学习课件标准贯入试验.ppt

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。
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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5-1的规定。
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二、标准贯入试验的基本原理
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。 因此，第四章中关于动力触探的试验原理也适用于标准 贯入试验。
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第二节 标准贯入试验的 设备与原理
一、试验设备 二、基本原理
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第 一、标准贯入试验的试验设备
二
标准贯入试验设备主要由贯入器、触探杆和穿心锤
节 三部分组成。如图5-1所示。
试
验
的
设
备
及
原
理
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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5-1。 2．穿心锤
一
（Standard Penetration Test ，SPT）
节
标准贯入试验是一种在现场用63.5kg的穿心锤，以
概 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
述 贯入击数N），并以此评价土的工程性质的原位试验。
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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。
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。
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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。
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。
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。
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影响标准贯入试验的因素有很多，主要有以下两个 方面：
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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。
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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 试方法配合作用。
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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 杆受锤击后的力—时间波形曲线（见图5—2）。
图5-2 F(t)~t波形曲线
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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； △t——第一个应力波持续的时间，自t＝0开始；△t＝2L’／c (L’为 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)； A——探杆截面积； E——探杆的杨氏弹性模量； k1——测力点在打头以下△L位置时的修正系数； k2——探杆系统长度L小于等代杆长Le时的理论修正系数； kc——理论弹性波速c修正为实际弹性波速ca的修正系数； Le——等代杆长，锤质量与探杆单位长度质量之比。
表5-1 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
63.5 76 >500 51 35 50~76 18~20 2.5 42 <1/1000
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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。
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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。
第5章 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
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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
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第 一、标准贯入试验的定义