第七章 标准贯入试验1 一、概述一、概述 二、试验的仪器设备与原理二、试验的仪器设备与原理 三、试验方法及技术要求三、试验方法及技术要求 四、试验资料的整理与分析四、试验资料的整理与分析 2主主 要要 内内 容容 五、试验成果的工程应用五、试验成果的工程应用 一、概述一、概述u（一）（一）标准准贯入入试验的定的定义u（二）（二）标准准贯入入试验的的发展展u（三）（三）标准准贯入入试验的的优缺点及适用性缺点及适用性u（四）（四）标准准贯入入试验的的应用用 3（一）（一）标准准贯入入试验的定的定义（简称称SPT） 标标准准贯贯入入试试验验是是一一种种在在现现场场用用63.5kg的的穿穿心心锤锤，以以76cm的的落落距距自自由由落落下下，将将一一定定规规格格的的带带有有小小型型取取土土筒筒的的标标准准贯贯入入器器打打入入土土中中，记记录录打打入入30cm的的锤锤击击数数（即即标标准准贯入击数贯入击数N），并以此评价土的工程性质的原位试验。），并以此评价土的工程性质的原位试验。4 一、概述一、概述 SPT原原位位测测试试技技术术仍仍属属于于动动力力触触探探范范畴畴，所所不不同同的的是是，其其贯贯入入器器不不是是圆圆锥锥探探头头，而而是是标标准准规规格格的的圆圆筒筒形形探探头头（由由两两个个半半圆圆筒筒合合成成的的取取土土器器）。与与圆圆锥锥动动力力触触探探试试验验相相似似，标标准准贯贯入入试试验验并并不不能能直直接接测测定定地地基基土土的的物物理理力力学学性性质质，而而是是通通过过与与其其他他原原位位测测试试手手段段或或室室内内试试验验成成果果进进行行对对比比，建建立立关关系系式式，积积累累地地区区经经验验，才才能能评评定定地地基基土的物理力学性质。土的物理力学性质。5 这种试验技术是这种试验技术是20世纪世纪40年代末期发展起来的。年代末期发展起来的。由于使用方便，得到了广泛的应用，在美国及日本应由于使用方便，得到了广泛的应用，在美国及日本应用最为广泛。在我国，用最为广泛。在我国，50年代初期由南京水科院研制年代初期由南京水科院研制并在治淮工程中得到广泛的推广，积累了大量的使用并在治淮工程中得到广泛的推广，积累了大量的使用经验。经验。60年代在国内得以普及。年代在国内得以普及。 6（二）标准贯入试验的发展（二）标准贯入试验的发展（三）（三）标准准贯入入试验的的优点及适用性点及适用性 p 适用土层：适用土层：砂性土、粘性土，风化岩及冰碛土，不适用于砂性土、粘性土，风化岩及冰碛土，不适用于碎石类土及岩层。碎石类土及岩层。p 优点：优点：（1）操作简单，地层适应性广，对不易钻探取样的砂土和砂）操作简单，地层适应性广，对不易钻探取样的砂土和砂质粉土尤为适用，当土中含有较大碎石时，使用受限制。质粉土尤为适用，当土中含有较大碎石时，使用受限制。（2）通过标准贯入试验，从贯入器中还可以取得土样，可对）通过标准贯入试验，从贯入器中还可以取得土样，可对土层进行直接观察，利用扰动土样，可以进行鉴别土类的有关土层进行直接观察，利用扰动土样，可以进行鉴别土类的有关试验。试验。7（三）（三）标准准贯入入试验的的优点及适用性点及适用性 p 缺点：缺点：（1）离散性比较大离散性比较大，故只能粗略地评定土的工程性质。，故只能粗略地评定土的工程性质。（2）与圆锥动力触探试验相似，）与圆锥动力触探试验相似，SPT并不能直接测定地基土并不能直接测定地基土的物理力学性质的物理力学性质，而是通过与其他原位测试手段或室内试验成，而是通过与其他原位测试手段或室内试验成果进行对比，建立关系式，积累地区经验，才能用于评定地基果进行对比，建立关系式，积累地区经验，才能用于评定地基土的物理力学性质。土的物理力学性质。（3）精度较低精度较低，对于饱和软粘土，远不及十字板剪切试验及，对于饱和软粘土，远不及十字板剪切试验及静力触探等方法精度高。静力触探等方法精度高。8（四）（四）标准准贯入入试验的的应用用u 1评价地基土的物理状态（如地层剖面及软弱夹层）；评价地基土的物理状态（如地层剖面及软弱夹层）；u 2评价地基土的力学性能参数（如变形模量、物理力评价地基土的力学性能参数（如变形模量、物理力 学性质指标）；学性质指标）；u 3计算天然地基的承载力；计算天然地基的承载力；u 4计算单桩的极限承载力及选择桩尖持力层；计算单桩的极限承载力及选择桩尖持力层；u 5评价场地砂土和粉土的液化可能性及等级。评价场地砂土和粉土的液化可能性及等级。9关于标准贯入关于标准贯入 试验成果的应用：试验成果的应用： 应该指出的是，除判别液化外，其余的应用方法都是基应该指出的是，除判别液化外，其余的应用方法都是基于与其他测试方法的对比中建立起计算公式的。如桩的于与其他测试方法的对比中建立起计算公式的。如桩的承载力的预估是与载荷试验相对比，土的物理力学性质承载力的预估是与载荷试验相对比，土的物理力学性质指标是与室内试验成果建立相关关系。因此，指标是与室内试验成果建立相关关系。因此，对缺乏使对缺乏使用经验的地区，在应用标准贯入试验时应与其他测试方用经验的地区，在应用标准贯入试验时应与其他测试方法配合作用。法配合作用。 10二、试验的仪器设备和原理二、试验的仪器设备和原理u（一）（一）试验设备u（二）（二）试验的基本原理的基本原理11 标准贯入试验设标准贯入试验设备主要由备主要由贯入器、触贯入器、触探杆探杆和和穿心锤穿心锤三部分三部分组成。如下图所示。组成。如下图所示。 （一）（一）标准准贯入入试验的的试验设备 12 1 1贯入器贯入器 标准规格的贯入器是由标准规格的贯入器是由对开管和管靴对开管和管靴两部分组成的探头。两部分组成的探头。对开管是由两个半圆管合成的圆筒型取土器；管靴是一底端带对开管是由两个半圆管合成的圆筒型取土器；管靴是一底端带刃口的圆筒体。二者通过螺纹连接，管靴起到固定对开管的作刃口的圆筒体。二者通过螺纹连接，管靴起到固定对开管的作用。贯入器的外径、内径、壁厚、刃角与长度都有标准化尺寸，用。贯入器的外径、内径、壁厚、刃角与长度都有标准化尺寸，见下表。见下表。 2 2穿心锤穿心锤 重重63.5kg的铸钢件，中间有一直径的铸钢件，中间有一直径45mm的穿心孔，此孔为的穿心孔，此孔为放导向杆用。国际、国内的穿心锤除重量相同外，锥形上不完放导向杆用。国际、国内的穿心锤除重量相同外，锥形上不完全统一。落锤能量受落距控制，落锤方式有自动脱钩和非自动全统一。落锤能量受落距控制，落锤方式有自动脱钩和非自动脱钩两种。目前国内普遍使用自动脱钩装置。脱钩两种。目前国内普遍使用自动脱钩装置。 13（一）（一）标准准贯入入试验的的试验设备 14 3 3触探杆触探杆 国际上多用直径为国际上多用直径为4050mm的无缝钢管，我国则常用直径的无缝钢管，我国则常用直径为为42mm的工程地质钻杆。在与穿心锤连接处设置一锤垫。的工程地质钻杆。在与穿心锤连接处设置一锤垫。 标准贯入试验设备原先并不标准。各部件的规格各国有所标准贯入试验设备原先并不标准。各部件的规格各国有所差异。国际土力学与基础工程协会差异。国际土力学与基础工程协会(ICSMFE)于于1957年成立专门年成立专门委员会开展研究工作，以解决委员会开展研究工作，以解决SPT的标准化问题。并于的标准化问题。并于1988年年向第一届国际触探试验会议提出标准贯入试验国际标准建议稿，向第一届国际触探试验会议提出标准贯入试验国际标准建议稿，于于1989年获得通过，开始执行。年获得通过，开始执行。 15（一）标准贯入试验的试验设备（一）标准贯入试验的试验设备 我国目前采用的我国目前采用的SPT设备与国际标准一致，设备与国际标准一致，岩土工岩土工程勘察规范程勘察规范（GB500212002）要求）要求SPT的设备应符的设备应符合下表的规定。合下表的规定。标准贯入试验设备尺寸表标准贯入试验设备尺寸表16（二）（二）标准准贯入入试验的基本原理的基本原理 标准贯入试验是利用一定的落锤能量（锤重标准贯入试验是利用一定的落锤能量（锤重63.5 kg，落，落距距76cm）将标准规格的贯入器贯入土中，根据打入土中）将标准规格的贯入器贯入土中，根据打入土中30 cm的锤击数（的锤击数（N）来判别土的工程性质的一种现场测试方法。）来判别土的工程性质的一种现场测试方法。其其试验原理与动力触探试验十分相似试验原理与动力触探试验十分相似。 但是，但是，SPT与动力触探在贯入器上的差别，决定了与动力触探在贯入器上的差别，决定了SPT的基本原理的独特性，的基本原理的独特性，SPT在贯入过程中，整个贯入器对端在贯入过程中，整个贯入器对端部和周围土体将产生挤压和剪切作用，部和周围土体将产生挤压和剪切作用，SPT的贯入器是空心的贯入器是空心的，在冲击力作用下，将有一部分土挤入贯入器，其工作状的，在冲击力作用下，将有一部分土挤入贯入器，其工作状态和边界条件十分复杂。态和边界条件十分复杂。17三、试验方法及技术要求三、试验方法及技术要求u（一）（一）试验方法与技方法与技术要求要求u（二）（二）试验的影响因素的影响因素18 1 标准贯入试验必须与钻探配合，以钻机设备为基础。标准贯入试验必须与钻探配合，以钻机设备为基础。钻进方法：为保证钻孔质量，要求采用回转钻进，并保持孔内水钻进方法：为保证钻孔质量，要求采用回转钻进，并保持孔内水位略高于地下水水位，当钻进至试验标高以上位略高于地下水水位，当钻进至试验标高以上15cm时，停止钻进。时，停止钻进。还应注意：还应注意：（1）仔细清除孔底残土到试验标高，换用标准贯入器，并量得深度尺寸；）仔细清除孔底残土到试验标高，换用标准贯入器，并量得深度尺寸；（2）在地下水位以下钻进时，或遇承压含水砂层时，孔内水位应始终高）在地下水位以下钻进时，或遇承压含水砂层时，孔内水位应始终高于地下水位，以减少对土的振动扰动；于地下水位，以减少对土的振动扰动；（3）当下套管时，要防止套管下过头，否则在管内做试验会使）当下套管时，要防止套管下过头，否则在管内做试验会使N值偏大。值偏大。19（一）试验方法与技术要求（一）试验方法与技术要求 2 2为保证锤击时钻杆不发生侧向晃动，钻杆应定期检为保证锤击时钻杆不发生侧向晃动，钻杆应定期检为保证锤击时钻杆不发生侧向晃动，钻杆应定期检为保证锤击时钻杆不发生侧向晃动，钻杆应定期检查，使钻杆弯曲度小于查，使钻杆弯曲度小于查，使钻杆弯曲度小于查，使钻杆弯曲度小于0.1%0.1%，接头应牢固。，接头应牢固。，接头应牢固。，接头应牢固。 3 3采用自动脱钩的自由锤击法进行标贯试验，并减少采用自动脱钩的自由锤击法进行标贯试验，并减少采用自动脱钩的自由锤击法进行标贯试验，并减少采用自动脱钩的自由锤击法进行标贯试验，并减少导向杆与锤之间的摩擦阻力。避免锤击时偏心和晃动，导向杆与锤之间的摩擦阻力。避免锤击时偏心和晃动，导向杆与锤之间的摩擦阻力。避免锤击时偏心和晃动，导向杆与锤之间的摩擦阻力。避免锤击时偏心和晃动，保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直度，以保持锤保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直度，以保持锤保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直度，以保持锤保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直度，以保持锤击能量恒定。击能量恒定。击能量恒定。击能量恒定。 4 4将贯入器垂直打入试验土层中，锤击速率应小于将贯入器垂直打入试验土层中，锤击速率应小于将贯入器垂直打入试验土层中，锤击速率应小于将贯入器垂直打入试验土层中，锤击速率应小于3030击击击击/min/min。先打入。先打入。先打入。先打入15cm15cm，不计锤击数，继续贯入，记录每，不计锤击数，继续贯入，记录每，不计锤击数，继续贯入，记录每，不计锤击数，继续贯入，记录每打入打入打入打入10cm10cm的锤击数，累计的锤击数，累计的锤击数，累计的锤击数，累计 30 cm30 cm的锤击数即为标准贯入的锤击数即为标准贯入的锤击数即为标准贯入的锤击数即为标准贯入锤击数锤击数锤击数锤击数N N。20（一）试验方法与技术要求（一）试验方法与技术要求 若遇比较密实的砂土，贯入不足若遇比较密实的砂土，贯入不足30cm的捶击数已超的捶击数已超过过50击时，应终止试验，并记录实际贯入深度击时，应终止试验，并记录实际贯入深度S（cm）和累计击数）和累计击数n。按下式换算成贯入。按下式换算成贯入30cm的锤的锤击数击数N： N=30n/S5每贯入每贯入45cm，提出贯入器，将其中土样取出进行鉴别，提出贯入器，将其中土样取出进行鉴别描述、记录，然后换以钻具继续钻进，至下一需要进行试描述、记录，然后换以钻具继续钻进，至下一需要进行试验的深度，再重复上述操作。一般每隔验的深度，再重复上述操作。一般每隔1.02.0m进行一次进行一次试验。试验。21（一）试验方法与技术要求（一）试验方法与技术要求226在不能保持孔壁稳定在不能保持孔壁稳定的钻孔中进行试验时应的钻孔中进行试验时应下套管以保护孔壁，或采下套管以保护孔壁，或采用泥浆护壁。用泥浆护壁。7最后绘出击数最后绘出击数N和贯入和贯入深度标高（深度标高（H）的关系曲）的关系曲线。见右图线。见右图5-3。 （一）试验方法与技术要求（一）试验方法与技术要求影响标准贯入试验的因素有很多，主要有以下两个方面：影响标准贯入试验的因素有很多，主要有以下两个方面：1钻孔孔底土的应力状态钻孔孔底土的应力状态 不同的钻进工艺不同的钻进工艺(回转、水冲等回转、水冲等)、孔内外水位的差异、孔内外水位的差异、钻孔直径的大小等，都会改变钻孔孔底的应力状态。钻孔直径的大小等，都会改变钻孔孔底的应力状态。2锤击能量锤击能量 通过实测，即使是自动自由落锤，传递给探杆系统通过实测，即使是自动自由落锤，传递给探杆系统的锤击能量也有很大的波动，变化范围达到的锤击能量也有很大的波动，变化范围达到（4550)，对于不同单位、不同机具、不同操作水平，锤击能，对于不同单位、不同机具、不同操作水平，锤击能量的变化范围更大。量的变化范围更大。23（二）标准贯入试验的影响因素（二）标准贯入试验的影响因素 为了提高试验质量，国外已发展直接标定输入探杆为了提高试验质量，国外已发展直接标定输入探杆锤击能量的新方法。在锤垫附近设置一测力计，记录探锤击能量的新方法。在锤垫附近设置一测力计，记录探杆受锤击后的力杆受锤击后的力时间波形曲线（见下图）。时间波形曲线（见下图）。 F(t)t波形曲线波形曲线 24计算进入探杆的第一个压缩波的能量计算进入探杆的第一个压缩波的能量Ei： F(t)在探杆中随时间变化的动压力；在探杆中随时间变化的动压力；t第一个应力波持续的时间，自第一个应力波持续的时间，自t0开始；开始；t2Lc (L为为测力点到贯入器底的长度，测力点到贯入器底的长度，c为应力波在探杆中的传播速度为应力波在探杆中的传播速度)；A探杆截面积；探杆截面积；E探杆的杨氏弹性模量；探杆的杨氏弹性模量；k1测力点在打头以下测力点在打头以下L位置时的修正系数；位置时的修正系数；k2探杆系统长度探杆系统长度L小于等代杆长小于等代杆长Le时的理论修正系数；时的理论修正系数；kc理论弹性波速理论弹性波速c修正为实际弹性波速修正为实际弹性波速ca的修正系数；的修正系数；Le等代杆长，锤质量与探杆单位长度质量之比。等代杆长，锤质量与探杆单位长度质量之比。25 式中，式中，rm为探杆系统为探杆系统(总长总长L)的质量的质量m与锤质量与锤质量M的比的比值；值；dL/L 计算得到的计算得到的Ei与理论的锤击动能与理论的锤击动能E*(MgH，H为落距为落距)的比即为实测应力波能量比的比即为实测应力波能量比ERi（%）。）。 ERi= Ei/ E*100%26 按标准的贯入器，用标准的锤按标准的贯入器，用标准的锤(63.5kg)和落距和落距(76cm)。考虑到锤击效率，标准的应力波能量比为。考虑到锤击效率，标准的应力波能量比为60。则可用实测则可用实测ERi修正标贯击数修正标贯击数Ni： N60=（ERi/60）NiNi相应于能量比为相应于能量比为ERi的实测锤击数；的实测锤击数；N60修正为标准应力波能量比的标贯击数。修正为标准应力波能量比的标贯击数。27四、试验成果的整理四、试验成果的整理u（一）（一）试验数据的修正数据的修正u（二）（二）试验成果的整理成果的整理28（一）标贯试验的修正（一）标贯试验的修正 试验的影响因素是很复杂的，其中有些因素可通过标准化试验的影响因素是很复杂的，其中有些因素可通过标准化的办法使其统一以减少对试验成果的影响，如设备、落锤方法、的办法使其统一以减少对试验成果的影响，如设备、落锤方法、试验方法等影响因素属于这一类。试验方法等影响因素属于这一类。 但另一些因素如杆长、地下水位、上覆压力等，则是无法但另一些因素如杆长、地下水位、上覆压力等，则是无法人为控制的，因此要进行修正。人为控制的，因此要进行修正。1杆长修正杆长修正 与圆锥动力触探相似，关于试验成果进行杆长修正问题，与圆锥动力触探相似，关于试验成果进行杆长修正问题，国内外的意见并不一致。国内外的意见并不一致。29 在建立标准贯入击数在建立标准贯入击数N与其他原位测试或室内试验指与其他原位测试或室内试验指标的经验关系式时，对实测值是否修正和如何修正也不统标的经验关系式时，对实测值是否修正和如何修正也不统，因此，在，因此，在SPT成果应用时，需要特别注意。应根据建成果应用时，需要特别注意。应根据建立统计关系式时的具体情形来决定是否对实测锤击数进行立统计关系式时的具体情形来决定是否对实测锤击数进行修正。修正。 另外，在勘察报告中，对于所提供的标准贯入锤击数另外，在勘察报告中，对于所提供的标准贯入锤击数应注明是否已进行了杆长修正。应注明是否已进行了杆长修正。 30表表5-2 N63.5的杆长修正系数的杆长修正系数（1）根据牛顿弹性碰撞理论修正）根据牛顿弹性碰撞理论修正 建筑地基基础规范建筑地基基础规范(GBJ789)规定，标准贯入试规定，标准贯入试验的贯入深度不宜超过验的贯入深度不宜超过21m。同时规定，当试验深度大。同时规定，当试验深度大于于3m时，实测锤击数时，实测锤击数N需按下式进行钻杆长度修正：需按下式进行钻杆长度修正：N=N式中，式中，为修正系数，按表为修正系数，按表5-2取值。取值。31 表表5-2中的中的值是根据牛顿弹性碰撞理论计算而得，值是根据牛顿弹性碰撞理论计算而得，并非实测值，与实际并不符合。关于限制在并非实测值，与实际并不符合。关于限制在21m以内也以内也是由于历史原因造成的。目前，实际工程中标准贯入试是由于历史原因造成的。目前，实际工程中标准贯入试验的杆长最长已超过验的杆长最长已超过100m，试验成果，试验成果(N值值)仍能较好地仍能较好地反映土层的力学性质的变化。反映土层的力学性质的变化。 （2）日本东海大学宇都）日本东海大学宇都-马等实测了水平搁置的马等实测了水平搁置的120m钻钻杆系统在受锤击时杆顶端与底端的锤击动应力的衰减情杆系统在受锤击时杆顶端与底端的锤击动应力的衰减情况和位移，建议的修正关系如下：况和位移，建议的修正关系如下： 当杆长当杆长l20m时，时，NN； 当当l20m时，时， N(1.06一一0.003L)N32（3）按弹性杆件波动理论修正）按弹性杆件波动理论修正 当杆长当杆长l14m时，时，NN(=1.0)；当；当l15时，应按下式进行修正：时，应按下式进行修正： N=15+0.5(N-15) 交通部港口工程地质勘察技术规范规定，当用交通部港口工程地质勘察技术规范规定，当用N值确值确定定Dr及及值时对地下水位以下的中、粗砂层的值时对地下水位以下的中、粗砂层的N值宜按下式值宜按下式校正：校正：N=5+N36（二）（二）标准准贯入入试验的成果整理的成果整理 1标准准贯入入试验成果整理成果整理时，试验资料料应当当齐全，包括：全，包括： 钻孔孔径、孔孔径、钻进方式、方式、护孔方式、落孔方式、落锤方式、地下水方式、地下水 位及孔内水位位及孔内水位(或泥或泥浆高程高程)、初始、初始贯入度、入度、预打打击数、数、试验标贯击数及深度数及深度记录、贯入器所取入器所取扰动土土样的的鉴别描述。描述。 如做如做过锤击能量能量标定定试验的，的，应有有F(t)t曲曲线。372绘制标贯击数绘制标贯击数N与深度的关系曲线，或在地质剖面图与深度的关系曲线，或在地质剖面图上，进行上，进行SPT的钻孔旁，于试验点深度标出的钻孔旁，于试验点深度标出N值。作为值。作为勘察资料提供时，对勘察资料提供时，对N值不必进行杆长修正、上覆压力值不必进行杆长修正、上覆压力修正及地下水位修正。修正及地下水位修正。 如进行锤击能量标定试验的、可按锤击能量标定试如进行锤击能量标定试验的、可按锤击能量标定试验资料计算验资料计算N60。 3结合钻探及其他原位试验，依据结合钻探及其他原位试验，依据N值在深度上的变值在深度上的变化，对地基土进行分层，对各土层的化，对地基土进行分层，对各土层的N值进行统计。统值进行统计。统计时，要剔除个别异常值。计时，要剔除个别异常值。 38五、试验成果的应用五、试验成果的应用39u一、评定砂土的密实状态一、评定砂土的密实状态u二、评定粘性土的稠度状态二、评定粘性土的稠度状态 u三、评定地基土的承载力三、评定地基土的承载力u四、评定土的变形参数四、评定土的变形参数u五、预估单桩承载力五、预估单桩承载力 u六、砂土液化判别六、砂土液化判别u七、估算地基基床反力系数七、估算地基基床反力系数u八、估算土层的平均弹性剪切波速八、估算土层的平均弹性剪切波速vp (mvp (ms)s)u九、地基处理效果检测九、地基处理效果检测（一）评定砂土的相对密度（一）评定砂土的相对密度Dr和密实状态和密实状态 1直接按直接按N值判定砂土的紧密程度，见表值判定砂土的紧密程度，见表5-4。表表5-4 砂土的密实度砂土的密实度 402原建设部综合勘察研究院绘制的原建设部综合勘察研究院绘制的N-Dr-v0的关系曲线，的关系曲线，如图如图5-5所示。所示。 根据试验锤击数和试验点深度，利用该图可查得砂根据试验锤击数和试验点深度，利用该图可查得砂土的相对密实度土的相对密实度Dr。41（二）（二）评定粘性土的稠度状定粘性土的稠度状态1Terzaghi及及Peck提出的标贯击数与稠度状态之间的关系，提出的标贯击数与稠度状态之间的关系，见表见表5-5，该表广泛流行至今。，该表广泛流行至今。表表5-5 粘性土粘性土N与稠度状态关系（与稠度状态关系（Terzaghi 及及 peck）422在国内，按原冶金部武汉勘察公司在国内，按原冶金部武汉勘察公司149组资料统计的组资料统计的经验关系，如表经验关系，如表5-6所示。所示。表表5-6 粘性土粘性土N与液性指数与液性指数IL的经验关系的经验关系 43（三）评定地基土的承载力（三）评定地基土的承载力1评定土的强度指标评定土的强度指标 用标贯试验成果，可以评定用标贯试验成果，可以评定砂土的内摩擦角砂土的内摩擦角和和粘性粘性土的不排水抗剪强度土的不排水抗剪强度。评定砂土内摩擦角的关系式有：评定砂土内摩擦角的关系式有：（1）Gibbs和和Holtz（1957）统计的砂土经验关系式）统计的砂土经验关系式 式中，式中，v0为上覆压力（为上覆压力（kPa）。由此经验关系式得出的）。由此经验关系式得出的图为（图图为（图5 -6）：）：44 图5-6 N-v0关系 （Gibbs和Holtz（1957）45 （2）Wolff（1989）统计的经验关系式为：）统计的经验关系式为：式中，式中，N1为用上覆压力修正过的锤击数，采用为用上覆压力修正过的锤击数，采用Peck等的修正关系：等的修正关系： （3）Peck的经验关系为：的经验关系为：=0.3N+27（4）Meyerhof的经验关系为：的经验关系为：当当4N10时，时，当当N10时时 ， 用这两式进行判别时，粉砂应减用这两式进行判别时，粉砂应减5，粗、砾砂应加，粗、砾砂应加5。46评定粘性土的强度指标也有多种方法：评定粘性土的强度指标也有多种方法：（1）Terzaghi及及Peck提出粘性土不排水抗剪强度提出粘性土不排水抗剪强度Cu为：为： （2）南京水利科学研究院在）南京水利科学研究院在1950年年1960年期间，在我年期间，在我国东南沿海诸省的国东南沿海诸省的101项工程中积累了大量的试验资料，项工程中积累了大量的试验资料，统计出标贯击数与无侧限抗压强度统计出标贯击数与无侧限抗压强度qu之间的关系：之间的关系：对粘性地基，有对粘性地基，有792个标贯试验，个标贯试验，Ip17，粘粒含量，粘粒含量087%，得：，得：qu=14N+3 （kPa）对壤土地基，有对壤土地基，有596个标贯试验，其个标贯试验，其Ip=717，粘粒含量，粘粒含量054%，得：，得：qu=13.5N （kPa）47（3）Behpoor结合结合60项工程，对伊朗的亚粘土及粉质粘项工程，对伊朗的亚粘土及粉质粘土（土（N25击），得：击），得：qu=15N （kPa）（4）美国海军码头及船坞局发现标贯击数与无侧限抗）美国海军码头及船坞局发现标贯击数与无侧限抗压强度压强度qu的关系线与塑性指数的关系线与塑性指数Ip有密切关系，如图有密切关系，如图5-7所所示。南京水科院与示。南京水科院与Behpoor的关系式是与上图相当一致，的关系式是与上图相当一致，靠近低靠近低Ip粘土的边界线。粘土的边界线。48492评定地基土的承载力评定地基土的承载力 在国内，着重开展标贯试验与载荷试验对比研究，提出在国内，着重开展标贯试验与载荷试验对比研究，提出经验关系式。经验关系式。（1）建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GBJ7-89），对粘性土承），对粘性土承载力标准值，列于表载力标准值，列于表5-7，砂性土承载力标准值列于表，砂性土承载力标准值列于表5-8。（2）国内很多单位基于当地实践提出了地区性经验公式，使）国内很多单位基于当地实践提出了地区性经验公式，使用时注意地区性、土类的差异。见表用时注意地区性、土类的差异。见表5-9。（3）Terzaghi建议的地基承载力（建议的地基承载力（kPa，安全系数取，安全系数取3）的经）的经验关系式为：验关系式为： 对于条形基础：对于条形基础：fk=12N 对于独立方基础：对于独立方基础：fk=15N 5051表表5-9 国内国内N值与值与fk（kPa）的经验关系）的经验关系 52（四）评定土的变形参数（四）评定土的变形参数 用标贯试验估算土的变形参数时有两种途径：一用标贯试验估算土的变形参数时有两种途径：一种是与平板载荷试验对比，得出变形模量种是与平板载荷试验对比，得出变形模量E0；另一种；另一种是与室内压缩试验对比，得出压缩模量是与室内压缩试验对比，得出压缩模量Es值。值。 国内一些勘察和研究单位建立的评定土的变形参国内一些勘察和研究单位建立的评定土的变形参数的经验关系式汇总于表数的经验关系式汇总于表5-10。表表5-10 N值与值与E0或或Es的经验关系的经验关系53（五）（五）预估估单桩承承载力及力及选择桩尖持力尖持力层（一）求单桩容许承载力（一）求单桩容许承载力1Schertmann（1967）的方法见表）的方法见表5-11，该方法需要，该方法需要同时测定静力触探的锥尖阻力同时测定静力触探的锥尖阻力qc。表表5-11 用用N估算桩端阻力估算桩端阻力pb和桩侧摩阻力和桩侧摩阻力pf542国家岩土工程勘察和地基基础设计规范没有关于利用国家岩土工程勘察和地基基础设计规范没有关于利用标贯试验结果确定单桩的承载力规定，但当积累了大量标贯试验结果确定单桩的承载力规定，但当积累了大量的工程经验后，可以用标贯击数来估计单桩承载力。的工程经验后，可以用标贯击数来估计单桩承载力。 如北京勘察设计研究院提出估算单桩承载力的经验如北京勘察设计研究院提出估算单桩承载力的经验公式如下：公式如下： 5556（二）选择桩尖持力层（二）选择桩尖持力层 利用标贯试验选择桩尖持力层，从而确定桩的长度利用标贯试验选择桩尖持力层，从而确定桩的长度是一个比较简便和有效的方法，特别是地层变化较大的是一个比较简便和有效的方法，特别是地层变化较大的情况更具突出的优点。情况更具突出的优点。 根据国内外的实践，对于打入式预制桩，常选根据国内外的实践，对于打入式预制桩，常选N =3050击作为持力层击作为持力层。 对广州地区对广州地区的残积层的残积层N=30就可以满足桩长就可以满足桩长1520m对持力层的要求。对持力层的要求。 应用时，应结合地区经验考虑。应用时，应结合地区经验考虑。 57（六）砂土液化判别（六）砂土液化判别 目前，国内外用于砂土液化评价的现场试验手段主要目前，国内外用于砂土液化评价的现场试验手段主要有有标准贯入试验和静力触探试验标准贯入试验和静力触探试验两种。两种。我国我国建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范（GB50011一一2001）规定：）规定：（1）当初步判别认为需进一步作液化判别时，应采用标）当初步判别认为需进一步作液化判别时，应采用标准贯入试验判别地面下准贯入试验判别地面下15m范围内土的液化可能性；范围内土的液化可能性；（2）当采用桩基或埋深大于）当采用桩基或埋深大于5m的深基础时还需要判别的深基础时还需要判别1520m范围内土的液化可能性。范围内土的液化可能性。（3）当饱和砂土和饱和粉土的标准贯入锤击数实测值）当饱和砂土和饱和粉土的标准贯入锤击数实测值(未未经杆长修正经杆长修正)N小于液化判别标准贯入锤击数小于液化判别标准贯入锤击数Ncr时，应判时，应判为液化土。为液化土。58地面下地面下15m深度范围内液化判别标准贯入锤击数深度范围内液化判别标准贯入锤击数Ncr按下按下式计算：式计算：而地面下而地面下1520m深度范围内液化判别标准贯入锤击数深度范围内液化判别标准贯入锤击数Ncr按下式计算：按下式计算：N0液化判别标准贯入锤击数基准值，按表液化判别标准贯入锤击数基准值，按表5-14取用；取用；ds饱和土标准贯入试验点深度饱和土标准贯入试验点深度(m)；dw地下水位深度，宜按建筑使用期内年平均最高水位或近期内年地下水位深度，宜按建筑使用期内年平均最高水位或近期内年最高水位采用；最高水位采用；c粘粉百分含量，当小于粘粉百分含量，当小于3或为砂土时，应采用或为砂土时，应采用3。 59表表5-14 标准贯入锤击数基准值标准贯入锤击数基准值N060（七）估算地基基床反力系数（七）估算地基基床反力系数 日本有关规范提供了日本有关规范提供了N值与地基基床反力系数值与地基基床反力系数k (k Pa)的经验关系。的经验关系。(1)日本建筑结构设计规范建议地基基床反力系数日本建筑结构设计规范建议地基基床反力系数k可由下可由下式估计：式估计： k(0.11.0)N(2)采用日本港湾技术规范：采用日本港湾技术规范：当考虑荷载当考虑荷载p与位移与位移y为线性关系时，为线性关系时， k0.15N当考虑为非线性关系时，当考虑为非线性关系时，对于正常固结粘土，则对于正常固结粘土，则 pky0.3 k0.075N0.62对于超固结粘上，则对于超固结粘上，则 pky0.5 k0. 5N0.6261(3)日本国铁基础设计规范中，对灌注桩的桩端、桩侧、日本国铁基础设计规范中，对灌注桩的桩端、桩侧、桩顶的地基基床反力系数的经验关系如下：桩顶的地基基床反力系数的经验关系如下：桩端地基基床反力系数：桩端地基基床反力系数：kv=0.2E0D-3.1桩侧地基基床反力系数：桩侧地基基床反力系数：ks=0.03E0D-3.4桩顶地基基床反力系数：桩顶地基基床反力系数：kh=0.2E0D-3.4式中，式中，D桩径桩径(cm)； E0地基变形模量，取地基变形模量，取25N(105Pa)。以上关系式均是以变形为以上关系式均是以变形为10mm的地基基床反力系数。的地基基床反力系数。62（八）估算土层的平均弹性剪切波速（八）估算土层的平均弹性剪切波速Vp (1)按日本道桥设计规范的经验关系如下：按日本道桥设计规范的经验关系如下：对粘性土：对粘性土： Vp100N1/3 1N25对砂性土：对砂性土： Vp80N1/3 1N50 (2)日本日本Yasu Yoshida等人等人(1988)提出的的经验关系如下：提出的的经验关系如下： 式中，式中，v0上覆压力上覆压力(kPa)； C与土类有关的系数，见表与土类有关的系数，见表5-15。 63（九）地基处理效果检测（九）地基处理效果检测 标准贯入试验是常用的地基处理效果检测试验手段之标准贯入试验是常用的地基处理效果检测试验手段之一。无论是强夯法、堆载预压法，还是水泥土搅拌法处理一。无论是强夯法、堆载预压法，还是水泥土搅拌法处理软土地基，都可以采用标准贯入试验手段，通过对比地基软土地基，都可以采用标准贯入试验手段，通过对比地基处理前后地基土的试验指标，对地基处理效果处理前后地基土的试验指标，对地基处理效果(质量质量)及其及其影响范围作出评定。影响范围作出评定。1强夯法地基处理效果检测强夯法地基处理效果检测 济南某机场扩建工程拟采用强夯加固浅层软土地基济南某机场扩建工程拟采用强夯加固浅层软土地基 。可分为可分为5层：依次为耕植土层、粉土层、粉质粘土层、粉层：依次为耕植土层、粉土层、粉质粘土层、粉土层和淤泥质粉质粘土层。土层和淤泥质粉质粘土层。64 强夯施工结束后，在各强夯施工结束后，在各试验小区的夯点中心和夯间试验小区的夯点中心和夯间进行了标准贯入试验。孔深进行了标准贯入试验。孔深为为8.0m，每隔，每隔1.0m或或15m作一次标贯试验作一次标贯试验 。夯心和。夯心和夯间的锤击数相差不大，夯夯间的锤击数相差不大，夯心略好于夯间。图心略好于夯间。图5-8给出给出了相关了相关4个试验小区个试验小区(A1、A3、B1和和B4)强夯前后的标强夯前后的标贯击数。贯击数。 65 2用于水泥土搅拌桩施工质量检测用于水泥土搅拌桩施工质量检测 某省高速公路水泥土深层搅拌桩检测工作实施细则明某省高速公路水泥土深层搅拌桩检测工作实施细则明确规定采用桩身现场取芯鉴别、标准贯入试验和露样室内确规定采用桩身现场取芯鉴别、标准贯入试验和露样室内无侧限抗压试验等无侧限抗压试验等3种手段对水泥土搅拌桩施工质量进行种手段对水泥土搅拌桩施工质量进行检验。检验。表表5-16 上部（桩身上部（桩身5m以上）以上）66表表5-17 下部（桩身下部（桩身5m以下）以下） 67