標準貫入試驗在巖土勘察中的應用探析

劉琦

摘要：標準貫入試驗是一種工程地質勘察的原位測試方法，主要適用于粉土、一般粘性土和砂土。本文首先對標準貫入試驗原理進行介紹，然后對標準貫入試驗的影響因素進行分析，并結合實例，對標準貫入試驗在巖土勘察中的應用要點進行詳細探究，以期為類似工程提供參考。

關鍵詞：標準貫入試驗;影響因素;應用

1.引言

標準貫人試驗（SPT）是國內外比較常用的現場測試技術，適用于各個土層，不僅包括地下水位以上及以下土層，而且還包括部分強風化巖石，在具體試驗中，根據標準貫人試驗的錘擊數，還可確定巖石風化程度、砂土的密度、地基土的承載力、黏土的稠度等等，應用優勢明顯。因此，亟須對標準貫人試驗在巖土工程勘察中的應用方式進行詳細探究。

2.標準貫入試驗原理

標準貫人試驗是動力觸探技術中的一種，現如今，標準貫人試驗已經被納入《工業與民用建筑地基基礎設計規范》中。標準貫入試驗在國外巖土工程勘察中應用廣泛，我國于1953年開始推廣應用。在標準貫入試驗方法的應用中，可結合鉆孔進行，采用63.5kg+0.5kg的穿心錘，以0.76m+0.02m的自由落距，將標準貫人器打人土層深度0.15m位置，只記貫人0.30m的錘擊數N，稱為標準貫人擊數。隨著科學技術的發展，標準貫人設備越來越先進，比如美國的SPT標準貫人分析儀，在SPT標準貫入分析儀中配置有一個長度為0.6m的SPT桿，在SPT桿組件中含有2個應變橋路傳感器，對于傳感器，需進行精確度標定。在現場試驗過程中，在SPT桿中需安裝2個加速度傳感器，然后再將其安裝在錘和取樣桿之間的頂部位置。對于SPT桿與SPT分析儀，可采用電纜或者無線發射器進行連接。在進行SPT試驗時，通過應變傳感器以及加速度傳感器，可以準確獲得力和速度信號，據此可對轉換能量進行計算，對于計算所得能量，可顯示在SPT分析儀屏幕上。在標準貫人試驗中，可對標準貫人錘擊數N進行測算，進而判斷土體的密實度、稠度，最終確定地基上的容許承載力。另外，還可以對砂土的振動液化勢進行評定，對單樁承載力進行估算。在巖土工程勘察中，標準貫人試驗的應用優勢如下：標準貫人試驗所需設備簡單，操作方式便捷，對于土層的適應性比較廣泛。另外，通過應用貫人器可以采取擾動土樣，并進行室內土工試驗。

3.標準貫入試驗的影響因素

在巖土工程勘察中應用標準貫入試驗，其也有一定的局限性，試驗結果的影響因素比較多，包括試驗設備、鉆進方式、人為操作、土體的均勻程度等。（1）試驗設備因素。在試驗過程中，如果導向桿發生傾斜，就會導致穿心錘在下錘的阻力增加，而如果觸探桿偏斜，也會造成桿與鉆孔孔壁之間摩擦力增加，進而減少錘擊能量，這樣就會對試驗錘擊數產生較大影響，導致試驗結果準確性降低。（2）鉆進方式因素。在鉆進方式方面，回轉鉆進成孔比較常見，對于試驗過程，可分為全芯取樣以及下標準貫人器兩個階段，在具體的鉆孔過程中，首先通過全芯取樣，回轉鉆進至預定距離，然后再使用貫人器進行試驗，但是這種鉆進方式會造成孔底粘土層密實度增加，同時還會對錘擊數的準確性造成不良影響。（3）人為操作因素。在標準貫人試驗過程中，必須嚴格控制落錘下落的高度和速度。通常情況下，對于落錘速度，應控制在30次/分鐘左右，而對于落錘高度，在具體的控制過程中具有較強的隨機性和偶然性。在落錘過程中，可能會發生沖擊孔底的現象，這樣就會對試驗結果造成不良影響。（4）土體均勻程度因素。土體均勻程度是影響標準貫人試驗的關鍵因素，比如，在紅粘土中含有大量的砂礫或碎石等，這些都會對貫人試驗的錘擊數產生一定的影響。另外，由于土體本身具有不均勻性以及各向異性.因此，要求盡量去除上述因素的影響，保證試驗結果的準確性和可靠性。

4.標準貫入試驗在巖土勘察中的應用實例

4.1工程概況

本文以某廠房地基土液化判定中原位測試標準貫人試驗的應用為例進行分析。此廠房高為11.70m，框架結構，獨立基礎。擬建項目工程的抗震設防烈度為8度。設計基本地震加速度值為0.20g，設計地震分組為第一組。

4.2地層與標準貫入試驗

本場區地層從上至下依次為人工堆積層（粉質粘土填土①）、新近系（粉砂一細砂②、粘質粉土一砂質粉土②1、細砂③）、第四系（細砂④、粉質粘土一粘質粉土⑤、粘土⑤1、細砂⑥），具體標準貫入試驗數據如表1所示。

4.3地基土液化判定

4.3.1判定方法

場區地層分布有新近系、第四系、地震烈度8度，黏粒含量3%，地下水位埋深2.90m～4.20m，依據《規范》初步判定為液化，并采取標準貫入試驗方法進行液化判定、液化指數計算并劃分液化等級，具體步驟如下：

（1）將各鉆孔標貫試驗點深度值代人式（2）進行計算，得到液化判別標貫試驗錘擊數臨界值，與實際對比后判斷試驗點是否液化;

（2） 式中：Ncr、N。為標貫錘擊數臨界值、基準值，N0取12;B為修正系數，取0.80;ds、dw為標貫點深度、地下水位深度，dw取1m;pe為黏粒含量，取3。

（2）判斷為液化后，代人式（3）計算單點液化指數

式中：L1E為土體液化指數;Ncri、Ni為第i點標貫臨界值、實測值;di、Wi為第i點所在土層厚、影響權值，d，=20m，則Wi=0，di≤5n1，則Wi=10，其間取值用線性內插計算。

（3）每個鉆孔單點液化指數相加，獲得單孔液化指數;

（4）判斷單孔液化等級：I1E>18為嚴重;6

4.3.2結果分析

（1）根據單點液化指數分析可得：②層各點液化指數均非零，判斷為液化層;③層6個點液化指數（共7個試驗點）非零，判斷為液化層;④層各點液化指數為零或是不超過1，判斷為非液化層。（2）根據單孔液化指數分析可得：1#、11#、13#、15#單孔液化指數>18，判斷為嚴重液化。綜合本場區地層情況、地下水位以及地震烈度，綜合判定場地存在嚴重液化，經研究后決定采用碎石樁+CFG樁的處理方案，消除土體液化，提高地基承載力。

5.結語

綜上所述，本文主要結合實例，對標準貫人試驗在巖土工程勘察中的應用方式進行了詳細探究。標準貫入試驗作為一種原位測試手段，具有操作簡單、效率高、能提供多種巖土性質參數等優點，因此已被廣泛推廣應用。其可用于評價地基土的物理狀態和巖土情況、計算天然地基的承載力、判別場地砂土/粉土是否發生液化等。在實際作業中需合理選擇、規范計算，切實為巖土工程勘察提供可靠試驗數據。

參考文獻：

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