標準貫入試驗(SPT) (standard penetration test)是用質量為63.5kg的穿心錘,以76cm的落距,將標準規格的貫入器,自鉆孔底部預打15cm,記錄再打人30cm的錘擊數,判定土的力學特性。
本條提出標準貫入試驗僅適用于砂土、粉土和一般粘性土,不適用于軟塑~流塑軟土。在國外用實心圓錐頭(錐角600)替換貫入器下端的管靴,使標貫適用于碎石土、殘積土和裂隙性硬粘土以及軟巖。但由于國內尚無這方面的具體經驗,故在條文內未列入,可作為有待開發的內容。
考慮了國內各單位實際使用情況,并參考了_標準制定的。貫入器規格,國外標準多為外徑51mm,內徑35mm,全長660~810mm。貫入器內外徑的誤差,歐洲標準確定為±lmm是合理的。
本規范采用42mm鉆桿。日本采用40.5、50、60mm鉆桿。鉆桿的彎曲度小于1%,應定期檢查,剔除彎管。
歐洲標準,落錘的質量誤差為±0.5kg。
關于標準貫入試驗的技術要求,作如下說明:
1 根據歐洲標準,錘擊速度不應_過30擊/min;
2 宜采用回轉鉆進方法,以盡可能減少對孔底土的擾動。
鉆進時注意:
① 保持孔內水位高出地下水位_高度,保持孔底土處于平衡狀態,不使孔底發生涌砂變松,影響N值;
②下套管不要_過試驗標高;
③要緩慢地下放鉆具,避免孔底土的擾動;
④細心清孔;
⑤為防止涌砂或塌孔,可采用泥漿護壁;
3 由于手拉繩牽引貫入試驗時,繩索與滑輪的摩擦阻力及運轉中繩索所引起的張力,消耗了一部分能量,減少了落錘的沖擊能,使錘擊數增加;而自動落錘_克服了上述缺點,能比較真實地反映土的性狀。據有關單位的試驗,N值自動落錘為手拉落錘的0.8倍,為SR-30型鉆機直接吊打時的0.6倍;據此,本規范規定采用自動落錘法;
4 通過標貫實測,發現真正傳輸給桿件系統的錘擊能量有很大差異,它受機具設備、鉆桿接頭的松緊、落錘方式、導向桿的摩擦、操作水平及其他偶然因素等支配;美國ASTM-D4633-86制定了實測錘擊的力--時間曲線,用應力波能量法分析,即計算_壓縮波應力波曲線積分可得傳輸桿件的能量;通過現場實測錘擊應力波能量,可以對不同錘擊能量的N值進行合理的修正。
關于標貫試驗成果的分析整理,作如下說明:
① 修正問題,國外對N值的傳統修正包括:飽和粉細砂的修正、地下水位的修正、土的上覆壓力修正;國內長期以來并不考慮這些修正,而著重考慮桿長修正;桿長修正是依據牛頓碰撞理論,桿件系統質量不得_過錘重二倍,限制了標貫使用深度小于21m,但實際使用深度已遠_過21m,_深度已達100m以上;通過實測桿件的錘擊應力波,發現錘擊傳輸給桿件的能量變化遠大于桿長變化時能量的衰減,故建議不作桿長修正的N值是基本的數值;但考慮到過去建立的N值與土性參數、承載力的經驗關系,所用N值均經桿長修正,而抗震規范評定砂土液化時,N值又不作修正;故在實際應用N值時,應按具體巖土工程問題,參照有關規范考慮是否作桿長修正或其他修正;勘察報告應提供不作桿長修正的N值,應用時再根據情況考慮修正或不修正,用何種方法修正;
②由于N值離散性大,故在利用N值解決工程問題時,應持慎重態度,依據單孔標貫資料提供設計參數是不可信的;在分析整理時,與動力觸探相同,應剔除個別異常的N值;
③ 依據N值提供定量的設計參數時,應有當地的經驗,否則只能提供定性的參數,供初步評定用。
標準貫入試驗桿的長度修正:
確定砂土的液化性時,采用未修正的標貫擊數,而確定承載力時,采用了修正后的擊數(《地基規范》),在下表中采用了未修正的實測值。
砂土的密度
標貫擊數N | 密實度 | 標貫擊數N | 密實度 |
N≤10 | 松散 | 15<N≤30 | 中密 |
10<N≤15 | 稍密 | N>30 | 密實 |
影響因素:
上覆壓力的修正;
地下水的修正:
資料整理與應用
繪制N-h關系曲線(直方圖)。
應用標貫試驗判斷評定土的液化性時,《抗震規范》要求不進行桿長修正,但確定土層的粘粒含量時,宜采用貫器中的擾動土樣。
根據標準貫入擊數提供定量設計參數時,應有地區經驗,否則只能提供定性的參數供初步評定用。