岩土工程勘察-第七章-标准贯入试验

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。
圆柱体侧面的抗扭矩为
：M1

DH

D 2
Cv
圆柱体底面的抗扭矩为 ：M2
D2 D C
4
3H
D3C
12
H
顶面的抗扭矩为： M 3

12
D3
D13
C H
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)
M
M 1M 2
M3
DH

D 2
Cv

6
D3C H
M
MΒιβλιοθήκη 1M2M3
DH

D 2
Cv
Cv
CH
Cu

2M

D2

H


D 3
D3C
6
H
匀速扭转
Jackson(1969) 提出修正公式：
Cu


D3
2M H 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 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。
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。
（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。
n
IlE ＝
[1-Ni/Ncri]diWi…………(4.3.5)
i1
式中：IlE——液化指数； n——在判别深度范围内每一个钻孔标准贯人试验点的总数； Ni、Ncri——分别为 i 点标准贯人锤击数的实测值和临界值，当实测值大
于临界值时应取临界值；当只需要判别 15m 范围以内的液化时，15m 以下的实测 值可按临界值采用；
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。
di——i 点所代表的土层厚度(m)，可采用与该标准贯入试验点相邻的上、 下两标准贯人试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液 化深度；
Wi——i 土层单位土层厚度的层位影响权函数值（单位为 m-1）。当该层中点 深度不大于 5m 时应采用 10，等于 20m 时应采用零值，5～20m 时应按线性内插法 取值。
5. 扭转剪切速率宜采用1º~2º/10s，并在测得峰值强 度后继续测记1min。 6. 在峰值强度或稳定值测试完毕后，再顺扭转方向 连续转动6圈，测定重塑土的不排水抗剪强度。 7. 对开口钢环十字板剪切仪，应修正轴杆与土间摩 阻力的影响。
（5）试验成果及应用
十字板剪切试验的成果主要有：各试验点土的 不排水抗剪峰值强度、残余强度、重塑土强度和灵 敏度极其随深度变化曲线；抗剪强度与扭转角的关 系曲线等
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
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
评定地基土的承载力 我国《建筑地基基础设计规范》
砂土承载力标准值与标准贯入击数的关系
人力松绳
粘性土承载力标准值与标准贯入击数的关系
人力松绳
Terzaghi 提出用标贯击数确定地基土承载力标准 值经验关系，安全系数取3：
对条形基础：
f K 12N
对独立方形基础： f K 15N
日本住宅公团的经验关系式如下： f K 8N
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：
Cu (6 ~ 6.5)N
日本道路桥梁设计规范则采用下列经验关系式：
Cu (6 ~ 10)N
评定土的变形参数 国内用标贯击数确定地基土变形参数的经验公式
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。
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。
7.6 旁压试验
旁压试验又称为横压试验，它是通过圆柱状旁 压器对钻孔壁施加均匀横向压力，使孔壁土体发生 径向变形直至破坏，同时通过测量系统量测横向压 力和径向变形之间的关系，进一步推求地基土力学 参数的一种原位测试方法。分为预钻式和自钻式。
岩土工程勘察
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。
的标准贯入试验锤击数N 。并终试验：
N 30 50 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。
经验，地基容许承载力可按下式估算：
qa 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

(Cu ) 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
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—— h——
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 孔底虚土的厚度 ( m )
表 4.3.4 液化判别标准贯入锤击数基准值 No
设计基本地震加速度(g)
0.10
0.15
0.20
0.30 0.40
液化判别标准贯人锤击数基准值
7
10
12
16
19
4.3.5 对存在液化砂土层、粉土层的地基，应探明各液化土层的深度和厚度，按 下式计算每个钻孔的液化指数，并按表 4.3.5 综合划分地基的液化等级：
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
（1）试验目的
测定原位应力条件下软黏土的不排水抗剪强度。 估算软黏土的灵敏度。
（2）试验原理
十字板剪切试验是将具有一定高径比的十字板 插入待测试土层中，通过钻杆对十字板头施加扭矩 使其匀速旋转，根据施加的扭矩即可以得到土层的 抵抗扭矩，进一步可换算成土的抗剪强度。
板头侧面的剪切 阻力为均匀分布
（5）贯入击数的修正问题 杆长修正