基于室内模型试验的动力触探杆长修正系数研究

Dynamic penetration test is one of those widely applied in situ test techniques，the results can reflect the character of deep earth material. At present in the deep overburden layer, the deep of heavy dynamic penetration test has reached 100 metres, But the correction coefficients is defined as 20 meters in codeslstandards, there is no define how to correct when the rod lendth more than 20 meters, so it's unable to meet production requirements. Two major methods were proposed in most present specifications for the modification of dynamic penetration rod length. These two methods were founded differently on Newton elastic collision theory and elastic rod waving theory, and derived totally different correction coefficients. This project is aimed at this problem, to carry out dynamic penetration model test, Dynamic penetration test is carry on the foundation model with same mechanical properties, research the Influence of rod length correction coefficients with soil material and density. analysis the energy loss and transmission efficiency in the test, demonstrates the rod length correction coefficients from hammer number and energy perspective. Finally, to determine compliance rod length correction coefficient and the existing standards, or put forward the new correction coefficient. It was first time that physical field tests were conducted to measure the rod modification coefficient, The test results will broaden the application scope of rod length correction coefficient, and provide technical support to accurately judge the properties of deep soil.

动力触探试验是一种应用广泛的原位测试技术，成果能较好的反映深部土料的性质，目前在深厚覆盖层的重型动力触探试验深度已经达到百米级，但是规范中给出的修正深度限定为20米，对超过20米的杆长如何修正并无规定，规范已经不能满足生产要求；同时规范中关于动力触探杆长修正问题，有牛顿弹性碰撞理论和弹性杆波动理论，依据两种理论得出的修正系数是截然不同的。本项目以此为切入点，开展重型动力触探室内模型试验，通过在力学性质相同的地基模型上进行动力触探试验，研究地基土材料、密度等因素对杆长修正系数的影响规律，分析试验过程中的能量损耗与传递效率，从锤击数和能量两角度获得杆长修正系数；最后判定杆长修正系数与现有规范的符合性，或提出新的修正系数。本方法首次采用物理模型试验方法测定杆长修正系数，试验成果将拓宽杆长修正系数的范围，对准确判断深部土料的性质提供技术支撑。

重型动力触探试验是一种应用广泛的原位测试技术，成果能较好的反映深部土料的性质，目前在深厚覆盖层的动力触探试验深度已经达到百米级，但是规范中给出的修正深度限定为20米，超过20米如何修正并未规定，规范已经不能满足生产要求，同时规范中关于动力触探杆长修正问题，有牛顿弹性碰撞理论和弹性杆波动理论为基础的两种修正方法，但依据这两种修正理论得到的杆长修正系数的规律是截然不同的。.本项目针对重型动力触探杆长修正系数问题，开展了砂砾石和均质砂两种地基土材料的动力触探室内模型试验，杆长最大达到83米。通过在力学性质相同的地基模型上进行动力触探试验，研究了地基土材料、上覆压力等对杆长修正系数的影响规律，得到重型动力触探杆长修正系数，分析认为重型动力触探杆长修正系数的规律是符合牛顿弹性碰撞理论的。两种不同材料的重型动力触探杆长修正系数的差异性较小，但均明显高于现行规范推荐的杆长修正系数。最后提出了新的重型动力触探的杆长修正系数。.在动力触探锤击过程中，采用PDI桩基动测仪测量了钻杆的锤击顶端、入土端，中间等4个部位的冲击力和速度响应曲线，研究弹性应变能的损耗与传递效率。经分析得知沿钻杆长度的延伸，速度最大值近似相等，轴向冲击力最大值逐渐减小，冲击弹性应变能量总体上呈现减小趋势。在杆长83m时，传递到入土端的冲击弹性应变能传递效率约在15%左右，可见在锤击过程中损失了大部分的能量。.通过本项目的实施，明确了动力触探杆长修正系数符合牛顿弹性碰撞理论，试验杆长达到83m，远超过岩土工程勘察规范中杆长20m的范围，基本能满足百米级深厚覆盖层的杆长修正需要，极大的拓宽了动力触探试验的应用范围，可对准确判断深部土料的性质提供技术支撑，具有较大的实用价值。