第七章—標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗

1、第七章 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗1 一、概述一、概述 二、試驗的儀器設(shè)備與原理二、試驗的儀器設(shè)備與原理 三、三、試驗方法及技術(shù)要求試驗方法及技術(shù)要求 四、四、試驗資料的整理與分析試驗資料的整理與分析 2主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 五、五、試驗成果的工程應(yīng)用試驗成果的工程應(yīng)用 一、概述一、概述u（一）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的定義（一）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的定義u（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的發(fā)展（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的發(fā)展u（三）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的優(yōu)缺點及適用性（三）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的優(yōu)缺點及適用性u（四）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的應(yīng)用（四）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的應(yīng)用 3（一）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的定義（簡稱（一）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的定義（簡稱SPT） 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗是一種在現(xiàn)場用標(biāo)準(zhǔn)

2、貫入試驗是一種在現(xiàn)場用63.5kg的穿心錘，以的穿心錘，以76cm的落距自由落下，將一定規(guī)格的帶有小型取土筒的的落距自由落下，將一定規(guī)格的帶有小型取土筒的標(biāo)準(zhǔn)貫入器打入土中，記錄打入標(biāo)準(zhǔn)貫入器打入土中，記錄打入30cm的錘擊數(shù)（即標(biāo)準(zhǔn)的錘擊數(shù)（即標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)貫入擊數(shù)N），并以此評價土的工程性質(zhì)的原位試驗。），并以此評價土的工程性質(zhì)的原位試驗。4 一、概述一、概述 SPT原位測試技術(shù)仍原位測試技術(shù)仍屬于動力觸屬于動力觸探范疇探范疇，所不同的是，其貫入器不是，所不同的是，其貫入器不是圓錐探頭，而是圓錐探頭，而是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的圓筒形探標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的圓筒形探頭頭（由兩個半圓筒合成的取土器）。（由兩個半圓筒合成

3、的取土器）。與圓錐動力觸探試驗相似，標(biāo)準(zhǔn)貫入與圓錐動力觸探試驗相似，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗并不能直接測定地基土的物理力試驗并不能直接測定地基土的物理力學(xué)性質(zhì)，而是通過與其他原位測試手學(xué)性質(zhì)，而是通過與其他原位測試手段或室內(nèi)試驗成果進(jìn)行對比，建立關(guān)段或室內(nèi)試驗成果進(jìn)行對比，建立關(guān)系式，積累地區(qū)經(jīng)驗，才能評定地基系式，積累地區(qū)經(jīng)驗，才能評定地基土的物理力學(xué)性質(zhì)。土的物理力學(xué)性質(zhì)。5 這種試驗技術(shù)是這種試驗技術(shù)是20世紀(jì)世紀(jì)40年代末期發(fā)展起來的。年代末期發(fā)展起來的。由于使用方便，得到了廣泛的應(yīng)用，在美國及日本應(yīng)由于使用方便，得到了廣泛的應(yīng)用，在美國及日本應(yīng)用最為廣泛。在我國，用最為廣泛。在我國，50年代初期

4、由南京水科院研制年代初期由南京水科院研制并在治淮工程中得到廣泛的推廣，積累了大量的使用并在治淮工程中得到廣泛的推廣，積累了大量的使用經(jīng)驗。經(jīng)驗。60年代在國內(nèi)得以普及。年代在國內(nèi)得以普及。 6（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的發(fā)展（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的發(fā)展（三）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的優(yōu)點及適用性（三）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的優(yōu)點及適用性 p 適用土層：適用土層：砂性土、粘性土，風(fēng)化巖及冰磧土，不適用于砂性土、粘性土，風(fēng)化巖及冰磧土，不適用于碎石類土及巖層。碎石類土及巖層。p 優(yōu)點：優(yōu)點：（1）操作簡單，地層適應(yīng)性廣，對不易鉆探取樣的砂土和砂）操作簡單，地層適應(yīng)性廣，對不易鉆探取樣的砂土和砂質(zhì)粉土尤為適用，當(dāng)土中含有較大碎石時，

5、使用受限制。質(zhì)粉土尤為適用，當(dāng)土中含有較大碎石時，使用受限制。（2）通過標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，從貫入器中還可以取得土樣，可對）通過標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，從貫入器中還可以取得土樣，可對土層進(jìn)行直接觀察，利用擾動土樣，可以進(jìn)行鑒別土類的有關(guān)土層進(jìn)行直接觀察，利用擾動土樣，可以進(jìn)行鑒別土類的有關(guān)試驗。試驗。7（三）（三）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的優(yōu)點及適用性標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的優(yōu)點及適用性 p 缺點：缺點：（1）離散性比較大離散性比較大，故只能粗略地評定土的工程性質(zhì)。，故只能粗略地評定土的工程性質(zhì)。（2）與圓錐動力觸探試驗相似，）與圓錐動力觸探試驗相似，SPT并不能直接測定地基土并不能直接測定地基土的物理力學(xué)性質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)，而是

6、通過與其他原位測試手段或室內(nèi)試驗成，而是通過與其他原位測試手段或室內(nèi)試驗成果進(jìn)行對比，建立關(guān)系式，積累地區(qū)經(jīng)驗，才能用于評定地基果進(jìn)行對比，建立關(guān)系式，積累地區(qū)經(jīng)驗，才能用于評定地基土的物理力學(xué)性質(zhì)。土的物理力學(xué)性質(zhì)。（3）精度較低精度較低，對于飽和軟粘土，遠(yuǎn)不及十字板剪切試驗及，對于飽和軟粘土，遠(yuǎn)不及十字板剪切試驗及靜力觸探等方法精度高。靜力觸探等方法精度高。8（四）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的應(yīng)用（四）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的應(yīng)用u 1評價地基土的物理狀態(tài)（如地層剖面及軟弱夾層）；評價地基土的物理狀態(tài)（如地層剖面及軟弱夾層）；u 2評價地基土的力學(xué)性能參數(shù)（如變形模量、物理力評價地基土的力學(xué)性能參數(shù)（如變形模量、

7、物理力 學(xué)性質(zhì)指標(biāo)）；學(xué)性質(zhì)指標(biāo)）；u 3計算天然地基的承載力；計算天然地基的承載力；u 4計算單樁的極限承載力及選擇樁尖持力層；計算單樁的極限承載力及選擇樁尖持力層；u 5評價場地砂土和粉土的液化可能性及等級。評價場地砂土和粉土的液化可能性及等級。9關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)貫入關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)貫入 試驗成果的應(yīng)用：試驗成果的應(yīng)用： 應(yīng)該指出的是，除判別液化外，其余的應(yīng)用方法都是基應(yīng)該指出的是，除判別液化外，其余的應(yīng)用方法都是基于與其他測試方法的對比中建立起計算公式的。如樁的于與其他測試方法的對比中建立起計算公式的。如樁的承載力的預(yù)估是與載荷試驗相對比，土的物理力學(xué)性質(zhì)承載力的預(yù)估是與載荷試驗相對比，土的物理力學(xué)性質(zhì)

8、指標(biāo)是與室內(nèi)試驗成果建立相關(guān)關(guān)系。因此，指標(biāo)是與室內(nèi)試驗成果建立相關(guān)關(guān)系。因此，對缺乏使對缺乏使用經(jīng)驗的地區(qū)，在應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗時應(yīng)與其他測試方用經(jīng)驗的地區(qū)，在應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗時應(yīng)與其他測試方法配合作用。法配合作用。 10二、試驗的儀器設(shè)備和原理二、試驗的儀器設(shè)備和原理u（一）試驗設(shè)備（一）試驗設(shè)備u（二）試驗的基本原理（二）試驗的基本原理11 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗設(shè)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗設(shè)備主要由備主要由貫入器、觸貫入器、觸探桿探桿和和穿心錘穿心錘三部分三部分組成。如下圖所示。組成。如下圖所示。 （一）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的試驗設(shè)備（一）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的試驗設(shè)備 12 1 1貫入器貫入器 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的貫入器是由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的

9、貫入器是由對開管和管靴對開管和管靴兩部分組成的探頭。兩部分組成的探頭。對開管是由兩個半圓管合成的圓筒型取土器；管靴是一底端帶對開管是由兩個半圓管合成的圓筒型取土器；管靴是一底端帶刃口的圓筒體。二者通過螺紋連接，管靴起到固定對開管的作刃口的圓筒體。二者通過螺紋連接，管靴起到固定對開管的作用。貫入器的外徑、內(nèi)徑、壁厚、刃角與長度都有標(biāo)準(zhǔn)化尺寸，用。貫入器的外徑、內(nèi)徑、壁厚、刃角與長度都有標(biāo)準(zhǔn)化尺寸，見下表。見下表。 2 2穿心錘穿心錘 重重63.5kg的鑄鋼件，中間有一直徑的鑄鋼件，中間有一直徑45mm的穿心孔，此孔為的穿心孔，此孔為放導(dǎo)向桿用。國際、國內(nèi)的穿心錘除重量相同外，錐形上不完放導(dǎo)向桿用

10、。國際、國內(nèi)的穿心錘除重量相同外，錐形上不完全統(tǒng)一。落錘能量受落距控制，落錘方式有自動脫鉤和非自動全統(tǒng)一。落錘能量受落距控制，落錘方式有自動脫鉤和非自動脫鉤兩種。目前國內(nèi)普遍使用自動脫鉤裝置。脫鉤兩種。目前國內(nèi)普遍使用自動脫鉤裝置。 13（一）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的試驗設(shè)備（一）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的試驗設(shè)備 14 3 3觸探桿觸探桿 國際上多用直徑為國際上多用直徑為4050mm的無縫鋼管，我國則常用直徑的無縫鋼管，我國則常用直徑為為42mm的工程地質(zhì)鉆桿。在與穿心錘連接處設(shè)置一錘墊。的工程地質(zhì)鉆桿。在與穿心錘連接處設(shè)置一錘墊。 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗設(shè)備原先并不標(biāo)準(zhǔn)。各部件的規(guī)格各國有所標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗設(shè)備原先并不標(biāo)準(zhǔn)。

11、各部件的規(guī)格各國有所差異。國際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程協(xié)會差異。國際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程協(xié)會(ICSMFE)于于1957年成立專年成立專門委員會開展研究工作，以解決門委員會開展研究工作，以解決SPT的標(biāo)準(zhǔn)化問題。并于的標(biāo)準(zhǔn)化問題。并于1988年向第一屆國際觸探試驗會議提出標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗國際標(biāo)準(zhǔn)建議年向第一屆國際觸探試驗會議提出標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗國際標(biāo)準(zhǔn)建議稿，于稿，于1989年獲得通過，開始執(zhí)行。年獲得通過，開始執(zhí)行。 15（一）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的試驗設(shè)備（一）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的試驗設(shè)備 我國目前采用的我國目前采用的SPT設(shè)備與國際標(biāo)準(zhǔn)一致，設(shè)備與國際標(biāo)準(zhǔn)一致，巖土巖土工程勘察規(guī)范工程勘察規(guī)范（GB500212002）要

12、求）要求SPT的設(shè)備應(yīng)的設(shè)備應(yīng)符合下表的規(guī)定。符合下表的規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗設(shè)備尺寸表標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗設(shè)備尺寸表錘的質(zhì)量（kg） 63.5 落 錘 落距（cm） 76 長度（mm） 500 外徑（mm） 51 對開管 內(nèi)徑（mm） 35 長度（mm） 5076 刃口角度 1820 貫入器 管 靴 刃口單刃厚度（mm） 2.5 直徑（mm） 42 鉆 桿 相對彎曲 1/1000 16（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的基本原理（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的基本原理 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗是利用一定的落錘能量（錘重標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗是利用一定的落錘能量（錘重63.5 kg，落，落距距76cm）將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的貫入器貫入土中，根據(jù)打入土中）將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格

13、的貫入器貫入土中，根據(jù)打入土中30 cm的錘擊數(shù)（的錘擊數(shù)（N）來判別土的工程性質(zhì)的一種現(xiàn)場測試方法。）來判別土的工程性質(zhì)的一種現(xiàn)場測試方法。其其試驗原理與動力觸探試驗十分相似試驗原理與動力觸探試驗十分相似。 但是，但是，SPT與動力觸探在貫入器上的差別，決定了與動力觸探在貫入器上的差別，決定了SPT的基本原理的獨特性，的基本原理的獨特性，SPT在貫入過程中，整個貫入器對端在貫入過程中，整個貫入器對端部和周圍土體將產(chǎn)生擠壓和剪切作用，部和周圍土體將產(chǎn)生擠壓和剪切作用，SPT的貫入器是空心的貫入器是空心的，在沖擊力作用下，將有一部分土擠入貫入器，其工作狀的，在沖擊力作用下，將有一部分土擠入貫入器

14、，其工作狀態(tài)和邊界條件十分復(fù)雜。態(tài)和邊界條件十分復(fù)雜。17三、試驗方法及技術(shù)要求三、試驗方法及技術(shù)要求u（一）試驗方法與技術(shù)要求（一）試驗方法與技術(shù)要求u（二）試驗的影響因素（二）試驗的影響因素18 1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗必須與鉆探配合，以鉆機設(shè)備為基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗必須與鉆探配合，以鉆機設(shè)備為基礎(chǔ)。鉆進(jìn)方法：為保證鉆孔質(zhì)量，要求采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，并保持孔內(nèi)水鉆進(jìn)方法：為保證鉆孔質(zhì)量，要求采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，并保持孔內(nèi)水位略高于地下水水位，當(dāng)鉆進(jìn)至試驗標(biāo)高以上位略高于地下水水位，當(dāng)鉆進(jìn)至試驗標(biāo)高以上15cm時，停止鉆進(jìn)。時，停止鉆進(jìn)。還應(yīng)注意：還應(yīng)注意：（1）仔細(xì)清除孔底殘土到試驗標(biāo)高，換用標(biāo)準(zhǔn)貫入器，并量得

15、深度尺）仔細(xì)清除孔底殘土到試驗標(biāo)高，換用標(biāo)準(zhǔn)貫入器，并量得深度尺寸；寸；（2）在地下水位以下鉆進(jìn)時，或遇承壓含水砂層時，孔內(nèi)水位應(yīng)始終）在地下水位以下鉆進(jìn)時，或遇承壓含水砂層時，孔內(nèi)水位應(yīng)始終高于地下水位，以減少對土的振動擾動；高于地下水位，以減少對土的振動擾動；（3）當(dāng)下套管時，要防止套管下過頭，否則在管內(nèi)做試驗會使）當(dāng)下套管時，要防止套管下過頭，否則在管內(nèi)做試驗會使N值偏大。值偏大。19（一）試驗方法與技術(shù)要求（一）試驗方法與技術(shù)要求20（一）試驗方法與技術(shù)要求（一）試驗方法與技術(shù)要求 若遇比較密實的砂土，貫入不足若遇比較密實的砂土，貫入不足30cm的捶擊數(shù)已超的捶擊數(shù)已超過過50擊時，應(yīng)

16、終止試驗，并記錄實際貫入深度擊時，應(yīng)終止試驗，并記錄實際貫入深度S（cm）和累計擊數(shù)和累計擊數(shù)n。按下式換算成貫入。按下式換算成貫入30cm的錘擊數(shù)的錘擊數(shù)N： N=30n/S5每貫入每貫入45cm，提出貫入器，將其中土樣取出進(jìn)行鑒別，提出貫入器，將其中土樣取出進(jìn)行鑒別描述、記錄，然后換以鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)，至下一需要進(jìn)行試描述、記錄，然后換以鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)，至下一需要進(jìn)行試驗的深度，再重復(fù)上述操作。一般每隔驗的深度，再重復(fù)上述操作。一般每隔1.02.0m進(jìn)行一次進(jìn)行一次試驗。試驗。21（一）試驗方法與技術(shù)要求（一）試驗方法與技術(shù)要求226在不能保持孔壁穩(wěn)定在不能保持孔壁穩(wěn)定的鉆孔中進(jìn)行試驗時應(yīng)的鉆孔

17、中進(jìn)行試驗時應(yīng)下套管以保護孔壁，或采下套管以保護孔壁，或采用泥漿護壁。用泥漿護壁。7最后繪出擊數(shù)最后繪出擊數(shù)N和貫入和貫入深度標(biāo)高（深度標(biāo)高（H）的關(guān)系曲）的關(guān)系曲線。見右圖線。見右圖5-3。 （一）試驗方法與技術(shù)要求（一）試驗方法與技術(shù)要求影響標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的因素有很多，主要有以下兩個方面：影響標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的因素有很多，主要有以下兩個方面：1鉆孔孔底土的應(yīng)力狀態(tài)鉆孔孔底土的應(yīng)力狀態(tài) 不同的鉆進(jìn)工藝不同的鉆進(jìn)工藝(回轉(zhuǎn)、水沖等回轉(zhuǎn)、水沖等)、孔內(nèi)外水位的差異、孔內(nèi)外水位的差異、鉆孔直徑的大小等，都會改變鉆孔孔底的應(yīng)力狀態(tài)。鉆孔直徑的大小等，都會改變鉆孔孔底的應(yīng)力狀態(tài)。2錘擊能量錘擊能量 通過實測

18、，即使是自動自由落錘，傳遞給探桿系統(tǒng)通過實測，即使是自動自由落錘，傳遞給探桿系統(tǒng)的錘擊能量也有很大的波動，變化范圍達(dá)到的錘擊能量也有很大的波動，變化范圍達(dá)到（4550)，對于不同單位、不同機具、不同操作水平，錘擊能，對于不同單位、不同機具、不同操作水平，錘擊能量的變化范圍更大。量的變化范圍更大。23（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的影響因素（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的影響因素 為了提高試驗質(zhì)量，國外已發(fā)展直接標(biāo)定輸入探桿為了提高試驗質(zhì)量，國外已發(fā)展直接標(biāo)定輸入探桿錘擊能量的新方法。在錘墊附近設(shè)置一測力計，記錄探錘擊能量的新方法。在錘墊附近設(shè)置一測力計，記錄探桿受錘擊后的力桿受錘擊后的力時間波形曲線（見下圖）。時間波

19、形曲線（見下圖）。 F(t)t波形曲線波形曲線 24計算進(jìn)入探桿的第一個壓縮波的能量計算進(jìn)入探桿的第一個壓縮波的能量Ei： F(t)在探桿中隨時間變化的動壓力；在探桿中隨時間變化的動壓力；t第一個應(yīng)力波持續(xù)的時間，自第一個應(yīng)力波持續(xù)的時間，自t0開始；開始；t2Lc (L為為測力點到貫入器底的長度，測力點到貫入器底的長度，c為應(yīng)力波在探桿中的傳播速度為應(yīng)力波在探桿中的傳播速度)；A探桿截面積；探桿截面積；E探桿的楊氏彈性模量；探桿的楊氏彈性模量；k1測力點在打頭以下測力點在打頭以下L位置時的修正系數(shù)；位置時的修正系數(shù)；k2探桿系統(tǒng)長度探桿系統(tǒng)長度L小于等代桿長小于等代桿長Le時的理論修正系數(shù)；

20、時的理論修正系數(shù)；kc理論彈性波速理論彈性波速c修正為實際彈性波速修正為實際彈性波速ca的修正系數(shù)；的修正系數(shù)；Le等代桿長，錘質(zhì)量與探桿單位長度質(zhì)量之比。等代桿長，錘質(zhì)量與探桿單位長度質(zhì)量之比。25 式中，式中，rm為探桿系統(tǒng)為探桿系統(tǒng)(總長總長L)的質(zhì)量的質(zhì)量m與錘質(zhì)量與錘質(zhì)量M的比的比值；值；dL/L 計算得到的計算得到的Ei與理論的錘擊動能與理論的錘擊動能E*(MgH，H為落距為落距)的比即為實測應(yīng)力波能量比的比即為實測應(yīng)力波能量比ERi（%）。）。 ERi= Ei/ E*100%26 按標(biāo)準(zhǔn)的貫入器，用標(biāo)準(zhǔn)的錘按標(biāo)準(zhǔn)的貫入器，用標(biāo)準(zhǔn)的錘(63.5kg)和落距和落距(76cm)?？紤]到

21、錘擊效率，標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)力波能量比為?？紤]到錘擊效率，標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)力波能量比為60。則可用實測則可用實測ERi修正標(biāo)貫擊數(shù)修正標(biāo)貫擊數(shù)Ni： N60=（ERi/60）NiNi相應(yīng)于能量比為相應(yīng)于能量比為ERi的實測錘擊數(shù)；的實測錘擊數(shù)；N60修正為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力波能量比的標(biāo)貫擊數(shù)。修正為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力波能量比的標(biāo)貫擊數(shù)。27四、試驗成果的整理四、試驗成果的整理u（一）試驗數(shù)據(jù)的修正（一）試驗數(shù)據(jù)的修正u（二）試驗成果的整理（二）試驗成果的整理28（一）標(biāo)貫試驗的修正（一）標(biāo)貫試驗的修正 試驗的影響因素是很復(fù)雜的，其中有些因素可通過標(biāo)準(zhǔn)化試驗的影響因素是很復(fù)雜的，其中有些因素可通過標(biāo)準(zhǔn)化的辦法使其統(tǒng)一以減少對試驗成果

22、的影響，如設(shè)備、落錘方法、的辦法使其統(tǒng)一以減少對試驗成果的影響，如設(shè)備、落錘方法、試驗方法等影響因素屬于這一類。試驗方法等影響因素屬于這一類。 但另一些因素如桿長、地下水位、上覆壓力等，則是無法但另一些因素如桿長、地下水位、上覆壓力等，則是無法人為控制的，因此要進(jìn)行修正。人為控制的，因此要進(jìn)行修正。1桿長修正桿長修正 與圓錐動力觸探相似，關(guān)于試驗成果進(jìn)行桿長修正問題，與圓錐動力觸探相似，關(guān)于試驗成果進(jìn)行桿長修正問題，國內(nèi)外的意見并不一致。國內(nèi)外的意見并不一致。29 在建立標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)在建立標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N與其他原位測試或室內(nèi)試驗指與其他原位測試或室內(nèi)試驗指標(biāo)的經(jīng)驗關(guān)系式時，對實測值是否修正和如何

23、修正也不標(biāo)的經(jīng)驗關(guān)系式時，對實測值是否修正和如何修正也不統(tǒng)統(tǒng)，因此，在，因此，在SPT成果應(yīng)用時，需要特別注意。應(yīng)根據(jù)成果應(yīng)用時，需要特別注意。應(yīng)根據(jù)建立統(tǒng)計關(guān)系式時的具體情形來決定是否對實測錘擊數(shù)進(jìn)建立統(tǒng)計關(guān)系式時的具體情形來決定是否對實測錘擊數(shù)進(jìn)行修正。行修正。 另外，在勘察報告中，對于所提供的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)另外，在勘察報告中，對于所提供的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)應(yīng)注明是否已進(jìn)行了桿長修正。應(yīng)注明是否已進(jìn)行了桿長修正。 30表表5-2 N63.5的桿長修正系數(shù)的桿長修正系數(shù)（1）根據(jù)牛頓彈性碰撞理論修正）根據(jù)牛頓彈性碰撞理論修正 建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范(GBJ789)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)貫入試規(guī)定，

24、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的貫入深度不宜超過驗的貫入深度不宜超過21m。同時規(guī)定，當(dāng)試驗深度大。同時規(guī)定，當(dāng)試驗深度大于于3m時，實測錘擊數(shù)時，實測錘擊數(shù)N需按下式進(jìn)行鉆桿長度修正：需按下式進(jìn)行鉆桿長度修正：N=N式中，式中，為修正系數(shù)，按表為修正系數(shù)，按表5-2取值。取值。觸探桿長度 （m） =3 6 9 12 15 18 21 1.0 0.92 0.86 0.81 0.77 0.73 0.70 31 表表5-2中的中的值是根據(jù)牛頓彈性碰撞理論計算而得，值是根據(jù)牛頓彈性碰撞理論計算而得，并非實測值，與實際并不符合。關(guān)于限制在并非實測值，與實際并不符合。關(guān)于限制在21m以內(nèi)也以內(nèi)也是由于歷史原因造成的。目前

25、，實際工程中標(biāo)準(zhǔn)貫入試是由于歷史原因造成的。目前，實際工程中標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的桿長最長已超過驗的桿長最長已超過100m，試驗成果，試驗成果(N值值)仍能較好地仍能較好地反映土層的力學(xué)性質(zhì)的變化。反映土層的力學(xué)性質(zhì)的變化。 （2）日本東海大學(xué)宇都）日本東海大學(xué)宇都-馬等實測了水平擱置的馬等實測了水平擱置的120m鉆鉆桿系統(tǒng)在受錘擊時桿頂端與底端的錘擊動應(yīng)力的衰減情桿系統(tǒng)在受錘擊時桿頂端與底端的錘擊動應(yīng)力的衰減情況和位移，建議的修正關(guān)系如下：況和位移，建議的修正關(guān)系如下： 當(dāng)桿長當(dāng)桿長l20m時，時，NN； 當(dāng)當(dāng)l20m時，時， N(1.06一一0.003L)N32（3）按彈性桿件波動理論修正）按彈性

26、桿件波動理論修正 當(dāng)桿長當(dāng)桿長l14m時，時，NN(=1.0)；當(dāng)；當(dāng)l15時，應(yīng)按下式進(jìn)行修正：時，應(yīng)按下式進(jìn)行修正： N=15+0.5(N-15) 交通部港口工程地質(zhì)勘察技術(shù)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)用交通部港口工程地質(zhì)勘察技術(shù)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)用N值確值確定定Dr及及值時對地下水位以下的中、粗砂層的值時對地下水位以下的中、粗砂層的N值宜按下值宜按下式校正：式校正：N=5+N36（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的成果整理（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的成果整理 1標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗成果整理時，試驗資料應(yīng)當(dāng)齊全，包括：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗成果整理時，試驗資料應(yīng)當(dāng)齊全，包括： 鉆孔孔徑、鉆進(jìn)方式、護孔方式、落錘方式、地下水鉆孔孔徑、鉆進(jìn)方式、護孔方式、

27、落錘方式、地下水 位及孔內(nèi)水位位及孔內(nèi)水位(或泥漿高程或泥漿高程)、初始貫入度、預(yù)打擊數(shù)、初始貫入度、預(yù)打擊數(shù)、試驗標(biāo)貫擊數(shù)及深度記錄、貫入器所取擾動土樣的鑒試驗標(biāo)貫擊數(shù)及深度記錄、貫入器所取擾動土樣的鑒別描述。別描述。 如做過錘擊能量標(biāo)定試驗的，應(yīng)有如做過錘擊能量標(biāo)定試驗的，應(yīng)有F(t)t曲線。曲線。372繪制標(biāo)貫擊數(shù)繪制標(biāo)貫擊數(shù)N與深度的關(guān)系曲線，或在地質(zhì)剖面與深度的關(guān)系曲線，或在地質(zhì)剖面圖上，進(jìn)行圖上，進(jìn)行SPT的鉆孔旁，于試驗點深度標(biāo)出的鉆孔旁，于試驗點深度標(biāo)出N值。作值。作為勘察資料提供時，對為勘察資料提供時，對N值不必進(jìn)行桿長修正、上覆壓值不必進(jìn)行桿長修正、上覆壓力修正及地下水位修

28、正。力修正及地下水位修正。 如進(jìn)行錘擊能量標(biāo)定試驗的、可按錘擊能量標(biāo)定試如進(jìn)行錘擊能量標(biāo)定試驗的、可按錘擊能量標(biāo)定試驗資料計算驗資料計算N60。 3結(jié)合鉆探及其他原位試驗，依據(jù)結(jié)合鉆探及其他原位試驗，依據(jù)N值在深度上的變值在深度上的變化，對地基土進(jìn)行分層，對各土層的化，對地基土進(jìn)行分層，對各土層的N值進(jìn)行統(tǒng)計。統(tǒng)值進(jìn)行統(tǒng)計。統(tǒng)計時，要剔除個別異常值。計時，要剔除個別異常值。 38五、試驗成果的應(yīng)用五、試驗成果的應(yīng)用39u一、評定砂土的密實狀態(tài)一、評定砂土的密實狀態(tài)u二、評定粘性土的稠度狀態(tài)二、評定粘性土的稠度狀態(tài) u三、評定地基土的承載力三、評定地基土的承載力u四、評定土的變形參數(shù)四、評定土的

29、變形參數(shù)u五、預(yù)估單樁承載力五、預(yù)估單樁承載力 u六、砂土液化判別六、砂土液化判別u七、估算地基基床反力系數(shù)七、估算地基基床反力系數(shù)u八、估算土層的平均彈性剪切波速八、估算土層的平均彈性剪切波速vpvp (m (ms)s)u九、地基處理效果檢測九、地基處理效果檢測（一）評定砂土的相對密度（一）評定砂土的相對密度Dr和密實狀態(tài)和密實狀態(tài) 1直接按直接按N值判定砂土的緊密程度，見表值判定砂土的緊密程度，見表5-4。表表5-4 砂土的密實度砂土的密實度 402原建設(shè)部綜合勘察研究院繪制的原建設(shè)部綜合勘察研究院繪制的N-Dr-v0的關(guān)系曲線，的關(guān)系曲線，如圖如圖5-5所示。所示。 根據(jù)試驗錘擊數(shù)和試驗

30、點深度，利用該圖可查得砂根據(jù)試驗錘擊數(shù)和試驗點深度，利用該圖可查得砂土的相對密實度土的相對密實度Dr。41（二）評定粘性土的稠度狀態(tài)（二）評定粘性土的稠度狀態(tài)1Terzaghi及及Peck提出的標(biāo)貫擊數(shù)與稠度狀態(tài)之間的關(guān)系，提出的標(biāo)貫擊數(shù)與稠度狀態(tài)之間的關(guān)系，見表見表5-5，該表廣泛流行至今。，該表廣泛流行至今。表表5-5 粘性土粘性土N與稠度狀態(tài)關(guān)系（與稠度狀態(tài)關(guān)系（Terzaghi 及及 peck）422在國內(nèi)，按原冶金部武漢勘察公司在國內(nèi)，按原冶金部武漢勘察公司149組資料統(tǒng)計的組資料統(tǒng)計的經(jīng)驗關(guān)系，如表經(jīng)驗關(guān)系，如表5-6所示。所示。表表5-6 粘性土粘性土N與液性指數(shù)與液性指數(shù)IL的

31、經(jīng)驗關(guān)系的經(jīng)驗關(guān)系 43（三）評定地基土的承載力（三）評定地基土的承載力1評定土的強度指標(biāo)評定土的強度指標(biāo) 用標(biāo)貫試驗成果，可以評定用標(biāo)貫試驗成果，可以評定砂土的內(nèi)摩擦角砂土的內(nèi)摩擦角和和粘性粘性土的不排水抗剪強度土的不排水抗剪強度。評定砂土內(nèi)摩擦角的關(guān)系式有：評定砂土內(nèi)摩擦角的關(guān)系式有：（1）Gibbs和和Holtz（1957）統(tǒng)計的砂土經(jīng)驗關(guān)系式）統(tǒng)計的砂土經(jīng)驗關(guān)系式 式中，式中，v0為上覆壓力（為上覆壓力（kPa）。由此經(jīng)驗關(guān)系式得出的）。由此經(jīng)驗關(guān)系式得出的圖為（圖圖為（圖5 -6）：）：44 圖5-6 N-v0關(guān)系 （Gibbs和Holtz（1957）45 （2）Wolff（1989

32、）統(tǒng)計的經(jīng)驗關(guān)系式為：）統(tǒng)計的經(jīng)驗關(guān)系式為：式中，式中，N1為用上覆壓力修正過的錘擊數(shù)，采用為用上覆壓力修正過的錘擊數(shù)，采用Peck等的修正關(guān)系：等的修正關(guān)系： （3）Peck的經(jīng)驗關(guān)系為：的經(jīng)驗關(guān)系為：=0.3N+27（4）Meyerhof的經(jīng)驗關(guān)系為：的經(jīng)驗關(guān)系為：當(dāng)當(dāng)4N10時，時，當(dāng)當(dāng)N10時時 ， 3226N652132N41用這兩式進(jìn)行判別時，粉砂應(yīng)減用這兩式進(jìn)行判別時，粉砂應(yīng)減5，粗、礫砂應(yīng)加，粗、礫砂應(yīng)加5。46評定粘性土的強度指標(biāo)也有多種方法：評定粘性土的強度指標(biāo)也有多種方法：（1）Terzaghi及及Peck提出粘性土不排水抗剪強度提出粘性土不排水抗剪強度Cu為：為： N)

33、5 . 66(Cu （2）南京水利科學(xué)研究院在）南京水利科學(xué)研究院在1950年年1960年期間，在我年期間，在我國東南沿海諸省的國東南沿海諸省的101項工程中積累了大量的試驗資料，項工程中積累了大量的試驗資料，統(tǒng)計出標(biāo)貫擊數(shù)與無側(cè)限抗壓強度統(tǒng)計出標(biāo)貫擊數(shù)與無側(cè)限抗壓強度qu之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：對粘性地基，有對粘性地基，有792個標(biāo)貫試驗，個標(biāo)貫試驗，Ip17，粘粒含量，粘粒含量087%，得：，得：qu=14N+3 （kPa）對壤土地基，有對壤土地基，有596個標(biāo)貫試驗，其個標(biāo)貫試驗，其Ip=717，粘粒含量，粘粒含量054%，得：，得：qu=13.5N （kPa）47（3）Behpoor結(jié)

34、合結(jié)合60項工程，對伊朗的亞粘土及粉質(zhì)粘項工程，對伊朗的亞粘土及粉質(zhì)粘土（土（N25擊），得：擊），得：qu=15N （kPa）（4）美國海軍碼頭及船塢局發(fā)現(xiàn)標(biāo)貫擊數(shù)與無側(cè)限抗）美國海軍碼頭及船塢局發(fā)現(xiàn)標(biāo)貫擊數(shù)與無側(cè)限抗壓強度壓強度qu的關(guān)系線與塑性指數(shù)的關(guān)系線與塑性指數(shù)Ip有密切關(guān)系，如圖有密切關(guān)系，如圖5-7所所示。南京水科院與示。南京水科院與Behpoor的關(guān)系式是與上圖相當(dāng)一致，的關(guān)系式是與上圖相當(dāng)一致，靠近低靠近低Ip粘土的邊界線。粘土的邊界線。48492評定地基土的承載力評定地基土的承載力 在國內(nèi)，著重開展標(biāo)貫試驗與載荷試驗對比研究，提出在國內(nèi)，著重開展標(biāo)貫試驗與載荷試驗對比研究，

35、提出經(jīng)驗關(guān)系式。經(jīng)驗關(guān)系式。（1）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GBJ7-89），對粘性土承），對粘性土承載力標(biāo)準(zhǔn)值，列于表載力標(biāo)準(zhǔn)值，列于表5-7，砂性土承載力標(biāo)準(zhǔn)值列于表，砂性土承載力標(biāo)準(zhǔn)值列于表5-8。（2）國內(nèi)很多單位基于當(dāng)?shù)貙嵺`提出了地區(qū)性經(jīng)驗公式，使）國內(nèi)很多單位基于當(dāng)?shù)貙嵺`提出了地區(qū)性經(jīng)驗公式，使用時注意地區(qū)性、土類的差異。見表用時注意地區(qū)性、土類的差異。見表5-9。（3）Terzaghi建議的地基承載力（建議的地基承載力（kPa，安全系數(shù)取，安全系數(shù)取3）的經(jīng)）的經(jīng)驗關(guān)系式為：驗關(guān)系式為： 對于條形基礎(chǔ)：對于條形基礎(chǔ)：fk=12N 對于獨立方基礎(chǔ)：對于獨立方基礎(chǔ)：f

36、k=15N 5051表表5-9 國內(nèi)國內(nèi)N值與值與fk（kPa）的經(jīng)驗關(guān)系）的經(jīng)驗關(guān)系 52（四）評定土的變形參數(shù)（四）評定土的變形參數(shù) 用標(biāo)貫試驗估算土的變形參數(shù)時有兩種途徑：一用標(biāo)貫試驗估算土的變形參數(shù)時有兩種途徑：一種是與平板載荷試驗對比，得出變形模量種是與平板載荷試驗對比，得出變形模量E0；另一種；另一種是與室內(nèi)壓縮試驗對比，得出壓縮模量是與室內(nèi)壓縮試驗對比，得出壓縮模量Es值。值。 國內(nèi)一些勘察和研究單位建立的評定土的變形參國內(nèi)一些勘察和研究單位建立的評定土的變形參數(shù)的經(jīng)驗關(guān)系式匯總于表數(shù)的經(jīng)驗關(guān)系式匯總于表5-10。表表5-10 N值與值與E0或或Es的經(jīng)驗關(guān)系的經(jīng)驗關(guān)系53（五）

37、預(yù)估單樁承載力及選擇樁尖持力層（五）預(yù)估單樁承載力及選擇樁尖持力層（一）求單樁容許承載力（一）求單樁容許承載力1Schertmann（1967）的方法見表）的方法見表5-11，該方法需要，該方法需要同時測定靜力觸探的錐尖阻力同時測定靜力觸探的錐尖阻力qc。表表5-11 用用N估算樁端阻力估算樁端阻力pb和樁側(cè)摩阻力和樁側(cè)摩阻力pf542國家?guī)r土工程勘察和地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范沒有關(guān)于利用國家?guī)r土工程勘察和地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范沒有關(guān)于利用標(biāo)貫試驗結(jié)果確定單樁的承載力規(guī)定，但當(dāng)積累了大量標(biāo)貫試驗結(jié)果確定單樁的承載力規(guī)定，但當(dāng)積累了大量的工程經(jīng)驗后，可以用標(biāo)貫擊數(shù)來估計單樁承載力。的工程經(jīng)驗后，可以用標(biāo)貫擊數(shù)

38、來估計單樁承載力。 如北京勘察設(shè)計研究院提出估算單樁承載力的經(jīng)驗如北京勘察設(shè)計研究院提出估算單樁承載力的經(jīng)驗公式如下：公式如下： 5556（二）選擇樁尖持力層（二）選擇樁尖持力層 利用標(biāo)貫試驗選擇樁尖持力層，從而確定樁的長度利用標(biāo)貫試驗選擇樁尖持力層，從而確定樁的長度是一個比較簡便和有效的方法，特別是地層變化較大的是一個比較簡便和有效的方法，特別是地層變化較大的情況更具突出的優(yōu)點。情況更具突出的優(yōu)點。 根據(jù)國內(nèi)外的實踐，對于打入式預(yù)制樁，常選根據(jù)國內(nèi)外的實踐，對于打入式預(yù)制樁，常選N =3050擊作為持力層擊作為持力層。 對廣州地區(qū)對廣州地區(qū)的殘積層的殘積層N=30就可以滿足樁長就可以滿足樁長

39、1520m對持力層的要求。對持力層的要求。 應(yīng)用時，應(yīng)結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗考慮。應(yīng)用時，應(yīng)結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗考慮。 57（六）砂土液化判別（六）砂土液化判別 目前，國內(nèi)外用于砂土液化評價的現(xiàn)場試驗手段主要目前，國內(nèi)外用于砂土液化評價的現(xiàn)場試驗手段主要有有標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗和靜力觸探試驗標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗和靜力觸探試驗兩種。兩種。我國我國建筑抗震設(shè)計規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011一一2001）規(guī)定：）規(guī)定：（1）當(dāng)初步判別認(rèn)為需進(jìn)一步作液化判別時，應(yīng)采用標(biāo)）當(dāng)初步判別認(rèn)為需進(jìn)一步作液化判別時，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別地面下準(zhǔn)貫入試驗判別地面下15m范圍內(nèi)土的液化可能性；范圍內(nèi)土的液化可能性；（2）當(dāng)采用樁基或埋深大于

40、）當(dāng)采用樁基或埋深大于5m的深基礎(chǔ)時還需要判別的深基礎(chǔ)時還需要判別1520m范圍內(nèi)土的液化可能性。范圍內(nèi)土的液化可能性。（3）當(dāng)飽和砂土和飽和粉土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)實測值）當(dāng)飽和砂土和飽和粉土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)實測值(未未經(jīng)桿長修正經(jīng)桿長修正)N小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)Ncr時，應(yīng)判時，應(yīng)判為液化土。為液化土。58地面下地面下15m深度范圍內(nèi)液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)深度范圍內(nèi)液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)Ncr按下按下式計算：式計算：而地面下而地面下1520m深度范圍內(nèi)液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)深度范圍內(nèi)液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)Ncr按下式計算：按下式計算：N0液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基

41、準(zhǔn)值，按表液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，按表5-14取用；取用；ds飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗點深度飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗點深度(m)；dw地下水位深度，宜按建筑使用期內(nèi)年平均最高水位或近期內(nèi)年地下水位深度，宜按建筑使用期內(nèi)年平均最高水位或近期內(nèi)年最高水位采用；最高水位采用；c粘粉百分含量，當(dāng)小于粘粉百分含量，當(dāng)小于3或為砂土?xí)r，應(yīng)采用或為砂土?xí)r，應(yīng)采用3。 cwscr/dd.NN3)( 10900 cwscr/dd.NN3)( 10-2.40 59表表5-14 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值N060（七）估算地基基床反力系數(shù)（七）估算地基基床反力系數(shù) 日本有關(guān)規(guī)范提供了日本有關(guān)規(guī)范提供了N值與地基基床反力系數(shù)值與地基基床反力系數(shù)k (k Pa)的經(jīng)驗關(guān)系。的經(jīng)驗關(guān)系。(1)日本建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范建議地基基床反力系數(shù)日本建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范建議地基基床反力系數(shù)k可由下可由下式估計：式估計： k(0.11.0)N(2)采用日本港灣技術(shù)規(guī)范：采用日本港灣技術(shù)規(guī)范：當(dāng)考慮荷載當(dāng)考慮荷載p與位移與位移y為線性關(guān)系時，為線性關(guān)系時， k0.15N當(dāng)考慮為非線性關(guān)系時，當(dāng)考慮為非線性關(guān)系時，對于正常固結(jié)粘土，則對于正常固結(jié)粘土，則 pky0.3 k0.075N0.62對于超固結(jié)粘上，則對于超固結(jié)粘上，則 pky0.5 k0. 5N0.6261(3)日本國鐵基礎(chǔ)