標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)課件

巖土工程勘察7.4標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（StandardpenetrationTest，SPT）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)原來(lái)被歸入動(dòng)力觸探試驗(yàn)一類，實(shí)際上，它在設(shè)備規(guī)格上與前述重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)也具有很多相同之處，而僅僅是圓錐形探頭換成了由兩個(gè)半圓筒組成的對(duì)開(kāi)式管狀貫入器。此外與重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)不同的一點(diǎn)在于，規(guī)定將貫入器貫入土中所需要的錘擊數(shù)（又稱為標(biāo)貫擊數(shù)）作為分析判斷的依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)具有圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)所具有的所有優(yōu)點(diǎn)，另外它還可以采取擾動(dòng)的土樣，進(jìn)行顆粒分析，因而對(duì)于土層的分層及定名更為準(zhǔn)確可靠。（1）試驗(yàn)?zāi)康牟扇_動(dòng)土樣，鑒別和描述土類，按照顆分試驗(yàn)結(jié)果給土層定名。判別飽和砂土、粉土的液化可能性。定量估算地基土層的物理力學(xué)參數(shù)，如判定黏性土的稠度狀態(tài)、砂土相對(duì)密度及土的變形和強(qiáng)度的有關(guān)參數(shù)，評(píng)定天然地基土的承載力和單樁承載力。（3）試驗(yàn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)系統(tǒng)組成：貫入器；穿心落錘；穿心導(dǎo)向觸探桿。貫入器穿心落錘穿心導(dǎo)向觸探桿錘墊標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)設(shè)備規(guī)格及適用土類表（4）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)技術(shù)要求1.采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過(guò)程中要防止孔底涌土。當(dāng)孔壁不穩(wěn)定時(shí)，可采用泥漿或套管護(hù)壁，鉆至試驗(yàn)標(biāo)高15cm以上時(shí)應(yīng)停止鉆進(jìn)，清除孔底殘土后再進(jìn)行貫入試驗(yàn)。2.應(yīng)采用自動(dòng)脫鉤的自由落錘裝置并保證落錘平穩(wěn)下落，減小導(dǎo)向桿與錘間的摩阻力，避免錘擊偏心和側(cè)向晃動(dòng)，保持貫入器、探桿、導(dǎo)向桿連接后的垂直度，錘擊速率應(yīng)小于每分鐘30擊。3.探桿最大相對(duì)彎曲度應(yīng)小于1/1000。4.正式試驗(yàn)前，應(yīng)預(yù)先將貫入器打入土中15cm，然后開(kāi)始記錄每打入10cm錘擊數(shù)，累計(jì)打入30cm的錘擊數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N。當(dāng)錘擊數(shù)已達(dá)到50擊，而貫入深度未達(dá)到30cm時(shí)，可記錄50擊的實(shí)際貫入度，并按下式換算成相當(dāng)于30cm貫入度的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N。并終試驗(yàn)：其中△S—50擊時(shí)的實(shí)際貫入深度5.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)可在鉆孔全深度范圍內(nèi)等間距進(jìn)行，也可僅在砂土、粉土等需要試驗(yàn)的土層中等間距進(jìn)行，間距一般為1.0~1.2m。6.由于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N值的離散性往往較大，故在利用其解決工程問(wèn)題時(shí)應(yīng)持慎重態(tài)度，僅僅依據(jù)單孔標(biāo)貫試驗(yàn)資料提供設(shè)計(jì)參數(shù)是不可信的，如要提供定量的設(shè)計(jì)參數(shù)，應(yīng)有當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，否則只能提供定性的結(jié)果，供初步評(píng)定用。上覆有效應(yīng)力影響修正（6）試驗(yàn)成果及應(yīng)用判斷砂土密實(shí)度標(biāo)貫擊數(shù)與砂土密實(shí)度的關(guān)系對(duì)照表人力松繩N1用經(jīng)上覆壓力修正后的標(biāo)貫擊數(shù)判別砂土相對(duì)密度表評(píng)定黏性土的稠度狀態(tài)和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度黏性土的稠度狀態(tài)和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與標(biāo)貫擊數(shù)的關(guān)系表此表為Terzaghi和peck的結(jié)果。黏性土的稠度狀態(tài)與標(biāo)貫擊數(shù)的關(guān)系表此表為原冶金部武漢勘察公司成果。日本的建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范采用大畸的經(jīng)驗(yàn)公式：此表為美國(guó)Gibbs和Holtz成果。評(píng)定地基土的承載力我國(guó)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》砂土承載力標(biāo)準(zhǔn)值與標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)的關(guān)系粘性土承載力標(biāo)準(zhǔn)值與標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)的關(guān)系人力松繩人力松繩日本住宅公團(tuán)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式如下：Terzaghi提出用標(biāo)貫擊數(shù)確定地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，安全系數(shù)取3：對(duì)條形基礎(chǔ)：對(duì)獨(dú)立方形基礎(chǔ)：估算單樁承載力北京市勘察院提出的預(yù)估鉆孔灌注樁單樁豎向極限承載力的計(jì)算公式為：?jiǎn)螛敦Q向極限承載力(kN)樁端的截面積(m2)樁在砂土中的側(cè)面積(m2

)樁在黏性土中的側(cè)面積(m2

)樁端附近土層中的標(biāo)貫數(shù)；樁周砂土層標(biāo)貫擊數(shù)樁周黏土層標(biāo)貫擊數(shù)孔底虛土的厚度(m)式中Pu——Ap——As——Ac——Np——Ns——Nc——h——飽和砂土、粉土的液化標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)是判別飽和砂土、粉土液化的重要手段，我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2010）規(guī)定7.5十字板剪切試驗(yàn)(vanesheartest)十字板剪切試驗(yàn)是一種在鉆孔內(nèi)快速測(cè)定飽和軟黏土抗剪強(qiáng)度的原位測(cè)試方法。自1954年由南京水科院等單位對(duì)這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)始開(kāi)發(fā)應(yīng)用以來(lái)，在我國(guó)沿海地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用。理論上，十字板剪切試驗(yàn)測(cè)得的抗剪強(qiáng)度相當(dāng)于室內(nèi)三軸不排水剪總應(yīng)力強(qiáng)度。由于十字板剪切試驗(yàn)不需要采取土樣，可以在現(xiàn)場(chǎng)基本保持原位應(yīng)力狀態(tài)的情況下進(jìn)行測(cè)試，這對(duì)于難以取樣的高靈敏度的黏性土來(lái)說(shuō)具有不可替代的優(yōu)越性。（1）試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定原位應(yīng)力條件下軟黏土的不排水抗剪強(qiáng)度。估算軟黏土的靈敏度。（2）試驗(yàn)原理十字板剪切試驗(yàn)是將具有一定高徑比的十字板插入待測(cè)試土層中，通過(guò)鉆桿對(duì)十字板頭施加扭矩使其勻速旋轉(zhuǎn)，根據(jù)施加的扭矩即可以得到土層的抵抗扭矩，進(jìn)一步可換算成土的抗剪強(qiáng)度。板頭側(cè)面的剪切阻力為均勻分布圖中所示為在板頭上、下面的剪切阻力分布。CvCH勻速扭轉(zhuǎn)Jackson(1969)提出修正公式：與圓柱頂?shù)酌婕魬?yīng)力分布相關(guān)的系數(shù)（3）試驗(yàn)設(shè)備十字板剪切試驗(yàn)系統(tǒng)組成：十字板頭；傳力系統(tǒng)；加力裝置；測(cè)量裝置。（機(jī)械式和電測(cè)試）室內(nèi)十字板剪切儀十字板頭規(guī)格表注：（4）十字板剪切試驗(yàn)技術(shù)要求1.十字板剪切試驗(yàn)點(diǎn)的布置在豎向上的間距可為1m。2.十字板頭形狀宜為矩形，徑高比為1:2，板厚宜為2~3mm。3.十字板頭插入鉆孔底（或套管底部）深度不應(yīng)小于孔徑或套管直徑的3~5倍。4.十字板插入至試驗(yàn)深度后，至少應(yīng)靜置2~3min，方可開(kāi)始試驗(yàn)。5.扭轉(zhuǎn)剪切速率宜采用1o~2o/10s，并在測(cè)得峰值強(qiáng)度后繼續(xù)測(cè)記1min。6.在峰值強(qiáng)度或穩(wěn)定值測(cè)試完畢后，再順扭轉(zhuǎn)方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)6圈，測(cè)定重塑土的不排水抗剪強(qiáng)度。7.對(duì)開(kāi)口鋼環(huán)十字板剪切儀，應(yīng)修正軸桿與土間摩阻力的影響。（5）試驗(yàn)成果及應(yīng)用十字板剪切試驗(yàn)的成果主要有：各試驗(yàn)點(diǎn)土的不排水抗剪峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、重塑土強(qiáng)度和靈敏度極其隨深度變化曲線；抗剪強(qiáng)度與扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線等由于十字板剪切試驗(yàn)得到的不排水抗剪強(qiáng)度一般偏高，因此要經(jīng)過(guò)修正才能用于工程設(shè)計(jì)，其修正方法如下：修正系數(shù)取值2.IL＞1的土1.其他軟土土Daccal影響測(cè)試結(jié)果因素：板頭尺寸剪應(yīng)力分布排水條件土的各向異性剪切速率觸變效應(yīng)計(jì)算地基承載力根據(jù)中國(guó)建筑科學(xué)研究院和華東電力設(shè)計(jì)院的經(jīng)驗(yàn)，地基容許承載力可按下式估算：估算地基土的靈敏度軟黏土地基的靈敏度按下式計(jì)算：另外，十字板剪切試驗(yàn)成果還可以用來(lái)檢驗(yàn)地基加固效果、估算單樁極限承載力以及用于估算軟土的液性指數(shù)等2<St<4

中等靈敏度土St≤2低靈敏度土St≥4高靈敏度土判定軟土的固結(jié)歷史根據(jù)Cu-h曲線判定軟土的固結(jié)歷史:1.若Cu-h曲線大致呈一通過(guò)地面原點(diǎn)的直線，可判定為正常固結(jié)土；2.若Cu-h直線不通過(guò)原點(diǎn)而與縱坐標(biāo)的向上延長(zhǎng)軸線相交，則可判定為超固結(jié)土。7.6旁壓試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)又稱為橫壓試驗(yàn)，它是通過(guò)圓柱狀旁壓器對(duì)鉆孔壁施加均勻橫向壓力，使孔壁土體發(fā)生徑向變形直至破壞，同時(shí)通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)量測(cè)橫向壓力和徑向變形之間的關(guān)系，進(jìn)一步推求地基土力學(xué)參數(shù)的一種原位測(cè)試方法。分為預(yù)鉆式和自鉆式。優(yōu)點(diǎn)：旁壓試驗(yàn)的物理模型為軸對(duì)稱的圓柱形孔的擴(kuò)張問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題的彈塑性理論解已經(jīng)得到很好的解決。旁壓試驗(yàn)可以用來(lái)估計(jì)原位水平應(yīng)力。測(cè)試方便，不受地下水位的限制，與室內(nèi)試驗(yàn)相比，具有試樣大、代表性強(qiáng)、擾動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)。旁壓試驗(yàn)具有較廣泛的適應(yīng)性，可適合于黏性土、粉土、砂土、碎石土、極軟巖、軟巖等各類巖土的測(cè)試。（1）試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定土的旁壓模量和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系；估算黏性土、粉土、砂土、軟質(zhì)巖石和風(fēng)化巖石的承載力。。。（2）試驗(yàn)原理典型的旁壓試驗(yàn)P-V曲線土體泊松比，碎石土取0.27，砂土取0.30，粉土取0.35，粉質(zhì)黏土取0.38，黏土取0.42；旁壓儀測(cè)量腔的固有體積；與初始?jí)毫?duì)應(yīng)的測(cè)量腔體積；與臨塑壓力對(duì)應(yīng)的測(cè)量腔體積；旁壓曲線直線段的斜率?！鱒=Vf-V0μVcV0Vf△p/△V此外，根據(jù)初始?jí)毫?、臨塑壓力、極限壓力和旁壓模量結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)可評(píng)定地基承載力和變形參數(shù)。（3）試驗(yàn)設(shè)備旁壓試驗(yàn)系統(tǒng)組成：旁壓器；加壓穩(wěn)壓裝置；變形測(cè)量裝置；旁壓試驗(yàn)系統(tǒng)組成：監(jiān)測(cè)裝置壓力表高壓氣瓶輔助腔測(cè)量腔旁壓器同軸塑料管量管自鉆式旁壓測(cè)試不同于其他原位測(cè)試方法，該方法不需要經(jīng)驗(yàn)校正系數(shù)，更能在短時(shí)間內(nèi)獲得大量精確數(shù)據(jù)，而且在軟土盒沙層中，只能用自鉆式旁壓法。劍橋自鉆式旁壓儀在1975年開(kāi)始生產(chǎn)，從1980年開(kāi)始在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。

自鉆式旁壓試驗(yàn)儀（4）旁壓試驗(yàn)技術(shù)要求1.旁壓試驗(yàn)點(diǎn)要求布置在有代表性的位置和深度進(jìn)行，旁壓儀的量測(cè)腔要求位于同一土層內(nèi)。試驗(yàn)點(diǎn)的垂直間距應(yīng)根據(jù)地層條件和工程要求確定，但不宜小于1m，試驗(yàn)孔與已有鉆孔的水平距離不宜小于1m。2.預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)應(yīng)保證成孔質(zhì)量，孔壁要垂直、光滑、呈規(guī)則圓形，鉆孔直徑與旁壓器直徑應(yīng)良好配合，防止孔壁坍塌。3.加荷等級(jí)可采用預(yù)期臨塑壓力的1/7~1/5，初始階段加荷等級(jí)可取小值，必要時(shí)，可做卸荷再加載試驗(yàn)，測(cè)定再加荷旁壓模量。4.每級(jí)壓力應(yīng)維持1min或2min后再施加下一級(jí)荷載，維持1min時(shí)