原位测试-标贯 - 360文档中心

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）０４－０１０６－０２１㊀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㊂Ｎ＝３０ˑ５０ΔＳ（１）式中ΔＳ为５０击时贯入度，ｃｍ㊂２㊀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㊂２．１㊀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㊂２．３㊀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＝３１８ｆｋ＝８０＋２０．２Ｎｆｋ＝７０＋９．４Ｎ１．２ｆｋ＝－２１２＋２２２Ｎ０．８ｆｋ＝－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＋７．４３０６Ｅ０＝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－３－４ｍ６０１２．４㊀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㊂３㊀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①②②１③④⑤⑤１⑥锤击数（上为实际值，下为标准值）／次７１４１０１６２３１９２４３１２７２９３７３３变异系数０．２５０．１４０．１１０．０９样本数４７２５４２１４３．３㊀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２．９０４．２０ｍ，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＝ðｎｉ＝１１－ＮｉＮｃｒｉæèçöø÷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㊂３．３．２㊀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㊂４㊀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）：５０９－５１９．７０１。

标准贯入试验(图文)

通过试验数据，分析该地区砂土的承载力、变形特性、压缩性等力学性能，为工程设计和施工提供依据。
实例二：某地区粘性土的标准贯入试验
试验目的
了解某地区粘性土的物理性质和力学性能，为工程设计和施工提供依据。
试验设备
标准贯入试验锤、标准贯入试验杆、测力计、触探杆等。
试验过程
将标准贯入试验锤从一定高度自由下落，打入粘性土中，记录贯入深度和锤击数，同时测量土层压力和侧压力。
确定粘性土的状态和软硬程度
状态确定
通过标准贯入试验，可以了解粘性土的状态，如坚硬、硬塑、可塑、软塑或流塑等。
软硬程度评估
标准贯入试验的击数可以反映粘性土的硬度和强度。一般来说，击数越高，粘性土的硬度和强度越大，反之则越小。
影响因素
粘性土的含水量、有机质含量、矿物成分等因素会影响其状态和软硬程度，进而影响标准贯入试验的结果。
确定砂土的密实度和液化可能性
密实度确定
标准贯入试验可以反映砂土的密实程度，通过分析贯入击数与密实度的关系，可以评估砂土的密实度等级。
液化可能性评估
对于砂土层，标准贯入试验的击数可以用来评估其液化可能性。根据液化判别标准，当砂土的实测击数小于临界击数时，可能发生液化现象。
影响因素
砂土的颗粒组成、级配、地下水压力等都会影响标准贯入试验的结果，进而影响密实度和液化可能性的评估。
随着科技的不断进步和应用需求的增加，准贯入试验技术将不断发展和完善，提高测试精度和可靠性。
输标02入题
未来可以研究开发新型的准贯入试验仪器和设备，提高测试效率、减小对土层的扰动，并实现自动化和智能化。
01
03
同时，应加强与其他原位测试方法的比较和联合应用，综合分析各种测试方法的优缺点和适用范围，以提高

原位测试(动力触探-标准贯入等)

原位测试（GB 50021-2009）原位测试：在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。

原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。

适用条件：1. 当原位测试比较简单，而室内试验条件与工程实际相差较大时。

2. 当基础的受力状态比较复杂，计算不准确而又无成熟经验，或整体基础的原位真型试验比较简单。

3. 重要工程必须进行必要的原位试验。

优点：可以测定难于取得不扰动土样的有关工程力学性质；可避免取样过程中应力释放的影响；影响范围大，代表性强。

缺点：各种原位测试有其适用条件；有些理论往往建立在统计经验的关系上等。

影响原位测试成果的因素较为复杂,使得对测定值的准确判定造成一定的困难.软土原位测试的一般规定第1条软土地区工程地质勘察应增加原位测试工作量，其布置应与钻探、室内试验的配合和对比，以提高勘察质量。

原位测试成果的使用应考虑地区性和经验性。

第2条原位测试一般包括静力触探试验、十字板剪切试验，标准贯入试验、旁压试验、载荷试验及波速试验等。

选用原位测试方法应以土层情况、设计参数的要求以及建筑物等级等因素确定。

第3条采用静力触探方法评价土的强度和变形指标时，应结合本地区经验取值。

应用静力触探曲线分层时，应综合考虑土的类别，成因和地下水条件等因素。

第4条十字板剪切试验适用于测定软土的抗剪强度。

对重荷载的大型建筑，应测定其残余强度并计算其灵敏度。

第5条标准贯入试验可用于评价土的均匀性和定性地划分不同性质的土层，以及软土中夹砂层的密实度和承载力。

第6条旁压试验宜采用自钻式旁压仪。

依据仪器设备和土质条件，选择适当的钻头、转速、进速、泥浆压力和流量、刃口的距离等以确定最佳自钻方式。

第7条用载荷试验确定地基承载力时，承压板面积不宜小于5000。

承载力基本值的选用，应根据压力和沉降、沉降与时间关系曲线的特征，结合地区经验取值。

贯入试验

2.经验公式〔1〕适用N63.5≤9.0击，经验公式〔2〕适用于N63.5＞9.0击。（地基承载力特征值fak的经验公式的运用）。
3.人工挖孔桩桩端阻力特征值qpa=160×N63.5.（建筑地基基础技术规范-DB21/907-2005-9.3.2条).
4.人工挖孔经验公式qpa=54.8×N10-1140中的N10仅适用表中公式〔2〕的N10击数。
5.表中锤击数取整，中间值时采用直线内插。
摘自岩土工程勘察规范GB50021-2001-10.4
标准贯入试验N及因锤动力触探轻型N10;因锤动力触探重型N63.5和地基承载力特征值fak(Kpa)及人工挖孔桩桩端阻力特征值qpa(Kpa)经验公式换算表
N(击数）
N63.5（击数）
5.0
2.3
10
4.2
15
5.7
20
7.1
25
8.2
30
9.2
3.每贯入1m，宜将探杆转动一圈半，当贯入深度超过10m,每贯入20cm宜转动探杆一次。
4.对轻型动力触探，当N10＞100或贯入15cm锤击数超过50时，可停止试验，对重型动力触探，当连续三次N63.5＞50时，可停止试验改用超重型动力触探。
三.圆锥动力触探试验成果分析应包括下列内容：
1.单孔连续圆锥动力触探试验应绘制锤击数与贯入深度关系曲线。
25
42
50-60
指标
贯入30cm的读数N10
贯入10cm的读数N63.5
贯入10cm的读数N120
主要适用岩土
浅部的填土、砂、土、粉土、粘性土
砂土、中密以下的碎石土、极软岩
密实和很密的碎石土、软岩、极软岩
二.圆锥动力触探试验技术应符合下列规定：

原位测试技术汇总

原位测试技术汇总2022.08.03原位测试是指在地层或土体的原位应力状态和天然含水率保持不变、原生结构不受或少受扰动的条件下，直接或间接地测定岩、土体各种工程特性、参数的试验方法，是岩土工程勘察的重要手段之一。

常用的原位测试方法主要有：载荷试验、静力触探试验、圆锥动力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验、旁压试验、扁铲侧胀试验等。

岩土工程勘察时，应根据技术要求和地层条件选用合适的原位测试方法。

因旁压试验及扁铲侧胀试验对地层条件适用性要求相对较高，设备仪器相对复杂，致使其使用受到一定的限制，本文不讨论这两种方法。

1 常用原位测试方法的适用条件1.1 载荷试验载荷试验分平板载荷和螺旋板载荷两种，平板载荷适用于各类土、软质岩和风化岩体，螺旋板载荷适用于深层地基土及地下水位以下的软土、一般粘性土、粉土及砂类土。

深层平板载荷试验深度不应小于5m。

但载荷试验通常历时较长、成本较高，致使其使用频率受到一定影响。

1.2 圆锥动力触探圆锥动力触探分为轻型、重型和超重型三种。

轻型适用于一般粘性土，重型及超重型适用于中砂以上的砂类土及碎石土。

轻型主要用于验槽和地基处理检测，重型在勘察及地基处理检测中大量使用，超重型应用较少，可用于密实的碎石土。

1.3 标准贯入试验标准贯入试验适用于一般粘性土、粉土、砂类土、花岗岩类的风化壳和残积土。

标准贯入试验与圆锥动力触探试验配合使用，可进行各类土质及风化岩的原位测试，且设备轻便、操作简单、经验丰富，使之在当前岩土工程勘察中应用最为普遍。

1.4 静力触探试验静力触探试验适用于软土、粘性土、粉土、砂类土及含少量碎石的土层。

手摇式轻型多用于较大设备难以进入的狭小场地的浅层测试。

全液压传动型除狭小场地外，使用普遍。

1.5 十字板剪切试验十字板剪切试验适用于测定饱和软粘性土的不排水抗剪强度及灵敏度等参数，测试深度不宜大于30m。

由于其贯入设备与静力触探通用，且都用于软土地区，因此二者通常联合使用，并与钻探取样成果结合，大大提高勘察效率，降低勘察成本，丰富成果参数。

岩土工程勘察原位测试标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验操作规程及试验要点

岩土工程勘察原位测试标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验现场操作规程一、标准贯入试验 1. 先用钻具钻至试验土层标高以上 0.15m 处，清除残土。

清孔时应避免试验土层受到扰动。

当在地下水位以下的土层进行试验时，应使孔内水位高于地下水位，以免出现涌砂和坍孔。

必要时应下套管或用泥浆护臂。

2. 贯入应拧紧钻杆接头，将贯入器放入孔内，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。

孔口宜加导向器，以保证穿心锤中心施力。

注：贯入器放入孔内，测定其深度，要求残土厚度不大于 0.1m。

3. 采用自动落锤法，将贯入器以每分钟 15~30 击打入土中 0.15m 后，开始记录每打入 0.10m 的锤击数，累计 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，贯入 0.3 吗锤击数超过 50 击时，不应强行打入，记录 50 击的贯入深度。

4. 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，并量测其长度。

将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。

5. 重复以上步骤，进行下一深度的贯入试验，直到所需深度。

二、静力触探试验 1. 平整实验场地，设置反力装置。

将触探主机对准孔位，调平机座（用分度值为 1mm 的水准尺校准），并紧固在反力装置上。

2. 将已穿入探杆内的传感器引线按要求接到量测仪器上，打开电源开关，预热并调试到正常工作状态。

3. 贯入前应试压探头，检查顶柱、锥头、摩擦筒等部件工作是否正常。

当测孔隙压力时，应使孔压传感器透水面饱和。

正常后将连接探头的探杆插入导向器内，调整垂直并紧固导向装置，必须保证探头垂直贯入土中。

启动动力设备并调整到正常工作状态。

4. 采用自动记录仪时，应安装深度转换装置，并检查卷纸机构运转是否正常；采用电阻应变仪或数字测力仪时，应设置深度标尺。

5. 将探头按 1.2±0.3m/min 匀速贯入土中 0.5~1.0m 左右（冬季应超过冻结线），然后稍许提升，使探头传感器处于不受力状态，待探头温度与低温平衡后（仪器零位基本稳定），将仪器调零或记录初始读数，即可进行正常贯入。

圆锥动力触探和标准贯入试验(简介及存在问题)

圆锥动力触探和标准贯入试验圆锥动力触探试验习惯上称为动力触探试验（DPT：dynamic penetration test）或简称动探，它是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥形探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数（或贯入能量）来判定土的物理力学特性和相关参数的一种原位测试方法。

标准贯入试验习惯上简称为标贯。

它和动力触探在仪器上的差别仅在于探头形式不同，标贯的探头是一个空心贯入器，试验过程中还可以取土。

因为和动力触探试验由许多共同之处，故将其放入同一章中论述。

动力触探和标准贯入试验在国内外应用极为广泛，是一种重要的土工原位测试方法，具有独特的优点：（1）设备简单，且坚固耐用；（2）操作及测试方法容易掌握；（3）适应性广，砂土、粉土、砾石土、软岩、强风化岩石及粘性土均可；（4）快速，经济，能连续测试土层；（5）标准贯入试验可同时取样，便于直接观察描述土层情况；（6）应用历史悠久，积累的经验丰富。

因此，动力触探和标准贯入试验在岩土工程中应用极广。

目前，世界上大多数国家在岩土工程勘察中都不同程度地使用动力触探技术。

其中，美洲、亚洲和欧洲国家应用最广；而日本则几乎把动力触探技术当作了一种万能的土工勘测手段。

试验设备和方法试验设备动力触探使用的设备如图3-1，包括动力设备和贯入系统两大部分。

动力设备的作用是提供动力源，为便于野外施工，多采用柴油发动机；对于轻型动力触探也有采用人力提升方式的。

贯入部分是动力触探的核心，由穿心锤、探杆和探头组成。

图3-1 现场动力触探试验根据所用穿心锤的质量将动力触探试验分为轻型、中型、重型和超重型等种类。

动力触探类型及相应的探头和探杆规格见表3-1。

表3-1 常用动力触探类型及规格类型锤质量/kg落距/cm探头规格探杆外径/mm触探指标（贯入一定深度的锤击数）备注锥角/底面积/cm2轻型10105030604512.64.92512贯入30cm锤击数N10贯入10cm锤击数N10工民建勘察规范等推荐英国BS规程中型28 80 60 30 33.5 贯入10cm锤击数N28工民建勘察规范推荐重型63.5 76 60 43 42 贯入10cm锤击数N63.5岩土工程勘察规范推荐超重型120 100 60 43 60 贯入10cm锤击数N120水电部土工试验规程推荐在各种类型的动力触探中，轻型适用于一般粘性土及素填土，特别适用于软土；重型适用于砂土及砾砂土；超重型适用于卵石、砾石类土。

圆锥动力触探和标准贯入试验(简介及存在问题)

圆锥动力触探和标准贯入试验圆锥动力触探试验习惯上称为动力触探试验（DPT：dynamic penetration test）或简称动探，它是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥形探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数（或贯入能量）来判定土的物理力学特性和相关参数的一种原位测试方法。

标准贯入试验习惯上简称为标贯。

它和动力触探在仪器上的差别仅在于探头形式不同，标贯的探头是一个空心贯入器，试验过程中还可以取土。

因为和动力触探试验由许多共同之处，故将其放入同一章中论述。

动力触探和标准贯入试验在国内外应用极为广泛，是一种重要的土工原位测试方法，具有独特的优点：（1）设备简单，且坚固耐用；（2）操作及测试方法容易掌握；（3）适应性广，砂土、粉土、砾石土、软岩、强风化岩石及粘性土均可；（4）快速，经济，能连续测试土层；（5）标准贯入试验可同时取样，便于直接观察描述土层情况；（6）应用历史悠久，积累的经验丰富。

因此，动力触探和标准贯入试验在岩土工程中应用极广。

目前，世界上大多数国家在岩土工程勘察中都不同程度地使用动力触探技术。

其中，美洲、亚洲和欧洲国家应用最广；而日本则几乎把动力触探技术当作了一种万能的土工勘测手段。

试验设备和方法试验设备动力触探使用的设备如图3-1，包括动力设备和贯入系统两大部分。

动力设备的作用是提供动力源，为便于野外施工，多采用柴油发动机；对于轻型动力触探也有采用人力提升方式的。

贯入部分是动力触探的核心，由穿心锤、探杆和探头组成。

图3-1 现场动力触探试验根据所用穿心锤的质量将动力触探试验分为轻型、中型、重型和超重型等种类。

动力触探类型及相应的探头和探杆规格见表3-1。

表3-1 常用动力触探类型及规格类型锤质量/kg落距/cm探头规格探杆外径/mm触探指标（贯入一定深度的锤击数）备注锥角/底面积/cm2轻型10105030604512.64.92512贯入30cm锤击数N10贯入10cm锤击数N10工民建勘察规范等推荐英国BS规程中型28 80 60 30 33.5 贯入10cm锤击数N28工民建勘察规范推荐重型63.5 76 60 43 42 贯入10cm锤击数N63.5岩土工程勘察规范推荐超重型120 100 60 43 60 贯入10cm锤击数N120水电部土工试验规程推荐在各种类型的动力触探中，轻型适用于一般粘性土及素填土，特别适用于软土；重型适用于砂土及砾砂土；超重型适用于卵石、砾石类土。

原位测试-标贯试验杆长修正及统计A4打印版

γs=0.41
φ k= 1
全 ③-1 风
化
n= 4
φ m= 2.5
1
标贯
σf= 1.291 δ= 0.516
γs= 0.41
φ k= 1
全 ③-1 风
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标贯
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岩土工程第八讲--原位测试

一、静力触探试验目的 1.根据贯入阻力曲线的形态特征或数值变化幅度划分土层； 2.评价地基土的承载力； 3.估算地基土层的物理力学参数； 4.选择桩基持力层、估算单桩承载力，判断沉桩的可能性； 5.判定场地土层的液化势。
二、静力触探试验基本原理
静力触探试验的基本原理是通过一定的机械装置，用准静力将标准规格的金属探头垂直均匀地压入土层中，同时利用传感器或机械量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力，并根据测得的阻力情况来分析判断土层的物理力学性质。
6.当在预定深度进行孔压消散试验时，应量测停止贯人后不同时间的孔压值，其计时间隔应由密而疏合理控制。试验过程中不得松动探杆。
五、静力触探试验的成果单桥探头：比贯入阻力（ps）—深度（h）关系曲线；双桥探头：锥尖阻力（qc）—深度（h）关系曲线；
侧壁摩阻力（fs）—深度（h）关系曲线；摩阻比（Rf）—深度（h）关系曲线；孔压探头除上述曲线外，还有：初始孔压（ui）—深度（h）关系曲线；孔压（ut）—对数时间（lgt）关系曲线。
由锥尖阻力qc和侧壁摩擦力fs还可得到摩阻比Rf如下：
Rf

fs qc
双桥探头结构示意图
2. 贯入装置
贯入装置由两部分组成，一是给触探杆加压的压力装置；二是提供加压所需反力的反力系统。
压力装置
液压传动式手摇链条式电动丝杆式
反力系统
地锚式重力式
3. 量测装置触探头在贯入土层的过程中其变形柱会随探头
根据比贯入阻力ps的计算值psca与液化临界比贯
入阻力
p
' s
大小，来判断土层是否液化。
p
' s

p sc a

第七章—标准贯入试验

5．每贯入45cm，提出贯入器，将其中土样取出进行鉴别描述、记录(jìlù)，然后换以钻具继续钻进，至下一需要进行试验的深度，再重复上述操作。一般每隔1.0~2.0m进行一次试验。
21
精品资料
（一）试验方法与技术(jìshù)要求
6．在不能保持孔壁稳定的钻孔(zuàn kǒnɡ)中进行试验时．应下套管以保护孔壁，或采用泥浆护壁。 7．最后绘出击数N和贯入深度标高（H）的关系曲线。见右图5-3。
径45mm的穿心孔，此孔为放导向杆用。国际、国内的穿心锤除重量相同外，锥形上不完全统一。落锤能量受落距控制，落锤方式有自精品资动料脱钩和非自动脱钩两种 13
14
精品资料
（一）标准(biāozhǔn)贯入试验的试验设备
3．触探杆国际上多用直径为40~50mm的无缝钢管，我国
则常用直径为42mm的工程地质钻杆。在与穿心锤连接处设置一锤垫。
10
精品资料
二、试验(shìyàn)的仪器设备和原理
（一）试验(shìyàn)设备（二）试验(shìyàn)的基本
原理
11
精品资料
（一）标准(biāozhǔn)贯入试验的试验设备
标准(biāozhǔn)贯入试验设备主要由贯入器、触探杆和穿心锤三部分组成。如下图所示。
12
精品资料
（一）标准(biāozhǔn)贯入试验的试验设备
表5-2 N63.5的杆长修正(xiūzhèng)系数
31
精品资料
表5-2中的α值是根据牛顿(niú dùn)弹性碰撞理论计算而得，并非实测值，与实际并不符合。关于限制在21m以内也是由于历史原因造成的。目前，实际工程中标准贯入试验的杆长最长已超过100m，试验成果(N值)仍能较好地反映土层的力学性质的变化。（2）日本东海大学宇都-马等实测了水平搁置的120m钻杆系统在受锤击时杆顶端与底端的锤击动应力的衰减情况和位移，建议的修正关系如下：

岩土工程勘察与软件应用：原位测试

显然，当建筑物附加压力≤P0时，地基土的强度是完全保证的，且沉降也很小。而当基底附加压力大于P0小于Pu
时，地积土不会发生整体破坏，但建筑物的沉降量较大。
静力载荷试验可用于下列目的：
1）确定地基土的临朔荷载P0.极限荷载Pu，为评定地基土
的承载力提供依据；
2）估计地基土的变形模量E0。不排水抗剪强度Cu和基床反力系数K。
剪试验、点荷载强度试验、回弹锤测试、便携式弱面剪试验 2、岩体应力测定测定岩体天然应力状态下及工程开挖过程中应力的变化。
如：地下洞室开挖
3、水文地质试验钻孔压水试验（裂隙岩体）、抽水试验（中、强富水性含水
层）、注水试验（干、松散透水层）、岩溶裂隙连通试验等 4、改善土、石性能的试验
为地基改良和加固处理提供依据。如：灌浆试验、桩基试验等
3、计算地基沉降量
Sj
S
b B
粘土
Sj
S
b 2 B 30 2 B b 30
砂土
式中: S - 在与基底压力相同压力作用下承
压板的沉降量
b - 设计基础宽度
原位测试2-静力触探
一、定义静力触探(简称CPT)是借助机械把一定规格的圆锥形探头匀
速压入土中，通过测定探头的端阻qｃ，侧壁摩阻力fｓ来确定土体的物理力学参数，划分土层的一种土体勘测技术。静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷兰锥” 试验。按测量机理分：机械式静力触探和电测式静力触探按探头功能分：单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探电测式静力触探的优点：（1）测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用；（2）测试数据精度高，再现性好；（3）采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果可由计算机自动处理，减少了工作强度。

土体原位测试的概念

c.将探头、测量电缆、探杆连接起来，并检查测量仪表，并调零
d.将连着探杆的探头压入地下，同时记录深度值和测量仪表的数据
注意事项
1. 触探机就位后，应调平机座，并使用水平尺校准，使贯入压力保持竖直方向，并使机座与反力装置衔接、锁定。
2. 触探机的贯入速率应控制在1-2cm/s，一般为2cm/s；使用手摇式触探机时，手把转速应力求均匀。
0.8 4
0.2 42 1
41 20.5
1.2
0.3 43 2
41 20.5
0.9
1.0 36 6 1.1 41 0 1.2 42 1.3 38
30 15.0 41 20.5
2．绘制触探参数随深度的变化曲线包括qc-H，fs-H，FR-H
3.可以用计算机来数据处理和绘图 ( page 245249)
程地质分层，并定土名。
临界深度
模型试验及实测表明，地表厚层均质土的贯入阻力自地表向下是逐渐增大的。当超过一定深度后，阻力才趋近一个常数值，这个土层表面一定深度就称为临界深度。
临界深度在砂土中表现明显，在粘土中基本不存在。
1：100
2.土类划分
a) 单桥探头根据Ps， Ps 大的一般为砂层， Ps 小的一般为粘土层。
第一章概述
一、土体原位测试的概念
原位测试（In-Situ Testing ）：在岩土体原有的位置上，在保持岩土的天然结构、天然含水量以及天然应力状态条件下测定岩土性质称为原位测试。
土体原位测试：一般指的是在工程地质勘察现场，在不扰动或基本不扰动土层的情况下对土层进行测试，以获得所测土层的物理力学性质指标及划分土层一种土工勘察技术。
静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷兰锥”试验。

第7章.标贯试验

优点和缺点
• 优点：（1）操作简单，地层适应性广，对不易钻探取样的砂土和砂质粉土尤为适用，当土中含有较大碎石时，使用受限制。（2）通过标准贯入试验，从贯入器中还可以取得土样，可对土层进行直接观察，利用扰动土样，可以进行鉴别土类的有关试验。 • 缺点：（1）离散性比较大，故只能粗略地评定土的工程性质。（2）与圆锥动力触探试验相似， SPT并不能直接测定地基土的物理力学性质，而是通过与其他原位测试手段或室内试验成果进行对比，建立关系式，积累地区经验，才能用于评定地基土的物理力学性质。
影响因素
• 影响标准贯入试验的因素有很多，主要有以下两个方面: • 1.钻孔孔底土的应力状态:不同的钻进工艺(回转、水冲等)、孔内外水位的差异、钻孔直径的大小等，都会改变钻孔底应力状态，它会对标准贯入试验有重要影响。 • 2.锤击能量:通过实测，即使是自动自由落锤，传输给探杆系统的锤击能量有很大的波动，变化范围达到士(45-50%)，对于不同单位、不同机具、不同操作水平，锤击能量的变化范围更大。
2. 设备与原理
• 2.1 设备 • 标准贯入试验设备主要由贯入器、贯入探杆和穿心锤三部分组成。 • 1.贯入器:标准规格的贯入器是由两个半圆管合成的圆筒型探头。 • 2.穿心锤:重63.5kg的铸钢件，中间有一直径 45mm的穿心孔，此孔为放导向杆用。 • 3.触探杆:国际上多用直径为40-50mm的无缝钢管，我国则常用直径为42mm的工程地质钻杆。
1. 概述
• SPT实际上仍属于动力触探类型之一，所不同的是，其触探头不是圆锥探头，而是标准规格的圆筒形探头 (由两个半圆筒合成的取土器)，称之为贯入器。利用规定的落锤能量将贯入器打入土中，根据贯入的难易程度，可用贯入30cm的击数 N判定土的物理力学性质。

原位实验

一、动力触探原理：动力触探是利用一定的落锤能量，将一定尺寸、一定形状的探头打入土中，根据打入的难易程度(贯入度)来测定土的性质的一种现场测试方法。

根据锤重、落距、探头或贯入器的不同，可将动力触探分为轻型、中型、重(1)型(即标准贯入试验)和重(2)型。

各型动力触探的技术指标参考数据如下表：适用条件：轻型和中型动力触探，适用于一般粘性土；标准贯入试验除适用一般粘性土外，还可适用于粉土、砂土，包括粉砂、细砂和中砂。

常用于，两层以下建筑，施工验槽，贯入深度可达4米。

现场操作：成果整理应用：轻型触探仪利用一定的锤击动能，对地基土作出工程地质评价；锤重: 10kg+10g 落高:500mm 最大贯入深度: 6000mm贯入锤锤度: 60度贯入锤角最..CLD－2型静力触探贯入机.工作原理1.把主机与横担用螺丝连接。

2.根据横担的长度选择下锚点，把两个地锚插入土中（在主机两边）。

3.下锚可以用下锚扳手加套筒（助力）二人匀速推（根据土层可选用大地锚片和小地锚片），也可用大管子钳下锚。

4.把主机安装在两根锚杆中间必须水平安放，用土填实，不能摇动。

5.把地锚夹板套入地锚杆里，放在横担上。

6.探杆穿线，把探杆一正一反排列，电缆线逐一穿过，一头连接探头，（电缆连接线处用防水胶带扎紧）。

不能有水渗到电缆里面（否则探头会坏）另一头连在仪表上。

7.把探头连接在探杆上，穿过上孔和下孔，把探杆一根一根连接住（接头处拧紧），在主机下面孔上安放导向套，夹住探杆，使探杆左右不能摇动.8.在探杆接头处插入衬垫，压入土中时把一块山形板放在衬垫上面，再摇动主机手柄，使主机两面链条转动，通过链条两边的加长销压住山形板，把探头均速压入土中二、静力触探实验静力触探是利用压力装置将带有触探头的触探杆压入试验土层，通过系统量测土的贯入阻力，并将该贯入阻力与土的基本物理力学特性指标间建立地区经验关系，即可根据现场静力触探资料确定土的基本物理力学特性指标，静力触探是钻孔原位测试重要方法之一，广泛用于各类工程勘察。

原位测试技术

0.1 原位测试技术岩土工程：“根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动。

”岩土工程勘察所采用的方法和手段较多，主要有勘探（包括钻探、井探、槽探、坑探、洞探、物探、触探等）、原位测试和室内试验等。

原位测试：从广义上讲，包括原位检测和原位试验两部分，即指在被测试对象的原始位置，在不破坏、不扰动或少扰动被测试或检测对象原有（天然）状态的情况下，通过试验手段测定特定的指标，进而评价被测试对象阶性能和状态。

从狭义上讲，原位测试是指利用一定的试验手段在天然状态（天然应力、天然结构和天然含水量）下，测试岩土的反应或一些特定的物理、力学指标，进而依据理论分析或经验公式评定岩土的工程性能和状态。

0.2 原位测试方法载荷试验、静力触探、圆锥动力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验、旁压试验、扁铲侧胀试验、现场直接剪切试验、波速测试、岩体原位应力测试和激振法测试。

0.3 原位测试优缺点项目原位测试室内试验试验对象1．测定土体范围大，能反映微观、宏观结构对土性的影响，代表性好；2．对难以取样的土层仍能试验；3．对试验土层基本不扰动或少扰动；4．有的能给出连续的土性变化剖面，可用以确定分层界线；5．测试土体边界条件不明显1．试样尺寸小，不能反映宏观结构、非均质性对土性的影响，代表性较差；2．对难以或无法取样的土层无法试验，只能人工制备土样进行试验；3．无法避免钻进取样对土样的扰动；4．只能对有限的若干点取样试验，点间土样变化是推测的；5．试验土样边界条件明显应力条1．基本上在原位应力条件下试验；2．试验应力路径1．在明确、可控制的应力条件下试验；件无法很好控制；3．排水条件不能很好控制；4．试验时应力条件有局限性2．试验应力路径可以事先预定；3．能严格控制排水条件；4．可模拟各种应力条件进行试验应变条件1．应变场不均匀；2．应变速率一般大于实际工程条件下的应变速率1．试样内应变场比较均匀；2．可以控制应变速率岩土参数反映实际状态下的基本特性反映取样点上，在室内控制条件下的特性试验周期周期短，效率高周期较长，效率较低1载荷试验1.1 概述1.1.1 载荷试验方法载荷试验（P1ate Load Test，简称PLT）：是在现场通过一定面积的刚性承压板向地基逐级施加荷载，测定天然地基、单桩或复合地基的沉降随荷载的变化，借以确定地基土的承载能力和变形特征的现场试验。

原位测试标定实验报告

一、实验目的1. 了解原位测试标定的基本原理和方法。

2. 掌握原位测试设备的使用和操作。

3. 通过实验验证原位测试标定的准确性和可靠性。

二、实验原理原位测试标定是指对原位测试设备进行校准和调整，使其在特定条件下能够准确测量所测量的物理量。

本实验采用的原位测试设备为X射线衍射仪（XRD），其原理是基于X射线与物质的相互作用，通过测量X射线衍射强度和衍射峰的位置来分析物质的晶体结构和物相组成。

三、实验设备与材料1. 原位测试设备：X射线衍射仪（XRD）2. 样品：标准晶体样品（如石英、氧化铝等）3. 辅助设备：计算机、数据采集卡、样品台、X射线管等四、实验步骤1. 样品准备：将标准晶体样品研磨成粉末，过筛后装入样品杯中。

2. 设备调试：开启X射线衍射仪，调整X射线管电压、电流、样品台位置等参数，确保设备正常运行。

3. 标准样品测试：将标准晶体样品放入样品杯中，调整样品台位置，使样品处于最佳测量位置。

启动X射线衍射仪，采集标准样品的衍射图谱。

4. 数据处理：将采集到的衍射图谱导入计算机，利用XRD分析软件对衍射峰进行拟合，得到衍射峰的位置、强度等信息。

5. 标定计算：根据标准样品的已知物相组成和衍射峰位置，计算原位测试设备的标定参数。

6. 实验验证：对未知样品进行测试，将测试结果与标定参数进行对比，验证原位测试标定的准确性和可靠性。

五、实验结果与分析1. 标准样品测试结果：通过XRD分析软件对标准样品的衍射图谱进行拟合，得到衍射峰的位置、强度等信息，与标准样品的已知物相组成进行对比，验证了原位测试设备的准确性和可靠性。

2. 标定计算结果：根据标准样品的已知物相组成和衍射峰位置，计算得到原位测试设备的标定参数。

3. 实验验证结果：对未知样品进行测试，将测试结果与标定参数进行对比，验证了原位测试标定的准确性和可靠性。

六、实验结论1. 本实验成功完成了原位测试标定实验，验证了原位测试设备的准确性和可靠性。

2. 通过标定计算得到的标定参数，可以用于未知样品的测试，提高测试结果的准确性和可靠性。

三种原位试验检测方法的运用条件及成果应用

1114 收稿日期： 2012作者简介：刘洋（ 1980- ），女，工程师；
冷慧阳（ 1979- ），男，助理工程师
第 39 卷第 2 期 2013 年1 月
刘
洋等：三种原位试验检测方法的运用条件及成果应用
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滑动面、软硬土层界面，检测地基土处理效果等。3 ）标准贯入试验。标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土。标准贯入试验锤击数 N 值，可对砂土、粉土、粘性土的物理状态、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、成桩的可靠性等做出评价。
3 浅层平板载荷试验、圆锥动力触探试验、标准贯入试验的资料整理及成果应用 3 ． 1 浅层平板载荷试验
地基土浅层平板载荷试验适用于确定浅部地基土层的承压板下应力主要影响范围内的承载力和变形参数。 2011 建筑地基浅层平板载荷试验的承载力确定见 GB 50007基础设计规范附录 C。浅层平板载荷试验要点规定很清楚： C． 0． 8 规定同一土层参加统计的试验点不应少于三点，各试验实测值的极差不得超过其平均值的 30% ，取此平均值作为该土层的地基承如果超过 30% ，规范没有下文，这时可考虑去掉高载力特征值 f ak ，测试值再进行统计（此时参加统计的试验点不得少于 3 点，若不足应增加试验点数）直到实测值的极差不超过其平均值的 30% 时，取平均值作为该土层的地基承载力特征值 f ak 。浅层平板载荷试验成果应用： 1 ）为设计提供承载力。当给出地基土承载力特征值 f ak 后设计可按式（ 1 ）修正： f a = f ak + η b γ（ b － 3 ） + η d γ m （ d － 0 ． 5 ）（ 1）