用標貫試驗錘擊數(shù)據(jù)確定粘性土地基承載力方法探討

1、用標貫試驗錘擊數(shù)據(jù)確定粘性土地基承載力方法探討段新勝顧湘摘要：通過對實際工程不同勘探方法對比研究，提出了用標貫試驗錘擊數(shù)確定粘性土地基承載力標準值的有效方法。關(guān)鍵詞：標貫試驗錘擊數(shù)標準值地基承載力標準值THE METHOD RESEARCH TO DETERMINE GROUND STANEARD VALUE OF BEARING CAPACITY BYSTANDARD PENETRATIONDuan Xinsheng,Gu XiangAbstract：Through contrasting of the results of different geotecnical investigati

2、on methods in several engineering project the effective methods to determine ground standard value of bearing capacity by standard penetration is presented.Key words：standard vaiue of standard penetration, ground standard value of bearing capacity眾所周知，標貫試驗是一種勘探與原位測試合二為一的地基勘察方法，這種方法可簡單快捷地確定粘性土地基承載力標準

3、值，故在我國和世界大多數(shù)國家都得到廣泛應(yīng)用。但目前在實際勘察工作中存在的普遍問題是在同一地質(zhì)單元的同一層土中，標貫試驗錘擊數(shù)的離散性太大，使得用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GBJ789)中公式56(即本文(1)式)計算出的標貫試驗錘擊數(shù)標準值N會出現(xiàn)小于該層土標準貫入試驗錘擊數(shù)最小值的不合理現(xiàn)象，致使難以用該規(guī)范提供的附表59(即本文表1)來確定粘性土地基承載力標準值。N-1.645=(1-1.645)(1)式中：N標貫試驗錘擊數(shù)標準值；標貫試驗錘擊數(shù)平均值；變異系數(shù)。表1粘性土地基承載力標準值(kPa)N357911131517192123fk105145190235280325370430515

4、600680而在巖土工程勘察規(guī)范(GB5002194)中也僅提出了計算巖土參數(shù)標準值的通式： fk=s.fm(2)式中：fm為巖土參數(shù)平均值；s=1±，為巖土參數(shù)變異系數(shù)，n為參加統(tǒng)計的巖土數(shù)據(jù)組數(shù)。該規(guī)范未提出計算標貫試驗錘擊數(shù)標準值及根據(jù)該標準值確定地基承載力標準值的具體方法。在此，如何用標貫試驗錘擊數(shù)N確定地基承載力仍是巖土工程勘察所需解決的一個現(xiàn)實問題。本文試圖通過5個實際勘察工程的標貫數(shù)據(jù)與土工實驗、靜力觸探數(shù)據(jù)進行對比研究，分析標貫錘擊數(shù)離散性過大的原因，尋求計算標貫錘擊數(shù)標準值的實用方法，解決用標貫錘擊數(shù)正確計算地基承載力標準值的問題。1工程實例對比研究筆者在武漢市漢口

5、地區(qū)5個工程項目(見表2)的地基勘察中，采用原狀土樣進行室內(nèi)土工試驗、靜力觸探、標貫試驗3種勘探方法確定這5個工程的粘性土地基承載力標準值。在勘探過程中，土工試驗嚴格按土工實驗方法標準(GBJ12388)執(zhí)行；靜力觸探采用錐底面積為15 cm2的單橋探頭，每次靜力觸探試驗前都對探頭進行標定；標貫試驗采用42 mm鉆桿作為觸探桿，自由落錘，并按規(guī)范規(guī)定試驗。勘探結(jié)果數(shù)據(jù)列表3。表2試驗工程名稱、特征及代號工程名稱主要特征工程代號武漢地質(zhì)管理干部學院新四、五棟住宅樓武漢佳聯(lián)大廈武漢漢華花園綜合寫字樓武漢地質(zhì)管理干部學院A棟住宅樓武漢噴泉大廈7層，磚混結(jié)構(gòu)28層，框剪結(jié)構(gòu)21層，框剪結(jié)構(gòu)12層，框架

6、結(jié)構(gòu)28層，框剪結(jié)構(gòu)ABCDE根據(jù)室內(nèi)土工實驗所得土的物理力學指標確定的地基承載力標準值，按GBJ7-89用承載力基本值乘以回歸修正系數(shù)確定。設(shè)承載力基本值為f0，標準值為fK，回歸修正系數(shù)為f，則fk=f f0。f0由GBJ789附表54、5查得，回歸修正系數(shù)按下式： (3)式中：n土性指標參加統(tǒng)計的數(shù)據(jù)數(shù)；數(shù)據(jù)的變異系數(shù)。根據(jù)靜力觸探成果確定的地基承載力標準值，是按武漢市建筑軟弱地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)定(WBJ1192)確定的。用標貫擊數(shù)確定地基承載力標準值，所有實測錘數(shù)均參與統(tǒng)計時，按(1)式和表1所確定的分層土的標準貫入實驗錘擊數(shù)平均值值、變異系數(shù)、標準值N及地基土承載力標準值fk的數(shù)值見表3

7、。從表3中可以看出，按規(guī)范GBJ789用標貫試驗所確定的地基承載力標準值fk比土工實驗和靜力觸探所確定的地基承載力平均值低。它們之間的相對差用表示，=(-fk)，以為橫坐標，為縱坐標，之間的相關(guān)散點圖見圖1。由圖可見，與近似成線性關(guān)系，隨的增大而增大。在實驗的5個工程中，最大達29.1%。由此可見，簡單直接地應(yīng)用GBJ789，使用標貫試驗錘擊數(shù)來確定粘性土地基承載力標準值是有問題的，問題是當標貫試驗錘擊數(shù)離散性太大(即太大)時，用(1)式計算出的N值太小。圖1相關(guān)散點圖表3勘察結(jié)果數(shù)據(jù)表土層名稱工程代號實測數(shù)據(jù)fkfkfk粘土A5.6，7.7，8.4，8.6，8.8，9.0，9.8，10.8，

8、11.08.530.221568.590.181691687.10.5B3.8，4.4，6.4，7.4，8.0，8.2，9.06.740.291156.880.2313113414.22.2C3.6，4.0，4.2，4.3，4.4，4.6，5.0，5.2，7.0，10.55.280.39834.840.2011011729.16.0D3.5，3.7，3.9，4.8，4.8，4.9，4.9，5.74.530.171104.530.171101208.38.3E3.0，3.0，3.0，3.0，3.0，4.03.170.13953.170.1395879.29.2淤泥質(zhì)粘土B2.5，3.3，3.3，

9、3.3，4.0，4.0，4.33.530.17963.530.17968315.715.7粉質(zhì)粘土B3.7，4.6，4.7，4.7，6.64.860.221074.670.0113713118.34.6C2.3，3.1，4.0，4.6，4.9，5.2，6.2，7.0，7.7，8.1，10.55.780.42815.660.2411411027.33.6D1.7，2.6，2.8，3.4，3.5，3.6，3.7，3.7，3.7，4.1，5.3，6.2*3.690.32803.640.209410523.810.5我們應(yīng)該注意到在用土工實驗指標確定地基承載力標準值時，GBJ789規(guī)定，(3)式中的回

10、歸修正系數(shù)應(yīng)大于或等于0.75(即f0.75)，否則應(yīng)分析是取樣、試驗有差錯?還是分層不合理?同時應(yīng)增大樣本數(shù)。在這里該規(guī)范實際上是認為同一地質(zhì)單元的同一層土實驗數(shù)據(jù)的離散性不應(yīng)太大。同樣的道理，當標貫試驗錘擊數(shù)的離散性太大時，我們也應(yīng)分析是實驗操作錯誤，還是地層分層不合理。若分層合理，則應(yīng)對實驗數(shù)據(jù)進行適當處理后才能用式(1)和表1確定地基承載力標準值。 2標貫試驗錘擊數(shù)離散性太大的原因分析影響標貫試驗錘擊數(shù)的因素可分為兩類，一類是地層因素，另一類試驗操作因素。地層因素主要有：土性沿深度方向的變異性。同一層土標貫試驗的深度不同，標貫錘擊數(shù)就不盡相同；土性在水平方向上的不均勻性。在同一層土的不

11、同鉆孔中標貫擊數(shù)不盡相同。試驗操作因素主要有：進行標貫試驗時，鉆桿之間擰得時緊時松，影響錘擊能量的傳遞；試驗前，孔底殘土太厚；標貫貫入深度30 cm中含夾層。一般對于占地面積不大的工程項目，同一地質(zhì)單元的同一土層的標貫錘擊數(shù)的離散性從標貫機理上講不應(yīng)太大，否則就不是在同一土層。在同一土層中標貫試驗錘擊數(shù)離散性太大的主要因素應(yīng)是試驗操作因素。因此，減小標貫試驗錘擊數(shù)離散性的關(guān)鍵是加強現(xiàn)場描述，準確劃分土層，嚴格按操作規(guī)程及實驗要點進行實驗。3標貫試驗錘擊數(shù)標準值的計算問題要計算標貫試驗錘擊數(shù)標準值N，首先必須明確計算目的，即是確定淺基承載力標準值。與土坡穩(wěn)定分析和土壓力計算相比淺基的地基土破壞面

12、要小的多，地基土承載力破壞面與標貫試驗時土的破壞面之比，同上部結(jié)構(gòu)材料尺寸與材料試件尺寸比之間的差距不太大，而且同一土層標貫擊數(shù)離散性太大的主要原因是實驗操作誤差。因此，GBJ789用單個測定值作單測置信區(qū)間下限估計值作為標貫試驗錘擊數(shù)標準值(即按(1)式計算N)，同時規(guī)定同一土層的試驗數(shù)n6有其合理性。表4巖土參數(shù)變異性分類變異系數(shù)0.10.10.20.20.30.30.40.4分類很低低中等高很高筆者認為，確定標貫實驗錘擊數(shù)離散性大小的標準可按巖土工程勘察規(guī)范(GB5002194)，GB5002194根據(jù)巖土參數(shù)變異系數(shù)的大小將其變異性分為很低、低、中等、高、很高五級，見表4。當標貫實驗實

13、測錘擊數(shù)變異系數(shù)0.2時，錘擊數(shù)的離散性就不大，就可直接按(1)式計算錘擊數(shù)標準值并查表1確定地基承載力標準值；當0.2時，說明實測錘擊數(shù)離散性較大，若不是地層的分層有錯，則可先剔除較大的錘擊數(shù)和較小的錘擊數(shù)，盡可能使參與統(tǒng)計的錘擊數(shù)的變異系數(shù)小于或等于0.2。按以上思路，筆者實驗的5個工程剔除較大和較小的錘擊數(shù)后(在表3是要剔除的錘擊數(shù)有*表示)，分層土的標貫實驗錘擊數(shù)平均值、變異系數(shù)、錘擊數(shù)標準值N、和由N所確定的地基承載力標準值fk列入表3，fk與fk的相對差用表示，由表3可見，大大小于。 4結(jié)論在地層分層正確的條件下，標貫實驗錘擊數(shù)離散性太大的主要原因是實驗操作錯誤。應(yīng)加強現(xiàn)場描述，并

14、嚴格按操作規(guī)程和實驗要點進行實驗。用標貫實驗確定地基承載力標準值時，用單個測定值作單側(cè)置個區(qū)下限估計值作為錘擊數(shù)標準值有其合理性，但應(yīng)適當增加實驗數(shù)。在按GBJ789用錘擊數(shù)標準值確定地基承載力標準值時，用于統(tǒng)計的分層土的錘擊數(shù)變異系數(shù)應(yīng)小于或等于0.2，否則應(yīng)先剔除較大和較小的錘擊數(shù)再進行統(tǒng)計。作者簡介：段新勝男，1962年生。1985年畢業(yè)于武漢地質(zhì)學院北京研究生部，獲碩士學位?，F(xiàn)任中國地質(zhì)大學武漢管理干部學院巖土與建筑工程系系主任。主要從事巖土工程和建筑工程教學與研究工作。通訊地址：湖北武漢市 漢口航空路15號中國地質(zhì)大學武漢管理干部學院巖土與建筑工程系郵政編碼：430030作者單位：段新勝