DCP动力锥贯入仪说明指导书.doc

1、动力圆锥贯入仪DCP概述
动力圆锥贯入仪（DCP）是一个轻型轻便地基土原位测试触探仪，其锤重为8KG，落距575mm，贯入杆长为1000mm，圆锥头直径是20mm，锥尖为60度，贯入杆能够连接1000mm钢直尺，公英制双面读数，直接读记每击一次贯入值。
动力圆锥贯入仪（DCP）在国外已经在使用中积累了贯入值和对应土性指标关系。其贯入值已经和土弹性模量，CBR，无侧限抗压强度建立了关系，在南非已经将贯入值作为路面设计参数。
1.1 DCP优势
动力圆锥贯入仪（DCP）优点是快速、简便，不受场地限制，适适用于施工现场或老路路基承载力评价。而动态圆锥贯入仪（Dynamic Cone Penetrometer，简称DCP）经过快速检测土基贯入度可有效地克服灌沙、环刀、灌水和电动取土器等方法缺点，是新一代土基压实性能快速检测设备；同时DCP和现场路基加州承载比（California Bearing Ratio，简称CBR）和回弹模量之间含有良好相关性，可用来评价路基强度。（依据AASHTO公式转换）
1.2 DCP分析方法
因为动力锥贯入仪在中国应用较少，所以现在中国尚没有相关分析方法，依据美国AASHTO要求，DCP测试结果和CBR之间存在以下关系：
CBR=405.3/PR1.259
公式中，PR为DCP测试贯入率，mm/锤击次；CBR为加州承载比，%。
所以，经过现场测试时统计DCP贯入率，即可快速计算土基CBR，初步评价路基各层承载能力。
1.3 DCP测试原理
DCP由英国交通研究试验室（T ranspor tat ion,Research Labor atory,简称TRL）开发，总重为20kg。
关键包含落高为575mm8kg落锤、贯入杆、标尺及和贯入杆端部连接直径为20mm圆锥锥尖，其中：锥尖锥角为60度，其构件和尺寸具体图1所表示。

1：10000mm读尺
2：贯入杆 上杆803mm
3：连接圆盘 105mm
4：落距：575mm
5、贯入杆：下杆910mm
6、底板：300mm*60mm*8mm
7、落锤：8KG
8、锥头：直径20mm，角度60度
2 ，动力圆锥贯入仪DCP测试方法
DCP测试时，通常需要3个人员操作，其中：一人握住手柄，竖起并扶住仪器，同时将锥尖朝下贴紧土基表面，并尽可能使贯入杆垂直于土基表面；一人提升落锤并让其自由下落，一人统计每2次锤击后对应标尺读数。
2.1 DCP测试步骤
（1）在试验地点选择干燥平坦表面，假如表面有浮土或土质较松软，应用铲子将表面一层土铲去，铲去土厚度不宜大于2cm，如表面浮土较深，应在周围另选一侧点进行测试。
（2）将圆锥头连接到安装好动力贯入仪杆上。
（3）将圆锥头对准要检测土表面，同时确保贯入杆竖直。
（4）在贯入杆旁边放好标尺，标尺要平行于贯入杆。
（5）有一人扶好贯入杆，另一个人举起重锤，然后松手放下重锤。
（6）落锤砸下后，统计单次贯入深度超出5mm后锤击次数和杆身贯入深度；假如单次贯入深度小于5mm，应在数次锤击到贯入深度大于5mm后统计贯入深度及该序列累计锤击次数。测试数据应根据要求表格由专员统计。
（7）至贯入深度达成要求（贯入深度达成或稍微超出目前被检压实层层厚）后，取出贯入杆，结束测试。
（8）在贯入过程中，如圆锥头碰到石块或其它蚀物致使贯入杆无法继续贯入时停止测试。此次数据统计成作废，另外在贯入孔周围40cm范围内另选择一测点进行测试。
（9）测试完成后将贯入杆从中部连接处拆开，连同标尺及落锤一起放进工具箱内，以备下次使用。
2.2 DCP测试显示
由此，贯入杆在落锤冲击作用下，逐步贯入土基内部，显然，土基越坚硬，贯入一定深度次数就越多，对应每锤贯入深度就越小；反之，土基越软，则贯入一定深度次数就越少，而每锤贯入深度就越大。所以，DCP测试结果能够反应土基内部结构性能和压实情况。
DCP可在85cm深度范围内进行连续测试，通常情况下，DCP测试1个测点只需1~3min时间，含有快速检测特点，为此，其测试结果采取贯入度为反应：
DN=？Y/N
DN为贯入度，mm/锤，？Y为从第1锤至最终1锤总贯入深度，mm；N为锤击次数。
3、动力圆锥贯入义DCP测试结果对比分析
DCP贯入度和其它指标之间相关系数绝对值均大于0.70，尤其是和压实度和弯沉之间相关系数绝对值超出0.80，这说明贯入度和弯沉、静回弹模量、动模量、压实度、干密度及含水量之间均存在着良好双对数关系。其中，静回弹模量、动模量、压实度及干密度和贯入度呈负相关关系，弯沉和含水量和贯入度呈正相关关系。
所以，表明贯入度能够反应土基设计指标（回弹模量）及施工指标（压实度和弯沉），故采取DCP评价土基强度、刚度及压实性能是可行，上述经验公式可作为DCP评价这类土基压实性能参考。
3.1测试结论
经过现场选择成型土质路基，分别采取DCP、贝克曼梁、承载板、PFWD及灌砂法等现场测试方法对土基性能进行了对比测试。
回归分析结果显示，DCP贯入度和土基设计指标（静回弹模量和动模量）及施工指标（压实度、干密度、含水量及弯沉）等之间含有良好相关关系，相关系数绝对值均大于0.70，这表明经过现场标定并建立DCP和其它检测指标相关关系，就能够采取DCP替换传统检测方法，实现快速检测并评价土基强度和刚度及压实性能。
4、路基顶面处治深度分析（举例）
为了解土基顶面情况，对沪宁高速中紧急停靠带路基95区路基处理前后进行了DCP试验。结果以下：表2
表2 路基DCP试验各层贯入率加权平均值
桩号
最大贯入深度(mm)
0~20cm贯入率加权
平均值
20~40cm贯入率加权
平均值
40~60cm贯入率加权
平均值
60~80cm贯入率加权
平均值
贯入总量贯入率加权平均值
K0+280
543
10.56
16.54
17.23

15.344
K0+360
702
30.38
40.31
11.40
7.24
16.07
K0+415
553
51.01
17.08
10.09

17.32
K0+450
670
74.88
29.25
11.01
8.24
16.69
K0+530
740
21.22
63.23
15.15
5.89
12.40
K0+540
724
44.07
98.08
30.74
25.53
38.72
K0+560
850
33.14
92.31
26.68
15.28
27.74
K0+570
805
38.65
41.78
12.00
14.41
19.18
K0+580
764
10.82
29.37
35.25
15.49
20.47
土基顶面绝大部分测点表层以下0-40cm范围内CBR偏低，土层较松软，约占测点数60%，表明这些测点对应0-40cm范围内土基强度相对较差；土基顶面部分测点表层以下40-60cm范围内CBR偏低，约占总测点数19%，表明这些测点对应40-60cm范围内土基强度相对较差；土基顶面60cm以下范围内CBR整体上数值较高；依据测试情况，紧急停靠带铣刨路面结构后，路基处理深度40cm为宜。
5、路基压实质量快速检测评定标准
在测试数据统计分析基础上，建立了路基压实质量快速检测评定标准。
5.1 NPR（单个测点每层填土贯入度PR加权平均值）计算
测点每层填土贯入率PR加权平均值计算以下：

NPR=∑PR*h/∑h

PR—DCP测试贯入率，单位mm/锤击次，通常取一次锤击数值。
NPR—测试土层PR加权平均值。
说明：∑h1应小于抽检压实填土层厚度。
5.2KNPR（检验评定段NPR代表值）计算
检验评定段填土NPR（测点每层填土PR加权平均值）代表值为：

式中：t0-t分布表中随测点数和确保率而变系数。对于高速公路路基，确保率取固定值95%；S-检测值均方差；n-检测点数；
NPR0—检验评定段内各测点NPR要求值；
NPR—检验评定段内各测点NPR平均值；
KNPR—检验评定段内各测点NPR代表值。
6、规范统计表格（举例）
6.1苏丹一个项目标统计结果，以此为例：分别为