标准贯入试验(SPT) (standard penetration test)是用质量为63.5kg的穿心锤,以76cm的落距,将标准规格的贯入器,自钻孔底部预打15cm,记录再打人30cm的锤击数,判定土的力学特性。
本条提出标准贯入试验仅适用于砂土、粉土和一般粘性土,不适用于软塑~流塑软土。在国外用实心圆锥头(锥角600)替换贯入器下端的管靴,使标贯适用于碎石土、残积土和裂隙性硬粘土以及软岩。但由于国内尚无这方面的具体经验,故在条文内未列入,可作为有待开发的内容。
考虑了国内各单位实际使用情况,并参考了_标准制定的。贯入器规格,国外标准多为外径51mm,内径35mm,全长660~810mm。贯入器内外径的误差,欧洲标准确定为±lmm是合理的。
本规范采用42mm钻杆。日本采用40.5、50、60mm钻杆。钻杆的弯曲度小于1%,应定期检查,剔除弯管。
欧洲标准,落锤的质量误差为±0.5kg。
关于标准贯入试验的技术要求,作如下说明:
1 根据欧洲标准,锤击速度不应_过30击/min;
2 宜采用回转钻进方法,以尽可能减少对孔底土的扰动。
钻进时注意:
① 保持孔内水位高出地下水位_高度,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_过试验标高;
③要缓慢地下放钻具,避免孔底土的扰动;
④细心清孔;
⑤为防止涌砂或塌孔,可采用泥浆护壁;
3 由于手拉绳牵引贯入试验时,绳索与滑轮的摩擦阻力及运转中绳索所引起的张力,消耗了一部分能量,减少了落锤的冲击能,使锤击数增加;而自动落锤_克服了上述缺点,能比较真实地反映土的性状。据有关单位的试验,N值自动落锤为手拉落锤的0.8倍,为SR-30型钻机直接吊打时的0.6倍;据此,本规范规定采用自动落锤法;
4 通过标贯实测,发现真正传输给杆件系统的锤击能量有很大差异,它受机具设备、钻杆接头的松紧、落锤方式、导向杆的摩擦、操作水平及其他偶然因素等支配;美国ASTM-D4633-86制定了实测锤击的力--时间曲线,用应力波能量法分析,即计算_压缩波应力波曲线积分可得传输杆件的能量;通过现场实测锤击应力波能量,可以对不同锤击能量的N值进行合理的修正。
关于标贯试验成果的分析整理,作如下说明:
① 修正问题,国外对N值的传统修正包括:饱和粉细砂的修正、地下水位的修正、土的上覆压力修正;国内长期以来并不考虑这些修正,而着重考虑杆长修正;杆长修正是依据牛顿碰撞理论,杆件系统质量不得_过锤重二倍,限制了标贯使用深度小于21m,但实际使用深度已远_过21m,_深度已达100m以上;通过实测杆件的锤击应力波,发现锤击传输给杆件的能量变化远大于杆长变化时能量的衰减,故建议不作杆长修正的N值是基本的数值;但考虑到过去建立的N值与土性参数、承载力的经验关系,所用N值均经杆长修正,而抗震规范评定砂土液化时,N值又不作修正;故在实际应用N值时,应按具体岩土工程问题,参照有关规范考虑是否作杆长修正或其他修正;勘察报告应提供不作杆长修正的N值,应用时再根据情况考虑修正或不修正,用何种方法修正;
②由于N值离散性大,故在利用N值解决工程问题时,应持慎重态度,依据单孔标贯资料提供设计参数是不可信的;在分析整理时,与动力触探相同,应剔除个别异常的N值;
③ 依据N值提供定量的设计参数时,应有当地的经验,否则只能提供定性的参数,供初步评定用。
标准贯入试验杆的长度修正:
确定砂土的液化性时,采用未修正的标贯击数,而确定承载力时,采用了修正后的击数(《地基规范》),在下表中采用了未修正的实测值。
砂土的密度
标贯击数N | 密实度 | 标贯击数N | 密实度 |
N≤10 | 松散 | 15<N≤30 | 中密 |
10<N≤15 | 稍密 | N>30 | 密实 |
影响因素:
上覆压力的修正;
地下水的修正:
资料整理与应用
绘制N-h关系曲线(直方图)。
应用标贯试验判断评定土的液化性时,《抗震规范》要求不进行杆长修正,但确定土层的粘粒含量时,宜采用贯器中的扰动土样。
根据标准贯入击数提供定量设计参数时,应有地区经验,否则只能提供定性的参数供初步评定用。