标準貫入試驗(SPT) (standard penetration test)是用質量為63.5kg的穿心錘,以76cm的落距,将标準規格的貫入器,自鑽孔底部預打15cm,記錄再打人30cm的錘擊數,判定土的力學特性。
本條提出标準貫入試驗僅适用于砂土、粉土和一般粘性土,不适用于軟塑~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,使标貫适用于碎石土、殘積土和裂隙性硬粘土以及軟岩。但由于國内尚無這方面的具體經驗,故在條文内未列入,可作為有待開發的内容。
考慮了國内各單位實際使用情況,并參考了_标準制定的。貫入器規格,國外标準多為外徑51mm,内徑35mm,全長660~810mm。貫入器内外徑的誤差,歐洲标準确定為±lmm是合理的。
本規範采用42mm鑽杆。日本采用40.5、50、60mm鑽杆。鑽杆的彎曲度小于1%,應定期檢查,剔除彎管。
歐洲标準,落錘的質量誤差為±0.5kg。
關于标準貫入試驗的技術要求,作如下說明:
1 根據歐洲标準,錘擊速度不應_過30擊/min;
2 宜采用回轉鑽進方法,以盡可能減少對孔底土的擾動。
鑽進時注意:
① 保持孔内水位高出地下水位_高度,保持孔底土處于平衡狀态,不使孔底發生湧砂變松,影響N值;
②下套管不要_過試驗标高;
③要緩慢地下放鑽具,避免孔底土的擾動;
④細心清孔;
⑤為防止湧砂或塌孔,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型鑽機直接吊打時的0.6倍;據此,本規範規定采用自動落錘法;
4 通過标貫實測,發現真正傳輸給杆件系統的錘擊能量有很大差異,它受機具設備、鑽杆接頭的松緊、落錘方式、導向杆的摩擦、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杆件的能量;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。
關于标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;國内長期以來并不考慮這些修正,而着重考慮杆長修正;杆長修正是依據牛頓碰撞理論,杆件系統質量不得_過錘重二倍,限制了标貫使用深度小于21m,但實際使用深度已遠_過21m,_深度已達100m以上;通過實測杆件的錘擊應力波,發現錘擊傳輸給杆件的能量變化遠大于杆長變化時能量的衰減,故建議不作杆長修正的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值均經杆長修正,而抗震規範評定砂土液化時,N值又不作修正;故在實際應用N值時,應按具體岩土工程問題,參照有關規範考慮是否作杆長修正或其他修正;勘察報告應提供不作杆長修正的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,應持慎重态度,依據單孔标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,應剔除個别異常的N值;
③ 依據N值提供定量的設計參數時,應有當地的經驗,否則隻能提供定性的參數,供初步評定用。
标準貫入試驗杆的長度修正:
确定砂土的液化性時,采用未修正的标貫擊數,而确定承載力時,采用了修正後的擊數(《地基規範》),在下表中采用了未修正的實測值。
砂土的密度
标貫擊數N | 密實度 | 标貫擊數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)。
應用标貫試驗判斷評定土的液化性時,《抗震規範》要求不進行杆長修正,但确定土層的粘粒含量時,宜采用貫器中的擾動土樣。
根據标準貫入擊數提供定量設計參數時,應有地區經驗,否則隻能提供定性的參數供初步評定用。