标准贯入试验在岩土勘察中的应用探析

刘琦

摘要：标准贯入试验是一种工程地质勘察的原位测试方法，主要适用于粉土、一般粘性土和砂土。本文首先对标准贯入试验原理进行介绍，然后对标准贯入试验的影响因素进行分析，并结合实例，对标准贯入试验在岩土勘察中的应用要点进行详细探究，以期为类似工程提供参考。

关键词：标准贯入试验;影响因素;应用

1.引言

标准贯人试验（SPT）是国内外比较常用的现场测试技术，适用于各个土层，不仅包括地下水位以上及以下土层，而且还包括部分强风化岩石，在具体试验中，根据标准贯人试验的锤击数，还可确定岩石风化程度、砂土的密度、地基土的承载力、黏土的稠度等等，应用优势明显。因此，亟须对标准贯人试验在岩土工程勘察中的应用方式进行详细探究。

2.标准贯入试验原理

标准贯人试验是动力触探技术中的一种，现如今，标准贯人试验已经被纳入《工业与民用建筑地基基础设计规范》中。标准贯入试验在国外岩土工程勘察中应用广泛，我国于1953年开始推广应用。在标准贯入试验方法的应用中，可结合钻孔进行，采用63.5kg+0.5kg的穿心锤，以0.76m+0.02m的自由落距，将标准贯人器打人土层深度0.15m位置，只记贯人0.30m的锤击数N，称为标准贯人击数。随着科学技术的发展，标准贯人设备越来越先进，比如美国的SPT标准贯人分析仪，在SPT标准贯入分析仪中配置有一个长度为0.6m的SPT杆，在SPT杆组件中含有2个应变桥路传感器，对于传感器，需进行精确度标定。在现场试验过程中，在SPT杆中需安装2个加速度传感器，然后再将其安装在锤和取样杆之间的顶部位置。对于SPT杆与SPT分析仪，可采用电缆或者无线发射器进行连接。在进行SPT试验时，通过应变传感器以及加速度传感器，可以准确获得力和速度信号，据此可对转换能量进行计算，对于计算所得能量，可显示在SPT分析仪屏幕上。在标准贯人试验中，可对标准贯人锤击数N进行测算，进而判断土体的密实度、稠度，最终确定地基上的容许承载力。另外，还可以对砂土的振动液化势进行评定，对单桩承载力进行估算。在岩土工程勘察中，标准贯人试验的应用优势如下：标准贯人试验所需设备简单，操作方式便捷，对于土层的适应性比较广泛。另外，通过应用贯人器可以采取扰动土样，并进行室内土工试验。

3.标准贯入试验的影响因素

在岩土工程勘察中应用标准贯入试验，其也有一定的局限性，试验结果的影响因素比较多，包括试验设备、钻进方式、人为操作、土体的均匀程度等。（1）试验设备因素。在试验过程中，如果导向杆发生倾斜，就会导致穿心锤在下锤的阻力增加，而如果触探杆偏斜，也会造成杆与钻孔孔壁之间摩擦力增加，进而减少锤击能量，这样就会对试验锤击数产生较大影响，导致试验结果准确性降低。（2）钻进方式因素。在钻进方式方面，回转钻进成孔比较常见，对于试验过程，可分为全芯取样以及下标准贯人器两个阶段，在具体的钻孔过程中，首先通过全芯取样，回转钻进至预定距离，然后再使用贯人器进行试验，但是这种钻进方式会造成孔底粘土层密实度增加，同时还会对锤击数的准确性造成不良影响。（3）人为操作因素。在標准贯人试验过程中，必须严格控制落锤下落的高度和速度。通常情况下，对于落锤速度，应控制在30次/分钟左右，而对于落锤高度，在具体的控制过程中具有较强的随机性和偶然性。在落锤过程中，可能会发生冲击孔底的现象，这样就会对试验结果造成不良影响。（4）土体均匀程度因素。土体均匀程度是影响标准贯人试验的关键因素，比如，在红粘土中含有大量的砂砾或碎石等，这些都会对贯人试验的锤击数产生一定的影响。另外，由于土体本身具有不均匀性以及各向异性.因此，要求尽量去除上述因素的影响，保证试验结果的准确性和可靠性。

4.标准贯入试验在岩土勘察中的应用实例

4.1工程概况

本文以某厂房地基土液化判定中原位测试标准贯人试验的应用为例进行分析。此厂房高为11.70m，框架结构，独立基础。拟建项目工程的抗震设防烈度为8度。设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。

4.2地层与标准贯入试验

本场区地层从上至下依次为人工堆积层（粉质粘土填土①）、新近系（粉砂一细砂②、粘质粉土一砂质粉土②1、细砂③）、第四系（细砂④、粉质粘土一粘质粉土⑤、粘土⑤1、细砂⑥），具体标准贯入试验数据如表1所示。

4.3地基土液化判定

4.3.1判定方法

场区地层分布有新近系、第四系、地震烈度8度，黏粒含量3%，地下水位埋深2.90m～4.20m，依据《规范》初步判定为液化，并采取标准贯入试验方法进行液化判定、液化指数计算并划分液化等级，具体步骤如下：

（1）将各钻孔标贯试验点深度值代人式（2）进行计算，得到液化判别标贯试验锤击数临界值，与实际对比后判断试验点是否液化;

（2） 式中：Ncr、N。为标贯锤击数临界值、基准值，N0取12;B为修正系数，取0.80;ds、dw为标贯点深度、地下水位深度，dw取1m;pe为黏粒含量，取3。

（2）判断为液化后，代人式（3）计算单点液化指数

式中：L1E为土体液化指数;Ncri、Ni为第i点标贯临界值、实测值;di、Wi为第i点所在土层厚、影响权值，d，=20m，则Wi=0，di≤5n1，则Wi=10，其间取值用线性内插计算。

（3）每个钻孔单点液化指数相加，获得单孔液化指数;

（4）判断单孔液化等级：I1E>18为严重;6

4.3.2结果分析

（1）根据单点液化指数分析可得：②层各点液化指数均非零，判断为液化层;③层6个点液化指数（共7个试验点）非零，判断为液化层;④层各点液化指数为零或是不超过1，判断为非液化层。（2）根据单孔液化指数分析可得：1#、11#、13#、15#单孔液化指数>18，判断为严重液化。综合本场区地层情况、地下水位以及地震烈度，综合判定场地存在严重液化，经研究后决定采用碎石桩+CFG桩的处理方案，消除土体液化，提高地基承载力。

5.结语

综上所述，本文主要结合实例，对标准贯人试验在岩土工程勘察中的应用方式进行了详细探究。标准贯入试验作为一种原位测试手段，具有操作简单、效率高、能提供多种岩土性质参数等优点，因此已被广泛推广应用。其可用于评价地基土的物理状态和岩土情况、计算天然地基的承载力、判别场地砂土/粉土是否发生液化等。在实际作业中需合理选择、规范计算，切实为岩土工程勘察提供可靠试验数据。

参考文献：

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