标准贯入试验(图文)

标准贯入试验8.1.1标准贯入试验概念将动力触探中的探头换成标准贯入器，然后按照标准锤重、标准落距(相当于施加了标准动能)，按照标准施工流程(每击入土30cm)，则动力触探试验就成为标准贯入试验(SPT)(standardpenetrationtest)。标准贯入试验是用质量为63.5kg的穿心锤，以76cm的落距，将标准规格的贯入器，自钻孔底部预打15cm，记录再打入30cm的锤击数，判定土的力学特性。标准贯入试验仅适用于砂土、粉土和一般黏性土，不适用于软塑~流塑软土。§8.1标准贯入试验概念8.1.1标准贯入试验概念§8.1标准贯入试验概念8.2.1《勘规》要求《岩土工程勘察规范》(GB-50021-2001)第10.5.2条：标准贯入试验的设备应符合表10.5.2的规定。§8.2标准贯入试验设备标准贯入试验使用的仪器除贯入器外与重型动力触探的仪器相同，主要由标准贯入器、触探杆和穿心锤等组成。下图为标准贯入器示意图。§8.2标准贯入试验设备标准贯入器示意图1-贯入器靴；2-由两个半圆管合成的贯入器器身；3-出水孔ф15；4-贯入器头；5-触探杆8.2.2标准贯入试验设备§8.2标准贯入试验设备8.2.2标准贯入试验设备§8.2标准贯入试验设备8.2.2标准贯入试验设备§8.2标准贯入试验设备8.2.2标准贯入试验设备§8.2标准贯入试验设备8.2.2标准贯入试验设备§8.2标准贯入试验设备8.2.2标准贯入试验设备穿心锤8.3.1《勘规》要求《岩土工程勘察规范》(GB-50021-2001)第10.5.3条：标准贯入试验的试验技术要求应符合下列规定：1.标准贯入试验孔采用回转钻进，并保持孔内水位略高于地下水位。当孔壁不稳定时，可用泥浆护壁，钻至试验标高以上15cm处，清除孔底残土后再进行试验；2.采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，并减小导向杆与锤间的摩阻力，避免锤击时的偏心和侧向晃动，保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直度，锤击速率应小于30击/min；§8.3标准贯入试验要点8.3.1《勘规》要求3.贯入器打入土中15cm后，开始记录每打入10cm的锤击数，累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。当锤击数已达50击，而贯入深度未达30cm时，可记录50击的实际贯入深度，按下式换算成相当于30cm的标准贯入试验锤击数N，并终止试验。式中△S——50击时的贯入度(cm)。§8.3标准贯入试验要点SN50308.3.1《勘规》要求《勘规》第10.5.3条，关于标准贯入试验的技术要求，作如下说明：1.根据欧洲标准，锤击速度不应超过30击/min；2.宜采用回转钻进方法，以尽可能减少对孔底土的扰动。钻进时注意：1)保持孔内水位高出地下水位一定高度，保持孔底土处于平衡状态，不使孔底发生涌砂变松，影响N值；2)下套管不要超过试验标高；3)要缓慢地下放钻具，避免孔底土的扰动；4)细心清孔；5)为防止涌砂或塌孔，可采用泥浆护壁；§8.3标准贯入试验要点8.3.1《勘规》要求3.由于手拉绳牵引贯入试验时，绳索与滑轮的摩擦阻力及运转中绳索所引起的张力，消耗了一部分能量，减少了落锤的冲击能，使锤击数增加；而自动落锤完全克服了上述缺点，能比较真实地反映土的性状。据有关单位的试验，N值自动落锤为手拉落锤的0.8倍，为SR-30型钻机直接吊打时的0.6倍；据此，本规范规定采用自动落锤法；§8.3标准贯入试验要点8.3.1《勘规》要求4.通过标贯实测，发现真正传输给杆件系统的锤击能量有很大差异，它受机具设备、钻杆接头的松紧、落锤方式、导向杆的摩擦、操作水平及其他偶然因素等支配；美国ASTM-D4633—86制定了实测锤击的力—时间曲线，用应力波能量法分析，即计算第一压缩波应力波曲线积分可得传输杆件的能量；通过现场实测锤击应力波能量，可以对不同锤击能量的N值进行合理的修正。§8.3标准贯入试验要点1.先用钻具钻至试验土层标高以上0.15m处，以避免下层土扰动，然后清除孔底虚土。为防止孔中流砂或塌孔，常采用泥浆护壁或下套管。钻进方式宜采用回转钻进。2.贯入前，检查探杆与贯入器接头，不得松脱，然后将标准贯入器放入孔内。为避免冲击孔底，注意保持贯入器、钻杆、导向杆联接后的垂直度，以保证穿心锤中心施力，贯入器垂直打入。测定贯入器所在深度，要求残土厚度不大于0.1m。§8.3标准贯入试验要点8.3.2试验方法一.试验方法3.贯入时，穿心锤落距为0.76m，应采用自动落锤装置，使穿心锤自由下落。将贯入器以每分钟击打15~30次的频率，先打入土中0.15m，不计锤击数；然后开始记录每打入0.10m的锤击数，累计打入0.30m的锤击数为标准贯入击数N，并记录贯入深度与试验情况。若遇密实土层，锤击数超过50击，而贯入深度未达30cm时，不应强行打入。可记录50击的实际贯入深度，按前面公式换算成相当于30cm的标准贯入试验锤击数N，并终止试验。§8.3标准贯入试验要点8.3.2试验方法SN50304.旋转钻杆，然后提出贯入器，取贯入器中的土样进行鉴别、描述记录，并测量其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。5.重复1~4步骤，进行下一深度的标贯测试，直至所需深度。一般每隔1m进行一次标贯试验。§8.3标准贯入试验要点8.3.2试验方法钻孔时应注意下列各条：1.须保持孔内水位高出地下水位一定高度，以免塌孔，保持孔底土处于平衡状态，不使孔底发生涌砂变松，影响N值；2.下套管不要超过试验标高；3.须缓慢地下放钻具，避免孔底土的扰动；4.细心清除孔底浮土，孔底浮土应尽量少，其厚度不得大于10cm；§8.3标准贯入试验要点8.3.2试验方法二.注意事项5.如钻进中需取样，则不应在锤击法取样后立刻做标贯，而应在继续钻进一定深度(可根据土层软硬程度而定)后再做标贯，以免人为增大N值；6.钻孔直径不宜过大，以免加大锤击时探杆的晃动；钻孔直径过大时，可减少N至50%，建议钻孔直径上限为100mm，以免影响N值。§8.3标准贯入试验要点8.3.2试验方法标贯和圆锥动力触探测试方法的不同点，主要是不能连续贯入，每贯入0.45m必须提钻一次，然后换上钻头进行回转钻进至下一试验深度，重新开始试验。另外，标贯试验不宜在含有碎石的土层中进行，只宜用于粘性土、粉土和砂土中，以免损坏标贯器的管靴刃口。§8.3标准贯入试验要点8.3.2试验方法三.标贯特点《岩土工程勘察规范》(GB-50021-2001)第10.5.4条和10.5.5条：第10.5.4条：标准贯入试验成果N可直接标在工程地质剖面图上，也可绘制单孔标准贯入击数N与深度关系曲线或直方图。统计分层标贯击数平均值时，应剔除异常值。第10.5.5条：标准贯入试验锤击数N值，可对砂土、粉土、黏性土的物理状态，土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，砂土和粉土的液化，成桩的可能性等作出评价。应用N值时是否修正和如何修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。§8.4标准贯入试验资料整理8.4.1《勘规》要求《勘规》中第10.5.5条，关于标贯试验成果的修正问题的分析整理，作如下说明：1.国外对N值的传统修正包括：饱和粉细砂的修正、地下水位的修正、土的上覆压力修正等。国内长期以来并不考虑这些修正，而着重考虑杆长修正。杆长修正是依据牛顿碰撞理论，杆件系统质量不得超过锤重二倍，且限制标贯使用深度小于21m。但实际使用深度已远超过21m，最大深度已达100m以上。通过实测杆件的锤击应力波，发现锤击传输给杆件的能量变化远大于杆长变化时能量的衰减，故建议不作杆长修正的N值是基本的数值。§8.4标准贯入试验资料整理8.4.1《勘规》要求考虑到过去建立的N值与土性参数、承载力的经验关系，所用N值均经杆长修正；而抗震规范评定砂土液化时，N值又不作修正。故在实际应用N值时，应按具体岩土工程问题，参照有关规范考虑是否作杆长修正或其他修正。勘察报告应提供不作杆长修正的N值，应用时再根据情况考虑修正或不修正，用何种方法修正。§8.4标准贯入试验资料整理8.4.1《勘规》要求2.由于N值离散性大，故在利用N值解决工程问题时，应持慎重态度，依据单孔标贯资料提供设计参数是不可信的；在分析整理时，与动力触探相同，应剔除个别异常的N值；3.依据N值提供定量的设计参数时，应有当地的经验，否则只能提供定性的参数，供初步评定用。§8.4标准贯入试验资料整理8.4.1《勘规》要求按照《勘规》中第10.5.5条，对于标贯试验成果的作长度修正。当探杆长度大于3m时，标贯击数应做修正：N=αN’式中N——标准贯入试验锤击数，单位为击；α——触探杆长度修正系数，见下表；N’——实测贯入30cm锤击数。§8.4标准贯入试验资料整理8.4.2整理资料一.标贯击数修正按照每贯入10cm的击数绘制标贯N-h曲线。§8.5标准贯入试验资料应用8.4.2整理资料二.绘制N~h关系曲线《建筑地基基础设计规范》(GB-50007-2011)第4.1.8条：砂土的密实度，可按表4.1.8分为松散、稍密、中密、密实。§8.5标准贯入试验资料应用8.5.1确定砂土密度标准贯入试验锤击数N密实度N≤10松散10N≤15稍密15N≤30中密N30密实注：当用静力触探探头阻力判定砂土的密实度时，可根据当地经验确定。表4.1.8砂土的密实度用标准贯入试验锤击数确定粘性土、砂土抗剪强度和变形参数，见下表。§8.5标准贯入试验资料应用8.5.2确定粘性土、砂土的抗剪强度和变形参数§8.5标准贯入试验资料应用8.5.2确定粘性土、砂土的抗剪强度和变形参数用标准贯入试验锤击数可估算土层的剪切波速值，一些地方性经验公式见下表。§8.5标准贯入试验资料应用8.5.3估算波速值用标准贯入试验确定粘性土、粉土和砂土的承载力，可参考下面表3-28和3-29，表中的锤击数N是按下式经杆长修正后的锤击数Nk。Nk=rsNm式中Nk——标准贯入试验锤击数标准值；Nm——标准贯入试验锤击数平均值；rs——统计修正系数(可经统计拟合得到)；δ——变异系数；N——试验次数。§8.5标准贯入试验资料应用8.5.4确定粘性土、粉土和砂土承载力2/678.4/704.11NNrs§8.5标准贯入试验资料应用8.5.4确定粘性土、粉土和砂土承载力根据国内外实践，对于打入式预制桩，常选择N=30~50的土层作为桩端持力层。选择持力层时，必须结合当地地区建筑经验。§8.5标准贯入试验资料应用8.5.5选择桩端持力层《建筑抗震设计规范》(GB-50011-2011)第4.3.4条：当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面下20m范围内土的液化；但对本规范第4.2.1条规定可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑，可只判别地面下15m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数(未经杆长修正)小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。当有成熟经验时，尚可采用其他判别方法。§8.5标准贯入试验资料应用8.5.6判别砂土、粉土的液化在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：式中Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值；N0——液化判别标准贯入锤击数基准值，可按表4.3.4采用；§8.5标准贯入试验资料应用8.5.6判别砂土、粉土的液化cwscrddNN/31.05.16.0ln0式中ds——饱和土标准贯入点深度(m)；dw——地下水位ρc——粘粒含量百分率，当小于3或砂土时，应采用3；β——调整系数，设计地震第一组取0.80，第二组取0.95，第三组取1.05。§8.5标准贯入试验资料应用8.5.6判别砂土、粉土的液化