标准贯入试验在碳质页岩中的应用

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1、标准贯入试验在碳质页岩中的应用张登旺（四川省水利水电勘测设计研究院，成都611731）摘要：把标准贯入试验引入到碳质页岩的研究中，经过工程实践，取得了显著成效，从而证明把标准贯入试验应用于碳质页岩的研究是可行的。关键词：标准贯入试验碳质页岩数理统计持力层中图分类号：TU473;P642文献标识：B文章编号：1001-2184（2003）02-0037-021.前言标准贯入试验是一种设备简单、易操作、能取样、精度较高、适用性强且积累了较多丰富经验的原位测试技术，是岩土工程勘察中不可缺少的一项野外现场测试方法。但在

2、国内，该技术多用于砂土和粘性土范围，很少用于碳质页岩（软岩）的研究。在深圳市宝荷高速公路跨龙岗河桥工程，曾尝试把标准贯入试验引如到碳质页岩的研究中，并取得了较好的成效。2.标准贯入试验引入碳质页岩的由来龙岗桥的地质环境为早石炭世晚期海退时形成滨海沼泽而发育形成的一套海陆交互相煤系地层，为湘中测水组的砂、页岩互层地层。砂岩、碳质页岩互层在遭受长期风化营力作用下，形成了夹层风化和由上而下风化程度不同的风化岩和残积土。在野外，地质人员往往依据肉眼鉴定碳质页岩风化岩及其残积土，由于其风化岩和残积土在外观形态上很像近。鉴

3、于此，地质人员出于安全考虑，往往把碳质页岩风化岩定得很厚，从而与实际情况有一定出入。原因之二，由于砂岩埋深较深，设计院提出能否把桩基置于碳质页岩中。出于上述两方面的原因，为了准确的划分碳质页岩风化岩及其残积土，故而把标准贯入试验引入到碳质页岩的研究中。3.具体试验原则及操作为了能真实、准确研究碳质页岩的性质，制定了以下试验原则：（1）.为减少实验数据的离散性和增大实验样本容量，明确要求遇到碳质页岩及其残积土就进行标准贯入试验。（2）.为减少岩土参数随深度的变异性和与土工试验结果对比，要求试验时应先取样然后在进行

4、标准贯入试验（以下简称一对一取样）。（3）.结合岩芯钻探，由野外地质人员对标准贯入试验取样进行野外现场鉴定。严格按照标准贯入试验规范和上述试验原则要求，在龙岗桥工程施工勘察中，对碳质页岩及其残积土共计进行了132次标贯，土工试验取样99组，其中一对一取样80组。下面就对这80组具有关联的土样的土工试验结果与标准贯入试验数据进行分析。4.测试资料的整理、分析岩石随风化程度的加剧，其孔隙比势必增大，强度和弹性模量将明显降低。风化岩体强度的降低，其标准贯入试验的标贯击数将较小。故标贯击数N与孔隙比e之间存在一定的关系

5、。在此原则下进行资料的整理工作。（1）.对所有实测标贯击数N’按公式N=αN’进行修正。本文后面提到的标贯击数皆为经杆长修正后的标贯击数。杆长修正系数按表1进行取值，区间值按内插法进行取值。表1标准贯入试验杆长修正系数表杆长（L）≤36912151821＞21修正系数（α）1.00.920.860.810.770.730.700.7-0.03L（2）.作出标贯击数N与孔隙比e的散点图，见图1。从散点图中可看出，散点较集中的区域有三个。A区：N<30,e>0.8;B区:30≤N≤50,0.5

6、>50,e<0.55。图1N~e散点图（3）.对三个散点密集区进行标贯击数与土工试验成果进行数理统计。由于是按一对一取样的方法取样，因而试样的岩土参数的变异特征应为均一型，即δ＜0.3。在统计过程中剔除了部分异常值，同时结合野外现场对标贯取样的地质鉴定进行综合对比分析。统计分析成果见表2。从表2中空隙比e和野外鉴定，可以确定A区所对应的应是碳质页岩风化形成的残积土，B区所对应的应是强风化岩。也就可以把N=30作为划分碳质页岩风化形成的残积土和强风化碳质页岩的定性指标。在龙岗桥工程勘察中。就按N<30为碳质页岩风

7、化形成的残积土；30≤N≤50为强风化碳质页岩。按此标准对整个工区进行划分后，工区内强风化碳质页岩的顶板都有不同程度的提高，平均每桩2~5m。在以N=30作为划分碳质页岩风化形成的残积土和强风化碳质页岩的标准后就直接利用表2的标贯击数估算桩基的桩端极限端阻力和桩周极限侧摩阻力。利用施默特曼（J.H.Schmertmann）提出的予估桩基的桩端极限端阻力和桩周极限侧摩阻力的经验表（见表3）进行估算和利用表2中的液性指数IL查《建筑桩基础规范》（JGJ94-94）予估桩基的桩端极限端阻力和桩周极限侧摩阻力。表3利用

8、标贯击数N估算桩基的桩端极限端阻力（qp）和桩周极限侧摩阻力（qs）类别参变量qp(kPa)qskPa)粘性土169.6N4.2N软石灰岩等386.1N1.1N注：N为标贯击数利用上述两种方法进行予估后的估算值见表4，发现利用施默特曼的予估表估算的极限侧摩阻力值（qs）比查规范的估算值小,且予估表估算的桩端极限端阻力（qp）比查规范的估算值大。但考虑把强风化碳质页岩类比为液性指数0.2