断砂土液化。
现行标准贯入试验，通常采用孔口自由落锤冲击方式，作业过程中冲击锤在钻探孔口以上，冲击锤的冲击力通过触探杆传递到标准贯入器。当测试地层较深时，因触探杆长度大、直径小，触探杆为细长杆，如测试地层深度为30m，按试验要求的标准触探杆直径为Φ42mm，长径比达714，自由落锤冲击时触探杆极易弯曲变形、触壁，触探杆本身的变形以及触探杆弯曲变形与孔壁之间的摩擦对冲击力的损耗很大，抵消了大部分轴向传递的冲击力，传到标准贯入器的能量已与地面的冲击能量发生了很大变化，使得标准贯入器贯入较为困难；且现行不同行业及地区规范对标准贯入试验杆长修正也无统一规定。因此，标准贯入试验的测试深度及应用范围受到极大制约。通常认为，现行标准贯入试验仪只适用于深度小于20m的地层，其测试深度不能满足高层建筑及高标准铁路、公路等对地基测试深度的要求。因此，对现有标准贯入仪进行改进，使其能够在较深地层中进行有效试验，迫在眉睫。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种标准贯入仪及其试验方法，采用孔内冲击的标准贯入仪，其结构简单、使用方便，能够消除孔外自由落锤冲击造成的触探杆变形及触探杆与孔壁之间摩擦所消耗的能量，能够在较深地层中进行有效试验。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种标准贯入仪，该贯入仪包括有标准贯入器、气锤、触探杆、气锤控制仪、三通电磁阀、气源处理三联体、输气胶管、小型空压机；所述标准贯入器与气锤一端直接相连，所述的气锤另一端与触探杆一端相连，所述触探杆另一端与三通电磁阀的出气口通过输气胶管相连，所述三通电磁阀的进气口与气源处理三联体的出气口相连，所述气源处理三联体的进气口与小型空压机连接；在触探杆上端部一侧设有计数器及深度记录仪；所述气锤控制仪与三通电磁阀、计数器电连接，同时计数器与深度记录仪电连接。
同时还提供一种标准贯入仪的试验方法。
本发明的效果是：①本发明所述标准贯入仪结构简单、操作方便，测试所得数据准确可靠；②本发明将原有标准贯入仪孔外自由落锤冲击机构改为现行孔内气锤冲击机构，触探杆不参加冲击，消除了触探杆变形对冲击能量的吸收及触探杆弯曲变形与孔壁摩擦产生的能量损失，能在较深地层中进行有效试验，无需进行杆长修正。
附图说明
图1是本发明的标准贯入仪结构示意图。
图中：
1、标准贯入器  2、气锤  3、触探杆  4、气锤控制仪
5、三通电磁阀  6、气源处理三联体  7、输气胶管
8、小型空压机  9、深度记录仪  10、计数器
具体实施方式
结合附图对本发明的一种标准贯入仪及其试验方法加以说明。
如图1所示，本发明的标准贯入仪结构是，该贯入仪包括有标准贯入器1、气锤2、触探杆3、气锤控制仪4、三通电磁阀5、气源处理三联体6、输气胶管7、小型空压机8；所述标准贯入器1与气锤2一端直接相连，所述的气锤2另一端与触探杆3一端相连，所述触探杆3另一端与三通电磁阀5的出气口通过输气胶管7相连，所述三通电磁阀5的进气口与气源处理三联体6的出气口相连，所述气源处理三联体6的进气口与小型空压机8连接；在触探杆3上端部一侧设有深度记录仪9及计数器10；所述气锤控制仪4与三通电磁阀5、计数器10电连接，同时计数器10与深度记录仪9电连接。
所述的气锤2为圆柱体结构，其直径≤51mm，冲击能量为473.43J，冲击频率为15～30击/min。
所述的标准贯入器1与气锤2及气锤2与触探杆3之间均以螺纹进行连接，且标准贯入器1、气锤2与触探杆3至下而上位于同一直线上，以保证气锤冲击能量最终垂直作用在标准贯入器上。
所述气源处理三联体6包括有相互连接的空气滤清器、调压阀和油雾器。
所述的小型空压机8产生的压缩空气通过气源处理三联体6过滤、调压后，经三通电磁阀5、输气胶管7、触探杆3后进入气锤2，进而驱动气锤2，气锤2冲击能量为473.43J。与常规标准贯入仪所采用的63.5kg重锤至76cm高度自由下落所产生的冲击能量相同。
所述的标准贯入器1贯入深度由深度记录仪9记录，气锤2冲击击数由计算器10记录，深度记录仪9与计数器10之间以时间同步为基础。
在实际应用过程中，也可将所述标准贯入器换成重型动力触探头，这样可以使得本发明所述的标准贯入仪适用于在砂土、中密以下的碎石土和极软岩中做重型动力触探试验。
本发明的标准贯入仪的标准贯入试验过程如下：
S1：试验时，先用钻具钻至试验土层标高以上15cm处，清除残土；清孔时，应避免试验土层受到扰动；当在地下水位以下的土层进行试验时，应使孔内水位保持高于地下水位，必要时应下套管或用泥浆护壁。
S2：检查标准贯入器1与气锤2、气锤2与触探杆3是否连接好，然后将标准贯入器1及气锤2放入孔内，避免冲击孔底，并保持标准贯入器1、气锤2、触探杆3连接后的垂直度；标准贯入器1放入孔底后，测定标准贯入器1所在深度，并保证孔底残土厚度不大于10cm。
S3：通过输气胶管7将触探杆3与三通电磁阀5出气口紧密相连，打开气锤控制仪4，调节气锤2冲击频率为15～30次/min。
S4：设定气源处理三联体6的调压阀压力，启动小型空压机8，开始标准贯入测试；标准贯入器1贯入深度及气锤2击数分别由深度记录仪9和计数器10记录，并以时间同步为基础。从标准贯入器1打入地层15cm开始计算，记录标准贯入器1每打入地层10cm及累计打入地层30cm的锤击数N。若遇密实土层，锤击数超过50击时，不应强行打入，并记录50击的贯入深度。
S5：关闭小型空压机8及气锤控制仪4，提出气锤2及标准贯入器1；取标准贯入器1中的土样进行鉴别、描述记录，并测量其长度；将需要保存的土样仔细包装、编号，以备其它试验之用。
S6：重复S1～S5步骤，进行下一深度的标准贯入测试，直至所需深度。
综上，本发明将常规标准贯入仪孔外自由落锤冲击机构改为现行孔内气锤冲击机构，贯入器仍采用原有标准贯入器。本发明有益之处在于：触探杆不参加冲击，消除了触探杆变形对冲击能量的吸收及触探杆弯曲变形与孔壁摩擦产生的能量损失，能在较深地层中进行有效试验，无需进行杆长修正。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡根据本发明实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种标准贯入仪，该标准贯入仪的标准贯入器(1)相连有气锤(2)的一端，其特征是：该标准贯入仪包括有触探杆(3)、气锤控制仪(4)、三通电磁阀(5)、气源处理三联体(6)、输气胶管(7)、小型空压机(8)；所述的气锤(2)另一端与触探杆(3)一端相连，所述触探杆(3)另一端与三通电磁阀(5)的出气口通过输气胶管(7)相连，所述三通电磁阀(5)的进气口与气源处理三联体(6)的出气口相连，所述气源处理三联体(6)的进气口与小型空压机(8)连接；在触探杆(3)上端部一侧设有计数器(10)及深度记录仪(9)；所述气锤控制仪(4)与三通电磁阀(5)、计数器(10)电连接，同时计数器(10)与深度记录仪(9)电连接；
所述的气锤(2)为圆柱体结构，其直径≤51mm，冲击能量为473.43J，冲击频率为15～30击/min；所述的标准贯入器(1)与气锤(2)及气锤(2)与触探杆(3)之间均以螺纹进行连接，且标准贯入器(1)、气锤(2)与触探杆(3)至下而上位于同一直线上。
2.按照权利要求1所述的标准贯入仪，其特征是：所述气源处理三联体(6)包括有相互连接的空气滤清器、调压阀和油雾器。
3.一种利用权利要求1所述标准贯入仪的标准贯入试验方法，该方法包括如下步骤：
S1：利用钻具钻至试验土层标高以上15cm处，清除残土；清孔时，应避免试验土层受到扰动；当在地下水位以下的土层进行试验时，应使孔内水位保持高于地下水位；
S2：检查标准贯入仪的标准贯入器(1)与气锤(2)、气锤(2)与触探杆(3)是否连接好，然后将标准贯入器(1)及气锤(2)放入孔内，避免冲击孔底，并保持标准贯入器(1)、气锤(2)、触探杆(3)连接后的垂直度；标准贯入器(1)放入孔底后，测定标准贯入器(1)所在深度，并保证孔底残土厚度不大于10cm；
S3：通过输气胶管(7)将触探杆(3)与三通电磁阀(5)出气口紧密相连，打开气锤控制仪(4)，调节气锤冲击频率；
S4：设定气源处理三联体(6)的调压阀压力，启动小型空压机(8)，开始标准贯入测试；标准贯入器(1)贯入深度及气锤(2)击数分别由深度记录仪(9)和计数器(10)记录，并以时间同步为基础；从标准贯入器(1)打入地层15cm开始计算，记录标准贯入器(1)每打入地层10cm及累计打入地层30cm的锤击数N，若遇密实土层，锤击数超过50击时，不应强行打入，并记录50击的贯入深度；
S5：关闭小型空压机(8)及气锤控制仪(4)，提出气锤(2)及标准贯入器(1)，取标准贯入器(1)中的土样进行鉴别、描述记录，并测量其长度；将需要保存的土样仔细包装、编号，以备其它试验之用；
S6：重复S1～S5步骤，进行下一深度的标准贯入测试，直至所需深度。
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