地質(zhì)勘察工程中標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的應(yīng)用分析

張海

（建材廣州地質(zhì)工程勘察院，廣東 廣州 510450）

1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的定義及適用范圍

1.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的定義

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)又稱為SPT，它是一種動(dòng)力觸探，其通過一定的錘擊動(dòng)能將某種規(guī)格的對(duì)開管式貫入器打入到鉆孔孔底的土層中，并由打入過程中的貫入阻抗來對(duì)土層的變化以及地質(zhì)情況進(jìn)行判斷。一般可以用打入土中30cm的錘擊數(shù)N來衡量貫入阻抗。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)需要與鉆孔結(jié)合進(jìn)行，目前國內(nèi)統(tǒng)一使用的鉆桿直徑為42mm，國外的鉆桿直徑還有50mm和60mm兩種類型。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)具有設(shè)備簡單、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，而且其適用于砂土、硬粘土及軟巖等多種土層。此外，通過對(duì)貫入器帶上的擾動(dòng)土樣進(jìn)行分析，就可以直接得到土層的鑒別描述信息。

1.2 適用范圍

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)?zāi)壳霸诘刭|(zhì)勘察領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍包括：

（1）用于檢查勘察地區(qū)的土層剖面和各土層在水平及垂直方向是否均勻、是否存在軟弱夾層。（2）用于地基土的變形模量、承載力、物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)等建筑物設(shè)計(jì)所需參數(shù)的確定。（3）用于單樁承載力的預(yù)估、樁尖持力層的選擇以及旋噴樁直徑的估算。（4）用于施工監(jiān)測以及檢驗(yàn)地基土的加固效果。（5）用于砂土和輕亞粘土在地震條件下液化可能性的判別。

2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的影響因素及注意事項(xiàng)

2.1 鉆進(jìn)方式的影響

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的鉆進(jìn)過程中要盡力保持鉆孔底部的土層不被擾動(dòng)，因此不宜用沖擊式和水沖法鉆進(jìn)，而應(yīng)盡可能地使用回轉(zhuǎn)泥漿式鉆進(jìn)方法來最大化地保持孔壁穩(wěn)定（特別是在砂層鉆進(jìn)時(shí)），并減小孔壁的摩擦。此外，鉆孔的直徑不能過大，一般限定為不大于100mm，若直徑過大將會(huì)造成50%的錘擊數(shù)減少。

2.2 土層深度的影響

在SPT進(jìn)行過程中，隨著貫入深度的增加，土的有效上覆壓力和側(cè)壓力都會(huì)隨之增加，從而造成貫入阻力加大，最終使錘擊數(shù)增加。因此，需要對(duì)錘擊數(shù)進(jìn)行深度修正。

2.3 探桿偏斜影響

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的實(shí)踐表明，探桿與鉆孔的孔壁摩擦?xí)S著探桿的偏斜而增加，導(dǎo)致有效錘擊能量減小，從而影響錘擊數(shù)。因此，要保證探頭、探桿以及導(dǎo)向桿的垂直度，防止錘擊偏移和晃動(dòng)。

2.4 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備

在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)前，應(yīng)先鉆幾個(gè)鉆孔，對(duì)所要勘察區(qū)域的地層分布情況以及地質(zhì)情況進(jìn)行大概了解，為標(biāo)貫試驗(yàn)方案的制定提供依據(jù)。根據(jù)鉆探情況，要在不同和相同土層的不同鉆孔間做系統(tǒng)性的試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行土工試驗(yàn)，然后將兩種試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。在同一土層中試驗(yàn)次數(shù)不能少于5～6次，或者在深度上每隔1～1.5m進(jìn)行一次試驗(yàn)，這樣可以有效了解透鏡狀或薄層狀土層的情況。

2.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)是否需要進(jìn)行桿長修正，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可以按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ 7-89）中的規(guī)定來對(duì)錘擊數(shù)進(jìn)行校正，經(jīng)過校正后的修正值與新的設(shè)計(jì)規(guī)范吻合度較高。

3 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)例分析

本次標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)例為廣東省某一商住大廈的地基基礎(chǔ)勘察工程，由于該工程為高層建筑，所以對(duì)于地質(zhì)勘察的要求比較嚴(yán)格。該商住大廈建于厚度在11～12.5m的回填土上，回填的時(shí)間已經(jīng)比較久遠(yuǎn)，在回填時(shí)按照規(guī)范要求進(jìn)行了分層壓實(shí)處理。在制定勘察方案時(shí)，分別在每個(gè)鉆孔的不同深度設(shè)計(jì)了系統(tǒng)性的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，并在土層中進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)的同一位置取原狀土樣作土工試驗(yàn)分析，以便與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。本次勘察工程共鉆孔28個(gè)，并進(jìn)行了58次標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。勘察結(jié)果表明，現(xiàn)場的回填土在水平及垂直方向上物質(zhì)成分和物理力學(xué)性質(zhì)并無太大變化。因此，在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)時(shí)，在垂直方向上以2m為級(jí)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)單元的劃分，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

?

本次勘察地質(zhì)條件為厚層狀回填土，其物質(zhì)成分組成主要為呈土狀的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖和強(qiáng)風(fēng)化砂巖。而在鉆孔過程中，還發(fā)現(xiàn)了少量的16cm×12cm的強(qiáng)風(fēng)化巖石碎塊，因此標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的離散性相對(duì)比較大，所以在對(duì)標(biāo)貫試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)采用去掉最大和最小值的10%，然后再按最小平均值法統(tǒng)計(jì)的方法。完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后，可以對(duì)試驗(yàn)的高值以及低值作詳細(xì)分析，出現(xiàn)高值是因?yàn)樵谪炄脒^程中碰到了較大的強(qiáng)風(fēng)化巖石碎塊，而出現(xiàn)低值則是由于回填土局部存在松散的現(xiàn)象。高值與低值出現(xiàn)的頻率都不高，且并無規(guī)律可循。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與土工試驗(yàn)的結(jié)果較為吻合，而開挖基礎(chǔ)進(jìn)行驗(yàn)槽測試的結(jié)果也與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相吻合。

結(jié)語

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的用時(shí)短、費(fèi)用低，是一種行之有效、應(yīng)用范圍非常廣的原位測試手段。標(biāo)貫試驗(yàn)的關(guān)鍵問題就在于試驗(yàn)質(zhì)量得到保證的同時(shí)，要對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理科學(xué)的統(tǒng)計(jì)與分析。特別是在對(duì)漂石、塊石等含量較多的礫砂卵石層或不均勻系數(shù)較大碎石土進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)的數(shù)據(jù)將明顯偏高，而且試驗(yàn)也會(huì)受到機(jī)械設(shè)備和人為因素的影響也更為明顯，需要配合其他土工試驗(yàn)手段，來對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

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