標準貫入試驗(SPT)

標準貫入試驗實質上仍屬于動力觸探類型之一，所不同者，其觸探頭不是圓錐形探頭，而是標準規(guī)格的圓筒形探頭(由兩個半圓管合成的取土器)，稱之為貫入器。因此，標準貫入試驗就是利用一定的錘擊動能，將一定規(guī)格的對開管式貫入器打入鉆孔孔底的土層中，根據(jù)打入土層中的貫入阻力，評定土層的變化和土的物理力學性質。貫入阻力用貫入器貫入土層中的30cm的錘擊數(shù)N63.5表示，也稱標貫擊數(shù)。

標準貫入試驗開始與本世紀四十年代以來在國外有著廣泛的應用，在我國也于1953年開始應用.標準貫入試驗結合鉆孔進行，國內統(tǒng)一使用直徑42cm的鉆桿，國外也有使用直徑50cm或60cm的鉆桿.標準貫入試驗的優(yōu)點在于：操作簡單，設備簡單，土層的適應性廣，而且通過貫入器可以采取擾動土樣，對它進行直接鑒別描述和有關的室內土工試驗。如對砂土做顆粒分析試驗。本試驗特別對不易鉆探取樣的砂土和砂質粉土物理力學性質的評定具有獨特的意義。

1.標準貫入試驗設備規(guī)格

標準貫入試驗設備規(guī)格要符合表1-1的要求。

標準貫入試驗設備規(guī)格 表1-1

2.標準貫入試驗的技術要求

（1）鉆進方法：為保證貫入試驗用的鉆孔的質量，用采用回轉鉆進，當鉆進至試驗標高以上15cm外，應停止鉆進。為保持孔壁穩(wěn)定，必要時可用泥漿或套管護壁。如使用水沖鉆進，應使用側向水沖鉆頭，不能用向下水沖鉆頭，以使孔底土盡可能少擾動。擾動直徑在63.5～150cm之間，鉆進時應注意以下幾點：

1）仔細清除孔底殘土到試驗標高；

2）在地下水位以下鉆進時或遇承壓含水砂層，孔內水位或泥漿面始終應高與地下水位足夠的高度，以減少土的擾動。否則會產(chǎn)生孔底涌土，降低N值；

3）當下套管時，要防止套管下過頭，套管內的土未清除。貫入器貫入套管內的土，使N值急增，不反映實際情況；

4）下鉆具時要緩慢下放，避免松動孔底土。

（2）標準貫入試驗所用的鉆桿應定期檢查，鉆桿相對彎曲<1/1000，接頭應牢固，否則錘擊后鉆桿會晃動。

（3）標準貫入試驗應采用自動脫鉤的自由落錘法，并減少導向桿與錘間的摩阻力，以保持錘擊能量恒定，它對N值影響極大。

（4）標準貫入試驗時，先將整個桿件系統(tǒng)連同靜置于鉆桿頂端的錘擊系統(tǒng)一起下到孔底，在靜重下貫入器的初始貫入度需作記錄。如初始貫入試驗，N值記為零。標準貫入試驗分兩個階段進行：

預打階段：先將貫入器打入15cm，如錘擊已達50擊，貫入度未達15cm，記錄實際貫入度。

試驗階段：將貫入器再打入30cm，記錄每打入10cm的錘擊數(shù)，累計打入30cm的錘擊數(shù)既為標貫擊數(shù)N。當累計數(shù)已達50擊(國外也有定為100擊的)，而貫入度未達30cm，應終止試驗，記錄實際貫入度s及累計錘擊數(shù)n。按下式換算成貫入30cm的錘擊數(shù)N：

N?30n (2-1) ?s

式中 ?s――對應錘擊數(shù)n的貫入度(cm)。

（5）標準貫入試驗可在鉆孔全深度范圍內等距進行。間距為1.0m或2.0m，也可僅在砂土，粉土等欲試驗的土層范圍內等間距進行。

3.標準貫入試驗的目的和范圍

標準貫入試驗可用于砂土、粉土和一般粘性土，最適用于N=2～50擊的土層。其目的有：采取擾動土樣，鑒別和描述土類，按顆粒分析結果定名；根據(jù)標準貫入擊數(shù)N，利用地區(qū)經(jīng)驗，為砂土的密實度和粉土，粘性土的狀態(tài)，土的強度參數(shù)，變形模量，地基承載力等作出評價；估算單樁極限承載力和判定沉樁可能性；判定飽和粉砂，砂質粉土的地震液化可能性及液化等級。

4.標準貫入試驗成果的應用

標準貫入試驗的主要成果有：標貫擊數(shù)N與深度的關系曲線，標貫孔工程地質柱狀剖面圖。下面簡述標貫擊數(shù)N的應用。應該指出，在應用標貫擊數(shù)N評定土的有關工程性質時，要注意N值是否作過有關修正。

（1）評定砂土的密實度和相對密度Dr

上海市<<巖土工程勘察規(guī)范>>(DBJ08--37--94)根據(jù)實測的貫標擊數(shù)N，進行修正后，用修正后的標貫擊數(shù)N1(修正為上覆有效壓力為100KPa的標貫擊數(shù))按表4-1評定砂土的相對密度Dr和密實度。

N1?CN?N (4-1)

式中 N ――實測標貫擊數(shù)；

CN――上覆有效壓力的修正系數(shù)，可按式(4-2)取值.

CN?10('

)或CN?3.16(H

) (4-2)

'

式中 ?0――上覆有效壓力(kPa)；

H ――標貫試驗深度(m)。

用N1確定砂土密實度和相對密度Dr 表4-1

（2）評定粘性土的狀態(tài)

冶金部武漢勘察公司提出標準貫入擊數(shù)N與粘性土的狀態(tài)關系，見表4-2.太沙基（Terzaghi）和佩克（Peck）提出N與粘性土稠度狀態(tài)關系，見表4-3。

標貫擊數(shù)N也粘性土液性指數(shù)IL的關系 表4-2

太沙基和佩克關于N與粘性土稠度狀態(tài)關系 表4-3

（3）評定沙土抗剪強度指標?

佩克的經(jīng)驗關系：

?=0.3N+27 （4－3）

邁耶霍夫（Meyerhof）的經(jīng)驗關系：

當4≤N≤10時：

?=5N/6+80/3 （4－4）

當N>10時；

?=N/4+32.5 （4－5）

當式（4－4）和（4－5）用于粉砂應減5°，用于粗砂、礫砂應加5°。 日本建筑基礎設計規(guī)范采用大崎的經(jīng)驗關系：

?=20N+15 （4－6）

日本道路橋梁設計規(guī)范：

?=N+15 且??450 （4－7）

式（8－35）中N>5。

日本國鐵路基礎設計規(guī)范：

??1.85(100N0.6)?26 （4－8） '?v0?70

式中 ?v'0—－有效上覆壓力（kPa）。

在地震研究中采用的?值上限為：

?=0.5N+24 （4－9）

（4）評定粘性土的不排水抗剪強度Cu（kPa）

太沙基和佩克：

Cu?(6~6.5)N （4－10）

日本道路橋梁設計規(guī)范采用：

Cu?(6~10)N （4－11）

（5）評定土的變形模量E0和壓縮模量Es

我國用標貫擊數(shù)N確定土的變形模量和壓縮模量的經(jīng)驗關系見表4-5。

N值與E0或Es的關系（MPa） 表4-5

（6）確定地基土承載力

我國根據(jù)標貫擊數(shù)Ｎ確定土的地基承載力標準值fＫ的方法見表4-6。

N值與地基土承載力標準值f

的關系 表4-6

太沙基的經(jīng)驗關系（安全系數(shù)取3）

對于條形基礎：

fＫ=12N（kPa） （4－12）

對于獨立方形基礎

fＫ=15N（kPa） （4－13）

日本住宅公團的經(jīng)驗關系

fＫ=8N（kPa） （4－14）

（7）估算單樁承載力

將標貫擊數(shù)N換算成樁側、樁端土的極限摩阻力和極限端承力，再根據(jù)當?shù)氐耐翆忧闆r，就可以估算單樁的極限承載力。例如：北京市勘察院的經(jīng)驗公式為：

Qu?pb?Ap?UP(?pfc?Lc??pfs?Ls)?C1?C2x （4－15）

式中： pb ——樁尖以上以下4D（D為樁徑或邊長）范圍N平均值換算的極限

樁端承力（kPa），見表4-7；

pfc、pfs

—－分別為樁身范圍內粘性土、砂土的N值換算成樁側極限摩阻力（kPa），見表4-7；

Lc、Ls —－分別為粘性土層和砂土層的樁段長度（m）；

C1 —－經(jīng)驗系數(shù)（kN），見表4-8；

C2—－孔底虛土折減系數(shù)（kN/m），取18.1；

x —－孔底虛土厚度，預制樁x=0；當虛土厚度>0.5m，取x=0.5m，但端承力pb=0。

（8）判定飽和砂土的地震液化問題

對于飽和的砂土和粉土，當初判為可能液化或需要考慮液化影響時，可采用標準貫入試驗進一步確定其是否液化。當飽和砂土或粉土實測標準貫入錘擊數(shù)（未經(jīng)桿長修正）N值小于公式（4－16）確定的臨界值Ncr時，則應判為液化土，否則為不液化土。

Ncr＝N0[0.9?0.1(ds?dw3

?c

（4－16）

式中 ds――飽和土標準貫入點深度（m）；

dw――地下水位；

?c――飽和土粘粒含量百分率，當?c（％）<3時，取?c＝3；

N0――飽和土液化判別的基準貫入錘擊數(shù)，可按照表4-9采用； Ncr――飽和土液化臨界標準貫入錘擊數(shù)。

N與

pfc、pfs 和pb（kPa）的換算表 表4-7

經(jīng)驗系數(shù)

液化判別基準標準貫入錘擊數(shù)N

0值 表4-9

注：適用于地面下15m深度范圍內的土層