工程地质勘察中的标准贯入试验分析

㊃土木工程㊃
工程地质勘察中的标准贯入试验分析
作者简介：刘先明（１９８５－），男，湖南邵阳人，本科，工程师，主要从事水工环工作㊂
刘先明
（湖南省地质矿产勘查开发局四一八队，湖南娄底４１７０００）
摘㊀要：标准贯入试验是一种工程地质勘察的原位测试方法，主要适用于粉土㊁一般粘性土和砂土，本文分析了标准贯入试验原理，对标准贯入试验在地基承载力的确定㊁土的变形参数的确定及砂土密实度的确定和地震液化判别等方面的应用进行了分析，最后就具体的工程案例分析了地基土液化判定，以期为类似工程提供参考㊂关键词：标准贯入试验；工程地质勘察；液化判别；地基承载力中图分类号：ＴＵ４１３．５
文献标识码：Ａ
文章编号：２０９６－２３３９（２０１８）０４－０１０６－０２
１㊀标准贯入试验原理
标准贯入试验也称为ＳＰＴ试验，作为一种原位测试技术，在工程地质勘察领域应用十分广泛㊂标准贯入试验是用质量为６３．５ｋｇ的重锤按照规定的落距（７６ｃｍ）自由下落，将标准规格的贯入器打入地层，根据打入难易度判定土层的性质㊂标准贯入试验结合钻孔进行，根据‘岩土工程勘察规范“（ＧＢ５００２１－２００１）（２００９版），贯入器打入土内１５ｃｍ后，记录每打入１０ｃｍ锤击数，以累计打入３０ｃｍ锤击数为标准贯入试验锤击数Ｎ㊂若锤击数ȡ５０㊁贯入深度＜３０ｃｍ，可按下式进行换算并终止试验㊂
Ｎ＝３０ˑ
５０ΔＳ
（１）
式中ΔＳ为５０击时贯入度，ｃｍ㊂
２㊀工程地质勘察中的标准贯入试验分析
标准贯入试验成果的应用需要依靠与载荷试验的对比和工程经验的积累，在部分缺少使用经验的地区，必须要和其他的测试方法结合使用（除判别地震液化外）㊂本文主要围绕标准贯入试验在地基承载力的确定㊁土的变形参数的确定及砂土密实度的确定和地震液化判别等方面的应用进行分析㊂
２．１㊀地基承载力的确定
图１㊁表１所示为各地区标准贯入试验击数与砂土㊁粘性土承载力的关系㊂２．２㊀土的变形参数的确定土的变形参数Ｅ０与标准贯入试验锤击数Ｎ的关系
如表２所示㊂
２．３㊀砂土密实度的确定
根据标准贯入试验结果，可对砂土密实度进行分类，当Ｎɤ１０，可判定为松散；１０＜Ｎɤ１５㊁１５＜Ｎɤ３０分别为稍密㊁中密；当Ｎ＞３０，则判定为密实㊂
图１㊀砂土标贯击数Ｎ与承载力ｆｋ关系曲线
表１㊀标准贯入试验锤击数与地基承载力的关系
出处江苏省水利工程总队
武汉市规划设计院湖北勘察院
铁道部第三勘测设计院
纺织工业部设计院
回归式Ｐ０＝２３．３ＮＮ＝３ １８ｆｋ＝８０＋２０．２Ｎｆｋ＝７０＋９．４Ｎ１．２
ｆｋ＝－２１２＋２２２Ｎ０．８
ｆｋ＝－８０３＋８５０Ｎ０．１
适用范围
粘性土㊁粉土
粘性土㊁粉土
粉土
粉细砂
中㊁粗砂
㊀注：Ｐ０为荷载试验比例界限，ｆｋ为地基承载力，单位ｋＰａ㊂
表２㊀Ｎ与Ｅ０的关系（单位：ＭＰａ）
出处湖北水利水电勘测设计院武汉市规划设计院西南综合勘察院
回归式Ｅ０＝１．０６５８Ｎ＋７．４３０６
Ｅ０＝１．４１３５Ｎ＋２．６１５６Ｅ０＝１０．２２＋０．２７６Ｎ
适用范围
粘性土㊁粉土
武汉粘性土㊁粉土
唐山新市区粉土㊁细砂地下水位－３ －４ｍ
６０１
２．４㊀饱和砂土㊁粉土地震液化的评价
根据‘建筑抗震设计规范“（ＧＢ５００１１－２０１０）（下文简称‘规范“）相关条文，标准贯入试验是地震液化判别的主要方法㊂当初判认为存在液化情况后，需开展标准贯入试验㊁计算液化指数㊁确定液化等级，并对液化危害性进行预测㊂
３㊀实例探析
３．１㊀工程概况
本文以某厂房地基土液化判定中原位测试标准贯入试验的应用为例进行分析㊂此厂房高为１１．７０ｍ，框架结构，独立基础㊂拟建场区的抗震设防烈度为８度㊂设计基本地震加速度值为０．２０ｇ，设计地震分组为第一组㊂３．２㊀地层与标准贯入试验
本场区地层从上至下依次为人工堆积层（粉质粘土填土①）㊁新近系（粉砂 细砂②㊁粘质粉土 砂质粉土②１㊁细砂③）㊁第四系（细砂④㊁粉质粘土 粘质粉土⑤㊁
粘土⑤１㊁细砂⑥），具体标准贯入试验数据如表３所示㊂
表３㊀标准贯入Ｎ６３．５试验数据
编号
①
②②１③
④
⑤⑤１
⑥锤击数（上为实际值，
下为标准值）／次
７ １４１０１６ ２３１９２４ ３１
２７
２９ ３７３３变异系数 ０．２５０．１４０．１１ ０．０９样本数
４７
２５
４２
１４
３．３㊀地基土液化判定３．３．１㊀判定方法
场区地层分布有新近系㊁第四系㊁地震烈度８度，黏
粒含量３％，地下水位埋深２．９０ ４．２０ｍ，依据‘规范“初步判定为液化，并采取标准贯入试验方法进行液化判定㊁液化指数计算并划分液化等级，具体步骤如下：
（１）将各钻孔标贯试验点深度值代入式（２）进行计
算，得到液化判别标贯试验锤击数临界值，与实际对比后判断试验点是否液化；
Ｎｃｒ＝Ｎ０β［ｌｎ（０．６ｄｓ＋１．５）－０．１ｄｗ］
３／ρｃ
（２）
式中Ｎｃｒ㊁Ｎ０为标贯锤击数临界值㊁基准值，Ｎ０取１２；β为
修正系数，取０．８０；ｄｓ㊁ｄｗ为标贯点深度㊁地下水位深度，ｄｗ取１ｍ；ρｃ为黏粒含量，取３㊂
（２）判断为液化后，代入式（３）计算单点液化指数；
ＩｌＥ＝
ðｎ
ｉ＝１
１－ＮｉＮ
ｃｒｉæè
çö
ø
÷
ｄｉＷｉ
（３）
式中ＩｌＥ为土体液化指数；Ｎｃｒｉ㊁Ｎｉ为第ｉ点标贯临界值㊁实测值；ｄｉ㊁Ｗｉ为第ｉ点所在土层厚㊁影响权值，ｄｉ＝２０ｍ，则Ｗｉ＝０，ｄｉɤ５ｍ，则Ｗｉ＝１０，其间取值用线性内插计算㊂（３）每个钻孔单点液化指数相加，获得单孔液化指数；
（４）判断单孔液化等级：ＩｌＥ＞１８为严重；６＜ＩｌＥɤ１８为中等；ＩｌＥɤ６为轻微㊂
３．３．２㊀结果分析
（１）根据单点液化指数分析可得：②层各点液化指
数均非零，判断为液化层；③层６个点液化指数（共７个试验点）非零，判断为液化层；④层各点液化指数为零或是不超过１，判断为非液化层㊂
（２）根据单孔液化指数分析可得：１＃㊁１１＃㊁１３＃㊁１５＃单
孔液化指数＞１８，判断为严重液化㊂
综合本场区地层情况㊁地下水位以及地震烈度，综合判定场地存在严重液化，经研究后决定采用碎石桩＋ＣＦＧ桩的处理方案，消除土体液化，提高地基承载力㊂
４㊀结语
在地质勘察中，标准贯入试验作为一种原位测试手段，具有操作简单㊁效率高㊁能提供多种岩土性质参数等优点，因此已被广泛推广应用㊂其可用于评价地基土的物理状态和岩土情况㊁计算天然地基的承载力㊁判别场地砂土／粉土是否发生液化等㊂在实际作业中需合理选择㊁规范计算，切实为岩土工程勘察提供可靠试验数据㊂
参考文献：
［１］㊀杨玉生，刘小生，赵剑明，等．标准贯入击数的挖填方校正方法研究［Ｊ］．水力发电学报，２０１４（１）：１７１－１７７．
［２］㊀胡增辉，李家奇，李晓昭，等．利用标准贯入试验确定粘性土的不排水抗剪强度［Ｊ］．地下空间与工程学报，２０１１（Ｓ２）：
１５７７－１５８２．
［３］㊀袁晓铭，曹振中．砂砾土液化判别的基本方法及计算公式
［Ｊ］．岩土工程学报，２０１１（４）：５０９－５１９．
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