標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)應(yīng)用和其桿徑換算探究

1、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)應(yīng)用和其桿徑換算探究摘要：首先介紹了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的定義，并闡述了標(biāo)貫試 驗(yàn)在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用及其操作過程。在此基礎(chǔ)上，對 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的影響因素進(jìn)行了分析。最后，通過一勘察實(shí) 例對42mm與50mm兩種不同桿徑條件下標(biāo)貫試驗(yàn)n值的換算 關(guān)系進(jìn)行了研究，得出了具體的換算系數(shù)。關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)；標(biāo)貫擊數(shù)；桿徑中圖分類號：tv32文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a1標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的定義標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)也被稱為spt試驗(yàn)，作為一種原位測試技 術(shù)，它一般結(jié)合鉆孔進(jìn)行，在國內(nèi)外工程地質(zhì)勘察中有著廣 泛應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的設(shè)備主要由標(biāo)準(zhǔn)貫入器、觸探桿和 穿心錘三部分組成，其中，穿心錘質(zhì)量63. 5kg,觸探桿直徑

2、 規(guī)范中規(guī)定為42mm,標(biāo)準(zhǔn)貫入器一般采用對開式貫入器。試 驗(yàn)過程中，穿心錘沿導(dǎo)桿自由下落76cm,將貫入器自鉆孔底 部高程，預(yù)先擊入土中15cm,然后繼續(xù)擊入30cm,并記錄 打入30cm的錘擊數(shù)（n）。n為標(biāo)貫擊數(shù)，根據(jù)n值即可對土 層變化及其工程性質(zhì)進(jìn)行判斷。此外，貫入器可以將擾動土 樣帶出，以便現(xiàn)場對土樣進(jìn)行鑒別描述及并進(jìn)行相關(guān)的室內(nèi) 土工試驗(yàn)。因此，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)對鉆探不易取樣的砂質(zhì)粉土 和砂土進(jìn)行物理、力學(xué)性質(zhì)的評定具有獨(dú)特的意義1。2標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的操作過程標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)一般包括3個(gè)步驟：%1 放桿。當(dāng)鉆孔至試驗(yàn)標(biāo)高以上15cm處，停止鉆進(jìn)并 清除孔內(nèi)殘土至試驗(yàn)標(biāo)高。然后將標(biāo)準(zhǔn)貫入器及

3、一段鉆桿放 人孔中，若未到孔底則接入另一段鉆桿后再向下放，如此反 復(fù)直至貫入器到達(dá)孔底。%1 錘擊。貫入器達(dá)到孔底（試驗(yàn)標(biāo)高）后，安裝好錘具, 然后以小于30擊/min的錘擊速率采用自動脫鉤的自由落錘 法進(jìn)行錘擊。將貫入器打入土中15cm后，再繼續(xù)貫入并記 錄每打入10cm的錘擊數(shù)，累計(jì)打入30cm的錘擊數(shù)n。在土 層較硬時(shí)，若累計(jì)已達(dá)50擊而貫入度未達(dá)30cm時(shí)應(yīng)終止試 驗(yàn)，記錄實(shí)際貫入度以及累計(jì)錘擊數(shù)。%1 拔桿。停止錘擊后，拔出所有鉆桿及貫入器，取出貫 入器中的土樣進(jìn)行鑒別描述或土工試驗(yàn)。應(yīng)采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方法成孔來盡可能地減少對孔底土 的擾動。為避免出現(xiàn)涌砂和坍孔，在地下水位以下的土層中

4、 試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使孔內(nèi)水位保持高于地下水位，必要時(shí)應(yīng)下套管, 同時(shí)注意套管不能低于試驗(yàn)標(biāo)高。3標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的影響因素對同一土體，標(biāo)貫擊數(shù)n應(yīng)該是客觀唯一的。因?yàn)閚值 的大小是土的結(jié)構(gòu)、密度和狀態(tài)等諸多因素的綜合反映，無 論誰進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果都應(yīng)該相同或近似。這體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)貫 入試驗(yàn)中“標(biāo)準(zhǔn)”的含義，否則n值就失去了意義。但在實(shí) 際試驗(yàn)中，常常發(fā)現(xiàn)在同一場地某一特定土層，不同勘察單 位甚至同一單位標(biāo)貫試驗(yàn)所得出的n值具有或大或小的差 別。這主要是由于以下幾方面因素造成的2：%1 鉆進(jìn)方法。采用沖擊或是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)所得到的n值是不 同的，在砂層中這種差別尤為明顯，實(shí)踐證明誤差可達(dá)20% 左右。因此，應(yīng)采用回

5、轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，在砂層中推薦泥漿護(hù)壁。%1 貫入速度。在飽和狀態(tài)的粉土和粉細(xì)砂地層中，設(shè)備 性能以及操作熟練程度的不同將對貫入速度造成影響，若將 貫入速度控制在5s/擊10s/擊，則不會對試驗(yàn)結(jié)果造成較 大影響。%1 試驗(yàn)孔徑。在常規(guī)鉆探89mm146mm孔徑內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn) 時(shí)，可以忽略影響。但是在基坑底表面進(jìn)行試驗(yàn)的特殊情況 下，由于缺少上部超載，擊數(shù)n會偏小。%1 貫入深度。標(biāo)準(zhǔn)中要求一次貫入的深度為15cm預(yù)打 和30cm的貫入，共計(jì)45cm。如果試驗(yàn)孔出現(xiàn)坍塌或縮孔， 則貫入深度就要加大，使得試驗(yàn)器械的阻力和摩擦力隨之加 大，導(dǎo)致n增大。因此，要保持孔底干凈不擾動，這是確保 試驗(yàn)精度的一個(gè)重要方面

6、。%1 鉆桿垂直度。在鉆桿傾斜與孔壁產(chǎn)生摩擦過程中，貫 入器的打擊能量會隨之減小，導(dǎo)致n值偏大。因此，試驗(yàn)過 程中要對鉆桿垂直度進(jìn)行人工導(dǎo)正，避免出現(xiàn)鉆桿傾斜。4不同直徑鉆桿試驗(yàn)結(jié)果的換算隨著鉆探技術(shù)的提高和高速機(jī)的廣泛使用，近來年國內(nèi) 的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)開始使用比規(guī)范規(guī)定的直徑42mm更大的鉆 桿，即直徑50mm的"50桿"。對于50mm鉆桿試驗(yàn)條件下的 n值是否需額外修正，尚無相應(yīng)的規(guī)范或研究結(jié)論，但在實(shí) 際地質(zhì)勘察過程中迫切需要相關(guān)的指導(dǎo)。因此，以廣東省某 一大型立交工程的勘察實(shí)例來對兩種桿徑得到的標(biāo)貫試驗(yàn) 數(shù)據(jù)進(jìn)行換算研究。4. 1數(shù)據(jù)分析由于標(biāo)貫的貫入能量較大，軟弱土

7、層的標(biāo)貫擊數(shù)一般很 小，淤泥或淤泥質(zhì)土往往僅12擊，甚至自落。在鉆探外 業(yè)中，對于粘性土的稠度狀態(tài)、砂質(zhì)土的密實(shí)性、風(fēng)化巖土 的風(fēng)化程度，一般依據(jù)編錄人員的感覺及標(biāo)貫擊數(shù)綜合確 定。此外，按土類和土質(zhì)細(xì)分后，每一狀態(tài)下的土的數(shù)據(jù)量 也將比較小，統(tǒng)計(jì)規(guī)律也會比較差。基于上述考慮，在數(shù)據(jù) 統(tǒng)計(jì)過程中，僅劃分出三類不容易混淆的土類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)：一 般粘性土、砂土及花崗巖風(fēng)化巖土。其中，風(fēng)化巖土包括殘 積土、全風(fēng)化巖和土狀的強(qiáng)風(fēng)化巖。此外，所統(tǒng)計(jì)的標(biāo)貫擊 數(shù)都是實(shí)際擊數(shù)，沒有對桿長進(jìn)行修正。4. 2試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析該立交工程場區(qū)一般粘性土、砂土、風(fēng)化巖土標(biāo)貫1957 個(gè)，上述三類土的42mm鉆桿和50mm鉆

8、桿的標(biāo)貫次數(shù)見表1。由于一般粘性土的標(biāo)貫數(shù)據(jù)數(shù)量較少，數(shù)據(jù)比較離散，因此僅對砂土和風(fēng)化巖土進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。為反映出不同深度 情況下標(biāo)貫擊數(shù)與桿徑之間的關(guān)系，分別統(tǒng)計(jì)砂土和風(fēng)化巖 土在兩種不同桿徑情況下標(biāo)貫擊數(shù)與桿長之間的關(guān)系。砂土 和風(fēng)化巖土在42mm鉆桿和50mm鉆桿情況下的n值進(jìn)行詳細(xì) 統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。通過統(tǒng)計(jì)分析可以得知，砂土和風(fēng)化巖土 50mm鉆桿的n值幾乎都比42mm鉆桿的n值要更大。鑒于所 統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)都源于同一場地、同一勘察隊(duì)伍、同一次勘察， 且兩種桿徑的標(biāo)貫次數(shù)比較接近，數(shù)據(jù)量也足夠大，其數(shù)據(jù) 的可信度是很高的。因此，由上述結(jié)果可得出如下結(jié)論，即： 桿徑的變化對標(biāo)貫擊數(shù)是有影響的，

9、不能予以忽略。對于砂 土和風(fēng)化巖土,42mm鉆桿和50mm鉆桿n值的比值約為0. 796 和0. 75o當(dāng)然，上述研究結(jié)果僅是根據(jù)這一個(gè)場地統(tǒng)計(jì)而得 出，能否推廣到其它地區(qū)和其它場地，尚需作進(jìn)一步的探討, 為此在條件許可的情況下，需對更多的工程場地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分 析，從而對上述結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證或修正3。結(jié)語%1 鉆桿桿徑對標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)n值有影響，50mm鉆桿試驗(yàn) 條件下的n值需要轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)42mm鉆桿條件下的試驗(yàn)值。%1 對于砂土和花崗巖風(fēng)化土，42mm鉆桿和50mm鉆桿的 n值比值在0.750.80之間，即：50mm鉆桿試驗(yàn)條件下的n 值宜乘以0.750.80的修正系數(shù)來換算成規(guī)范中定義的標(biāo) 準(zhǔn)擊數(shù)值。參考文獻(xiàn)1 賀瑞霞，任德生，