标准贯入试验方法的回顾与讨论

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1、标准贯入试验方法的回顾与讨论岩土工程与勘察第14卷第1期(总第23期)2003年6月?贾文华①【摘要】标准贯入试验是一种国际通用的原位测试方法,随着入世后与国外交流合作逐渐增加,该方法的应用将会越来越多。本文回顾这种试验的发展过程,就其中的一些问题进行了探讨,并对新的应用成果进行了介绍。【关键词】标准贯入试验;影响因素;修正;指标应用0概述标准贯入试验英文名称是Standardpenetrationtest,国际上通称SPT;于上世纪二十年代起源于欧洲;到四十年代末,Terzaghi和Peck对二十多年的应用进行总结,提出了一系列与岩土参数

2、相关的经验公式,并制定出相应的设备标准。从那以后,这种试验方法迅速发展普及,先是在欧洲和美国大规模地使用;有文献记载,美国1954年至1975年之间建设的49个核电站的勘察中,有40个使用了SPT方法。日本于1953年开始引进SPT后,这种方法在岩土勘察中占有相当大的比重;笔者在日本所接触的工程中,有80%左右的工程勘察钻孔都进行SPT,试验点间距1米,试验成果反映在柱状图中,以深度~N值曲线形式标注,比较直观实用。我国从上世纪七十年代初开始大规模普遍使用SPT,至今也有三十余年的历史;目前在国内几乎所有的工程勘察系统,SPT都已成为一种不

3、可缺少的原位测试手段,其设备规格与试验方法与国际上通用的标准基本一致,在多年的理论研究和实践基础上,根据我国地质条件特点,建立了不少SPT应用经验公式;可以说,在这方面,我们与世界发达国家是处在同一水平上。1SPT特点数十年来,尽管人们从不同角度对SPT的优缺点有着不同的评述,但对以下几方面的特点都持有一致的态度。(1)设备价格低廉,坚固耐用;(2)操作方法简单,不需要进行专门的学习培训;(3)应用范围广泛,几乎所有的土层、砂层和软岩都适用;(4)经过多年的应用实践,已总结出大量的经验公式和地区经验;(5)试验不受地下水位的影响;(6)试验

4、指标N值在国内外通用;(7)人为因素对试验的影响较大。在试验的同时,可以采取到样品,这是SPT的独到之处,是其他测试方法所不具备的功能。对贯入器内取出的样本,除观察描述其性状外,亦可进行含水量、塑液限或颗(筛)分试验,为综合划分地层提供依据。2试验设备及原理SPT是利用一定重量的锤自由下落,将标准尺寸形状的贯入器打入试验地层一定深度,根据打入的难易程度来判定土的形状的一种原位测试方法。如果将贯入器换成圆锥探头,则可转化为重型动力触探(DPT)。岩土工程与勘察第14卷第1期(总第23期)2003年6月1.中国兵器工业北方勘察设计研究院有关试验

5、设备的规格,业内人员均已熟知,在此不再过多叙述;需要说明的是,由于该试验起源于欧洲,采用的是英制单位,锤重140磅相当63.5kg,落距76cm则对应于30英寸。随着我国加入WTO,和国际惯例接轨已是大势所趋,为便于开展与国外同行的交流与合作,下表1例出国内外常用的SPT设备规格。表1比较世界主要发达国家试验设备的规格和记录方式,与我国现行标准基本一致,其试验结果N值应具有通用性。3影响SPT的因素分析试验结果N值的大小是土的结构、密度和状态等诸因素的综合反映,它应该是客观的,对同一土体指标应是唯一的;所谓唯一性,是指无论谁进行试验,其结果

6、都应该相同或近似,这体现了标准贯入试验中“标准”的含义,否则N值就失去了它的基本意义。但是,在实际试验中我们看到,在同一场地某一特定土层,不同勘察单位甚至同一单位,试验结果N值都有差别,有的相差还比较大;分析其产生差别的原因,即有试验时边界条件的影响,也包含着多种人为因素。为了减少误差,提高试验精度,笔者认为以下十个方面的影响因素应引起足够的重视:岩土工程与勘察第14卷第1期(总第23期)2003年6月1﹚钻进方法:在试验的前一钻,冲击或是回转钻进,其N值是不同的,这种差别在砂层中反映尤为明显;有资料显示,误差可达20%左右。所以,在土层中

7、试验前应回转钻进,砂层中推荐泥浆护壁。2﹚试验设备的安装:各部件丝扣之间连接应紧密,接头部位不可松动,否则将影响打击能量,进而减小N值。3﹚贯入器:长时间使用后,或者在含卵砾石地层中打击,会出现贯入器靴刃口部位残缺或变形,在此情况下如继续使用将影响贯入度,人为增大击数。4﹚贯入速度:受设备性能和操作熟练程度的控制。这种影响主要体现在饱和状态的粉土和粉细砂地层中。保持贯入速度控制在5~10秒/击,此速率对试验结果影响不大。5﹚试验孔径:在常规钻探89~146mm孔径内进行试验时,该影响可忽略不计,但特殊情况下,如在基坑底表面试验,由于缺少上部

8、超载,击数会偏小。6﹚贯入深度:按标准要求,一次贯入的深度为15cm预打和30cm贯入,共计45cm。但当试验孔出现坍塌或缩孔,贯入深度就要加大,造成试验器械的摩擦力和阻力加大,

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