地质勘察工程中标准贯入试验的应用分析

张海

（建材广州地质工程勘察院，广东 广州 510450）

1 标准贯入试验的定义及适用范围

1.1 标准贯入试验的定义

标准贯入试验又称为SPT，它是一种动力触探，其通过一定的锤击动能将某种规格的对开管式贯入器打入到钻孔孔底的土层中，并由打入过程中的贯入阻抗来对土层的变化以及地质情况进行判断。一般可以用打入土中30cm的锤击数N来衡量贯入阻抗。标准贯入试验需要与钻孔结合进行，目前国内统一使用的钻杆直径为42mm，国外的钻杆直径还有50mm和60mm两种类型。标准贯入试验具有设备简单、操作方便的优点，而且其适用于砂土、硬粘土及软岩等多种土层。此外，通过对贯入器带上的扰动土样进行分析，就可以直接得到土层的鉴别描述信息。

1.2 适用范围

标准贯入试验目前在地质勘察领域有着十分广泛的应用，其应用范围包括：

（1）用于检查勘察地区的土层剖面和各土层在水平及垂直方向是否均匀、是否存在软弱夹层。（2）用于地基土的变形模量、承载力、物理力学性质指标等建筑物设计所需参数的确定。（3）用于单桩承载力的预估、桩尖持力层的选择以及旋喷桩直径的估算。（4）用于施工监测以及检验地基土的加固效果。（5）用于砂土和轻亚粘土在地震条件下液化可能性的判别。

2 标准贯入试验的影响因素及注意事项

2.1 钻进方式的影响

标准贯入试验的钻进过程中要尽力保持钻孔底部的土层不被扰动，因此不宜用冲击式和水冲法钻进，而应尽可能地使用回转泥浆式钻进方法来最大化地保持孔壁稳定（特别是在砂层钻进时），并减小孔壁的摩擦。此外，钻孔的直径不能过大，一般限定为不大于100mm，若直径过大将会造成50%的锤击数减少。

2.2 土层深度的影响

在SPT进行过程中，随着贯入深度的增加，土的有效上覆压力和侧压力都会随之增加，从而造成贯入阻力加大，最终使锤击数增加。因此，需要对锤击数进行深度修正。

2.3 探杆偏斜影响

标准贯入试验的实践表明，探杆与钻孔的孔壁摩擦会随着探杆的偏斜而增加，导致有效锤击能量减小，从而影响锤击数。因此，要保证探头、探杆以及导向杆的垂直度，防止锤击偏移和晃动。

2.4 试验前的准备

在进行标准贯入试验前，应先钻几个钻孔，对所要勘察区域的地层分布情况以及地质情况进行大概了解，为标贯试验方案的制定提供依据。根据钻探情况，要在不同和相同土层的不同钻孔间做系统性的试验，同时进行土工试验，然后将两种试验结果进行对比分析。在同一土层中试验次数不能少于5～6次，或者在深度上每隔1～1.5m进行一次试验，这样可以有效了解透镜状或薄层状土层的情况。

2.5 试验数据的修正

对于标准贯入试验的锤击数是否需要进行杆长修正，根据实践经验，可以按照《建筑地基基础设计规范》（GBJ 7-89）中的规定来对锤击数进行校正，经过校正后的修正值与新的设计规范吻合度较高。

3 标准贯入试验实例分析

本次标准贯入试验实例为广东省某一商住大厦的地基基础勘察工程，由于该工程为高层建筑，所以对于地质勘察的要求比较严格。该商住大厦建于厚度在11～12.5m的回填土上，回填的时间已经比较久远，在回填时按照规范要求进行了分层压实处理。在制定勘察方案时，分别在每个钻孔的不同深度设计了系统性的标准贯入试验，并在土层中进行标贯试验的同一位置取原状土样作土工试验分析，以便与标准贯入试验结果进行对比。本次勘察工程共钻孔28个，并进行了58次标准贯入试验。勘察结果表明，现场的回填土在水平及垂直方向上物质成分和物理力学性质并无太大变化。因此，在进行标准贯入试验结果统计时，在垂直方向上以2m为级数进行统计单元的划分，其统计结果见表1。

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本次勘察地质条件为厚层状回填土，其物质成分组成主要为呈土状的强风化花岗岩和强风化砂岩。而在钻孔过程中，还发现了少量的16cm×12cm的强风化岩石碎块，因此标准贯入试验的离散性相对比较大，所以在对标贯试验的数据进行统计分析时采用去掉最大和最小值的10%，然后再按最小平均值法统计的方法。完成数据统计后，可以对试验的高值以及低值作详细分析，出现高值是因为在贯入过程中碰到了较大的强风化岩石碎块，而出现低值则是由于回填土局部存在松散的现象。高值与低值出现的频率都不高，且并无规律可循。统计数据与土工试验的结果较为吻合，而开挖基础进行验槽测试的结果也与统计数据相吻合。

结语

标准贯入试验的用时短、费用低，是一种行之有效、应用范围非常广的原位测试手段。标贯试验的关键问题就在于试验质量得到保证的同时，要对试验结果进行合理科学的统计与分析。特别是在对漂石、块石等含量较多的砾砂卵石层或不均匀系数较大碎石土进行标贯试验时，试验的数据将明显偏高，而且试验也会受到机械设备和人为因素的影响也更为明显，需要配合其他土工试验手段，来对试验结果进行对比分析。

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