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标准贯入试验()_工程地质学

归档日期:10-08       文本归类:标准贯入      文章编辑:爱尚语录

  标准贯入试验实质上仍属动力触探类型之一,所不同的是其触探头不是圆锥形探头,而是标准规格的圆筒形探头(由两个半圆管合成的取土器),称之为贯入器。标准贯入试验是用质量为63.5kg的穿心锤,以76cm的落距,将标准规格的贯入器, 自钻孔底部预打15cm,记录再打入30cm的锤击数,判定土的力学特性。

  标准贯入试验仪器主要有三部分组成:触探头、触探杆以及穿心锤(图8-13)。设备规格见表(8-12)。

  标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土。试验时,结合钻孔进行,国内统一使用直径为42 mm的钻杆,国外也有使用直径50mm或60mm的钻杆。标准贯入试验设备简单、操作方便、土层的适应性广,而且通过贯入器可以采取挠动土样,对它进行直接鉴别描述和有关的室内土工试验,如对砂土作颗粒分析试验。本试验特别对不易钻探取样的砂土和砂质粉土物理力学性质的评定具有独特意义。

  (1)进行标准贯入试验时,宜采用回转钻进方法,以尽可能减少对孔底土的挠动,钻至试验标高以上15cm处,消除孔底残土后再进行试验。

  1)保持孔内水位高出地下水位一定高度,保持孔底土处于平衡状态,不使孔底发生涌砂变松,影响N值。

  1—穿心锤;2—锤垫;3—钻杆;4—贯入器头;5—出水孔;6—由两半圆形管并合而成的贯入器身;7—贯入器靴

  (3)采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击,并减小导向杆与锤间的摩阻力,避免锤击时的偏心和侧向晃动,保持贯入器、探杆、导向杆联接后的垂直度,锤击速率应小于30击/min 。

  (4)贯入器打入土中15cm后,开始记录每打入10cm的锤击数,累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。当锤击数已达50击,而贯入深度未达30cm时,可记录50击的实际贯入深度(ΔS),按下式换算成相当于30cm的标准贯入试验锤击数N,并终止试验。

  标准贯入试验锤击数可直接标在工程地质剖面图上,也可绘制单孔标准贯入击数与深度关系曲线,统计分层标贯击数平均值时,应剔除异常值。

  (1)标准贯入试验成果整理时,以下资料应齐全,包括:钻孔孔径、钻进方式、护孔方式、落锤方式、地下水位及孔内水位、初始贯入度、预打击数、试验标贯击数、及记录深度、贯入器所取扰动土样的鉴别描述等。

  (2)标准贯入试验成果N可直接标在工程地质剖面图上,也可绘制单孔标准贯入试验击数N与深度关系曲线。统计分层标贯击数平均值时,应剔除异常值。

  (3)关于标准贯入试验锤击数N值的修正问题,虽然国内外已有不少研究成果,但意见很不一致。在我国,一直用修正后的N值确定地基承载力,用不修正的N值判别液化及评价砂土密实程度。因此,勘察报告首先提供未经修正的的实测值,这是基本数据。然后,在应用时根据当地积累资料统计分析时的具体情况,确定是否修正和如何修正。

  国内长期以来对N值修正,着重考虑杆长修正。对杆长修正, 目前在工程上大多采用的是以牛顿碰撞理论为基础的修正方法。N值可按(8-10)式进行修正,杆长限制在21m,但是在实际工程中标准贯入试验的杆长早已超过21m,最大长度已达100m以上,试验效果仍然良好,N值仍能有效地反映土层的力学性质变化。

  α——触探杆长度修正系数(表8-13),当杆长超过21m时,α取0.7 。

  根据标准贯入试验锤击数,可以来评价砂土密实程度,结合地区经验还可以确定地基土承载力,判定粘性土的稠度状态以及评价砂土、粉土的液化势等。(

  (1)评价砂土密实度。根据《建筑地基基础设计规范》 (GB 50007—2002),利用标准贯入试验锤击数N可将砂土密实度分为密实、中密、稍密、松散四种状态(表8-14 )。

  (2)确定地基土承载力。由于影响地基承载力因素较多,不便于在全国范围内建立统一标准,《建筑地基基础设计规范》 (GB 50007—2002)中没有建立地基承载力与标贯击数N之间的关系,至于如何根据锤击数确定地基承载力,可由地方标准或地方经验确定。

  (3)评定粘性土的状态。冶金部武汉勘察公司提出标准贯入击数N与粘性土的状态关系(表8-15)。

  太沙基(Terzaghi)和佩克(Peck)提出N与粘性土状态关系(表8-16)。

  (4)估算单桩承载力。将标贯击数N换算成桩侧、桩端土的极限摩阻力相极限端承力,再根据当地的土层情况,就可以估算单桩的极限承载力。例如:北京市勘察院的经验公式为:

  式中 Pb——桩尖以上以下4D (D为桩径或边长)范围N平均值换算的极限桩端承力(kPa) (表8-17);

  Pfc、Pfs——分别为桩身范围内粘性土、砂土的N值换算成桩侧极限摩阻力(kPa) (表8-17);

  x——孔底虚土厚度,预制桩x =0,当虚土厚度大于0.5 m,取x=0.5 m但端承力Pb=0。

  (5)评价砂土、粉土的液化势。对于饱和砂土和饱和粉土,需要进一步进行液化判别时,应采用标准贯入试验判别法判断地面下15m深度范围内的液化;当采用桩基或埋深大于5m的深基础时,尚应判别15~20m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数N(未经杆长修正)小于液化判别标准贯入锤击数的临界值Ncr时,应判为液化土。

  在地面下15m深度范围内,液化判别标准贯入锤击数的临界值Ncr可按式(8-12)计算:

  在地面下15~20m范围内,液化判别标准贯入锤击数的临界值Ncr可按下式计算:

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