静力触探试验和标准贯入试验的对比研究

韩 鹏

(天津市北洋水运水利勘察设计研究院有限公司，天津 300460)

1 概述

在工程勘察中，标准贯入试验作为一种可靠的原位测试试验，在地震液化判别、粉土和砂土的状态判别、地基承载力估算、土层均匀性评价、成桩可能性评价等方面有着广泛的应用，并积累了丰富的工程经验。静力触探试验(CPT)由于具有试验时间短、成本低、操作简单等优点，在工程勘察得到广泛应用，同样是一种重要的勘察手段。在工程勘察、地基加固效果检测、地基承载检测中，综合考虑锤击数和静力触探指标，是工程技术人员普遍采用的方法，也是保证工程安全可靠的前提。随着静力触探在工程勘察中的应用，在土性划分、地基承载力、单桩承载力计算等方面积累一定的工程经验。目前关于静力触探试验的研究主要集中在土层物理力学指标和锥尖阻力相关性方面，关于标贯击数与锥尖阻力的研究较为匮乏。

本文以多个实际工程为基础，通过进行现场标准贯入试验、静力触探试验及室内土工试验，对滨海新区埋深35 m以上淤泥质黏土、粉质黏土、粉土层的标准贯入击数和锥尖阻力指标之间的关系进行详细的对比研究，为静力触探试验在工程实践中的应用提供参考。

2 试验方案及设备

2.1 试验方案设计

为了做到标准贯入击数和锥尖阻力指标完全匹配和一致，以天津滨海地区实际工程项目为基础，在现场布置标准贯入试验孔和静力触探试验孔，进行现场标准贯入试验和静力触探试验，标准贯入试验孔和静力触探试验孔的间距为2.0 m。具体方法如下：

首先，在标准贯入试验孔中进行标准贯入试验，试验间距为1.0 m，试验完成后，采取标贯器中的扰动土样，依次类推，直至试验终止深度。标准贯入试验结束后，在旁边的静力触探试验孔中进行静力触探试验，采取锥尖阻力和侧摩阻力，直至试验终止深度；其次，通过室内土工试验对采取的土样进行含水率、液塑限等试验，获得土样的含水率、液塑限等物理指标；最后，在完成所有标准贯入试验、静力触探试验及室内土工试验结束后，对不同土层的标准贯入击数和锥尖阻力指标进行对比分析，对两者之间的相关性进行研究。

2.2 试验设备

本次静力触探试验采用的探头为双桥探头，探头规格详见表1。

表1 双桥静力触探探头规格表

2.3 静力触探试验步骤

表2 物理力学指标分层统计表

1)平整场地，将履带车开到预定孔位，然后在4个液压支腿下分别垫上枕木，拨动多路换向支腿阀，将车身水平调整好，根据探测深度选择下锚的数量和锚径。

2)由机长启动液压下锚机，将下锚机上升到适当位置，将地锚连接在下锚机上并固定，开动下锚机将地锚下至预定深度后再次对车身水平进行调整，确保车身水平。

3)将已与探头电缆线连接好的探杆，穿过插板体，待探头距地面50 mm时，装上导正瓦，然后卡上探杆。

4)量测仪表放置稳妥处后，接上电缆。然后校调仪表，视正常即可开始进行贯入。

5)扳动贯入缸换向阀手柄，使活塞杆“上升”及“下降”同时相应卡紧及松脱探杆，从而把探杆间断匀速压入土层中，贯入中每10 cm记录一次数据。

6)贯入过程中，如需停止，只要将贯入缸换向手柄，扳到中间位置即可，快速上升时把差动油路开关关掉，如发现地锚有松动现象，应及时予以吊紧。

7)贯入到预定深度后，结束贯入操作，并尽快拔起探杆，防止出现拔杆困难或埋杆事故。

8)起锚，对场地进行恢复，准备下一次静力触探试验。

9)当测试中出现触探杆明显弯曲或者锥尖阻力大于34 MPa时，应停止贯入并在记录中注明。

3 试验土层对象及土性指标

4 锤击数与锥尖阻力对比分析

表3 锤击数、锥尖阻力及锤击数与锥尖阻力比值分层统计值表

4.1 土层锤击数及锥尖阻力

剔除异常值，对各土层的标准贯入击数和锥尖阻力进行统计，各土层的标准贯入击数和锥尖阻力及锤击数与锥尖阻力比值的统计值如表3所示。

从表3可以看出，土层的锥尖阻力随锤击数的增大而增大。锤击数与锥尖阻力的比值并不是一个定值，也不是土层标贯击数越大，锤击数与锥尖阻力的比值越大，锤击数与锥尖阻力的比值与土性具有直接关系。从表3可以看出，对于淤泥质黏土和粉质黏土而言，土层锥尖阻力越大，锤击数与锥尖阻力的比值越大；对于粉土而言，土层锥尖阻力越大，锤击数与锥尖阻力的比值越小。在淤泥质黏土、粉质黏土及粉土中，粉土层的锤击数与锥尖阻力的比值最小，淤泥质黏土和粉质黏土的锤击数锥尖阻力的比值相对较大。

4.2 土层锤击数及锥尖阻力相关性分析

对淤泥质黏土(地层编号①，②)、粉质黏土(地层编号③，⑤，⑥，⑧)及粉土(地层编号④，⑦)层的锤击数与锥尖阻力进行线性回归分析，各土层线性回归曲线见图1～图8。各土层的锤击数与锥尖阻力的线性回归表达式见表4。各土层线性回归分析表明，各土层锤击数与锥尖阻力之间具有较好线性关系，相关系数为0.733～0.815之间，可靠度较高，在实际工程具有一定的指导意义。

表4 各土层锤击数与锥尖阻力线性拟合关系式

5 结语

1)土层的锥尖阻力随锤击数的增大而增大。

2)锤击数与锥尖阻力的比值并不是一个定值，该比值与土性具有直接关系。对于淤泥质黏土、粉质黏土及粉土而言，粉土层的锤击数与锥尖阻力的比值最小，淤泥质黏土和粉质黏土的锤击数锥尖阻力的比值相对较大。

3)对于同一土层，锤击数与锥尖阻力之间存在较好的线性相关性。

4)本文中各土层锤击数与锥尖阻力拟合关系式适用于天津滨海地区，对于该区域以内的地区的使用性需要进一步验证。