標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn).doc

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（四）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT) 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)質(zhì)上仍屬于動(dòng)力觸探類型之一，所不同者，其觸探頭不是圓錐形探頭，而是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的圓筒形探頭(由兩個(gè)半圓管合成的取土器)，稱之為貫入器。因此，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)就是利用一定的錘擊動(dòng)能，將一定規(guī)格的對(duì)開(kāi)管式貫入器打入鉆孔孔底的土層中，根據(jù)打入土層中的貫入阻力，評(píng)定土層的變化和土的物理力學(xué)性質(zhì)。貫入阻力用貫入器貫入土層中的30cm的錘擊數(shù)N63.5表示，也稱標(biāo)貫擊數(shù)。 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)開(kāi)始與本世紀(jì)四十年代以來(lái)在國(guó)外有著廣泛的應(yīng)用，在我國(guó)也于1953年開(kāi)始應(yīng)用.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)合鉆孔進(jìn)行，國(guó)內(nèi)統(tǒng)一使用直徑42cm的鉆桿，國(guó)外也有使用直徑50cm或60cm的鉆桿.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于：操作簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)單，土層的適應(yīng)性廣，而且通過(guò)貫入器可以采取擾動(dòng)土樣，對(duì)它進(jìn)行直接鑒別描述和有關(guān)的室內(nèi)土工試驗(yàn)。如對(duì)砂土做顆粒分析試驗(yàn)。本試驗(yàn)特別對(duì)不易鉆探取樣的砂土和砂質(zhì)粉土物理力學(xué)性質(zhì)的評(píng)定具有獨(dú)特的意義。 1.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)設(shè)備規(guī)格 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)設(shè)備規(guī)格要符合表8-24的要求. 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)設(shè)備規(guī)格 表8-24 落錘 落錘質(zhì)量（kg） 63.50.5 落距（mm） 762 貫入器 長(zhǎng)度（mm） 500 外經(jīng)（mm） 511 內(nèi)經(jīng)（mm） 351 管靴 長(zhǎng)度（mm） 761 刃口角度 18～20 刃口單刃厚度（mm） 2.5 鉆桿（相對(duì)彎曲<1％） 直徑（mm） 42 2.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的技術(shù)要求 （1）鉆進(jìn)方法：為保證貫入試驗(yàn)用的鉆孔的質(zhì)量，用采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)至試驗(yàn)標(biāo)高以上15cm外，應(yīng)停止鉆進(jìn)。為保持孔壁穩(wěn)定，必要時(shí)可用泥漿或套管護(hù)壁。如使用水沖鉆進(jìn)，應(yīng)使用側(cè)向水沖鉆頭，不能用向下水沖鉆頭，以使孔底土盡可能少擾動(dòng)。擾動(dòng)直徑在63.5～150cm之間，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）仔細(xì)清除孔底殘土到試驗(yàn)標(biāo)高； 2）在地下水位以下鉆進(jìn)時(shí)或遇承壓含水砂層，孔內(nèi)水位或泥漿面始終應(yīng)高與地下水位足夠的高度，以減少土的擾動(dòng)。否則會(huì)產(chǎn)生孔底涌土，降低N值； 3）當(dāng)下套管時(shí)，要防止套管下過(guò)頭，套管內(nèi)的土未清除。貫入器貫入套管內(nèi)的土，使N值急增，不反映實(shí)際情況； 4）下鉆具時(shí)要緩慢下放，避免松動(dòng)孔底土。 （2）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)所用的鉆桿應(yīng)定期檢查，鉆桿相對(duì)彎曲<1/1000，接頭應(yīng)牢固，否則錘擊后鉆桿會(huì)晃動(dòng)。 （3）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)應(yīng)采用自動(dòng)脫鉤的自由落錘法，并減少導(dǎo)向桿與錘間的摩阻力，以保持錘擊能量恒定，它對(duì)N值影響極大。 （4）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)，先將整個(gè)桿件系統(tǒng)連同靜置于鉆桿頂端的錘擊系統(tǒng)一起下到孔底，在靜重下貫入器的初始貫入度需作記錄。如初始貫入試驗(yàn)，N值記為零。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)分兩個(gè)階段進(jìn)行： 預(yù)打階段：先將貫入器打入15cm，如錘擊已達(dá)50擊，貫入度未達(dá)15cm，記錄實(shí)際貫入度。 試驗(yàn)階段：將貫入器再打入30cm，記錄每打入10cm的錘擊數(shù)，累計(jì)打入30cm的錘擊數(shù)既為標(biāo)貫擊數(shù)N。當(dāng)累計(jì)數(shù)已達(dá)50擊(國(guó)外也有定為100擊的)，而貫入度未達(dá)30cm，應(yīng)終止試驗(yàn)，記錄實(shí)際貫入度s及累計(jì)錘擊數(shù)n。按下式換算成貫入30cm的錘擊數(shù)N： (8-28) 式中 ――對(duì)應(yīng)錘擊數(shù)n的貫入度(cm)。 （5）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)可在鉆孔全深度范圍內(nèi)等距進(jìn)行。間距為1.0m或2.0m，也可僅在砂土，粉土等欲試驗(yàn)的土層范圍內(nèi)等間距進(jìn)行。 3.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的目的和范圍 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)可用于砂土、粉土和一般粘性土，最適用于N=2～50擊的土層。其目的有：采取擾動(dòng)土樣，鑒別和描述土類，按顆粒分析結(jié)果定名；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N，利用地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，為砂土的密實(shí)度和粉土，粘性土的狀態(tài)，土的強(qiáng)度參數(shù)，變形模量，地基承載力等作出評(píng)價(jià)；估算單樁極限承載力和判定沉樁可能性；判定飽和粉砂，砂質(zhì)粉土的地震液化可能性及液化等級(jí)。 4.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果的應(yīng)用 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的主要成果有：標(biāo)貫擊數(shù)N與深度的關(guān)系曲線，標(biāo)貫孔工程地質(zhì)柱狀剖面圖。下面簡(jiǎn)述標(biāo)貫擊數(shù)N的應(yīng)用。應(yīng)該指出，在應(yīng)用標(biāo)貫擊數(shù)N評(píng)定土的有關(guān)工程性質(zhì)時(shí)，要注意N值是否作過(guò)有關(guān)修正。 （1）評(píng)定砂土的密實(shí)度和相對(duì)密度Dr 上海市<<巖土工程勘察規(guī)范>>(DBJ08--37--94)根據(jù)實(shí)測(cè)的貫標(biāo)擊數(shù)N，按式(8-29)進(jìn)行修正后，用修正后的標(biāo)貫擊數(shù)N1(修正為上覆有效壓力為100KPa的標(biāo)貫擊數(shù))按表8-25評(píng)定砂土的相對(duì)密度Dr和密實(shí)度。 (8-29) 式中 N ――實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)； ――上覆有效壓力的修正系數(shù)，可按式(8-30)取值. 或 (8-30) 式中 ――上覆有效壓力(kPa)； H ――標(biāo)貫試驗(yàn)深度(m)。 用N1確定砂土密實(shí)度和相對(duì)密度Dr 表8-25 標(biāo)貫擊數(shù)N1 025 密實(shí)度 松散 稍密 中密 密實(shí) 相對(duì)密度 20 20－35 35－65 >65 備注 本表適用于正常固結(jié)的中砂；對(duì)于細(xì)砂取表中數(shù)值乘以0.92，對(duì)于粗砂取表中數(shù)值乘以1.08 （2）評(píng)定粘性土的狀態(tài) 冶金部武漢勘察公司提出標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N與粘性土的狀態(tài)關(guān)系，見(jiàn)表8-26.太沙基（Terzaghi）和佩克（Peck）提出N與粘性土稠度狀態(tài)關(guān)系，見(jiàn)表8-27。 標(biāo)貫擊數(shù)N也粘性土液性指數(shù)IL的關(guān)系 表8-26 N <2 2－4 4－7 7－18 18－25 >35 IL >1 1－0.75 0.75－0.5 0.5－0.25 0.25－0 <0 稠度狀態(tài) 流塑 軟塑 軟可塑 硬可塑 硬塑 堅(jiān)硬 太沙基和佩克關(guān)于N與粘性土稠度狀態(tài)關(guān)系 表8-27 N <2 2－4 4－8 8－15 15－30 >30 Qu(kPa) <25 25－50 50－100 100－200 200－400 >400 稠度狀態(tài) 極軟 軟 中等 硬 很硬 堅(jiān)硬 （3）評(píng)定沙土抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 佩克的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系： =0.3N+27 （8－31） 邁耶霍夫（Meyerhof）的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系： 當(dāng)4≤N≤10時(shí)： =5N/6+80/3 （8－32） 當(dāng)N>10時(shí)； =N/4+32.5 （8－33） 當(dāng)式（8－32）和（8－33）用于粉砂應(yīng)減5，用于粗砂、礫砂應(yīng)加5。 日本建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范采用大崎的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系： =+15 （8－34） 日本道路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范： =+15 且 （8－35） 式（8－35）中N>5。 日本國(guó)鐵路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范： （8－36） 式中 —－有效上覆壓力（kPa）。 在地震研究中采用的值上限為： =0.5N+24 （8－37） （4）評(píng)定粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度Cu（kPa） 太沙基和佩克： （8－38） 日本道路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范采用： （8－39） （5）評(píng)定土的變形模量E0和壓縮模量Es 我國(guó)用標(biāo)貫擊數(shù)N確定土的變形模量和壓縮模量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系見(jiàn)表8-28。 N值與E0或Es的關(guān)系（MPa） 表8-28 關(guān)系式 適用條件 來(lái)源 Es=4.8N0.42 Es=2.5N0.75 H-0.25 粉細(xì)砂 埋深H≤15cm 埋深H>15cm 上?！础磶r土工程勘探規(guī)范〉〉 Es=1.04N+4.98 中南、華東地區(qū)粘性土 冶金部武勘公司 Es=40.276N+10.22 唐山粉細(xì)砂 西南綜勘院 Es=1.066N+7.431 粘性土、粉土 湖北水利電力勘測(cè)院 （6）確定地基土承載力 我國(guó)根據(jù)標(biāo)貫擊數(shù)Ｎ確定土的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fＫ的方法見(jiàn)表8-29。 N值與地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值fＫ的關(guān)系 表8-29 fＫ的關(guān)系式（kPa） 適用條件 來(lái)源 72+9.4N1.2 粉土 鐵道部第三勘探設(shè)計(jì)院 222 N0.3-212 粉細(xì)砂 850 N0.1-803 中粗砂 35.8N+4.9 中南、華東地區(qū)粘性土、粉土 N=3～23 冶金部武勘公司 N/（0.0038N+0.01504） 粉土 紡織工業(yè)部設(shè)計(jì)院 10N+105 細(xì)、中砂 20.2N+80 一般粘性土 3≤N<18 武漢市建筑規(guī)劃，設(shè)計(jì)院等 17.48N+152.6 老粘性土 18≤N<22 太沙基的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系（安全系數(shù)取3） 對(duì)于條形基礎(chǔ)： fＫ=12N（kPa） （8－40） 對(duì)于獨(dú)立方形基礎(chǔ) fＫ=15N（kPa） （8－41） 日本住宅公團(tuán)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系 fＫ=8N（kPa） （8－42） （7）估算單樁承載力 將標(biāo)貫擊數(shù)N換算成樁側(cè)、樁端土的極限摩阻力和極限端承力，再根據(jù)當(dāng)?shù)氐耐翆忧闆r，就可以估算單樁的極限承載力。例如：北京市勘察院的經(jīng)驗(yàn)公式為： （8－43） 式中： ——樁尖以上以下4D（D為樁徑或邊長(zhǎng)）范圍N平均值換算的極限樁端承力（kPa），見(jiàn)表8-30； —－分別為樁身范圍內(nèi)粘性土、砂土的N值換算成樁側(cè)極限摩阻力（kPa），見(jiàn)表8-30； —－分別為粘性土層和砂土層的樁段長(zhǎng)度（m）； —－經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（kN），見(jiàn)表8-31； —－孔底虛土折減系數(shù)（kN/m），取18.1； —－孔底虛土厚度，預(yù)制樁x=0；當(dāng)虛土厚度>0.5m，取x=0.5m，但端承力=0。 （8）判定飽和砂土的地震液化問(wèn)題 對(duì)于飽和的砂土和粉土，當(dāng)初判為可能液化或需要考慮液化影響時(shí)，可采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)一步確定其是否液化。當(dāng)飽和砂土或粉土實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)（未經(jīng)桿長(zhǎng)修正）N值小于公式（8－44）確定的臨界值Ncr時(shí)，則應(yīng)判為液化土，否則為不液化土。 （8－44） 式中 ――飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度（m）； ――地下水位； ――飽和土粘粒含量百分率，當(dāng)（％）<3時(shí)，?。?； ――飽和土液化判別的基準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)，可按照表8-32采用； ――飽和土液化臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)。 N與 和（kPa）的換算表 表8-30 N 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 35 40 預(yù)制樁 pfc 7 13 26 39 52 65 78 91 104 117 130 pfs 18 27 36 44 53 62 71 80 89 98 107 115 124 133 155 178 Pb 440 660 880 1100 1320 1540 1760 1980 2200 2420 2640 2860 3080 3300 3850 4400 灌注樁 pfc 3 6 12 19 25 31 37 43 50 56 62 pfs 7 13 20 26 33 40 46 53 59 66 73 79 86 92 99 116 132 Pb 110 170 220 280 330 390 450 500 560 610 670 720 780 830 970 1120 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)C1 表8-31 樁型 預(yù)制樁 灌注樁 土層條件 樁周有新近堆積土 樁周無(wú)新近堆積土 樁周無(wú)新近堆積土 C1（kN） 340 150 180 液化判別基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)值 表8-32 烈度 7度 8度 9度 近震 6 10 16 遠(yuǎn)震 8 12 － 注：適用于地面下15m深度范圍內(nèi)的土層