国内外用标贯击数获得砂土地基承载力方法的差异

第01期（总第440期)吉林水利2019年01月[文章编号]1009-2846 (2019) 01-0029-04
国内外用标贯击数获得砂土地基
承载力方法的差异
罗阳生
(上海勘测设计研究院有限公司，中国上海200434)
[摘要]通过对国内外用标贯击数获取砂土地基承载力的方法介绍和分析可知，国内方法注重经验的应用，比 较实用简单；而国外的方法注重理论的严谨性，且计算比较繁琐，两种方法存在系统差异性。

故在国外工程进行砂土层地基承载力分析时，建议使用国外方法。

[关键词]归一化标准贯入值；能量标定；杆长修正；上覆有效压力；地基承载力
[中图分类号]TU470
引百
随着近年来国家一带一路战略的推进，中国企 业与沿线国家的交往日益增加，对沿线国家的投资 也不断增多，基础设施投资项目已成为亮点。

由于 国外工程咨询行业基本上已被西方国家所垄断，中国的勘测设计企业在进行国际化布局时不得不直 接面对国外咨询专家只信任西方国家标准而排斥 中国标准的尴尬局面。

因此在国外工勘察时，由于工期、所在国
能力差等情况，往往只对砂 进行原测：。

国外咨询专 对 国由标得的砂土地基 力，不但不 ，对国所的对地基力进行 为不解的情况。

因此本文试图将国内与国外 由标贯击数得出砂土地基承载力的方法进行详细的
对 ，期 差 ，为国 行在国外 此 时 对 。

1国外方法
标准贯入试验（SPT)是国内外通用的一种岩
程原 测 ，设 ，，能取样，，的。

戈[文献标识码]B
于砂 、一 ，在
原 的砂土中得 。

在
同的情况下，因不同国家 的标准贯入设备不，统的 能量变 非常大，因此妨碍了标 ！值资料的统一分析，并影值与土的质 关的靠。

Seed112基准的力波能量为603，各
不 设 测的！值统一 为标准的 •!0,再 ！0换算为有效上覆压力！^=1005-6 时的（！〇«)，上述过程称为标准贯入！值的归一 化。

这一建议早已为欧、美、日等国普遍接受。

1.1标贯试0!值的修正
(1)能量的标定
钻 能量的标定原理如下&在离打 头处设置一测力计，以便量测传递 的动能能量，记录 受打后的力一时间波形曲线。

用公式计算出进 的第一个压缩波的能量％&，则量测力波能量比％'(3)为：
%'=(%,/%*)(%)(1)
式中，％&为的第一压缩波能量;％9为理论的 动能（％(=*+H=476N，m)。

£；为 于不标设的特定能。

标准的 器 ，基准的应力波能量比为603,则可用％标准/为标准的 /(0。

[收稿日期]2018-01-29
[作者简介]罗阳生（1987-)，男，汉，湖北阳新人，学士学位，工程师，研究方向为水利水电工程地质勘察。

-29-
%〇=|&/60 (2)
式中为相应于&■的实测锤击数；C&)为能 量修正系数。

根据参考文献[1]和[2]提供的资料，对各国不 同标准贯人设备的钻杆应力波能量比及能量修正 系数总结如表1。

表1英、美、日标准贯入试验的£)'、C&)?[1]
国家击锤方式锤方式钻杆能量比&)/>能量修正系数美国安全型绳索卷扬系统，绳索在卷筒上绕2匝，锤砧重25%6060/60=1.00穿心型系 ， 2 ，120%4545/60=0.75国古老标准型系 ，1，30%6060/60=1.00 Pi1con型（穿心锤）自动脱钩6060/60=1.00日本Tombi()的 ，20%7878/60=1.30穿心锤的 系，120%6767/60=1.12
从表1可看出，为了减少对标贯击数能量修正 的工作量，欧美等国家已经通过特定的设备、特定 的操作方式等来控制&■的值为固定的60,这样能 量修正系数为1，故而无需再 能量修正。

(2)杆长修正
根据国标准，如果杆长小于或等于10/，则 需对砂土的标贯击数进行杆长修正，修正系数见 表2;如果杆 于10m，则无需 杆修正[0]。

表2 杆长修正系数一览表
锤砧以下的杆长（m)修正系数"
>10 1.0
6 100.95
460.85
340.75
(3) 上覆有效压力的修正
以力！/=100k P a为参考基准压力，G ibbs和Holtz(1957)将不同有效上覆压力下 的实-%值归一化为％1!
%1=CV%(3)中，％为实测的锤击数;％1为修正为！/= 100k P a的击数;C%为 力修正系数。

考能量修正系数C&)和 力修正系数C%，实测标准贯人％值最终归一化后应 为
(%1)60=(%.%*0=(&)•(%.% ⑷
表3中给出了不同学者提出的上覆压力修正 系数C%的经表达式。

(4)下水的 I
表3上覆压力修正系数经验公式汇总表[3]
提出者(%
!*07(!./!"2) 0.5 0.75 1.5 2 2.5 3
39
16+23!*，
2-0.771,-
!*+1.42 1.170.77 0.63 0.53 0.46 0.36 0.3 0.25 0.22 0.2
Gills &Ho11e(1957)
Peck，Harsen & Thomburn(1974)
Jamialkowski Seed et a1(1976) Seed(1979)
Skempton(1986)
1.047/(!*+!)051
1-1.251g!*:
曲线 #=40P~60>
曲线 #r=60>~80>
----(正常固结细砂）
—(正常固结粗砂）
1 (超固结细砂）
1.23 1.1 1
1.49 1.21 1
1.38 1.16 1
1.36 1.14 1
1.36 1.14 1
1.33 1.14 1
1.20 1.09 1
1.42 1.17 1
0.870.770.7
0.850.730.66
0.780.620.5
0.80.690.6
0.840.740.67
0.800.670.57
0.860.750.67
0.770.630.53
0.630.540.46
0.60.520.46
0.40.250.13
0.54
0.61
0.500.400.33
0.600.500.43
0.460.360.30
0.40.350.31
0.420.390.36
0.03
0.290.250.22
0.380.330.30
0.250.220.20
注！1"/!-2!100kPa，#$•为砂土的相对密度-30-
美国Terzaghi和Peck(1953)认为：对于有效 粒径d l0在0.1— 0.05mm范围内的饱和粉、细砂，当其密度大于某一临界密度时，贯人助力将会偏 大。

相应于此临界密度的标准贯入击数为15,故在 此类砂土中贯入击数！'大于15时，其有效击数应 按下式校正[56:
!=15+0.5(!!-15) (5)
式中，！为校正后的标准贯入击数为未校正的饱和粉、细砂的标准贯入击数。

1.2地基承载力的确定
(1)极限承载力
在对标贯击数&值进行归一化后，国外的学
对于方形基础，
松=0.15709 (2(&1 )«2)*++6 (100+(&1)«2)£>*；)
(6)
对于 应 载，
如=0.150(3 (.1)a2)*++5 (100+(.1)®2)，A；)
(7)
其中，如果 ，则*+'=0.5，*+=1-(,/-/+)/ (2D)d+>D f或 dw<(Dj+B)，R J=0.5+(d w-,/)/(2))，*+=1；/+"(,户）），则 R+!=R+=1。

式中，d+为地下水位，D y为基础埋深，R+和R+ 为对标贯击数！值的地下水位修正系数，B为基 础宽度。

者直接用归一化的&值、基础的埋深和宽度、地下 （2)允许承载力
水位等参数建立了极限承载力的模型公式。

极 国外不同的学者也提出了各种由变形控制的限承载力除以安全系数即为承载力"((，安 关于归一化标贯击数.值的地基允许承载力
全系数取值一般大于3。

扣的模型公式下问：
现介绍一种极限承载力的公式，现介绍两种模型公式如下表4566。

表4地基允许承载力模型公式汇总表
提出者提模型(mm)
Meyerhof B! 1.2m"2；=0.47p25
/"2Z=0.47P(B+°~)
B
Terzaghi and Peck(1+Dy/B)<2q d,=34.47((.1)；0-3)()2R+'(1+D./B)25
(1+Dy/B)"2"，6.89((«1)ffl-3)(B2B3^)225注:p为沉降值，单位为mm
2国内方法
国内标贯击数.值的主要统计值有肀均值和 标准值，对 大的数值 进行除。

准贯人试验在国内地 中是一.常
的内原位测试方法，的应用于国
建 各行各 中。

一 位
载 的对 了为 的于标贯
的，其中包括标贯击数.值与砂土地基承载力 的系。

系为种，一种是建立标贯击数.值与砂土层地基承载 力的 公式，一 直接建立标贯击数.值
砂土层地基承载力一一对应的 。

者 的公式 5。

地标准《成都地区建筑地基基础设 计规范》（DB51/T5026-2001)附录F中介绍了根据标贯击数.值直接 砂土层极限承载力标准值/#■的，6。

国家标准《建筑地基基础设计规范》(J B J7- 89) 中也 了由标贯击数.值
地基承载力标准值/3的 ，击数.
表5 标贯击数.值与砂土层地基承载力经验公式=览表
者归式用范围备注
铁道部第三勘察设计院/3=-212+222,3
/3=-803+850.j 粉细砂
中、粗砂
/3为地基承载力标准值，相当于国家标准《建筑地基基
础设计规范》（JB 50007-2011)中未经修正的承载力特
纺织工,3=105+10.细、中砂征值。

31
表6
土类 468 10152030中、粗砂 240 280320 360500560680粉、砂 200 220250 280360410500值为 回修正后的标准值;/&$由承载力标准值/$通 2换 得
表7砂土承载力标准值/$
土类10153050中、粗砂180250340500粉、砂140180250340
需按下式进行统计修正：
!=/!-1.645"〇!为试验.均值，"为标准差。

）
砂土承载力标准值/$详见表7。

由以上方法获得的地基承载力都是通过与M 板载荷试验的对比建立起来的，尚未考虑到基础 的埋深和宽度对地基承载力提高的作用，故还！ 根据规范要求进行基础的深宽修正后才能被用于 设计。

3差异分析与建议
以上对国内外由砂土层标贯击数！值获得地 基承载力的法进行了详的。

，国外对于砂土层 ！值的修比，论上进行了分析，考虑了锤击时能量的损、杆的
响、上 力的影响和地下水位的影响；而国
内对的标贯击进行统计修正，考虑
得的！值的 和。

，对于由砂土层
标贯击 ！值得地承载力，国外 的•提 的式，法，是
由归一化的！值、基础的埋深、宽度和地下水位 得砂土层的 承载力如，以得到砂土的允许承载力法是由的！值、基础的埋深、宽度、地 和允
得砂土层的 承载力％』。

国内要是通 行 验的 ，通 与载荷试验的对比来立经统计修正后的！值与砂土 承载力 的验关系，式法和 法，由此 得的承载力再进行深宽修正以得到承载力设计 值直接用于基础设计。

以，国外 对标贯设 进行标 ，
需进行能量修正，但还需对 标贯击 进行
杆长修正和上 力修正，还！考虑地下水的，比，得 的！值后以由计得到承载力^承载力％«2。

而国内 对测试得到的！值经过统计修 正后由经验公式 法得到地基承载力，进行深宽修正得到地基承载力设计值 值。

汗明显，国内方法注重经验的应用，比较实用 ，国外的 法 论的 计 比
，法 的异，具 统的异，因往往国外的咨询工程师能理解
国内的法。

故在国外 中进行砂土层地基承 载力分析时，建议使用国外的法，以便能迅速
得国外咨询 师的认同，避免不必要的拉锯战。

□
参考文献：
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-32-。