0mm钻杆应用在标贯中的理论分析

付瑞勇　张力卡

【摘 要】目前在巖土工程勘察中为了钻进的安全性，许多钻机配备的是50mm钻杆，对50mm钻杆的标贯击数究竟该怎样修正。

【关键词】标准贯入试验；50mm钻杆；42mm钻杆；岩土工程勘察

【Abstract】At present in the geotechnical engineering investigation for the safety of drilling， many drilling machine s are equipped with 50 mm drill pipe， and on earth how to revise the standard penetration test blow count in allusion to the 50 mm drill pipe.

【Key words】standard penetration test；50 mm drill pipe；42 mm drill pipe； geotechnical engineering investigation

标准贯入试验（SPT）是岩土工程勘察中一种常用的方法，是一种集勘探与原位测试与一体的技术手段，这种方法可简单快捷地判定土的性质，在我国和世界大多数国家都得到广泛应用，但目前在实际勘察工作中存在一些问题，本文探讨的是自己曾遇到的一个问题。众所周知，我国《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）中规定标准贯入试验应采用42mm外径的钻杆，但是目前在岩土工程勘察中为了钻进的安全性，有不少钻机配备的是50mm钻杆，在标贯过程中严格要求其换用42mm钻杆是不太实际的，应用50mm钻杆进行标准贯入试验这种目前我国不规范的做法，很多时候是我们不得不接受的事实，对50mm钻杆的标贯击数究竟该怎样修正？如何对比42mm所建立的修正体系？相信各位同仁也都进行过深刻的思考，对与国外不同规格的钻杆规格又是如何考虑的！

对与标准贯入试验数值N，国外的传统修正包括饱和粉细砂的修正、土的上覆压力修正、地下水位的修正，我国规范并不考虑这些修正，而着重考虑杆长的修正。

杆长修正是依据牛顿碰撞原理，下面是我对50mm钻杆标贯修正对比42mm钻杆的一些理论分析，按主次关系论述如下：

1.能量及动量守恒方面对比

相同长度的50mm钻杆要比42mm钻杆质量大，因此其具有的动能要比用42mm钻杆所具有的动能要小，对应标贯器惯入相同土层能克服摩擦力做功就相对小，也就是说理论状态下惯入相同深度（30cm）所需要的击数就大。

碰撞后的动能比值，42mm钻杆内径32mm，50mm钻杆内径39mm，底面积分别为5.809×10-4m2和7.685×10-4m2，钻杆材料一致，则相同长度m杆50=1.32297m杆42。我们研究比例关系式不难看出其为递减函数，且最大值小于1；不难看出深度越大50mm钻杆的动能损失越大，击数偏差也越大。钻杆钢材型号YB235-70，其密度按7.8×103kg/m3，将已知常量代入上式得到

2.摩擦力方面对比

在实际操作中很难保证钻杆完全垂直，钻杆与孔壁的摩擦无可避免。钻杆与土体之间的摩擦为滑动摩擦，根据滑动摩擦力的大小计算公式：f =μN，摩擦力仅与钻杆的正压力N有关，毋庸置疑50mm钻杆对土体的挤压大于42mm钻杆，因此惯入相同深度的土层，50mm钻杆需要克服更多的摩擦力做功，因此也会使击数较42mm钻杆击数偏大。

3.弹、塑性变形方面对比

以上两个方面都是影响击数相对42mm钻杆偏大的因素，但是50mm钻杆其本身刚度大，在标贯锤与钻杆碰撞过程中弯曲变形较42mm钻杆小，塑性变形小损失的能量也就小。

但是个人认为，标贯试验较浅的情况下钻杆的塑性弯曲变形很小，仅弹性卸荷影响微弱。

综合以上三点，我认为：50mm钻杆进行标准贯入试验其惯入30cm所需击数偏大，但是笔者能力有限无法给出具体比例参数。考虑第二点与第三点在钻具合格的情况下影响较小，可认为二三相互抵消，仅考虑第一点。

对与实际工程中应用，我想每人都有自己的理解与经验，建议各位同仁共同试验研究、讨论，建立修正体系，更希望有关专家能尽快完善修改相应规范、手册，在实际工作中给我们以指导帮助。

参考文献：

1.《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001 2009年版）

2.《工程地质手册》（第四版）

作者：付瑞勇 联系方式：济南市无影山中路85号 504室 Email：furuiyong@163.com