标准贯入试验在工程地质勘察中的应用

王廷辉

(安徽省地质矿产勘局313地质队 安徽六安 237010)

1 绪论

标准贯入试验是用质量为63.5kg的重锤按照规定的落距(76cm)自由下落，将标准规格的贯入器打入地层，根据贯入器在贯入一定深度(一般为30cm)得到的锤击数来判定土层力学性质强弱的一种原位勘察手段。这种测试方法应用普遍，适用于砂土、粉土。

2 标准贯入试验的测试方法

2.1 设备组成及设备规格

标准贯入试验设备由标准贯入器、触探杆及穿心锤组成。

2.2 试验要点

(1)与钻探配合进行，先钻进到需要进行试验的土层标高以上约15m，清孔后换用标准贯入器，并量得深度尺寸。

(2)采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，并减少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。

(3)以每分钟15～30击的贯入速度将贯入器打入试验土层中，先打入15cm不计击数，开始记录每贯入土中30cm的锤击数。需要注意的是，当N值已达50击，而贯入深度未达30cm时，可以50击时的实际贯入深度，按式N=30×50/⊿S(为50击时的贯入度)换算成贯入深度30cm的锤击数N。

2.3 影响因素及其校正

根据《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)的规定，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。福建和南京地区地基基础设计规范(DBJ13—07—91、DB32/112—95)对触探杆长度校正系数按下表确定。

福建和南京规范标准贯入试验触探杆长度校正系数

3 试验成果的应用

3.1 确定砂土的密实度

现国内主要规范采用标准贯入试验击数N(未修正)判定砂土密实程度。

度标 准 地 层 密 实松散 稍密 中密 密实国家规范 砂土 ≤10 10－15 15–30 ≥30

3.2 确定黏性土的状态和无侧限抗压强度

3.3 确定地基承载力

在国内应用最多的是对砂层承载力的确定，砂层中卵砾石的含量直接影响N值，所以在取值时应剔除异常值，结合当地经验来确定地层承载力。

3.4 确定土的抗剪强度

3.5 确定土的变形参数

3.6 估算单桩承载力

3.7 计算剪切波速

3.8 评价砂土液化

以上3.2－3.7应用都有经验公式，多数为地方经验，在实际工作中，我们应用的偏少，指导意义并不大。但在评价饱和砂土液化中的作用却不可替代，下面将着重介绍和探讨标准贯入击数N值在评价饱和砂土液化中的应用。

3.8.1 砂土液化的概念

是指松散的沙土受到震动有变得更紧密的趋势。但饱和状态下，这种趋于紧密的作用将导致孔隙水压力的骤然上升，而在地震过程的短暂时间内，该压力来不及消散，有效压力减小，当有效压力完全消失时，沙土会完全丧失承载力和抗剪强度，变成像液体一样的状态。在勘察中要考虑地基是否会液化，以及液化强度。

3.8.2 影响沙土液化的因素

主要为:土颗粒粒径、沙土密度、上覆土层厚度、地面震动强度和震动时间及地下水的埋藏深度。一般情况下，细圆颗粒、不均匀系数大、上覆土层厚度小、地面震动强度高震动时间长和地下水排水不畅的地层容易液化。

3.8.3 液化趋势的判别

当初步判别认为需进一步进行液化判别时，应判别地面下15m深度范围内的液化;当采用桩基或埋深大于5m的深基础时，还应该判别15－20m范围内的液化。当饱和土层标准贯入N值(未经杆长修正)小于液化判别N值临界值时，应判为液化土。

在地面下15m深度范围内，液化判别临界值可按下式计算:

在地面下15－20m深度范围内，液化判别临界值可按下式计算:

式中Ncr为临界值，N0为基准值，ds为饱和土标准贯入点深度，dw为地下水深度，ps为黏粒含量百分率。Ncr为临界值按下表采用:

设计地震分组 7度 8度 9度16第二、三组 8(10) 12(15)第一组 6(8) 10(13)18

3.8.4 液化指数与液化等级的划分

液化等级的划分的基本方法为:逐点判别液化土层的深度和厚度，按孔计算液化指数，综合判定后划分地基液化等级。根据等级提出地基土相应处理方法和建筑物抗震设计措施。

4 应用标贯击数N值应注意的事项探讨

4.1 修正问题探讨

国外对N值的修正包括:饱和粉细砂的修正、地下水的修正、土的上覆压力的修正，而国内着重考虑杆长的修正。杆长修正是依据牛顿碰撞理论，杆件系统质量不超过锤重两倍，限制了表贯使用深度小于21m，但实际使用深度已远超过21m。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，但考虑到过去建立的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，而抗震规范判定砂土夜化时，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，勘察报告应提供不修正的N值，应用时再根据情况考虑修正问题，用何种方法修正。

4.2 N值取值探讨

由于N值离散性大，故在利用N值解决工程问题时，应慎重，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，应剔除个别异常值。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考，供初步评价之用。

所以应注意的是在勘察中，标贯试验应与其他勘察手段同时使用，相互验证。在一个地区的可比较地层中应取得大量数据，建立一定的统计关系，才能在该地层的勘察中使用单一手段，以N值作定量的评价，以提高工作效率。

5 总结

本文主要探讨了标贯试验在工程勘察中的应用与注意事项，所做的主要工作有:(1)介绍了标贯试验的施工方法。(2)论述了标贯试验的应用范围、局限性和应用N值应注意的事项，初步探讨了N值取值方法，以及提高工作效率等。今后将在实际工作中进一步积累数据总结经验，为提高工作实效而努力。由于本人学识有限，文中不免有错漏之处，希望同行批评指正。

［1］岩土工程勘察规范GB50021－2001.

［2］建筑抗震设计规范GB50011－2001.