一种划分岩石风化程度的标准贯入试验装置.pdf

本发明属于原位试验设备技术领域，涉及一种划分岩石风化程度的标准贯入试验装置，导向杆嵌入式安装在穿心锤中间；带有自动脱钩装置的穿心锤的底部设置有锤垫；锤垫的底部采用丝扣紧固连接制有触探杆；触探杆上设置有刻度线；带刃口的空心金属管结构的贯入器与触探杆通过丝扣连接紧固；贯入器的顶端设有出水孔；其结构简单，操作方便，便于安装和测读，可直接划分风化岩石的风化程度，将强风化与中风化岩石分界及强风化岩上、中、下三个亚带的细分。

1.  一种划分岩石风化程度的标准贯入试验装置，其特征在于主体结构包括导向杆、穿心锤、锤垫、触探杆、出水孔和贯入器；导向杆嵌入式安装在穿心锤中间，用于控制穿心锤的自由下落方向；带有自动脱钩装置的穿心锤的底部设置有锤垫，穿心锤能自由落体到锤垫上，穿心锤的锤重63.5kg，落距76cm；锤垫的底部采用丝扣紧固连接制有触探杆；触探杆上设置有刻度线，用于直观观测贯入深度，触探杆的直径为42mm；带刃口的空心金属管结构的贯入器与触探杆通过丝扣连接紧固，贯入器采用超高强度合金钢制成，贯入器的长度为300mm，内径为35mm，外径为55mm，刃口角度为22°；贯入器的顶端设有直径为15mm的出水孔。

2.  根据权利要求1所述的划分岩石风化程度的标准贯入试验装置，其特征在于完成标准贯入试验的具体步骤为：
（1）、采用常规的钻具将试验风化岩层钻孔至试验风化岩层标高以上5cm，清除残土，并根据需要进行护壁；
（2）、贯入前，连接好标准贯入试验装置，检查触探杆的接头保证触探杆的接头不松脱，再将贯入器放入钻孔中至孔底，测量得到钻孔深度，保持触探杆垂直；
（3）、贯入时，采用带有自动脱钩装置的穿心锤进行锤击，保证落距为76cm，穿心锤自由下落时，减少导向杆与穿心锤之间的摩擦阻力，避免穿心锤锤击时偏心和侧向晃动，并保持导向杆、触探杆和贯入器连接后垂直；
（4）、以每分钟15～30击的贯入速度将贯入器打入试验风化岩层中，先根据触探杆上的刻度线打入试验风化岩层中5cm，打入的5cm不计击数，之后打入试验风化岩层中10cm的锤击数为实测锤击数N；贯入深度小于10cm时，按照公式N=30n/ΔS换算成贯入深度为10cm的锤击数N，其中n为所选取的任意贯入量的锤击数，单位为击；ΔS为对应锤击数n击的贯入量，单位为cm；
（5）、提出贯入器，得到试验风化岩层的风化程度划分标准：当N<18为全风化；30>N≥18为强风化上亚带；45>N≥30为强风化中亚带；70>N≥45为强风化下亚带；N≥70为中风化岩；
（6）、若需继续进行下一深度的贯入试验时，重复上述操作步骤进行试验。

一种划分岩石风化程度的标准贯入试验装置
技术领域：
本发明属于原位试验设备技术领域，涉及一种划分岩石风化程度的标准贯入试验装置，用于判断风化岩地区岩石的风化程度并划分类型，弥补现有设备只能适用于砂性土、粘性土和风化岩残积土的不足，，能够直接划分风化岩石的风化程度，对处于强风化～中风化的较硬岩石能够细分出强风化岩石的上、中、下三个亚带。
背景技术：
目前，岩石风化程度划分大多采用工程地质定性评价方法，从岩石结构、颜色、矿物成分、节理发育程度和掘进难易程度等方面综合分析确定，依赖这些定性的不确定判断依据进行风化程度的划分带有很大随意性，尤其是两个风化等级之间存在渐变关系时，给过渡带划定分界线带来很大困难，而且，国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021–2001）规定，对于花岗岩类岩石，可采用标准贯入试验划分其风化程度，N≥50为强风化；50>N≥30为全风化；N<30为残积土，其中，N为标准贯入试验锤击数；但是，对于强风化～中风化岩石的划分并未给出采用标准贯入试验的划分标准，现有标准贯入设备（标贯器）对该类较硬风化岩也不能适应。因此，设计一种改进的标准贯入试验装置现场通过试验指标判别岩石风化程度，特别是强风化～中风化岩石（强风化分为上、中、下三个亚带），准确划分风化层，对于挖掘承载力、正确选择基础类型、减少投资和缩短工期具有重要意义。
发明内容：
本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种划分岩石风化程度的标准贯入试验装置，利用落锤能量将贯入器贯入土中，根据打入风化岩中的锤击数（N）直观判别岩石风化程度。
为了实现上述目的，本发明的主体结构包括导向杆、穿心锤、锤 垫、触探杆、出水孔和贯入器；导向杆嵌入式安装在穿心锤中间，用于控制穿心锤的自由下落方向；带有自动脱钩装置的穿心锤的底部设置有锤垫，穿心锤能自由落体到锤垫上，穿心锤的锤重63.5kg，落距76cm；锤垫的底部采用丝扣紧固连接制有触探杆；触探杆上设置有刻度线，用于直观观测贯入深度，触探杆的直径为42mm；带刃口的空心金属管结构的贯入器与触探杆通过丝扣连接紧固，贯入器采用超高强度合金钢制成，贯入器的长度为300mm，内径为35mm，外径为55mm，刃口角度为22°；贯入器的顶端设有直径为15mm的出水孔。
本发明完成标准贯入试验的具体步骤为：
（1）、采用常规的钻具将试验风化岩层钻孔至试验风化岩层标高以上5cm，清除残土，并根据需要进行护壁；
（2）、贯入前，连接好标准贯入试验装置，检查触探杆的接头保证触探杆的接头不松脱，再将贯入器放入钻孔中至孔底，测量得到钻孔深度，保持触探杆垂直；
（3）、贯入时，采用带有自动脱钩装置的穿心锤进行锤击，保证落距为76cm，穿心锤自由下落时，减少导向杆与穿心锤之间的摩擦阻力，避免穿心锤锤击时偏心和侧向晃动，并保持导向杆、触探杆和贯入器连接后垂直；
（4）、以每分钟15～30击的贯入速度将贯入器打入试验风化岩层中，先根据触探杆上的刻度线打入试验风化岩层中5cm，打入的5cm不计击数，之后打入试验风化岩层中10cm的锤击数为实测锤击数N；贯入深度小于10cm时，按照公式N=30n/ΔS换算成贯入深度为10cm的锤击数N，其中n为所选取的任意贯入量的锤击数，单位为击；ΔS为对应锤击数n击的贯入量，单位为cm；
（5）、提出贯入器，得到试验风化岩层的风化程度划分标准：当N<18为全风化；30>N≥18为强风化上亚带；45>N≥30为强风化中亚带；70>N≥45为强风化下亚带；N≥70为中风化岩；
（6）、若需继续进行下一深度的贯入试验时，重复上述操作步骤 进行试验。
本发明与现有技术相比，其结构简单，操作方便，便于安装和测读，可直接划分风化岩石的风化程度，将强风化与中风化岩石分界及强风化岩上、中、下三个亚带的细分。
附图说明：
图1为本发明的主体结构原理示意图。
图2为本发明涉及的贯入器结构原理示意图。
图3为本发明涉及的贯入器的横剖面结构原理示意图。
具体实施方式：
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例：
本实施例的主体结构包括导向杆1、穿心锤2、锤垫3、触探杆4、出水孔5和贯入器6；导向杆1嵌入式安装在穿心锤2中间，用于控制穿心锤2的自由下落方向；带有自动脱钩装置的穿心锤2的底部设置有锤垫3，穿心锤2能自由落体到锤垫3上，穿心锤2的锤重63.5kg，落距76cm；锤垫3的底部采用丝扣紧固连接制有触探杆4；触探杆4上设置有刻度线，用于直观观测贯入深度，触探杆4的直径为42mm；带刃口的空心金属管结构的贯入器6与触探杆4通过丝扣连接紧固，贯入器6采用超高强度合金钢制成，贯入器6的长度为300mm，内径为35mm，外径为55mm，刃口角度为22°；贯入器6的顶端设有直径为15mm的出水孔5。
本实施例完成标准贯入试验的具体步骤为：
（1）、采用常规的钻具将试验风化岩层钻孔至试验风化岩层标高以上5cm，清除残土，并根据需要进行护壁；
（2）、贯入前，连接好标准贯入试验装置，检查触探杆4的接头保证触探杆4的接头不松脱，再将贯入器6放入钻孔中至孔底，测量得到钻孔深度，保持触探杆4垂直；
（3）、贯入时，采用带有自动脱钩装置的穿心锤2进行锤击，保证落距为76cm，穿心锤2自由下落时，减少导向杆1与穿心锤2之 间的摩擦阻力，避免穿心锤2锤击时偏心和侧向晃动，并保持导向杆1、触探杆4和贯入器6连接后垂直；
（4）、以每分钟15～30击的贯入速度将贯入器6打入试验风化岩层中，先根据触探杆4上的刻度线打入试验风化岩层中5cm，打入的5cm不计击数，之后打入试验风化岩层中10cm的锤击数为实测锤击数N；贯入深度小于10cm时，按照公式N=30n/ΔS换算成贯入深度为10cm的锤击数N，其中n为所选取的任意贯入量的锤击数，单位为击；ΔS为对应锤击数n击的贯入量，单位为cm；
（5）、提出贯入器6，得到试验风化岩层的风化程度划分标准：当N<18为全风化；30>N≥18为强风化上亚带；45>N≥30为强风化中亚带；70>N≥45为强风化下亚带；N≥70为中风化岩；
（6）、若需继续进行下一深度的贯入试验时，重复上述操作步骤进行试验。