摘要：標準貫入試驗是現場測定土體工程性質的重要原位試驗，是現場快速判定土體密實度的重要依據，具有及時、可靠、經濟等特點，在地質勘察中被廣泛的應用。本文通過介紹標準貫入試驗的基本原理和設備，比較了英國規范、美國ASTM規范和我國巖土工程勘察規范之間標準貫入試驗的差異，介紹了標準貫入試驗所適用的經驗公式，結合在美國ASTM規范指導下具體的工程實踐結果，應用標準貫入試驗的結果分析了蘇丹國尼羅河Dagash流域內的土體工程性質，對比鉆探所得土樣和袖珍貫入測力計試驗結果，驗證了標貫結果的正確性。
　　關鍵詞：ASTM規范；標準貫入試驗；規范差異；土體密實度。
　　
　　0序言
　　標準貫入試驗(SPT)是利用一定的錘擊動能(錘重63.5kg，落距76cm)，將一定規格的對開管式的貫入器打入鉆孔孔底的土中，根據打入土中的貫入阻抗，判別土層的變化和土的工程性質。貫入阻抗用貫入器貫入土30cm的錘擊數N表示。
　　標準貫入試驗的目的是用測得的標準貫入擊數N判斷砂土的密實度或粘性土和粉土的稠度、估算土的強度與變形指標，確定地基土的承載力，評定砂土、粉土的振動液化及估計單樁極限承載力及沉樁可能性；并可劃分土層類別，確定土層剖面和取擾動土試樣進行一般物理性試驗，和用于巖土工程地基加固處理設計及效果檢驗[1]。
　　近年來，我國在國外的勘察工程日益增多，熟悉和掌握世界通用勘察規范中標準貫入試驗的操作方法和結果分析方法成為重要課題。本文就是根據實際的國外勘察工程，按照國際慣例和施工合同要求，采用美國ASTM規范進行土體標準貫入試驗，來判斷土層密實度，劃分土層類別。
　　1標準貫入試驗原理和設備
　　標貫試驗是將重錘打擊在一根細長桿件(探桿)上，錘擊會在探桿和土體中產生應力波，標貫試驗錘擊貫入過程可用一維波動方程來描述[2]。
　　標貫試驗使用的設備包括動力設備和貫入系統兩大部分。動力設備的作用是提供動力源，為便于野外施工，多采用柴油發動機；貫入部分是標貫試驗的核心，由穿心錘、探桿和探頭組成[6]。

　　圖1偏心輪縮徑式貫入系統和標準貫入器
　　1.3標貫成果應用
　　如土層不太硬，并能較容易地貫穿0.30m的試驗段，則取貫入0.30m的錘擊數N。如土層很硬，不宜強行打入時，可用下式換算相應于貫入0.30m的錘擊數N[6]。
　　(公式1)
　　式中：n—所選取的貫入深度的錘擊數；
　　ΔS—對應錘擊數n的貫入深度(m)。
　　表1國內和ASTM規范利用N值判斷砂土的緊密程度[3][6]
　

　　2各地標貫試驗規范對比
　　各地標貫試驗規范在錘重量、落距、預擊貫人深度以及試驗貫人深度這四個參數上是完全一致的，這是該試驗能夠在世界各地通用的基礎。
　　通過搜集資料，現今國際上應用的規范主要有美國ASTM規范，英國規范，歐洲規范，日本規范等。把這些規范和我國的巖土勘察規范中對標貫試驗的規定進行比較，幾種規范之間明顯的存在一些差異[1][3][4]。
　　表2國內外常用標貫規范規程比較

　　 無法達到要求深度時的處理 擊數50貫入未達30cm 記錄50擊入土數 擊100而貫人未達30cm 記錄50擊入土數 記錄50擊入土數
　　以上比較了各個國家和地區之間標貫設備和測量方法存在的差異，可以看出：各種規范之間的差異都很小，這些具體的規定都是和本地區的實際地質情況是符合的，帶有濃厚的地區特性，應根據實際的地質條件選用不同的規范。同時，值得注意的是一個國家或地區范圍內，所用的錘具、鉆桿、貫人器以及鉆孔設備也會有一定差異。例如在美國，就有穿心錘、針式錘、安全錘及自動錘等類型。另外，由于土層隨深度的變化，同一鉆孔直徑從淺部至深部可能有從大到小的變化。以上種種不同均可在一定程度上造成標貫試驗結果的差異。
　　3工程實踐
　　Dagash位于蘇丹國北部，尼羅河下游，此段河道較為平緩，尼羅河覆蓋層較厚。2008年2月到12月，華北有色工程勘察院蘇丹公司承擔了此處尼羅河攔河大壩的地質勘查工作，利用各種先進的勘查手段和試驗方法，較為準確的探明了此處的地層分布情況和巖土體性質。標貫技術作為現場測定土體密實度的重要試驗，在此次勘查工作中得到了廣泛的應用，其成果為現場快速準確的判斷土體的密實度提供了可靠的依據。
　　3.1試驗設備
　　381號孔位于Dagash大壩軸線附近，覆蓋層厚度超過10m。嚴格依照美國ASTM規范要求，盡可能的減少人為因素造成的試驗結果偏差，標貫設備采用如下的規格[6]：
　　表3標貫設備規格

　　3.2試驗步驟及成果分析
　　根據ASTM規范，使用自由落錘的方式，先進行15cm的預打，達到深度后，每15cm記錄一次錘擊數。381號孔位間隔1.0m進行一次標貫試驗，共進行了11個試驗，結果如下：
　　表4381號孔標貫試驗結果

　　把上表中的標貫結果和深度對應表現在圖上，可以得出：

　　圖2381號孔標貫結果示意圖
　　從表4、圖2可以看出，前10次標貫試驗的N30值均較小，根據表1的判斷標準可以看出，0~10m的砂土密實度為極松到松，只有4~6m的位置是稍密。從圖3中381號孔的鉆探成果可以看出，上層0~4m為淤泥層，4~7m為粉砂層，7~10m為殘積土層，10~10.95m為全風化片巖，10.95m以后為片巖。此孔距離尼羅河僅3m，地下水位1.2m，表層1m淤泥質土不受地下水影響，標貫結果比1~4m的地層高。地下水位以下的淤泥層、殘積土層、全風化片巖層，由于水的作用，變的極為松軟，故1~4m、6~10m的錘擊數都小于5，地層很軟。而4~6m是粉砂層，不受地下水的影響，所以較密實。當進行第11次標貫試驗時，達到了巖石層，所以標貫擊數超過50，而且出現了反彈現象，終止了試驗，此標貫結果和鉆探成果基本一致。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　圖3381號孔鉆探成果
　　3.3標貫結果和現場密實度試驗結果比較分析
　　標貫試驗結果是現場快速判定土體密實度、劃分土層的主要依據，這只是一個大概的估計值，只能定性的判斷土體的密實度，不能定量、精確的測量出土體的密實度值，只有通過現場簡易的土體密實度試驗才能定量的判斷出土體的密實度。使用袖珍貫入測力計在標貫樣中進行土體密實度測力試驗，就可以得出較為準確的土體密實度。
　　在ASTM規范中，土體標貫值、袖珍貫入測力計值和不排水剪切試驗值的關系如下：
　　表5土體密實度現場試驗結果之間的關系

　　袖珍貫入測力計所得值為規定貫入深度時，換算標準為98.06kPa/cm，根據次換算標準可得381號孔土體的貫入力如下：
　　表6381號孔土體貫入力

　　從表6中可以看出，貫入力和標貫結果基本上是保持一致的，這就說明了標貫結果的正確性。同時也存在一些細小的差別，這是由于現場試驗操作過程存在誤差，導致結果存在誤差。從表4、表6兩個試驗的結果可以定性、定量的判斷土體的密實度，而且可以互相印證彼此的正確性，為現場編錄提供了可靠的參考數據。
　　4小結
　　標貫試驗結果是現場判定砂土密實度的重要依據，本文通過對比國際常用規范，總結了各國規范對標貫試驗規定的差異，并結合實際工程，應用ASTM規范進行標貫試驗，使用得出的結果對砂土密實度進行評價，并且結合鉆探所得砂土的類型，驗證了標貫試驗的正確性。為不同規范下進行標貫試驗提供了一些參考。
　　參考文獻：
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　　[2]吳興序，巖土工程原位測試技術[M].重慶：西南交通大學出版社，2005：28~37.
　　[3]林在貫，高大釗主編，巖土工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1994：206~215.
　　[4]楊文衛，岳中琦，世界各地標準貫入試驗比較和共同問題[J].工程勘察，2008，(1)：5~16.
　　[5]BS5930，Codeofpracticeforsiteinvestigations(英國場地勘察實施規范)[S].
　　[6]ASTMD1586-99，AmericanSocietyofTestingMaterials(美國材料實驗協會)[S].