動力圓錐貫入儀 動態圓錐貫入儀構造原理

16-T0012/A型DCP動力圓錐貫入儀   動態圓錐貫入儀

1、DCP動力圓錐貫入儀概述

動力圓錐貫入儀（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。

動力圓錐貫入儀（DCP）在國外已經在使用中積累了貫入值與相應土性指標的關系。其貫入值已經與土的彈性模量，CBR，無側限抗壓強度建立了關系，在南非已經將貫入值作為路面設計的參數。

1.1  DCP優勢

動力圓錐貫入儀（DCP）的優點是快速、簡便，不受場地限制，適用于施工現場或老路路基承載力評價。而動態圓錐貫入儀（Dynamic Cone Penetrometer，簡稱DCP）通過快速檢測土基的貫入度可有效地克服灌沙、環刀、灌水與電動取土器等方法的缺點，是新一代土基壓實性能的快速檢測設備；同時DCP與現場路基加州承載比（California Bearing Ratio，簡稱CBR）和回彈模量之間具有良好的相關性，可用來評價路基的強度。（根據AASHTO公式轉換）

1.2 DCP分析方法

由于動力錐貫入儀在國內應用較少，因而目前國內尚沒有相關的分析方法，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，通過現場測試時記錄DCP的貫入率，即可快速計算土基CBR，初步評價路基各層承載能力。

1.3 DCP測試原理

DCP由英國交通研究實驗室（T ranspor tat ion,Research Labor atory,簡稱TRL）開發，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  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 動力圓錐貫入儀DCP測試方法

DCP測試時，通常需要3個人員操作，其中：一人握住手柄，豎起并扶住儀器，同時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）在試驗地點選擇干燥平坦的表面，如果表面有浮土或土質較松軟，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進行測試。

（2）將圓錐頭連接到安裝好的動力貫入儀桿上。

（3）將圓錐頭對準要檢測的土的表面，同時確保貫入桿豎直。

（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人記錄。

（7）至貫入深度達到要求（貫入深度達到或稍微超過當前被檢壓實層層厚）后，取出貫入桿，結束測試。

（8）在貫入過程中，如圓錐頭遇到石塊或其它蝕物致使貫入桿無法繼續貫入時停止測試。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進行測試。

（9）測試完畢后將貫入桿從中部連接處拆開，連同標尺及落錘一起放進工具箱內，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小；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。

DCP可在85cm的深度范圍內進行連續測試，一般情況下，DCP測試1個測點只需1~3min的時間，具有快速檢測的特點，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zui后1錘的總貫入深度，mm；N為錘擊次數。

3、動力圓錐貫入義DCP測試結果對比分析

DCP貫入度與其他指標之間的相關系數值均大于0.70，特別是與壓實度和彎沉之間的相關系數值超過0.80，這說明貫入度與彎沉、靜回彈模量、動模量、壓實度、干密度及含水量之間均存在著良好的雙對數關系。其中，靜回彈模量、動模量、壓實度及干密度與貫入度呈負相關關系，彎沉和含水量與貫入度呈正相關關系。

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（壓實度和彎沉），故采用DCP評價土基的強度、剛度及壓實性能是可行的，上述經驗公式可作為DCP評價此類土基的壓實性能參考。

3.1測試結論

通過現場選取成型土質路基，分別采用DCP、貝克曼梁、承載板、PFWD及灌砂法等現場測試方法對土基性能進行了對比測試。

回歸分析結果顯示，DCP貫入度與土基設計指標（靜回彈模量和動模量）及施工指標（壓實度、干密度、含水量及彎沉）等之間具有良好的相關關系，相關系數值均大于0.70，這表明通過現場標定并建立DCP與其他檢測指標的相關關系，就可以采用DCP替代傳統的檢測方法，實現快速檢測并評價土基的強度和剛度及壓實性能。

4、路基頂面處治深度的分析（舉例）

為了解土基頂面的狀況，對滬寧高速中緊急停靠帶路基95區路基處理前后進行了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

土基頂面絕大部分測點表層以下0-40cm范圍內CBR偏低，土層較松軟，約占測點數60%，表明這些測點對應的0-40cm范圍內土基強度相對較差；土基頂面部分測點表層以下40-60cm范圍內CBR偏低，約占總測點數的19%，表明這些測點對應的40-60cm范圍內土基強度相對較差；土基頂面60cm以下范圍內CBR整體上數值較高；根據測試情況，緊急停靠帶銑刨路面結構后，路基處理深度40cm為宜。

5、路基壓實質量快速檢測評定標準

在測試數據統計分析的基礎上，建立了路基壓實質量快速檢測評定標準。

5.1 NPR（單個測點每層填土貫入度PR加權平均值）計算

測點每層填土貫入率PR加權平均值計算如下：

PR—DCP測試的貫入率，單位mm/錘擊次，通常取一次錘擊數值。

NPR—測試土層PR加權平均值。

說明：∑h1應小于抽檢壓實填土層厚度。

5.2KNPR（檢驗評定段的NPR代表值）計算

檢驗評定段的填土NPR（測點每層填土PR加權平均值）代表值為：

式中：t0-t分布表中隨測點數和保證率而變的系數。對于高速公路路基，保證率取固定值95%；S-檢測值的均方差；n-檢測點數；

NPR0—檢驗評定段內各測點NPR的規定值；

NPR—檢驗評定段內各測點NPR的平均值；

KNPR—檢驗評定段內各測點NPR的代表值。

6、規范的記錄表格（舉例）

6.1蘇丹的一個項目的記錄結果，以此為例：分別為