标准贯入试验在花岗岩地区的应用

标准贯入试验在花岗岩地区的应用

梁飘

广西建业勘察设计有限公司 　 广西 钦州　 53 5 000

摘 要：标准贯入试验是岩土工程勘察的重要原位测试方法之一，其设备简单、操作方便，地层适用性极为广泛，在各地区都积累了很多经验数据。本文结合实际的勘察工作，通过与浅层平板载荷试验成果的对比分析，浅析标准贯入试验在花岗岩地区的应用。

关键词：岩土工程勘察，原位测试，标准贯入试验，花岗岩

引言

标准贯入试验技术起源于20世纪20年代的欧洲，20世纪40年代开始发展起来，由于使用方便，在各个国家都得到了广泛的应用。在我国，20世纪50年代初期由南京水利实验处研制并在治淮工程中得到广泛的应用和推广，积累了很多经验，20世纪60年代在国内得以普及。

1.标准贯入试验

标准贯入试验（standard penetration test，SPT）是动力触探的一种，主要由贯入器、落锤系统（穿心锤、锤垫、导向杆、自动落锤装置）和钻杆组成，穿心锤重63.5千克。在现场采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，将贯入器打入土中，落距为76cm，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，并以此评价土的工程性质的原位试验。

现场标准贯入试验过程中，应减小导向杆与锤间的摩擦力，避免锤击时的偏心和侧向晃动，保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直度，锤击率应小于30击/min。

2.标准贯入试验的应用范围

标准贯入试验锤击数N值，可对砂土、粉土、黏性土等的物理状态，土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，砂土和粉土的液化，全风化岩和强风化岩的判别，成桩的可能性，地基处理效果检测等作出评价。应用N值时是否修正或如何修正，比如杆长修正、地下水位的修正、土的上覆压力修正等修正问题，应根据建立统计关系时的具体情况和实际工况具体分析。

3.标准贯入试验实例分析

3.1标准贯入试验在花岗岩地区的应用

三娘湾渔村改造振兴乡村建设第一期项目位于广西钦州市犀牛脚镇三娘湾景区内，该项目包括1#楼（10F）、2#楼（13F/-1F）、3#楼（3F）、4#楼（2F）、5#楼（2F）、6#楼（2F）、7#楼（3F）。

拟建1#楼、2#楼属高层建筑，对沉降、变形敏感，对地基岩土的力学性质的要求较高。为提供可靠、适用的岩土参数，本次勘察主要通过现场原位测试、取土样和岩样进行室内土工试验的方法综合评价岩土层的物理力学性质。总共采取23件Ⅱ级扰动土样进行土的物理性质试验、采取6组岩样进行岩石抗压强度试验；现场作标准贯入试验24次。

拟建场区所在地段属低矮丘陵和准平原组合地貌，项目场地处于丘陵较高处，场地的整体地形较为平缓。根据钻孔钻探资料及区域地质资料，场地岩土层主要由印支期（Y）花岗岩构成。根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）和《广西壮族自治区岩土工程勘察规范》（DBJ/T45-066-2018）的规范条文，按标准贯入试验的实测击数N进行花岗岩风化程度的划分，N≥50为强风化，50＞N≥30为全风化，N＜30为残积土。根据钻探揭露，在勘探深度范围内场地地层岩性自上而下为划分为：全风化花岗岩①、中风化花岗岩②。

全风化花岗岩①：灰白－灰黄色，坚硬状态，中等压缩性，均匀性差，主要由剧烈风化的长石、石英、云母及暗色矿物组成，风化不均匀，除石英及部分未尽风化的长石外，其余矿物均已风化成黏土矿物，结构构造完全破坏。由于风化不均匀、土质坚硬、含大量石英颗粒，无法取得满足土样常规试验要求的Ⅰ级原状土样，采取23件Ⅱ级扰动土样进行土的物理性质试验；层中作标准贯入试验24次，实测击数N=31.0～44.0击/30cm，平均值N=35.9击/30cm，杆长校正后锤击数平均值N=32.4击/30cm，标准值N=31.6击/30cm。结合土工试验成果、标准贯入试验成果和地区经验，综合确定地基承载力特征值ƒ_ak=300kPa。该层全场地分布，揭露层厚为0.8～22.5m，平均揭露厚度为15.15m，大部分地段未揭穿该层。

中风化花岗岩②：青灰色，主要成分为长石、石英、云母及暗色矿物，中粗粒结构，块状构造，少量裂隙发育，无填充物，岩芯呈短柱－长柱状，敲击声清脆，岩石坚硬程度属较硬岩，岩体完整程度属较完整，岩石质量等级为Ⅲ级。该层取岩样6组，做饱和抗压强度试验，饱和抗压强度=45.15～56.50MPa，平均值为51.16MPa，标准值为47.37MPa；结合岩层节理裂隙的发育情况、岩石抗压强度试验成果和地区经验，折减系数取ψ_r=0.20，综合确定地基承载力特征值ƒa=9400kPa。该层仅局部地段有揭露，本次钻探未揭穿该层。

对荷载要求最高的2#楼（13F/-1F）进行地基土强度验算：假设采用筏基，基础厚度为2.00m，基础底面大致埋深d=7.7m，以全风化花岗岩①作为基础持力层，荷载假定为均布荷载，按每层20 kPa，基础重度按25kN/m

³ 计，则基底压力设计值为：

P _k＝20×(13+1)+25×1=305kPa。

按《建筑地基基设计规范》（GB50007-2011）5.2.4条公式、表5.2.4～7及《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ/T 72-2017）条公式、表A.0.1-1～2对地基强度进行验算。

⑴按深度修正计算

f_a＝f_ak＋η_bγ(b－3)＋η_dγ_m(d－0.5)

＝300＋0.3×19.5×(6.0-3.0)+1.6×19.5×(7.7－0.5)

＝542.19kPa

（式中f_ak =300kPa，γ=19.5kN/m³，γ_m =19.5kN/m³，η_b=0.3，η_d=1.6，d=7.7m）

按深度修正后的全风化花岗岩①地基承载力特征值f_a＞P_k ，说明全风化花岗岩①能满足拟建2#楼（13F/-1F）的荷载要求。

由于拟建场地的全风化花岗岩①层无法取得Ⅰ级原状土样，本次勘察提供的全风化花岗岩①层地基承载力特征值等力学参数主要由标准贯入试验成果结合本地区的经验来确定；另外，拟建场地的全风化花岗岩①层的风化程度不均匀、土质不均匀，且具有遇水易崩解、长期裸露易加剧风化作用的特性，从安全的角度考虑，勘察报告提供的全风化花岗岩地基承载力特征值相对较保守。为复核拟建场地全风化花岗岩①的承载力特征值和压缩模量等参数，建设单位委托具有检测资质的第三方对拟建场地进行浅层平板载荷试验。

3.2浅层平板载荷试验

根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）和《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）的规定，本次浅层平板载荷试验对拟建项目场地抽检3个试验点（编号分别为1#、2#、3#）。

3.2.1检测过程及分析简述

（1）1#号试验点，当试验荷载加至840kPa，历时20min观测，承压板沉降已达到终止加载条件，故终止加荷。此时承压板顶的总沉降值为71.46mm，压力－沉降曲线为陡降型曲线，故取前一级的加载压力的一半，即390kPa。

（2）2#号试验点，当试验荷载加至780kPa，历时20min观测，承压板沉降已达到终止加载条件，故终止加荷。此时承压板顶的总沉降值为45.24mm，压力－沉降曲线为陡降型曲线，故取前一级的加载压力的一半，即360kPa。

（3）3#号试验点，当试验荷载加至780kPa，历时20min观测，承压板沉降已达到终止加载条件，故终止加荷。此时承压板顶的总沉降值为50.53mm，压力－沉降曲线为陡降型曲线，故取前一级的加载压力的一半，即360kPa。

抽检试验点浅层平板载荷试验结果汇总表

3.2.2检测结果分析

根据国家行业标准《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）的规定，本次抽检的全风化花岗岩土层的1#、2#、3#试验点的地基承载力特征值分别为390kPa、360 kPa、360 kPa，其极差不超过平均值370kPa的30%，取其平均值370kPa作为该土层的地基承载力特征值。

4.结束语

通过以上的工程实例分析，对比标准贯入试验的成果和浅层平板载荷试验的结论，说明由标准贯入试验结合地区积累的经验数据来确定全风化花岗岩地基承载力特征值是可靠、适用的。标准贯入试验的设备简单，操作方便，地层适用性广，但是对于软黏土和含砾量较大的砂土等地层，其标准贯入试验的数据离散性较大，而且机械设备和人为因数对试验结果也有一定的影响，因此，不宜将标准贯入试验作为评价岩土参数的唯一手段，配合相应的土工试验成果和其它现场测试成果（浅层平板载荷试验、十字板剪切试验等）作对比分析，更有利于提高岩土参数的可靠性。

参考文献：

1. GB50021-2001，岩土工程勘察规范[S].中国建筑工业出版社，2009.

2. DBJ/T45-066-2018，广西壮族自治区岩土工程勘察规范[S].广西，2018.

3. 邱守翠.地基承载力综合确定方法的探讨[J].土工基础，2020.34（04）.

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