地質勘察工程中標準貫入試驗的應用分析

張海

（建材廣州地質工程勘察院，廣東 廣州 510450）

1 標準貫入試驗的定義及適用范圍

1.1 標準貫入試驗的定義

標準貫入試驗又稱為SPT，它是一種動力觸探，其通過一定的錘擊動能將某種規格的對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土層的變化以及地質情況進行判斷。一般可以用打入土中30cm的錘擊數N來衡量貫入阻抗。標準貫入試驗需要與鉆孔結合進行，目前國內統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。標準貫入試驗具有設備簡單、操作方便的優點，而且其適用于砂土、硬粘土及軟巖等多種土層。此外，通過對貫入器帶上的擾動土樣進行分析，就可以直接得到土層的鑒別描述信息。

1.2 適用范圍

標準貫入試驗目前在地質勘察領域有著十分廣泛的應用，其應用范圍包括：

（1）用于檢查勘察地區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、物理力學性質指標等建筑物設計所需參數的確定。（3）用于單樁承載力的預估、樁尖持力層的選擇以及旋噴樁直徑的估算。（4）用于施工監測以及檢驗地基土的加固效果。（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 標準貫入試驗的影響因素及注意事項

2.1 鉆進方式的影響

標準貫入試驗的鉆進過程中要盡力保持鉆孔底部的土層不被擾動，因此不宜用沖擊式和水沖法鉆進，而應盡可能地使用回轉泥漿式鉆進方法來最大化地保持孔壁穩定（特別是在砂層鉆進時），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，若直徑過大將會造成50%的錘擊數減少。

2.2 土層深度的影響

在SPT進行過程中，隨著貫入深度的增加，土的有效上覆壓力和側壓力都會隨之增加，從而造成貫入阻力加大，最終使錘擊數增加。因此，需要對錘擊數進行深度修正。

2.3 探桿偏斜影響

標準貫入試驗的實踐表明，探桿與鉆孔的孔壁摩擦會隨著探桿的偏斜而增加，導致有效錘擊能量減小，從而影響錘擊數。因此，要保證探頭、探桿以及導向桿的垂直度，防止錘擊偏移和晃動。

2.4 試驗前的準備

在進行標準貫入試驗前，應先鉆幾個鉆孔，對所要勘察區域的地層分布情況以及地質情況進行大概了解，為標貫試驗方案的制定提供依據。根據鉆探情況，要在不同和相同土層的不同鉆孔間做系統性的試驗，同時進行土工試驗，然后將兩種試驗結果進行對比分析。在同一土層中試驗次數不能少于5～6次，或者在深度上每隔1～1.5m進行一次試驗，這樣可以有效了解透鏡狀或薄層狀土層的情況。

2.5 試驗數據的修正

對于標準貫入試驗的錘擊數是否需要進行桿長修正，根據實踐經驗，可以按照《建筑地基基礎設計規范》（GBJ 7-89）中的規定來對錘擊數進行校正，經過校正后的修正值與新的設計規范吻合度較高。

3 標準貫入試驗實例分析

本次標準貫入試驗實例為廣東省某一商住大廈的地基基礎勘察工程，由于該工程為高層建筑，所以對于地質勘察的要求比較嚴格。該商住大廈建于厚度在11～12.5m的回填土上，回填的時間已經比較久遠，在回填時按照規范要求進行了分層壓實處理。在制定勘察方案時，分別在每個鉆孔的不同深度設計了系統性的標準貫入試驗，并在土層中進行標貫試驗的同一位置取原狀土樣作土工試驗分析，以便與標準貫入試驗結果進行對比。本次勘察工程共鉆孔28個，并進行了58次標準貫入試驗。勘察結果表明，現場的回填土在水平及垂直方向上物質成分和物理力學性質并無太大變化。因此，在進行標準貫入試驗結果統計時，在垂直方向上以2m為級數進行統計單元的劃分，其統計結果見表1。

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本次勘察地質條件為厚層狀回填土，其物質成分組成主要為呈土狀的強風化花崗巖和強風化砂巖。而在鉆孔過程中，還發現了少量的16cm×12cm的強風化巖石碎塊，因此標準貫入試驗的離散性相對比較大，所以在對標貫試驗的數據進行統計分析時采用去掉最大和最小值的10%，然后再按最小平均值法統計的方法。完成數據統計后，可以對試驗的高值以及低值作詳細分析，出現高值是因為在貫入過程中碰到了較大的強風化巖石碎塊，而出現低值則是由于回填土局部存在松散的現象。高值與低值出現的頻率都不高，且并無規律可循。統計數據與土工試驗的結果較為吻合，而開挖基礎進行驗槽測試的結果也與統計數據相吻合。

結語

標準貫入試驗的用時短、費用低，是一種行之有效、應用范圍非常廣的原位測試手段。標貫試驗的關鍵問題就在于試驗質量得到保證的同時，要對試驗結果進行合理科學的統計與分析。特別是在對漂石、塊石等含量較多的礫砂卵石層或不均勻系數較大碎石土進行標貫試驗時，試驗的數據將明顯偏高，而且試驗也會受到機械設備和人為因素的影響也更為明顯，需要配合其他土工試驗手段，來對試驗結果進行對比分析。

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