地質(zhì)勘察工程中標準貫入試驗的應用分析

張海

（建材廣州地質(zhì)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(guī)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(zhì)情況進行判斷。一般可以用打入土中30cm的錘擊數(shù)N來衡量貫入阻抗。標準貫入試驗需要與鉆孔結(jié)合進行，目前國內(nèi)統(tǒng)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(yōu)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(zhì)勘察領(lǐng)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(qū)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(zhì)指標等建筑物設計所需參數(shù)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(jiān)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(zhuǎn)泥漿式鉆進方法來最大化地保持孔壁穩(wěn)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(shù)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(cè)壓力都會隨之增加，從而造成貫入阻力加大，最終使錘擊數(shù)增加。因此，需要對錘擊數(shù)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(shù)。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(qū)域的地層分布情況以及地質(zhì)情況進行大概了解，為標貫試驗方案的制定提供依據(jù)。根據(jù)鉆探情況，要在不同和相同土層的不同鉆孔間做系統(tǒng)性的試驗，同時進行土工試驗，然后將兩種試驗結(jié)果進行對比分析。在同一土層中試驗次數(shù)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(shù)據(jù)的修正

對于標準貫入試驗的錘擊數(shù)是否需要進行桿長修正，根據(jù)實踐經(jīng)驗，可以按照《建筑地基基礎(chǔ)設計規(guī)范》（GBJ 7-89）中的規(guī)定來對錘擊數(shù)進行校正，經(jīng)過校正后的修正值與新的設計規(guī)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(chǔ)勘察工程，由于該工程為高層建筑，所以對于地質(zhì)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(jīng)比較久遠，在回填時按照規(guī)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(tǒng)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(jié)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?？辈旖Y(jié)果表明，現(xiàn)場的回填土在水平及垂直方向上物質(zhì)成分和物理力學性質(zhì)并無太大變化。因此，在進行標準貫入試驗結(jié)果統(tǒng)計時，在垂直方向上以2m為級數(shù)進行統(tǒng)計單元的劃分，其統(tǒng)計結(jié)果見表1。

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本次勘察地質(zhì)條件為厚層狀回填土，其物質(zhì)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(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)進行統(tǒng)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(tǒng)計的方法。完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計后，可以對試驗的高值以及低值作詳細分析，出現(xiàn)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(xiàn)低值則是由于回填土局部存在松散的現(xiàn)象。高值與低值出現(xiàn)的頻率都不高，且并無規(guī)律可循。統(tǒng)計數(shù)據(jù)與土工試驗的結(jié)果較為吻合，而開挖基礎(chǔ)進行驗槽測試的結(jié)果也與統(tǒng)計數(shù)據(jù)相吻合。

結(jié)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(guān)鍵問題就在于試驗質(zhì)量得到保證的同時，要對試驗結(jié)果進行合理科學的統(tǒng)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(shù)較大碎石土進行標貫試驗時，試驗的數(shù)據(jù)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(jié)果進行對比分析。

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