淺海深孔標(biāo)準(zhǔn)貫入值隨深度變化特征分析

李明陽 柴建峰 陳智勇

(1.國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心,北京 100161； 2.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司,上海 200032)

淺海深孔標(biāo)準(zhǔn)貫入值隨深度變化特征分析

李明陽1柴建峰1陳智勇2

(1.國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心,北京 100161； 2.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司,上海 200032)

通過統(tǒng)計珠三角地區(qū)某填海工程勘察資料中約1 400個標(biāo)準(zhǔn)貫入值，分析了SPT值隨深度的變化特征，發(fā)現(xiàn)相同地質(zhì)地層條件下，SPT值標(biāo)準(zhǔn)差隨深度增加而變大、離散性愈發(fā)顯著；測試深度越大，偏差愈明顯，建議結(jié)合其他測試和試驗手段，綜合應(yīng)用深孔中SPT值，以提高勘察成果的可靠性。

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，測試深度，標(biāo)準(zhǔn)差，可靠性

1 概述

目前國內(nèi)巖土工程勘察，孔深20 m以內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(Standard Penetration Test,SPT)擊數(shù)修正，國標(biāo)《巖土工程勘察規(guī)范》有相對成熟的桿長修正規(guī)定。但對于深度大于20 m，尤其是大于50 m的砂性土，勘察時鉆桿長度如何修正等問題系統(tǒng)性的研究成果相對較少。

深厚覆蓋層在沿海三角洲地區(qū)廣泛分布，如珠江口和長江口地區(qū)，沖洪積層厚度最大可達(dá)百余米。近期深厚覆蓋層上的大型工程建設(shè)項目越來越多，尤其是填海工程等，查明深厚覆蓋層的工程地質(zhì)特性是勘察關(guān)鍵問題之一。深厚砂性地層取原狀樣難度大，原位測試多采用SPT，但實踐中發(fā)現(xiàn)，甚至同一場地條件下，SPT值相差也較大，影響原因復(fù)雜，其準(zhǔn)確性和可靠性值得進(jìn)一步探討。

文獻(xiàn)[1]～[7]不僅系統(tǒng)分析了鉆探設(shè)備差異對測試結(jié)果的影響，如鉆桿尺寸、鉆桿和套管尺寸匹配情況、時間效應(yīng)、錘墊質(zhì)量、標(biāo)貫器尺寸等；還定性探討了鉆桿撓曲或彎曲回彈、鉆桿振動和晃動、重錘擊打頻率等對測試結(jié)果的影響。本文擬在文獻(xiàn)[1]基礎(chǔ)上，對同一地塊約1 400個SPT值按深度進(jìn)行統(tǒng)計，分析SPT值隨測試深度的變化規(guī)律。希望本文能起到拋磚引玉的作用，引起越來越多的人在熱衷于研究巖土體本構(gòu)關(guān)系的同時，也重視勘察手段、原位測試等勘察技術(shù)的研究，提高勘察資料的可信度。

2 工程實例分析

2.1 填海工程的地層特征

2.2SPT值隨深度變化特征

圖1為A地塊的SPT測試結(jié)果散點圖[1]；表1為SPT值隨深度變化統(tǒng)計結(jié)果；圖2為SPT統(tǒng)計結(jié)果隨深度變化柱狀圖，按10m間隔分層統(tǒng)計。

對比分析圖1,圖2和表1可見：1)同一深度統(tǒng)計區(qū)間，SPT離散性較大；2)同一場地且地層條件相同，隨著測試深度增加，SPT離散性隨之增加；3)隨著深度增加，分層統(tǒng)計的標(biāo)準(zhǔn)差隨之增加，標(biāo)準(zhǔn)差由9.1增大到20左右，增加了2倍多，標(biāo)準(zhǔn)差受測試深度影響明顯。

表1 A地塊SPT值統(tǒng)計分析

SPT值隨著深度增加而變化顯著這一現(xiàn)象，顯然大大超過了由于鉆桿直徑差異、施工機(jī)械不同等引起的系統(tǒng)誤差。文獻(xiàn)[1]認(rèn)為隨著測試深度的增加，鉆桿撓曲回彈，甚至彎曲振動晃動，可能是引起上述差異的主要原因，加之船載式勘探平臺隨著波浪的起伏晃動難免會引起重錘打歪，現(xiàn)場工作人員的不同測試習(xí)慣或熟練程度可能也會影響單位時間內(nèi)重錘擊打次數(shù)，不可避免發(fā)生錘擊和撓曲回彈在某一時間發(fā)生疊加和相互影響。

3 結(jié)語

就國內(nèi)目前巖土工程勘察技術(shù)水平和勘察市場大環(huán)境而言，深孔中SPT測試可能為一種相對粗糙、準(zhǔn)確性較低的原位測試手段。測試深度越大，偏差可能愈明顯，可靠性可能越低，實際應(yīng)用中，應(yīng)給予一定重視。

以上結(jié)論僅限于淺海深孔、船載式工程勘察平臺，不足之處是缺少類似其他工程的勘察資料用來對比分析；陸地勘察深孔中SPT是否有類似的規(guī)律，也缺少相關(guān)資料驗證。

[1] 柴建峰，陳智勇.鉆桿撓曲變形對淺海深孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的影響[J].中國港灣建設(shè)，2016,36(10)：40-43.

[2] 陳智勇，陳曉東，柴建峰.影響標(biāo)準(zhǔn)貫入(SPT)擊數(shù)因素淺析[J].中國港灣建設(shè)，2009(5)：13-16.

[3] 范建好.對標(biāo)貫擊數(shù)桿徑換算的探討[J].工程勘察，2014(S1):36-40.

[4] 姜仁利，王國敬，譚海軍.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗操作中影響因素的探討[J].港工技術(shù)，2010,47(4)：55-57.

[5] 廖先斌.英標(biāo)和國標(biāo)標(biāo)貫設(shè)備試驗結(jié)果相關(guān)性分析[J].巖土力學(xué)，2013，34(1)：143-147.

[6] 萬江南，劉裕華.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗測量擊打能量的試驗研究[J].電力勘測設(shè)計，2013(6)：14-18.

[7] 馮銘璋，王如金.標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N63.5值桿長彎曲修正的探討[J].勘察科學(xué)技術(shù)，1989(4)：27-31.

Discussion on the relation between the test depth and the Standard Penetration Test results in deep bore-holes in maritime spaces

Li Mingyang1Chai Jianfeng1Chen Zhiyong2

(1.TechnologyCenter，StateGridXinyuanCompanyltd,Beijing100161,China; 2.CCCCThirdHarborConsultantsCo.,Ltd,Shanghai200032,China)

Based on about 1 400 test results of Standard Penetration Test in one coastal reclamation project of the Zhujiang Triangle, analyzed the variation characteristics of SPT value with depth, finding the test results, especially standard deviation, are connected with the change of test depth in boreholes. The more the test depth, the more disperse the test result. The results may help to enhance the reliability of SPT in soil investigation.

Standard Penetration Test, test depth, standard deviation, reliability

1009-6825(2017)03-0070-02

2016-11-16

李明陽(1985- )，男，工程師； 柴建峰(1977- )，男，博士，高級工程師，注冊土木工程師(巖土)； 陳智勇(1970- )，男，教授級高級工程師，注冊土木工程師(巖土)

TU473.1

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