第7章 标准贯入试验

标准的应力波能量比
5. 工程应用
• • • • • • 1.地基承载力的确定 2.土的抗剪强度指标的确定 3.地基土变形模量、压缩模量的确定 4.粘性土和粉土天然状态判定 5.砂土相对密实度的确定 6.桩基承载力的确定
地基承载力的确定
地基土承载力和标贯击数N经验关系
2.土的抗剪强度指标的确定
第7章 标准贯入试验
主讲：崔德山
目 录
• • • • • • 1. 概述 2. 设备与原理 3百度文库 技术要求 4. 成果整理 5. 工程应用 6. 下节课：第8章 旁压试验（1、2节上课， 3、4节旁压试验）
1. 概述
• 标准贯入试验（ Standard Penetration Test ，SPT）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土层，根据 贯入器在贯入一定深度得到的锤 击数来判定土层的性质，简称标 贯 (SPT)。它适用于砂土、粉土、 一般黏性土、风化岩及冰碛土。
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。
2.2 原理
• 标准贯入试验是利用一定的落锤能量将标准规格 的贯入器贯入土中，根据打入土中30cm的锤击数 (N)来判别土的工程性质的一种现场测试方法。其 试验原理与动力触探试验十分相似，因此，动力 触探的试验原理也适用于标准贯入试验。 • 但是，SPT与动力触探在贯入器上的差别，决 定SPT的基本原理的独特性，SPT在贯入过程中， 整个贯入器对端部和周围土体将产生挤压和剪切 作用，SPT的贯入器是空心的，在冲击力作用下， 将有一部分土挤入贯入器，其工作状态和边界条 件十分复杂。
4. 成果整理
• 杆长修正 • 上覆压力修正 • 地下水的修正
地下水位影响校正
• Terzaghi和Peck(1953)提出对于 d10=0.1~0.05mm的饱和粉细砂，当实测标 贯击数N'>15时。需要进行修正:
成果整理
• 1. 标准贯入试验成果整理时，试验资料应当齐全，包括: 钻孔孔径、钻进方式、护孔方式、落锤方式、地下水位及 孔内水位(或泥浆高程)，初始贯入度、预打击数、试验标 贯击数及深度记录、贯入器所取扰动土样的鉴别描述。如 做过锤击能量标定试验的，应有F(t)-t曲线。 • 2.绘制标贯击数N与深度的关系曲线。或在地质剖面图上， 进行SPT的钻孔旁于试验点深度标出N值。作为勘察资料 提供时，对N值不必进行杆长修正、上覆压力修正及地下 水位修正。 • 3.结合钻探及其他原位试验，依据N值在深度上的变化， 对各土层的N值进行统计。统计时，要剔除个别异常值。
3. 技术要求
• （3）将贯入器以每分钟击打15~30次的频率，先 打入土中0.15m，不计锤击数；然后开始记录每 打入0.10m及累计0.30m的锤击数N，并记录贯入 深度与试验情况。若遇密实土层，锤击数超过50 击时，不应强行打入，并记录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，并测量其长度。将需 要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。 • （5）重复1~4步骤，进行下一深度的标贯测试， 直至所需深度。一般每隔1m进行一次标贯试验。
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。
目的
• 标准贯入试验的目的是用测得的标准贯入击数N判 断砂土的密实度，粘性土和粉土的稠度。估算土的 强度与变形指标，确定地基土的承载力，评定砂土、 粉土的振动液化及估计单桩极限承载力及沉桩可能 性；并可划分土层类别，确定土层剖面和取扰动土 试样进行一般物理性试验，用于岩土工程地基加固 处理设计及效果检验。
新方法
• 为了提高试验质量，国外已发展直接标定 输入探杆锤击能量的新方法。在锤垫附近 设置一测力计，记录探杆受锤击后的力一 时间波形曲线。
标准的应力波能量比
3. 技术要求
• （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中进行试验时，应使孔 内水位保持高于地下水位，以免出现涌砂和塌孔； 必要时，应下套管或用泥浆护壁。 • （2）贯入前应拧紧钻杆接头，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。贯入器放入孔内后，应测定贯入器 所在深度，要求残土厚度不大于0.1m。
6. 下节课：第8章 旁压试验
• 1、2节上课 • 3、4节旁压试验
APAGEO梅纳旁压仪
监测箱 SPAD 数据采集仪
体变管
压力表
探头
导管
压力调节阀
氮气瓶
注意事项
• （6）钻孔直径不宜过大，以免加大锤击时探杆的 晃动；钻孔直径过大时，可减少N至50%，建议 钻孔直径上限为100mm，以免影响N值。 • 标贯和圆锥动力触探测试方法的不同点，主要是 不能连续贯入，每贯入0.45m必须提钻一次，然 后换上钻头进行回转钻进至下一试验深度，重新 开始试验。另外，标贯试验不宜在含有碎石的土 层中进行，只宜用于粘性土、粉土和砂土中，以 免损坏标贯器的管靴刃口。
实例2
• 位于平顶山市委家属区的住宅楼建筑场地, 据钻探资料可知:在地层揭露深度16 m之内, • 地表为第四系全新统人工填土,之下为上更 新统沼泽相沉积的粘土,冲洪积成因的粉质 粘土和钙核富集层,底部为下更新统湖相堆 积的粘土。为了提供每层的承载力的大小, 现场 • 原位测试主要采用了标准贯入试验法,收到 了良好的效果。
注意事项
• （1）须保持孔内水位高出地下水位一定高度，以 免塌孔，保持孔底土处于平衡状态，不使孔底发 生涌砂变松，影响N值； • （2）下套管不要超过试验标高； • （3）须缓慢地下放钻具，避免孔底土的扰动； • （4）细心清除孔底浮土，孔底浮土应尽量少，其 厚度不得大于10cm； • （5）如钻进中需取样，则不应在锤击法取样后立 刻做标贯，而应在继续钻进一定深度（可根据土 层软硬程度而定）后再做标贯，以免人为增大N 值；
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。
3.地基土变形模量、压缩模量的确定
4. 粘性土和粉土天然状态判定
5. 砂土相对密实度的确定
6. 桩基承载力的确定
实例1
• 对平顶山尼龙66盐厂厂北服务中心的地基勘察 中,在野外现场采用的原位测试方法主要是标 准贯入试验。该场地地层最大揭露深度为25 m,岩性自上而下依次为粉质粘土、粘土、粉质 粘土、粉土、中砂(中粗砂)、粘土。