岩土工程勘察-圆锥动力触探、标准贯入试验锤击数修正
岩土工程勘探常见基本方法
岩土工程勘探常见基本方法摘要：岩土工程勘探是岩土工程勘察的一种手段，在建筑工程地质勘察项目建设当中占有举足轻重的地位，是工程项目建设的基础。
针对具体工程项目建设进行准确的岩土工程勘探，提供科学、准确、可靠的岩土体特征、地貌特征和不良地质现象，才能确切查明工程地质情况。
本文介绍了岩土工程勘探中常见的几种基本方法，如静力触探与钻探法、圆锥动力触探试验、标准贯入试验等方法，并根据洛阳市不同地区的使用条件，采用不同的钻探方法。
关键词：静力触探;钻探; 圆锥动力触探;标准贯入试验Abstract: This paper introduces the geotechnical engineering exploration of several common methods, such as static sounding and drilling method, dynamic penetration test, standard penetration test and other methods, and according to the different regions of using condition in Luoyang, using different drilling methods.Key words: static cone penetration test; drilling; dynamic cone penetration test; standard penetration test早在2000多年前，我国四川内陆地区就有凿井求盐，这是世界是最早的钻探工程。
2001年6月25日-2005年3月8日，在江苏境内中国大陆科学钻探工程“科钻一井”总进尺5158m，是在实施的国际大陆科学钻探计划中最深的科钻井，显示了我国一流的钻探水平，钻探工程技术获得了重大科学技术成就，钻探技术应用于勘察、施工（如基桩、锚桩等）和监测（如基桩钻芯等）工作中，是衡量岩土工程技术水平的重要标志。
动力触探与标准贯入试验实施细则
动力触探与标准贯入试验实施细则一、术语圆锥动力触探：用标准质量的重锤，以一定高度的自由落距，将标准规格的圆锥型探头贯入土中，根据打入土中一定距离所需的锤击数，判定土的物理力学特性的一种原位试验方法。
圆锥动力触探也称动力触探，其类型分为轻型、重型、超重型三种。
标准贯入试验：用质量为63.5kg的穿心锤，以76cm落距，将标准规格的贯入器，自钻孔底部预打15cm，记录在打入30cm的锤击数，判定土的物理力学特性的一种原位试验方法。
原位测试：在岩土体所处的位置，基本保持岩土原来的结构、湿度和应力状态，对岩土体进行的测试。
二、试验目的和适用范围圆锥动力触探试验可用于推定天然地基的地基承载力，鉴别其岩土性状；推定处理土地基的地基承载力，评价其地基处理效果；检验复合地基增强体的桩体成桩质量；评价强夯置换墩着底情况；鉴别混凝土灌注桩桩底持力层岩土性状。
标准贯入试验可用于以下地基检测：①推定砂土、粉土、粘性土、花岗岩残积土等天然地基的基地承载力，鉴别其岩土性状；②推定非碎石土换填地基、强夯地基、预压地基、不加填料振冲加密处理地基、注浆处理地基等处理土地基的地基承载力，评价地基处理效果；③评价复合地基增强体的施工质量。
不同类型的动力触探的适用范围不同，详见表1：表1 动力触探与标准贯入试验的设备规格与适用范围三、试验设备圆锥动力触探试验与标准贯入试验的设备以地质钻机配套的圆锥动力触探与标准贯入试验设备为主，其中轻型圆锥动力触探试验的设备可独立使用，其余需与钻机配套使用。
设备规格见表1。
四、原理动力触探试验(英文缩写DPT)是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数(或以能量表示)来判定土的性质，并对土进行粗略的力学分层、对处理土地基进行评价的一种原位测试方法。
五、执行标准广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60-2008；国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50021-2001。
贯入试验
3.人工挖孔桩桩端阻力特征值qpa=160×N63.5.（建筑地基基础技术规范-DB21/907-2005-9.3.2条).
4.人工挖孔经验公式qpa=54.8×N10-1140中的N10仅适用表中公式〔2〕的N10击数。
5.表中锤击数取整，中间值时采用直线内插。
摘自岩土工程勘察规范GB50021-2001-10.4
标准贯入试验N及因锤动力触探轻型N10;因锤动力触探重型N63.5和地基承载力特征值fak(Kpa)及人工挖孔桩桩端阻力特征值qpa(Kpa)经验公式换算表
N(击数）
N63.5（击数）
5.0
2.3
10
4.2
15
5.7
20
7.1
25
8.2
30
9.2
3.每贯入1m，宜将探杆转动一圈半，当贯入深度超过10m,每贯入20cm宜转动探杆一次。
4.对轻型动力触探，当N10＞100或贯入15cm锤击数超过50时，可停止试验，对重型动力触探，当连续三次N63.5＞50时，可停止试验改用超重型动力触探。
三.圆锥动力触探试验成果分析应包括下列内容：
1.单孔连续圆锥动力触探试验应绘制锤击数与贯入深度关系曲线。
25
42
50-60
指标
贯入30cm的读数N10
贯入10cm的读数N63.5
贯入10cm的读数N120
主要适用岩土
浅部的填土、砂、土、粉土、粘性土
砂土、中密以下的碎石土、极软岩
密实和很密的碎石土、软岩、极软岩
二.圆锥动力触探试验技术应符合下列规定：
岩土工程勘察规范GB 50021 2001
岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范GB 50021 2001主编部门：中华人民共和国建设部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：2 0 0 2 年3 月1 日关于发布国家标准《岩土工程勘察规范》的通知建标[2002]7 号根据我部《关于印发一九九八年工程建设国家标准制订、修订计划(第二批)的通知》(建标[1998]244 号)的要求，由建设部会同有关部门共同修订的《岩土工程勘察规范》，经有关部门会审，批准为国家标准，编号为GB50021 2001，自2002 年3月1 日起施行。
其中1.0.3、4.1.11、4.1.17、4.1.18、4.1.20、4.8.5、4.9.1、5.1.1、5.2.1、5.3.1、5.4.1、5.7.2、5.7.8、5.7.10、7.2.2、14.3.3为强制性条文,必须严格执行。
原《岩土工程勘察规范》GB50021 94 于2002 年12 月31 日废止。
本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，建设部综合勘察研究设计院负责具体技术内容的解释，建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
前言本规范是根据建设部建标[1998]244 号文的要求，对1994 年发布的《国标岩土工程勘察规范》的修订。
在修订过程中,主编单位建设部综合勘察研究设计院会同有关勘察、设计、科研、教学单位组成编制组，在全国范围内广泛征求意见，重点修改的部分编写了专题报告，并与正在实施和正在修订的有关国家标准进行了协调，经多次讨，论反复修，改先后形成了《初稿》、《征求意见稿》、《送审稿》经审查报批定稿。
本规范基本上保持了1994 年发布的《规范》的适用范围、总体框架和主要内容，作了局部调整。
现分为14 章：1.总则；2.术语和符号；3.勘察分级和岩土分类；4.各类工程的勘察基本要求；5.不良地质作用和地质灾害；6.特殊性岩土；7.地下水；8.工程地质测绘和调查；9.勘探和取样；10.原位测试；11.室内试验；12.水和土腐蚀性的评价；13.现场检验和监测；14.岩土工程分析评价和成果报告。
第七章标准贯入试验
评定地基土的承载力 我国《建筑地基基础设计规范》
砂土承载力标准值与标准贯入击数的关系
人力松绳
粘性土承载力标准值与标准贯入击数的关系
人力松绳
Terzaghi 提出用标贯击数确定地基土承载力标准 值经验关系，安全系数取3：
对条形基础：
f K 12N
对独立方形基础： f K 15N
日本住宅公团的经验关系式如下： f K 8N
经验，地基容许承载力可按下式估算：
qa 2(Cu ) f h
估算地基土的灵敏度
软黏土地基的灵敏度按下式计算：
St
(Cu ) f Cu0
St≤2 低灵敏度土 2<St<4 中等灵敏度土 St ≥ 4 高灵敏度土
另外，十字板剪切试验成果还可以用来检验地 基加固效果、估算单桩极限承载力以及用于估算软 土的液性指数等
由于十字板剪切试验得到的不排水抗剪强度一 般偏高，因此要经过修正才能用于工程设计，其修 正方法如下：
(Cu ) f Cu
修正系数取值
影响测试结果因素： 板头尺寸 剪应力分布 排水条件 土的各向异性 剪切速率 触变效应
1. 其他软土土
2. IL＞1的土 Daccal
计算地基承载力 根据中国建筑科学研究院和华东电力设计院的
评定砂土的抗剪强度指标
砂土的内摩擦角与标贯击数的关系表
注：均质砂取高值，非均质砂取低值，粉砂减5º，砂和砾石混合 土增加5º。
此表为 Meyerhof 和 Peck 成果。
Peck 还提出了经验公式： 0.3N 27
日本的建筑基础设计规范采用大畸的经验公式： 20N 15
D1为和十字板头接触处轴 杆的直径(D1 D)
动力触探试验
动力触探试验一、概述动力触探（Dyn ami c Pe net rat ion Tes t 简称DPT）是利用一定的落锤能量，将一定尺寸、一定形状的探头打入土中，根据打入的难易程度（可用贯入度、锤击数或单位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质的一种原位测试方法。
可分为圆锥动力触探和标准贯入试验两种。
圆锥动力触探(DPT)是利用一定的锤击能量，将一定的圆锥探头打入土中，根据打入土中的阻抗大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理力学性质，对地基土作出工程地质评价。
通常以打入土中一定距离所需的锤击数来表示土的阻抗，也有以动贯入阻力来表示土的阻抗。
圆锥动力触探的优点是设备简单、操作方便、工效较高、适应性强，并具有连续贯入的特性。
对难以取样的砂土、粉土、碎石类土等，对静力触探难以贯入的土层，圆锥动力触探是十分有效的勘探测试手段。
圆锥动力触探的缺点是不能采样对土进行直接鉴别描述，试验误差较大，再现性差。
如将探头换为标准贯入器，则称标准贯入试验（Sta nda rd Pene tra tio n Test简称SPT）。
利用动力触探试验可以解决如下问题：1）划分不同性质的土层。
当土层的力学性质有显著差异，而在触探指标上有显著反映时，可利用动力触探进行分层和定性地评价土的均匀性，检查填土质量，探查滑动带、土洞和确定基岩面或碎石土层的埋藏深度等。
2）确定土的物理力学性质。
确定砂土的密实度和黏性土的状态，评价地基土和桩基承载力，估算土的强度和变形参数等。
二、适用范围动力触探和标准贯入试验的适用范围见表7-10三、圆锥动力触探（一）动力触探类型及规格根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001) 的规定，圆锥动力触探试验的类型可分为轻型、重型和超重型三种。
其规格和适用土类应符合表7-11的规定。
（二）技术要求根据《岩土工程勘察规范》的规定，圆锥动力触探试验技术要求应符合下列规定：1）采用自动落锤装置。
(水利水电)部分常用岩土物理力学参数经验数值
(水利水电)部分常用岩土物理力学参数经验数值-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN使用说明：1、资料涉及各行各业；2、资料出处为黄底加粗字体的为最新版本内容。
可按规范适用范围选择使用；3、资料出处非黄底加粗字体的为引用资料，很多为老版本，参考用。
水利水电工程部分岩土物理力学参数经验数值1岩土的渗透性（1）渗透系数《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB50307-1999 139~140页土体的渗透系数值2《水利水电工程水文地质勘察规范》SL373-2007 62~63页岩土体渗透性分级Lu：吕荣单位，是1MPa压力下，每米试段的平均压入流量。
以L/min计摘自《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99 附录J 66页表F 岩土体渗透性分级3《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）109页附录F （2）单位吸水量各种构造岩的单位吸水量（ω值）上表可以看出：同一断层内，一般碎块岩强烈透水；压碎岩中等透水；断层角砾岩弱透水；糜棱岩和断层泥不透水或微透水。
摘自高等学校教材天津大学《水利工程地质》第三版 113页坝基（肩）防渗控制标准4注：透水率1Lu（吕荣）相当于单位吸水量0.01摘自高等学校教材天津大学《水利工程地质》第三版 118页。
（3）简易钻孔抽注水公式1）简易钻孔抽水公式根据水位恢复速度计算渗透系数公式1.57γ(h2-h1)K= ———————t (S1+S2)式中：γ---- 井的半径；h1---- 抽水停止后t1时刻的水头值；h2---- 抽水停止后t2时刻的水头值；S1、S2---- t1或t2时刻从承压水的静止水位至恢复水位的距离；H---- 未抽水时承压水的水头值或潜水含水层厚度。
《工程地质手册》第三版 927页2）简易钻孔注水公式当l/γ＜4时0.366Q 2lK= ———— lg ———Ls γ式中：K—渗透系数（m/d）；l---试验段或过滤器长度（m）；Q---稳定注水量（m3/d）；s---孔中水头高度（m）；γ---钻孔或过滤器半径（m）。
岩土工程勘察与软件应用：圆锥动力触探试验
动力触探的基本原理可以用能量平衡法来分析。在一次锤击作用下的功能转换按能量 守恒原理，其关系可写成：
Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee
式中：
Em----穿心锤下落能量；
Ek----锤与触探器碰幢时损失的能量；
Ec----触探器弹性变形所消耗的能量；
Ef----贯入时用于克服杆侧壁磨阻力所耗能量；
原位测试3-动力触探
一、定义
动力触探测试(简称DPT)：是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入 土中，根据打入土的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯 入阻力来表示）判定土层性质的一种原位测试的方法。
优点： （1）设备简单，且坚固耐用； （2）操作及测试方法容易，一学就会； （3）适用性广； （4）快速，经济，能连续测试土层； （5）有些动力触探，可同时取样，观察描述； （6）经验丰富，使用广泛。
4.探杆长度的影响
探杆长度l（m）
3
6
9
12
15
18
21
1
0.92 0.86 0.81 0.77 0.73 0.70
5.钻进方式的影响 在标贯试验中，在测试前不能采用冲击钻进，必须采用回
转钻进方式。 在砂层中钻进应采用泥浆护壁。
6.土的深度（土的有效上覆压力）的影响 7.探杆偏斜影响
五、测试成果的应用
1. 划分土类或土层剖面 锤击数越少，土的颗粒 越细；锤击数越多，土 的颗粒越粗。 2. 确定地基土承载力 根据地区经验确定
动力触探直方图及土层划分
3. 确定单桩容许承载力
（1）Meyerhof法
qd
0.4Nh B
4N(t / 英尺2）
400N (kPa)
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附录E 圆锥动力触探、标准贯入试验锤击数修正
E.0.1当采用重型圆锥动力触探确定碎石土密实度时锤击数N63.5应按下式修正：
N63.5=α1·N＇63.5 （E.0.1）式中 N63.5——修正后的重型圆锥动力触探锤击数；
α1——修正系数，按表E.0.1取值；
N＇63.5——实测重型圆锥动力触探锤击数。
表E.0.1 重型圆锥动力触探锤击数修正系数
注：表中L为杆长。
E.0.2当采用超重型圆锥动力触探确定碎石土密实度时，锤击数N120应按下式修正：
N120=α2·N＇120 （E.0.2）式中 N120——修正后的超重型圆锥动力触探锤击数；
α2——修正系数，按表E.0.2取值；
N＇120——实测超重型圆锥动力触探锤击数。
表E.0.2 超重型圆锥动力触探锤击数修正系数
注：表中
L 为杆长
E.0.3 当采用标准贯入试验确定土的状态或地基承载力时，锤击数N 应按下式修正：
N=α3·N
＇
（E.0.3）
式中 N ——修正后的标准贯入试验试验锤击数； α3——修正系数，按表E.0.3取值；
N ＇
——实测标准贯入试验试验锤击数。
表E.0.3 标准贯入试验锤击数修正系数
注：表中L 为杆长。