基础工程-地基勘察概述演示课件(ppt62张)

标准贯入试验
标准贯入试验
第一节 概述 第二节 试验的设备与原理 第三节 试验的技术要求 第四节 试验资料整理 第五节 试验的工程应用
第一节 概 述
一、标准贯入试验的定义 二、标准贯入试验的优点及适用性 三、标准贯入试验的发展 四、标准贯入试验的目的
一、标准贯入试验的定义 Standard Penetration Test ，SPT）
四、标准贯入试验的应用（目的）
1．评价地基土的物理状态（如地层剖面及软弱夹层）； 2．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）； 3．计算天然地基的承载力； 4．计算单桩的极限承载力及选择桩尖持力层； 5．评价场地砂土和粉土的液化可能性及等级。
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，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
一、试验设备 二、基本原理
一、标准贯入试验的试验设备
标准贯 入试验设备 主要由贯入 器、触探杆 （钻杆）和 穿心锤三部 分组成。
1．贯入器
标准规格的贯入器是由对开管和管靴两部分组成的探头。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，见表1。
2．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0.1%，接头应牢固。
3．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，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。
2．穿心锤
重63.5kg的铸钢件，中间有一直径45mm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。
表1 标准贯入试验设备尺寸
落 贯入器
钻
锤 对开管 管靴 杆
锤的质量（kg） 落距（cm） 长度（mm） 外径（mm） 内径（mm） 长度（mm） 刃口角度 刃口单刃厚度（mm） 直径（mm） 相对弯曲
标准贯入试验是一种在现 场用63.5kg的穿心锤，以76cm 的落距自由落下，将一定规格 的带有小型取土筒的标准贯入 器打入土中，记录打入30cm的 锤击数（即标准贯入击数N）， 并以此评价土的工程性质的原 位试验。
SPT原位测试技术仍属于动力触探范畴，所不同的 是，其贯入器不是圆锥探头，而是标准规格的圆筒形探 头（由两个半圆筒合成的取土器）。与圆锥动力触探试 验相似，标准灌入试验并不能直接测定地基土的物理力 学性质，而是通过与其他原位测试手段或室内试验成果 进行对比，建立关系式，积累地区经验，才能评定地基 土的物理力学性质。
63.5 76 >500 51 35 50~76 18~20 2.5 42 <1/1000
我国目前采用的SPT设备与国际标准一致，《岩土工程勘察规范》 （GB50021—2002）要求SPT的设备应符合表1的规定。
3．触探杆
国际上多用直径为40~50mm的无缝钢管，我国则常用直径为 42mm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差异。 国际土力学与基础工程协会(ICSMFE)于1957年成立专门委员会开展研 究工作，以解决SPT的标准化问题。并于1988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，于1989年获得通过，开始 执行。
二、标准贯入试验的基本原理
按标准的贯入器，用标准的锤(63.5kg)和落距 (76cm)。考虑到锤击效率，标准的应力波能量比为60％。 则可用实测ERi修正标贯击数Ni：
N60=（ERi/60）Ni
Ni——相应于能量比为ERi的实测锤击数； N60——修正为标准应力波能量比的标贯击数。
第三节 标准贯入试验的技术要求
1． 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。 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； （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N值偏大。
二、标准贯入试验的优点及适用性
适用土层：砂性土、粘性土，不适用于碎石类土及岩层。 优点：操作简单、使用方便，地层适用性较广。 缺点：试验数据离散性较大，精度较低，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。
三、标准贯入试验的发展
这种试验技术是20世纪40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 用最为广泛。在我国，50年代初期由南京水利实验处 研制并在治淮工程中得到广泛的推广，积累了大量的 使用经验。60年代在国内得以普及。
标准贯入试验是利用一定的落锤能量（锤重63.5 kg，落距76cm） 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（N） 来判别土的工程性质的一种现场测试方法。其试验原理与动力触 探试验十分相似。
但是，SPT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，SPT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，SPT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，其工作状态和边界条件十分复杂。
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 不同的钻进工艺(回转、水冲等)、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。 2．锤击能量
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±（45％~50％)，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。