Перед устройством подстилающего слоя или когда участок дороги разрушился без видимой причины, вопрос один и тот же: насколько прочен материал под поверхностью и какой толщины слои? Динамический конусный пенетрометр (DCP) быстро отвечает на него прямо на объекте, без отбора проб: молот забивает в грунт стальной конус, а погружение за удар дает профиль прочности по глубине. Ниже мы объясняем само испытание, индекс пенетрации (DPI), оценку CBR по нему и границы надежности метода.

Прибор и стандарт

Мы проводим испытания по ASTM D6951/D6951M-18(2023) — стандартному методу применения DCP для неглубоких дорожных конструкций. Прибор состоит из:

молота массой 8 kg, падающего с высоты 575 mm на наковальню,
стальной штанги диаметром 16 mm с закаленным сменным конусом (угол 60°, диаметр основания 20 mm) и миллиметровой шкалы,
дополнительного молота массой 4.6 kg для слабых грунтов. Погружение за удар этим молотом умножают на 2, чтобы получить эквивалент для молота 8 kg; Webster et al. (1992) рекомендуют его для грунтов с CBR около 10 и ниже.

Наш DCP укомплектован обоими молотами: обычно мы работаем молотом 8 kg, а на слабых грунтах переходим на молот 4.6 kg.

ASTM D6951 охватывает глубину около 1000 mm со стандартной штангой. С нашими удлинительными штангами мы достигаем примерно 2 m, однако стандарт отмечает, что дополнительные штанги меняют массу, инерцию и трение по боковой поверхности, поэтому корреляции для стандартной комплектации на глубине менее надежны. Кроме того, DCP — не то же самое, что динамическое зондирование по TS EN ISO 22476-2; результаты этих испытаний не взаимозаменяемы.

Как проводится испытание

Доступ: рыхлый материал удаляют. Если сверху есть связный слой (асфальтобетон, бетон или основание, укрепленное цементом), то, как допускает ASTM D6951, в нем сначала бурят технологическое отверстие или отбирают керн; поэтому DCP хорошо сочетается с отбором кернов асфальтобетона.
Установка: конус осторожно забивают, пока его самая широкая часть не окажется на уровне поверхности, и снимают нулевой отсчет.
Забивка и отсчеты: молот свободно падает от рукоятки, штангу держат вертикально; погружение отсчитывают в слабом грунте после каждого удара, в более плотном материале — после серии ударов.
Окончание: на заданной глубине или при отказе; Webster et al. (1992) прекращают испытание, если за 10 ударов молота 8 kg конус погружается менее чем на 25 mm. Если конус упирается в камень или штанга отклоняется, мы смещаемся на небольшое расстояние и повторяем испытание.

Индекс пенетрации и толщина слоев

DPI в mm за удар — это погружение между двумя отсчетами, деленное на число ударов между ними (для молота 4.6 kg — ×2). Низкий DPI означает прочный слой, высокий — слабый.

На графике глубины в зависимости от накопленного числа ударов однородный слой дает почти прямую линию; там, где меняется наклон, меняется и материал. Эта глубина — граница слоя: она дает толщину основания, подстилающего слоя или насыпи и выявляет слабые зоны под внешне исправной поверхностью. Границы все же остаются предметом интерпретации: влажная прослойка или отдельный камень могут размыть перелом. Там, где толщина критична, мы подтверждаем ее в шурфе или по керну.

Оценка CBR: корреляции ASTM D6951

DCP не измеряет CBR, а оценивает его. В приложении к ASTM D6951 приведены три корреляции, разработанные Инженерным корпусом армии США (US Army Corps of Engineers); DPI подставляется в mm/удар для молота 8 kg:

Грунт	Корреляция	Область применения и источник
Большинство грунтов	CBR = 292 / DPI^1.12	Все грунты, кроме грунтов CL с CBR ниже 10 и грунтов CH (Webster et al., 1992)
Глина низкой пластичности (CL)	CBR = 1 / (0.017019 × DPI)²	Только при CBR ниже 10, т. е. при DPI выше примерно 19 mm/удар (Webster, Brown and Porter, 1994)
Глина высокой пластичности (CH)	CBR = 1 / (0.002871 × DPI)	Грунты CH (Webster, Brown and Porter, 1994)

CL и CH — группы глин Унифицированной системы классификации грунтов (Unified Soil Classification System, ASTM D2487-17(2025)) с пределом текучести соответственно ниже 50 и 50 и выше; предел текучести мы определяем в лаборатории по TS EN ISO 17892-12:2018+A2:2022. Выбор уравнения важен: при DPI 40 mm/удар общее уравнение, уравнения для CL и для CH дают CBR около 5, 2 и 9.

У корреляций есть четкие ограничения:

Это эмпирические зависимости, подобранные по полевым данным с военных дорог и аэродромов США; за общим уравнением стоят значения CBR примерно от 3 до 100 (Webster et al., 1992). Они получены не на грунтах Кипра и не являются универсальными.
Они действительны для молота 8 kg (или пересчитанного результата молота 4.6 kg) со стандартным конусом.
ASTM D6951 отмечает, что полевой CBR, оцененный таким образом, как правило, не совпадает с лабораторным CBR после водонасыщения.
В глинах высокой пластичности налипающий на штангу грунт может создавать видимость роста прочности с глубиной; Webster et al. (1992) считают отсчеты в таких глинах надежными примерно до 300 mm.
Отсчеты имеют разброс, поэтому мы приводим представительное значение для каждого слоя и всегда указываем использованное уравнение.

Где DCP полезен

проверка земляного полотна перед устройством подстилающего слоя,
обратная засыпка траншей — чтобы увидеть, уплотнены ли нижние слои так же хорошо, как верхний,
разрушения дорожной одежды — испытание разрушенного и исправного участков через керновые отверстия, чтобы найти слабый или тонкий слой,
насыпи под полами первого этажа и вокруг фундаментов, где шурф помешал бы работам,
начальный этап инженерных изысканий для дорог — вместе с шурфами и лабораторной классификацией.

Ограничения метода

Крупнообломочный материал: ASTM D6951 исключает зернистые материалы со значительной долей частиц крупнее 50 mm; камни отклоняют или останавливают конус.
Сцементированные слои: сильно укрепленные или сцементированные материалы, а также твердая известковая корка (калькрет) останавливают конус, и их приходится проходить бурением.
Влажность: глинистые грунты после дождя показывают меньшую прочность, а по мере высыхания — большую, поэтому результаты следует сравнивать при сходных условиях.
Поверхность: верх рыхлого зернистого слоя не имеет бокового обжатия и показывает меньшую прочность, чем слой в целом.
Не испытание плотности: согласно ASTM D6951, плотность можно оценить только по корреляции, построенной для конкретного материала. Если спецификация требует коэффициент уплотнения, нужен метод песчаного конуса.
Не лабораторный CBR: оценка не заменяет испытание CBR по TS EN 13286-47:2021, если оно предусмотрено.

Допустимое значение DPI или CBR для слоя определяют спецификация проекта и инженер-дорожник или геотехник. Мы сообщаем данные и использованную корреляцию, а не проектное решение.

DCP, LWD или песчаный конус?

Испытание	На какой вопрос отвечает	Стандарт
DCP	Профиль прочности по глубине, толщины слоев, оценочный CBR	ASTM D6951/D6951M-18(2023)
LWD (Zorn ZFG 3.1)	Жесткость Evd системы слоев на поверхности, примерно за две минуты на точку	ASTM E2835-21(2026)
Песчаный конус	Плотность скелета грунта на месте и коэффициент уплотнения относительно эталона по Проктору	ASTM D1556/D1556M-24, TS 13872:2019+T1:2026

На дороге три метода работают вместе: LWD охватывает много точек на каждом слое, песчаный конус дает требуемый коэффициент уплотнения, а DCP показывает, что находится ниже. Подробнее — в наших руководствах Контроль уплотнения LWD и модуль Evd, Метод песчаного конуса и коэффициент уплотнения и Испытания по Проктору, CBR и влажность.

Чем мы можем помочь

Мы проводим испытания обоими молотами в рамках услуги инженерно-геологические изыскания и испытания DCP, при необходимости выбуриваем связные слои и классифицируем пробы в нашей грунтовой лаборатории, если уравнение CBR зависит от типа грунта. Наш отчет содержит:

положение каждой точки (план или координаты) и глубину начала испытания (поверхность или низ керна),
использованный молот и исходные отсчеты,
графики глубины в зависимости от накопленного числа ударов и DPI по глубине,
границы слоев, DPI каждого слоя и оценочный CBR с указанием уравнения.

Пришлите нам чертежи, перечень проверяемых слоев и спецификацию через страницу контактов.

Часто задаваемые вопросы

Может ли DCP заменить лабораторное испытание CBR?

Нет. Он дает полевую оценку по корреляции, которая, как отмечает ASTM D6951, обычно не совпадает с лабораторным CBR после водонасыщения. Если спецификация задает CBR для материала, лабораторное испытание по-прежнему необходимо.

Можно ли провести испытание под асфальтом или бетонной плитой?

Да, через пробуренное отверстие или керновое отверстие, начиная с материала под связным слоем. Керн заодно дает толщину связного слоя.

На какую глубину проводится испытание?

Со стандартной штангой — примерно на 1 m, с удлинительными штангами — примерно на 2 m; на такой глубине трение штанги делает отсчеты менее надежными. Для фундаментов или больших глубин нужны скважины; см. нашу страницу геотехническое бурение.