第七章_标准贯入试验

评定砂土的抗剪强度指标

砂土的内摩擦角与标贯击数的关系表
注：均质砂取高值，非均质砂取低值，粉砂减5º ，砂和砾石混合 土增加5º 。
此表为 Meyerhof 和 Peck 成果。
Peck 还提出了经验公式： 0.3 N 27
日本的建筑基础设计规范采用大畸的经验公式：
20N 15
此表为 美国 Gibbs 和 Holtz 成果。
评定黏性土的不排水抗剪强度 Cu
Terzaghi 和 Peck 提出用标贯击数评定性土不排水抗 剪强度的经验关系式如下：
C u (6 ~ 6.5) N
日本道路桥梁设计规范则采用下列经验关系式：
C u (6 ~ 10) N
评定土的变形参数
N CN N
10 CN 0 v
CN 3.16 H
用经上覆压力修正后的标贯击数判别砂土相对密度表
评定黏性土的稠度状态和无侧限抗压强度
黏性土的稠度状态和无侧限抗压强度与标贯击数的关系表
此表为 Terzaghi 和 peck 的结果。
黏性土的稠度状态与标贯击数的关系表
此表为 原冶金部武汉勘察公司成果。
Cv
MR Ip
Ip
D4
64
CH
图中所示为在板 头上、下面的剪 切阻力分布。
D 圆柱体侧面的抗扭矩为：M 1 DH Cv 2 2 D 3 圆柱体底面的抗扭矩为：M 2 D C H D C H 4 3 12 顶面的抗扭矩为：M 3
D 12

3
3 D1 C H
计算地基承载力 根据中国建筑科学研究院和华东电力设计院的 经验，地基容许承载力可按下式估算：
q a 2(Cu ) f h
估算地基土的灵敏度 软黏土地基的灵敏度按下式计算：
St
(C u ) f Cu0
St≤2
低灵敏度土
2<St<4 中等灵敏度土 St ≥ 4 高灵敏度土
另外，十字板剪切试验成果还可以用来检验地 基加固效果、估算单桩极限承载力以及用于估算软 土的液性指数等
4.3.4 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。当饱和土标准贯人锤击数（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。
岩土工程勘察
主讲教师：王小平
7.4 标准贯入试验（Standard penetration Test ，SPT） 标准贯入试验原来被归入动力触探试验一类，实 际上，它在设备规格上与前述重型圆锥动力触探试验 也具有很多相同之处，而仅仅是圆锥形探头换成了由 两个半圆筒组成的对开式管状贯入器。此外与重型圆 锥动力触探试验不同的一点在于，规定将贯入器贯入 土中所需要的锤击数（又称为标贯击数）作为分析判 断的依据。 标准贯入试验具有圆锥动力触探试验所具有的所 有优点，另外它还可以采取扰动的土样，进行颗粒分 析，因而对于土层的分层及定名更为准确可靠。

D, H 为板头的直径和高度。 D1为和十字板头接触处轴 杆的直径( D1 D) D 3 M M 1 M 2 M 3 DH Cv D C H 2 6
D 3 M M 1 M 2 M 3 DH Cv D C H 2 6 2M Cv CH Cu D 2 D H 3
对独立方形基础： f K 15 N 日本住宅公团的经验关系式如下： f K 8N
估算单桩承载力 北京市勘察院提出的预估钻孔灌注桩单桩竖向极限 承载力的计算公式为：
Pu 2.78N p Ap 3.3N s As 3.1N c Ac 181h 17.33
式中
Pu—— Ap—— As—— Ac—— Np—— Ns—— Nc——
50 N 30 S
其中△S— 50击时的实际贯入深度
5. 标准贯入试验可在钻孔全深度范围内等间距进行， 也可仅在砂土、粉土等需要试验的土层中等间 距进行，间距一般为1.0~1.2m。 6. 由于标准贯入试验锤击数 N 值的离散性往往较大， 故在利用其解决工程问题时应持慎重态度，仅仅依 据单孔标贯试验资料提供设计参数是不可信的，如 要提供定量的设计参数，应有当地经验，否 则只能提供定性的结果，供初步评定用。
由于十字板剪切试验得到的不排水抗剪强度一 般偏高，因此要经过修正才能用于工程设计，其修 正方法如下：
(Cu ) f Cu
修正系数取值
影响测试结果因素： 板头尺寸 剪应力分布 排水条件 土的各向异性 剪切速率 触变效应
1. 其他软土土 2. IL＞1的土 Daccal
匀速扭转
Jackson(1969) 提出修正公式：
2M Cu 3 H D D 2
与圆柱顶底面剪应力分 布相关的系数
（3）试验设备
十字板剪切试验系统组成： ① 十字板头； ② 传力系统； ③ 加力装置； ④ 测量装置。（机械式和电测试）
室内十字板剪切仪
十字板头规格表
（1）试验目的
采取扰动土样，鉴别和描述土类，按照颗分试验结 果给土层定名。 判别饱和砂土、粉土的液化可能性。 定量估算地基土层的物理力学参数，如判定黏性土 的稠度状态、砂土相对密度及土的变形和强度的有关 参数，评定天然地基土的承载力和单桩承载力。
（2）试验原理
采用标准贯入器打入土中一定距离（ 30cm ）所 需落锤次数（标贯击数）来表示土阻力大小
判定软土的固结历史 根据Cu-h 曲线判定软土的固结历史: 1. 若Cu-h 曲线大致呈一通过地面原点的直线，可 判定为正常固结土； 2. 若Cu-h 直线不通过原点而与纵坐标的向上延长 轴线相交，则可判定为超固结土。
（3）试验设备
标准贯入试验系统组成： ① 贯入器； ② 穿心落锤； ③ 穿心导向触探杆。
穿心落锤 锤垫 穿心导向触探杆 贯入器
标准贯入试验设备规格及适用土类表
圆锥动力触探类型及设备规格
（4）标准贯入试验技术要求 1. 采用回转钻进，钻进过程中要防止孔底涌土。当孔 壁不稳定时，可采用泥浆或套管护壁，钻至试验标高 15cm 以上时应停止钻进，清除孔底残土后再进行贯入 试验。 2. 应采用自动脱钩的自由落锤装置并保证落锤平稳下 落，减小导向杆与锤间的摩阻力，避免锤击偏心和侧 向晃动，保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直 度，锤击速率应小于每分钟30击。
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： Ncr=Noβ [ln(0.6ds+1.5)-0.ldw] 3 /ρ c …………(4.3.4) 式中：Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值； No——液化判别标准贯入锤击数基准值，可按表 4.3.4 采用； ds——饱和土标准贯入点深度(m)； dw——地下水位(m)； ρ c——黏粒含量百分率，当小于 3 或为砂土时，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。 表 4.3.4 液化判别标准贯入锤击数基准值 No
（5）贯入击数的修正问题
杆长修正
上覆有效应力影响修正
地下水影响修正
（6）试验成果及应用
判断砂土密实度
标贯击数与砂土密实度的关系对照表
人力松绳
N1
上海市标准《岩土工程勘察规范》（DBJ08-371994）考虑了土层埋深因素产生的上覆压力影响，对 实测的标贯击数进行了上覆压力修正，并在此基础上 根据修正后的标贯击数给出了对应的砂土密实程度。 考虑土层上覆压力的修正公式如下：
注： D 1: 2
H
（4）十字板剪切试验技术要求 1. 十字板剪切试验点的布置在竖向上的间距可为1m。 2. 十字板头形状宜为矩形，径高比为1:2，板厚宜为 2~3mm。 3. 十字板头插入钻孔底（或套管底部）深度不应小于 孔径或套管直径的3~5倍。 4. 十字板插入至试验深度后，至少应静置2~3min，方 可开始试验。
取值。 表 4.3.5 液化等级与液化指数的对应关系
液化等级 液化指数 IlE 轻微 0＜IlE≤6 中等 6＜IlE≤18 严重 IlE＞18
4.3.6
当液
7.5 十字板剪切试验 (vane shear test)
十字板剪切试验是一种在钻孔内快速测定饱和 软黏土抗剪强度的原位测试方法。自1954年由南京 水科院等单位对这项技术开始开发应用以来， 在 我国沿海地区得到广泛的应用。理论上，十字板剪 切试验测得的抗剪强度相当于室内三轴不排水剪总 应力强度。由于十字板剪切试验不需要采取土样， 可以在现场基本保持原位应力状态的情况下进行测 试，这对于难以取样的高灵敏度的黏性土来说具有 不可替代的优越性。
3. 探杆最大相对弯曲度应小于 1/1000。 4. 正式试验前， 应预先将贯入器打入土中 15cm， 然后开始记录每打入 10cm 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 到 50 击，而贯入深度未达到 30cm 时，可记录 50 击 的实际贯入度，并按下式换算成相当于 30cm 贯入度 的标准贯入试验锤击数N 。并终试验：
单桩竖向极限承载力 ( kN ) 桩端的截面积 ( m2 ) 桩在砂土中的侧面积 ( m2 )
桩在黏性土中的侧面积 ( m2 )
桩端附近土层中的标贯数；
桩周砂土层标贯击数
桩周黏土层标贯击数
h——
孔底虚土的厚度 ( m )
饱和砂土、粉土的液化
标准贯人试验是判别饱和砂土、粉土液化的重要手段， 我国《建筑抗震 设计规范》（GB50011—2010）规定
国内用标贯击数确定地基土变形参数的经验公式