标准贯入试验(图文)

标准贯入试验,8.1.1标准贯入试验概念,将动力触探中的探头换成标准贯入器，然后按照标准锤重、标准落距(相当于施加了标准动能)，按照标准施工流程(每击入土30cm)，则动力触探试验就成为标准贯入试验(SPT)(standardpenetrationtest)。标准贯入试验是用质量为63.5kg的穿心锤，以76cm的落距，将标准规格的贯入器，自钻孔底部预打15cm，记录再打入30cm的锤击数，判定土的力学特性。标准贯入试验仅适用于砂土、粉土和一般黏性土，不适用于软塑流塑软土。,8.1标准贯入试验概念,8.1.1标准贯入试验概念,8.1标准贯入试验概念,8.2.1勘规要求,岩土工程勘察规范(GB-50021-2001)第10.5.2条：标准贯入试验的设备应符合表10.5.2的规定。,8.2标准贯入试验设备,标准贯入试验使用的仪器除贯入器外与重型动力触探的仪器相同，主要由标准贯入器、触探杆和穿心锤等组成。下图为标准贯入器示意图。,8.2标准贯入试验设备,标准贯入器示意图1-贯入器靴；2-由两个半圆管合成的贯入器器身；3-出水孔15；4-贯入器头；5-触探杆,8.2.2标准贯入试验设备,8.2标准贯入试验设备,8.2.2标准贯入试验设备,8.2标准贯入试验设备,8.2.2标准贯入试验设备,8.2标准贯入试验设备,8.2.2标准贯入试验设备,8.2标准贯入试验设备,8.2.2标准贯入试验设备,8.2标准贯入试验设备,8.2.2标准贯入试验设备,穿心锤,8.3.1勘规要求,岩土工程勘察规范(GB-50021-2001)第10.5.3条：标准贯入试验的试验技术要求应符合下列规定：1.标准贯入试验孔采用回转钻进，并保持孔内水位略高于地下水位。当孔壁不稳定时，可用泥浆护壁，钻至试验标高以上15cm处，清除孔底残土后再进行试验；2.采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，并减小导向杆与锤间的摩阻力，避免锤击时的偏心和侧向晃动，保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直度，锤击速率应小于30击/min；,8.3标准贯入试验要点,8.3.1勘规要求,3.贯入器打入土中15cm后，开始记录每打入10cm的锤击数，累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。当锤击数已达50击，而贯入深度未达30cm时，可记录50击的实际贯入深度，按下式换算成相当于30cm的标准贯入试验锤击数N，并终止试验。式中S50击时的贯入度(cm)。,8.3标准贯入试验要点,8.3.1勘规要求,勘规第10.5.3条，关于标准贯入试验的技术要求，作如下说明：1.根据欧洲标准，锤击速度不应超过30击/min；2.宜采用回转钻进方法，以尽可能减少对孔底土的扰动。钻进时注意：1)保持孔内水位高出地下水位一定高度，保持孔底土处于平衡状态，不使孔底发生涌砂变松，影响N值；2)下套管不要超过试验标高；3)要缓慢地下放钻具，避免孔底土的扰动；4)细心清孔；5)为防止涌砂或塌孔，可采用泥浆护壁；,8.3标准贯入试验要点,8.3.1勘规要求,3.由于手拉绳牵引贯入试验时，绳索与滑轮的摩擦阻力及运转中绳索所引起的张力，消耗了一部分能量，减少了落锤的冲击能，使锤击数增加；而自动落锤完全克服了上述缺点，能比较真实地反映土的性状。据有关单位的试验，N值自动落锤为手拉落锤的0.8倍，为SR-30型钻机直接吊打时的0.6倍；据此，本规范规定采用自动落锤法；,8.3标准贯入试验要点,8.3.1勘规要求,4.通过标贯实测，发现真正传输给杆件系统的锤击能量有很大差异，它受机具设备、钻杆接头的松紧、落锤方式、导向杆的摩擦、操作水平及其他偶然因素等支配；美国ASTM-D463386制定了实测锤击的力时间曲线，用应力波能量法分析，即计算第一压缩波应力波曲线积分可得传输杆件的能量；通过现场实测锤击应力波能量，可以对不同锤击能量的N值进行合理的修正。,8.3标准贯入试验要点,1.先用钻具钻至试验土层标高以上0.15m处，以避免下层土扰动，然后清除孔底虚土。为防止孔中流砂或塌孔，常采用泥浆护壁或下套管。钻进方式宜采用回转钻进。2.贯入前，检查探杆与贯入器接头，不得松脱，然后将标准贯入器放入孔内。为避免冲击孔底，注意保持贯入器、钻杆、导向杆联接后的垂直度，以保证穿心锤中心施力，贯入器垂直打入。测定贯入器所在深度，要求残土厚度不大于0.1m。,8.3标准贯入试验要点,8.3.2试验方法,一.试验方法,3.贯入时，穿心锤落距为0.76m，应采用自动落锤装置，使穿心锤自由下落。将贯入器以每分钟击打1530次的频率，先打入土中0.15m，不计锤击数；然后开始记录每打入0.10m的锤击数，累计打入0.30m的锤击数为标准贯入击数N，并记录贯入深度与试验情况。若遇密实土层，锤击数超过50击，而贯入深度未达30cm时，不应强行打入。可记录50击的实际贯入深度，按前面公式换算成相当于30cm的标准贯入试验锤击数N，并终止试验。,8.3标准贯入试验要点,8.3.2试验方法,4.旋转钻杆，然后提出贯入器，取贯入器中的土样进行鉴别、描述记录，并测量其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。5.重复14步骤，进行下一深度的标贯测试，直至所需深度。一般每隔1m进行一次标贯试验。,8.3标准贯入试验要点,8.3.2试验方法,钻孔时应注意下列各条：1.须保持孔内水位高出地下水位一定高度，以免塌孔，保持孔底土处于平衡状态，不使孔底发生涌砂变松，影响N值；2.下套管不要超过试验标高；3.须缓慢地下放钻具，避免孔底土的扰动；4.细心清除孔底浮土，孔底浮土应尽量少，其厚度不得大于10cm；,8.3标准贯入试验要点,8.3.2试验方法,二.注意事项,5.如钻进中需取样，则不应在锤击法取样后立刻做标贯，而应在继续钻进一定深度(可根据土层软硬程度而定)后再做标贯，以免人为增大N值；6.钻孔直径不宜过大，以免加大锤击时探杆的晃动；钻孔直径过大时，可减少N至50%，建议钻孔直径上限为100mm，以免影响N值。,8.3标准贯入试验要点,8.3.2试验方法,标贯和圆锥动力触探测试方法的不同点，主要是不能连续贯入，每贯入0.45m必须提钻一次，然后换上钻头进行回转钻进至下一试验深度，重新开始试验。另外，标贯试验不宜在含有碎石的土层中进行，只宜用于粘性土、粉土和砂土中，以免损坏标贯器的管靴刃口。,8.3标准贯入试验要点,8.3.2试验方法,三.标贯特点,岩土工程勘察规范(GB-50021-2001)第10.5.4条和10.5.5条：第10.5.4条：标准贯入试验成果N可直接标在工程地质剖面图上，也可绘制单孔标准贯入击数N与深度关系曲线或直方图。统计分层标贯击数平均值时，应剔除异常值。第10.5.5条：标准贯入试验锤击数N值，可对砂土、粉土、黏性土的物理状态，土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，砂土和粉土的液化，成桩的可能性等作出评价。应用N值时是否修正和如何修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。,8.4标准贯入试验资料整理,8.4.1勘规要求,勘规中第10.5.5条，关于标贯试验成果的修正问题的分析整理，作如下说明：1.国外对N值的传统修正包括：饱和粉细砂的修正、地下水位的修正、土的上覆压力修正等。国内长期以来并不考虑这些修正，而着重考虑杆长修正。杆长修正是依据牛顿碰撞理论，杆件系统质量不得超过锤重二倍，且限制标贯使用深度小于21m。但实际使用深度已远超过21m，最大深度已达100m以上。通过实测杆件的锤击应力波，发现锤击传输给杆件的能量变化远大于杆长变化时能量的衰减，故建议不作杆长修正的N值是基本的数值。,8.4标准贯入试验资料整理,8.4.1勘规要求,考虑到过去建立的N值与土性参数、承载力的经验关系，所用N值均经杆长修正；而抗震规范评定砂土液化时，N值又不作修正。故在实际应用N值时，应按具体岩土工程问题，参照有关规范考虑是否作杆长修正或其他修正。勘察报告应提供不作杆长修正的N值，应用时再根据情况考虑修正或不修正，用何种方法修正。,8.4标准贯入试验资料整理,8.4.1勘规要求,2.由于N值离散性大，故在利用N值解决工程问题时，应持慎重态度，依据单孔标贯资料提供设计参数是不可信的；在分析整理时，与动力触探相同，应剔除个别异常的N值；3.依据N值提供定量的设计参数时，应有当地的经验，否则只能提供定性的参数，供初步评定用。,8.4标准贯入试验资料整理,8.4.1勘规要求,按照勘规中第10.5.5条，对于标贯试验成果的作长度修正。当探杆长度大于3m时，标贯击数应做修正：N=N式中N标准贯入试验锤击数，单位为击；触探杆长度修正系数，见下表；N实测贯入30cm锤击数。,8.4标准贯入试验资料整理,8.4.2整理资料,一.标贯击数修正,按照每贯入10cm的击数绘制标贯N-h曲线。,8.5标准贯入试验资料应用,8.4.2整理资料,二.绘制Nh关系曲线,建筑地基基础设计规范(GB-50007-2011)第4.1.8条：砂土的密实度，可按表4.1.8分为松散、稍密、中密、密实。,8.5标准贯入试验资料应用,8.5.1确定砂土密度,注：当用静力触探探头阻力判定砂土的密实度时，可根据当地经验确定。,表4.1.8砂土的密实度,用标准贯入试验锤击数确定粘性土、砂土抗剪强度和变形参数，见下表。,8.5标准贯入试验资料应用,8.5.2确定粘性土、砂土的抗剪强度和变形参数,8.5标准贯入试验资料应用,8.5.2确定粘性土、砂土的抗剪强度和变形参数,用标准贯入试验锤击数可估算土层的剪切波速值，一些地方性经验公式见下表。,8.5标准贯入试验资料应用,8.5.3估算波速值,用标准贯入试验确定粘性土、粉土和砂土的承载力，可参考下面表3-28和3-29，表中的锤击数N是按下式经杆长修正后的锤击数Nk。Nk=rsNm式中Nk标准贯入试验锤击数标准值；Nm标准贯入试验锤击数平均值；rs统计修正系数(可经统计拟合得到)；变异系数；N试验次数。,8.5标准贯入试验资料应用,8.5.4确定粘性土、粉土和砂土承载力,8.5标准贯入试验资料应用,8.5.4确定粘性土、粉土和砂土承载力,根据国内外实践，对于打入式预制桩，常选择N=3050的土层作为桩端持力层。选择持力层时，必须结合当地地区建筑经验。,8.5标准贯入试验资料应用,8.5.5选择桩端持力层,建筑抗震设计规范(GB-50011-2011)第4.3.4条：当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面下20m范围内土的液化；但对本规范第4.2.1条规定可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑，可只判别地面下15m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数(未经杆长修正)小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。当有成熟经验时，尚可采用其他判别方法。,8.5标准贯入试验资料应用,8.5.6判别