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铁道建筑
60
Railway Engineering
March 2010
文章编号:1003-1995(2010)03-006003
工程地质勘察中的标准贯入试验
贺瑞霞,任徳生2,曹洪亮
(1.河南城建学院土木与材料工程系,河南平顶山467001;2.山东省路桥集团有限公司,济南250021)
摘要;标准贯入试验是国内外通用的一种工程地质勘察的原位测试方法。对标准贯入试验中存在的问
题,单靠理论是难以完全解决的,标准贯入试验的应用要建立在经验关系的基础之上。结合其它试验方
法对比分析了标准贯入试验在工程应用中的优越性。
关键词:工程地质勘察原位测试标准贯入试验密实度地基承載力
中图分类号:TU413.5文献标识码:B
0概述
当钻孔钻至试验高程以上150mm处,停止钻进,
并清除孔底残土,然后将装有标准贯入器的触探杆缦
标准贯入试验也称为SPT试验,是国内外工程地慢放下,贯入器到达孔底后,安装好穿心锤,然后采用
质勘察中广泛采用的一种原位测试技术,通常结合钻自动脱钩的自由落锤法进行锤击。为了减少导向杆与
孔进行。其设备主要由标准贯入器、触探杆和穿心锤锤间的摩阻力,避免锤击时的偏心和侧向晃动,保持贯
三部分组成。穿心锤质量63.5kg,触探杆直径国内统入器、触探杄、导向杆联结后的垂直度,锤击速率每分
采用42m,国外也有使用直径50mm或60mm钟应<30击。试验时先将贯人器打入土中150
的,标准贯入器采用的是由两个半圆形的管合成的对mm,如锤击已达50击,贯人度未达150mm,记录实际
开式的贯入器り。
贯入度。
标准贯入试验简称标贯试验,它是利用质量为1.2试验阶段
63.5kg的穿心锤沿导杆自由下落760mn,将贯入器
试验时,将贯入器再打入300mm,记录每打入
自钻孔底部高程,预先击入土中150mm,继续击人100mm的锤击数,累计打入300mm的锤击数即为标
300mm,并记录打人300m的锤击数(N),M称为标贯击数。当土层较硬时,锤击数累计已达50击而贯人
贯击数。根据N可以判断土层变化及其工程性质,而深度未达300m时,可记录50击的实际贯人深度,
且空心的贯入器能带出抗动土样,可直接对土样进行按式(1)换算成相当于300mm的标贯试验锤击数N
现场鉴别描述及有关的室内土工试验。特别是对钴探并终止试验。
不易取样的砂土和砂质粉土进行物理、力学性质的评
定具有独特的意义。
N=30×△s
(1)
式中,AS为50击的贯人深度。
标贯试验过程
2标贯试验的成果应用
标贯试验是在钴探中结合地层情况进行的,对每
个主要土层都要进行标贯试验,并且与钻孔过程交替
本文作者根据长期的工作实践,认为标贯试验成
进行。为了减少对孔底土层的扰动,应采用回转钴进果与其他试验方法相比,在以下方面应用中有着明显
的方法成孔。在地下水位的土层中试验时,应使孔内的优越性
水位路高于地下水位,当孔壁不稳定时,可用泥浆护2.1评价砂土密实度
壁。标贯试验分两个阶段进行
砂土的密实度与其工程性质有着密切的关系。如
1,1预打阶段
系密实状态,则其强度高,压缩变形小;反之,对于处于
松散状态的砂土,其强度低,压缩变形大。有关资料提
收稿日期:2009-08-27:修回日期:2009-12
出采用砂土的三项比例指标中的天然孔隙比e(或孔
基金项目:河南省教育斤科技攻关项目(No.2009B560001)。
隙率n)来评价砂土密实度,但这种用孔隙含量表示密
作者简介:贺瑞(1969-),女,河南郑州人,副教授,硬士。
实度的指标有明显的缺陷,主要是没有考虑颗粒级配
2010年第3期
工程地质動察中的标准贯入试验
这一重要因素的影响。就是说具有同样孔隙比的砂征值应广泛采用标准贯人试验。
土,如果颗粒级配不同,砂土的密实程度不一定相同,
采用标准贯入试验锤击数N评价地基土的承载
甚至相差较大。
力特征值时,应进行杆长修正和数据统计分析。国内
为了更好评价砂土密实度,工程上还提出采用砂外对杆长修正问题的意见并不一致。目前在工程上大
土相对密实度D,评价砂土密实度,D,可采用式(2)进多采用的是以牛顿碰撞理论为基础的修正方法,N
行计算。
值可按式(3)进行修正,杆长限制在21m,但是在实际
m是通过室内土工试验得到成、ー、(2)工程中标准贯入试验的杆长早已超过21m,最大长度
已达100m以上,试验效果仍然良好,N值仍能有效地
式中,em为砂土的最大孔隙比;em为砂上的最小孔隙反映土层的力学性质变化。
已有一套测定e。与emn的试验方法,但是要在试验条式中,N为经杆长修正后的标贯试验的锤击数;N'为实
件下测定各种砂土理论上的ep,与en却十分困难,在测的标贯击数;a为触探杆长度修正系数(见表2)2
静水中很缓慢沉积形成的土,孔隙比有时比实验室能当杆长超过21m时,a取0.7。
测得的em。还大;同样在漫长的地质年代中,受各种自
褒2杆长修正系数
然力作用下沉积形成的土,其孔隙比有时可能比实验
探杆长/m≤36912151821
室测得的en还小。另外室内试验明显的缺陷还在
1.000.920.860.810.770.730.70
于天然砂土很难取得原状土样。因此,鉴于上述原因,
由于士层的不均匀性及试验时人为的误差影响
相对密实度D,尽管在理论上比较完善,但它和室内试
故现场试验时,对同一土层必须做6点或6点以上的
验得到的孔隙比e同样难以准确测定。
来评价砂土的密探试验,并用式(4)进行数据处理。
1.6450
(4)
实程度,能真实地反映砂土的物理状态,从而为评价砂
土的工程地质性质提供可靠的依据。其评价标准可参
∑
考表1
式中,以为修正后试验锤击数的平均值,以
表1砂土的密实度
标准贯入
∑
M≤101030
试验锤击数
为标准差,=
;n为参加统计的试验数
7
密实度松散稍密
中密
密
据数,n不宜少于6个。地基承载力特征值可根据修正
后的N值查表32或表42并结合地区建筑经验综合
注:N是未经任何修正的实湖的N值。
考虑进行确定。
表3N值和砂土承載力特征值f
kpa
2.2确定地基土承载力特征值Jfa
地基土承载力特征值是进行基础工程设计的关鍵
砂土
N值/击
条件,只有依据地基土承载力特征值才能进一步确定
类别
50
基础底面尺寸。目前,确定地基承载力特征值采用的
中、粗砂
原位测试方法也比较多,但是,每种试验方法各有其自
粉、细砂
140
180
250
340
身的局限性。比如,载荷试验虽然能够较准确地反映
注:表中N值为人拉锤的,V人拉=0.74+1,12N自动。
实际地层情况,但是此试验操作复杂、费时长、试验成
表4N值和黏性土承載力特征值faょ
本高,仅仅对大型的或高层建筑才使用此试验;静力触
N值/击
探试验在操作过程中遇到坚硬地层时容易损坏探头