扁铲侧胀试验和圆锥动力触探试验的中美测试标准差异研究

柳旻 夏玉云 王冉 陈金安 崔硕轩

摘要：目前，海外工程项目的岩土工程勘察多采用欧美标准，深入学习并消化欧美标准有助于中国企业执行海外项目。针对国内外岩土工程勘察中常用的扁铲侧胀试验和圆锥动力触探试验，从设备规格、适用范围、试验技术要求和试验成果应用4个方面，重点分析对比了美国ASTM标准和中国岩土工程标准体系的差异。结果表明：中美标准中扁铲侧胀试验设备规格基本相同，局部设备、技术要求、公式、操作和数据记录存在少许差异；中美圆锥动力触探试验技术要求没有太大差异，但在试验终止条件和试验数据记录要求等方面有一定区别。研究结果可为中国实施“走出去”战略的勘察设计企业提供参考。

关键词：岩土工程； 美国ASTM标准； 中国岩土工程标准体系； 原位试验

中图法分类号：TU192

文献标志码：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.06.018

文章编号：1006-0081（2023）06-0094-05

0 引 言

随着“一带一路”倡议的推进，中资勘察设计企业越来越多地在海外广泛承接大型公路、铁路、水利水电工程项目。目前，海外岩土工程勘察设计普遍采用欧美国标准，尤其以美国ASTM标准、AASHTO标准及英国BS标准为主，因此，学习并消化欧美国标准是中资企业执行海外项目更为现实的策略和选择［1］。

近年来，前人针对中、美、欧规范的相关解读进行了诸多探讨［1-3］，给在海外从事岩土工程勘察的中方人员带来较多启示和帮助。但目前多为宏观分析，或仅涉及常用的标准贯入试验（SPT）、旁压试验（PMT）、载荷试验（PLT）等，对于扁铲侧胀试验（DMT）和圆锥动力触探试验（DPT）的对比分析较少。

扁铲侧胀试验［4-5］可作为一种特殊的旁压试验，优点在于简单、快速、重复性好且便宜，能够获取多种岩土参数。圆锥动力触探试验具有设备简单、测试方便、精度较好、工效较高、适应性广等优点［6-8］。本文主要通过设备规格、适用范围、技术要求及成果应用等方面，将中国现行岩土工程标准［9-10］同美国ASTM标准中涉及的以上两种设备的差异性进行对比研究，以期为海外岩土工程勘察提供参考。

1 扁铲侧胀试验对比

1.1 设备规格

中国标准的扁铲侧胀试验设备构件见图1和图2，美国标准的扁铲侧胀试验设备构件见图3，中美扁铲侧胀试验设备规格对比见表1。由图表可以看出，两国标准规定的设备规格基本相同，局部因设备生产品牌差异存在细微规格差别。

1.2 适用范围

中国和美国标准中扁铲侧胀试验的适用范围见表2。由表2可以看出两者基本类似，但也存在一定的差异。

1.3 试验技术要求

中国扁铲侧胀试验时膨胀片贯入速度宜为2 cm/s，美国标准中贯入速度为13 cm/s，美国标准中还对扁铲侧胀试验推进膨胀片的方法做了规范化的要求描述，确保满足试验要求。

中国标准规定：扁铲侧胀试验的试验点间距可取20～50 cm，而美国标准中扁铲试验的试验点间距可取15～30 cm。对于扁铲侧胀消散试验部分，中国标准对测读时间间隔做了具體规定，可取1，2，4，8，15，30 min和90 min，以后每90 min读一次直至消散结束。美国标准中对此未做具体详细的规定。对于试验实测数据，中国标准和美国标准采取了完全相同的数据处理方式，处理公式完全一致。

总体上看，中国标准和美国标准对扁铲侧胀试验的技术要求及数据处理公式方法没有太大差异，但在试验探头贯入形式、试验操作和数据记录要求等方面有少许差异。

1.4 试验成果应用

通过扁铲侧胀试验，根据试验值及试验指标按地区经验可划分土类，确定黏性土状态，计算静止侧压力系数、超固结比OCR、不排水抗剪强度、变形参数，进行液化判别等。在中国标准中，基于扁铲侧胀试验成果数据，利用有关经验公式或经验关系，可以换算以上力学性质指标，同时也可用于评价地基承载力、判别液化。但由于中国幅员辽阔，地质情况多样且复杂，无法总结出统一的经验公式或经验关系，只能在各地区规范和标准中总结出适用的经验公式或经验关系。美国标准中，基于扁铲侧胀试验成果数据，可根据相关关系换算出竖向应力、侧向应力和模量、孔隙水压力等。

2 圆锥动力触探试验对比

2.1 设备规格

中美两国主要标准规定的动力触探试验设备规格见表3、图4和图5。由图表可以看出，中国和美国标准规定的设备规格有一定不同。

2.2 适用范围

中国和美国标准中动力触探试验的适用范围见表4，可以看出两者基本类似，但也存在差异。

2.3 试验技术要求

中国和美国标准对动力触探试验的技术要求差异性较小，但在试验终止条件和试验数据记录要求等方面有一定不同。

试验前，中美两国标准中都要求检查各组件磨损程度，确保满足试验要求，设备安装到位，保证各组件连接紧固，且探杆与探孔或地面保持垂直。中国标准中规定：轻型动力触探试验在安装好试验设备后，对所要进行试验的土层连续击入探头，以每贯入30 cm时的锤击数为试验指标，用N10表示；当遇到密实土层，其贯入30 cm的锤击数大于100击或贯入15 cm的锤击数大于50击时即可停止试验。

重型和超重型动力触探试验技术要求为：采用自动落锤装置，地面以上触探杆不宜超过1.5 m，连续贯入，锤击速率宜为15～30击/min，以每贯入10 cm时的锤击数为试验指标，用N63.5或N120表示；每贯入1 m宜将触探杆转动一圈半，触探深度超过10 m时，每贯入20 cm宜转动触探杆一次；当重型动力触探连续3次N63.5都大于50击时，可停止试验或改用超重型动力触探。

美国ASTM标准中规定：安装好试验设备后，先保证待测土层顶面与探头零点位置平齐，连续击入探头，记录锤击次数和相应总贯入度；当锤击数达到5击、贯入度小于2 mm或手柄偏移垂直位置超过75 mm时应停止试验，并移至与原位置距离大于300 mm的新位置再进行下一个试验；同时也规定，在数据记录时，通常情况下，在固定的锤击数后读取贯入度，1击表示软层，5击表示正常土层，10击为高阻力土层。当土层特性或贯入速率发生显著变化时，应立即读取贯入度。

对于试验结果实测数据，中国标准中的轻型动力触探试验和美国ASTM中的动态圆锥贯入试验均不作任何修正。中国标准中，重型和超重型动力触探试验需要对现场实测数据进行杆长和地下水的相应修正。

2.4 试验成果应用

中国标准规定：触探指标大小可以反映不同地基土的密实度、地基承载力和其他工程性质指标大小，因此根据圆锥动力触探试验的触探曲线，并结合场地钻探资料和地区经验，对场地地层进行力学分层，但需考虑触探的界面效应。

GB 50021-2001（2009年版）《岩土工程勘察规范》中规定了根据重型和超重型触探试验判定碎石土密实度的标准，见表5。值得注意的是，表5中采用的圆锥动力触探试验击数为经杆长和地下水修正后的修正值。

在中国标准中，根据圆锥动力触探试验成果数据，基于相关经验公式或经验关系，可换算出地基土承载力、变形模量、单桩承载力、抗剪强度等力学性质指标，同时也可以用于评价地基均匀性和确定地基持力层。但由于中国幅员辽阔，地质情况多样且复杂，无法总结出统一的经验公式或经验关系，只能在各地区规范和标准中总结出适用的经验公式或经验关系，此处不一一列出。

美国ASTM D6951中指出，基于动态圆锥贯入试验成果数据，可根据相关关系换算出地基土的CBR（加州承载比）或抗剪强度，见表6。

3 结 论

（1） 中美标准中的扁铲侧胀试验设备规格基本相同，局部因设备生产品牌差异存在细微差别。中国和美国标准对扁铲侧胀试验的技术要求及数据处

理公式方法差异较小，但在试验探头贯入形式、试验

操作和数据记录要求等方面有少许差异。在中美标准中，均可利用扁铲侧胀试验数据换算相应的岩土参数。

（2） 中美两国主要标准规定的动力触探试验设备规格有一定的不同。中国和美国标准中动力触探试验的适用性基本类似，但也存在差异。中国和美国标准中，对动力触探试验的技术要求没有太大差异，但在试验终止条件和试验数据记录要求等方面有一定不同。中国标准可根据触探指标判断地基土的密实度、地基承载力和其他工程性质指标，美国标准可利用动态圆锥贯入试验成果数据获取地基土的CBR或抗剪强度。

参考文献：

［1］ 刘卫民，丁小军，谷志文，等.欧美岩土工程勘察标准解读［M］.北京：中国建筑工业出版社，2018.

［2］ 成利民，孙宁.中、美、欧岩土工程勘察规范差异性分析［J］.水运工程，2018（6）：225-230，236.

［3］ 周贻鑫.中、美、欧岩土工程勘察规范对比研究［D］.南京：东南大学，2015.

［4］ ASCE.Standard Test Method for Performing the Flat Plate Dilatometer（ASTM/D6635-15）［S］.Reston：ASCE，2015.

［5］ 劉斌奇，陈忠清，刘培成，等.扁铲侧胀试验及其工程应用研究进展［J］.科技通报，2021，37（8）：8-15.

［6］ ASCE.ASTM Standard test method for use of the Dynamic Cone Penetrometer in shallow pavement applications（D6951/6951M-09.）［S］.Reston：ASCE，2018.

［7］ 宝艳军，王增超.圆锥动力触探与取土样试验在填土检测中的对比分析［J］.土工基础，2017，31（4）：533-536.

［8］ 郑洁，王晋荣，王菁莪.滑坡体渗透性原位试验与反演研究［J］.人民长江，2022，53（6）：141-145，173.

［9］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.岩土工程勘察规范：GB50021—2001［S］.北京：中国建筑工业出版社，2009.

［10］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑工程地质勘探与取样技术规程：JGJ/T87-2012［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

（编辑：李 慧）

Research on difference between Chinese and American test standards of

Flat Plate Dilatometer Test and Dynamic Cone Penetration Test

LIU Min1，2，XIA Yuyun1，2，WANG Ran1，2，CHEN Jin′an1，2，CUI Shuoxuan1，2

（1.China JK Institute of Engineering and Design Co.，Ltd.，Xi′an 710043，China；

2.Shaanxi Key Laboratory of Special Geotechnical Properties and Treatment，Xi′an 710043，China）

Abstract：

Currently，most of the geotechnical investigation of overseas engineering projects adopt European and American standards，it is necessary for Chinese survey and design enterprises to conduct in-depth study and digestion of European and American standards for implementing overseas projects.Aiming at the Flat Plate Dilatometer Test and Dynamic Cone Penetration Test commonly used in geotechnical engineering investigations at home and abroad，the differences between American ASTM standards and Chinese geotechnical engineering specifications and standards were analyzed and compared from four aspects：equipment specifications，scope of application，test technical requirements，and application of test results.The results showed that the specifications of Flat Plate Dilatometer Test equipment in Chinese and American standards were basically the same，with slight difference in local equipment，technical requirements，formulas，operations and data records.There was no significant difference in the technical requirements of Dynamic Cone Penetration Test between China and the United States，but there were some differences in test termination conditions and test data recording requirements.The research results can provide reference for survey and design enterprises in China to implement the go global strategy.

Key words：

geotechnical engineering； ASTM standards； Chinese geotechnical engineering specifications and standards； in-situ test