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北京东方新星石化工程股份有限公司
摘要：在岩土工程地质勘察中，标准贯入试验是原位测试方法最常用的一种，也是技术比较完善的一种原位测试方法。本文主要针对标贯试验成果的运用进行汇总论述，并结合实际工程实例进行应用，以便加深对该方法的理解及在勘察中更好的使用该方法。
关键词：标准贯入试验；成果运用
1 前言
标准贯入试验就是利用一定的锤击功能，将一定规格的对开管式贯入器打入钻孔孔底的土层中，根据打入土层中的贯入阻力，评定土层的变化和土的物理力学性质。
2 标准贯入试验概述
标准贯入试验来源于美国，质量为140磅（即63.5kg）的穿心锤，用钻机的卷扬机提升，至30英寸（75cm）高度，穿心锤自由下落，将特制的圆管状贯入器贯入土中，先打入土中15cm不计数，接着每打入10cm记下击数，累计打入1英尺（30cm）的锤击数，即为标准贯入击数N。当锤击数已达到50击，而贯入深未达30cm时，可记录实际贯入深度按下公式换算成相当于30cm的标准贯入试验锤击数N，并终止试验。
N=30×50/ΔS 式中ΔS—50击时的贯入度（cm）
标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般黏性土，最适用于N=2～50击的土层，不适用于软塑～流塑软土。
3标准贯入试验钻杆的修正
在标准贯入试验中，贯入击数N值的影响因素是众多的和复杂的。应用N值时是否修正和如何修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。国外常有对饱和粉细砂的修正、地下水位的修正、土的上覆压力修正；国内长期以来并不考虑这些修正，主要视N的用途不同，着重对杆长进行修正与否。
对实测标贯击数进行杆长修正，可按下式进行：
=α
式中—杆长修正后的锤击数
—现场实测的锤击数
α—杆长修正系数，见表1。
表1
标贯钻杆长度（m） ≤3 6 9 12 15 18 21
α 1.00 0.92 0.86 0.81 0.77 0.73 0.70
4 标准贯入试验成果的运用
标准贯入试验结果应用领域十分广泛，国内不同地区都有与之相关的经验公式。但在使用时要有针对性并考虑其适用条件，一般来说，应用对象偏重于松散介质，在有成熟经验地区，亦可用于黏性土。标准贯入试验的主要成果有：标贯击数与深度的关系曲线，标贯孔工程地质柱状图。下面简述标贯击数N的应用。应该指出，在应用标贯击数N评定土的有关工程性质时，要注意N值是否作过有关修正。
（1）划分土类或土层剖面：
由标准贯入锤击数N可粗略划分土类或土层剖面。一般来说，锤击数越小，土的颗粒越细；锤击数越大，土的颗粒就越粗。在某一地区进行多次实践后，就可以建立起当地土类型与锤击数之间的关系。这种关系在锤击数与地层深度关系曲线上表现出一定的规律性。按曲线形状，将锤击数相近段划分为一层，并求出每一层的锤击数平均值，定出土层名称。
（2）评定粉土、砂土的密实度，见表2（表中标贯击数为实测值）。
标准贯入试验锤击N判定粉土和砂土密实度 表2
标准 地层 密 实 度
松散 稍密 中密 密实 极密
国家规范 砂土 ≤10 10～15 15～30 >30 -
天津规范 粉土 - ≤12 12～18 >18 -
砂土 ≤10 10～15 15～30 >30 -
上海规范 粉土、砂土 ≤7 7～15 15～30 >30 -
港口规范 砂土 ≤10 10～15 15～30 30～50 >50
（3）确定黏性土的状态和无侧限抗压强度，见表3。
N与稠度状态和无侧限抗压强度 表3
N <2 2～4 4～8 8～15 15～30 >30
稠度状态 极软 软 中等 硬 很硬 坚硬
qu（kPa） <25 25～50 50～100 100～200 200～400 >400
（4）饱和砂土或粉土的液化判定：当饱和砂土、粉土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。
在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：
Ncr=N0β[ln（0.6ds+1.5）-0.1dw）]
（5）花岗岩残积土与风化岩的划分准则：当标准贯入试验击数N<30为残积土，30≤N<50为全风化，N≥50时为强风化岩，N≥200为中风化岩。
（6）评定砂土抗剪强度指标Φ：采用Φ值进行承载力特征值fak计算时，对于粉、细砂采用Φ=（12）0.5+15，对于中、粗、砾砂采用Φ=0.3+27计算（为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果，与Φ的对应关系见表4：
与内摩察角Φ（度）的经验关系表 表4
土类
4 6 8 10 12 15 20 25 30 40 50
粉、细砂 21.9 23.5 24.8 26.0 27.0 28.4 30.5 32.3 34.0 36.9 39.5
中、粗砾砂 28.2 28.8 29.4 30.0 30.6 31.5 33.0 34.5 36.0 39.0 42.0
（7）评定地基土的承载力：用以估计地基承载力时标准贯人击数是否需要作深度修正，不能一概而论，要看编制承载力表时所用的统计原始资料是否经过修正，用的时候必须与其一致。
根据标贯击数N标准值确定砂土承载力特征值，见表5。 砂土承载力特征值fak（kPa） 表5
N
土类 10 15 20 25 30 35 40 45 50
中、粗砂 180 250 280 310 340 380 420 460 500
粉、细砂 140 180 200 230 250 270 290 310 340
根据标贯击数（杆长修正后的锤击数）标准值确定粉土、黏性土承载力特征值，见表6～7。
粉土承载力特征值的经验值fak（kPa） 表6
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150
fak（kPa） 105 125 145 165 185 205 225 245 265 285 305 325 345
黏性土承载力特征值的经验值fak（kPa） 表7
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
fak（kPa） 100 140 190 240 280 320 360 420 560 580 660
此外还可以评定土的变形参数，预估单桩承载力，评价成桩的可能性，地基处理效果检测等，由于篇幅有限不在进行叙述。
5工程实例
该实例为某鄂尔多斯煤炭深加工项目详勘一标段煤气化装置、净化装置的详勘工程。该场地在最大揭露32.0米深度范围内：①层为素填土；②层为第四系风积细砂；③层为第四系湖积细砂；④1层为第四系冲、湖积细中砂；④2层为第四系冲、湖积细中砂；⑤层为强风化砂质泥岩；⑥层强风化泥质砂岩；⑦层为中风化泥岩。
（1）饱和砂土的液化判定：经初判②层饱和细砂、④1层饱和细中砂、④2层饱和细中砂均有液化的可能性，因此需采用标准贯入试验法进行进一步判别。以钻孔编号为1钻孔为例，该孔的标准贯入试验成果见表8。
表8
孔号 试验段
深度（m） 标贯击数N 探杆长度（m） 校正系数 标贯修正击数N' 岩土编号 岩土名称
1 1.65-1.95 11.0 3.30 0.992 10.9 ② 细沙
3.15-3.45 13.0 4.50 0.960 12.5
4.65-4.95 23.0 6.20 0.916 21.1 ④1 细中砂
6.15-6.45 25.0 8.20 0.876 21.9
7.65-7.95 31.0 9.60 0.850 26.4 ④2 细中砂
9.15-9.45 32.0 11.30 0.822 26.3
10.65-10.95 33.0 12.70 0.801 26.4
12.15-12.45 34.0 15.00 0.770 26.2
将表8数据代入公式Ncr=N0β[ln（0.6ds+1.5）-0.1dw）]计算结果见表9，在计算时地下水水位埋深dw取0.00m。
场地液化判别表 表9
N0= 7 标贯点深度ds 粘粒含量ρc 标贯击数 液化判定
β 0.8
孔号 静止水位dw 临界值Ncr（击） 实测值N（击）
1 0.00 1.80 3.00 5.3 11.0 不液化
0.00 3.30 3.00 7.0 13.0 不液化
0.00 4.80 3.00 8.3 23.0 不液化
0.00 6.30 3.00 9.3 25.0 不液化
0.00 7.80 3.00 10.2 31.0 不液化
0.00 9.30 3.00 11.0 32.0 不液化
0.00 10.80 3.00 11.6 33.0 不液化
0.00 12.30 3.00 12.2 34.0 不液化
（2）评定地基土的承载力：根据本次勘察资料，提供标准贯入试验击数最大值、最小值、标准值，见表10。
表10
地层编号 实测标贯试验击数N（击） 修正后的标贯试验击数N'（击）
最大值 最小值 标准值 最大值 最小值 标准值
② 25.0 10.0 15.6 24.0 9.1 14.7
③ 21.0 11.0 16.8 17.5 10.3 14.6
④1 29.0 15.0 23.2 28.0 12.5 20.1
④2 50.0 30.0 34.8 41.6 23.2 27.9
为了和运用标贯试验确定地基土的承载力特征值的方法作比较，现列出改场地静力触探试验成果，见表11：
表11
地层编号 ②细砂 ③细砂 ④1细中砂 ④2细中砂
qc（MPa） fs（kPa） qc（MPa） fs（kPa） qc（MPa） fs（kPa） qc（MPa） fs（kPa）
最大值 12.36 36.68 5.64 20.00 19.77 83.00 33.65 129.00
最小值 5.98 17.25 3.35 10.70 9.41 26.40 15.92 31.40
标准值 7.97 24.6 3.95 13.48 14.09 52.4 27.86 75.7
根据标准贯入试验实测值按表5确定地基土的承载力特征值，考虑地质成因综合评定，评定结果见表12
表12
地层名称 按标准贯入试验确认承载力特征值fak（kPa） 按静力触探试验确定承载力特征值fak（kPa） 评定结果
②细砂 180 170 150
③细砂 180 130 140
④1细中砂 210 230 210
④2细中砂 260 350 260
根据表12显示，两种原位测试所确定的地基土承载力特征值相差不多。其他根据标准贯入实验确定土的物理力学性质指标，查相关规范即可。本场地根据标贯试验确定的地基土的承载力特征值和载荷试验确定的承载力特征值基本吻合。
6结语
原位测试方法中的标准贯入试验的特点为设备简单、操作方便、应用普及，击数N对地基土的力学性质具有直观性，而且还可获取土样进行判别和描述。其次是应用广泛，对各类土和各种状态的土均可测得击数N值，并相应作出地基土的工程评价。但使用者对标贯试验的影响因素，应给予重视。在判断标贯试验影响因素时，应先定性判别再进行定量的判别和修正才具有合理性和有效性。
参考文献：
[1]陈希哲主编.土力学地基基础.北京：清华大学出版社.2004；
[2]岩土工程勘察规范（GB50021-2001）.北京：中国建筑工业出版社.2009
[3]建筑抗震设计规范（GB50011-2010）.北京：中国建筑工业出版社.2010
[4]工程地质手册编委会.工程地质手册.北京：中国建筑工业出版社.2006
[5]高金川 杜广印.岩土工程勘察与评价.武汉：中国地质大学出版社.2003
摘要：在岩土工程地质勘察中，标准贯入试验是原位测试方法最常用的一种，也是技术比较完善的一种原位测试方法。本文主要针对标贯试验成果的运用进行汇总论述，并结合实际工程实例进行应用，以便加深对该方法的理解及在勘察中更好的使用该方法。
关键词：标准贯入试验；成果运用
1 前言
标准贯入试验就是利用一定的锤击功能，将一定规格的对开管式贯入器打入钻孔孔底的土层中，根据打入土层中的贯入阻力，评定土层的变化和土的物理力学性质。
2 标准贯入试验概述
标准贯入试验来源于美国，质量为140磅（即63.5kg）的穿心锤，用钻机的卷扬机提升，至30英寸（75cm）高度，穿心锤自由下落，将特制的圆管状贯入器贯入土中，先打入土中15cm不计数，接着每打入10cm记下击数，累计打入1英尺（30cm）的锤击数，即为标准贯入击数N。当锤击数已达到50击，而贯入深未达30cm时，可记录实际贯入深度按下公式换算成相当于30cm的标准贯入试验锤击数N，并终止试验。
N=30×50/ΔS 式中ΔS—50击时的贯入度（cm）
标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般黏性土，最适用于N=2～50击的土层，不适用于软塑～流塑软土。
3标准贯入试验钻杆的修正
在标准贯入试验中，贯入击数N值的影响因素是众多的和复杂的。应用N值时是否修正和如何修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。国外常有对饱和粉细砂的修正、地下水位的修正、土的上覆压力修正；国内长期以来并不考虑这些修正，主要视N的用途不同，着重对杆长进行修正与否。
对实测标贯击数进行杆长修正，可按下式进行：
=α
式中—杆长修正后的锤击数
—现场实测的锤击数
α—杆长修正系数，见表1。
表1
标贯钻杆长度（m） ≤3 6 9 12 15 18 21
α 1.00 0.92 0.86 0.81 0.77 0.73 0.70
4 标准贯入试验成果的运用
标准贯入试验结果应用领域十分广泛，国内不同地区都有与之相关的经验公式。但在使用时要有针对性并考虑其适用条件，一般来说，应用对象偏重于松散介质，在有成熟经验地区，亦可用于黏性土。标准贯入试验的主要成果有：标贯击数与深度的关系曲线，标贯孔工程地质柱状图。下面简述标贯击数N的应用。应该指出，在应用标贯击数N评定土的有关工程性质时，要注意N值是否作过有关修正。
（1）划分土类或土层剖面：
由标准贯入锤击数N可粗略划分土类或土层剖面。一般来说，锤击数越小，土的颗粒越细；锤击数越大，土的颗粒就越粗。在某一地区进行多次实践后，就可以建立起当地土类型与锤击数之间的关系。这种关系在锤击数与地层深度关系曲线上表现出一定的规律性。按曲线形状，将锤击数相近段划分为一层，并求出每一层的锤击数平均值，定出土层名称。
（2）评定粉土、砂土的密实度，见表2（表中标贯击数为实测值）。
标准贯入试验锤击N判定粉土和砂土密实度 表2
标准 地层 密 实 度
松散 稍密 中密 密实 极密
国家规范 砂土 ≤10 10～15 15～30 >30 -
天津规范 粉土 - ≤12 12～18 >18 -
砂土 ≤10 10～15 15～30 >30 -
上海规范 粉土、砂土 ≤7 7～15 15～30 >30 -
港口规范 砂土 ≤10 10～15 15～30 30～50 >50
（3）确定黏性土的状态和无侧限抗压强度，见表3。
N与稠度状态和无侧限抗压强度 表3
N <2 2～4 4～8 8～15 15～30 >30
稠度状态 极软 软 中等 硬 很硬 坚硬
qu（kPa） <25 25～50 50～100 100～200 200～400 >400
（4）饱和砂土或粉土的液化判定：当饱和砂土、粉土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。
在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：
Ncr=N0β[ln（0.6ds+1.5）-0.1dw）]
（5）花岗岩残积土与风化岩的划分准则：当标准贯入试验击数N<30为残积土，30≤N<50为全风化，N≥50时为强风化岩，N≥200为中风化岩。
（6）评定砂土抗剪强度指标Φ：采用Φ值进行承载力特征值fak计算时，对于粉、细砂采用Φ=（12）0.5+15，对于中、粗、砾砂采用Φ=0.3+27计算（为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果，与Φ的对应关系见表4：
与内摩察角Φ（度）的经验关系表 表4
土类
4 6 8 10 12 15 20 25 30 40 50
粉、细砂 21.9 23.5 24.8 26.0 27.0 28.4 30.5 32.3 34.0 36.9 39.5
中、粗砾砂 28.2 28.8 29.4 30.0 30.6 31.5 33.0 34.5 36.0 39.0 42.0
（7）评定地基土的承载力：用以估计地基承载力时标准贯人击数是否需要作深度修正，不能一概而论，要看编制承载力表时所用的统计原始资料是否经过修正，用的时候必须与其一致。
根据标贯击数N标准值确定砂土承载力特征值，见表5。 砂土承载力特征值fak（kPa） 表5
N
土类 10 15 20 25 30 35 40 45 50
中、粗砂 180 250 280 310 340 380 420 460 500
粉、细砂 140 180 200 230 250 270 290 310 340
根据标贯击数（杆长修正后的锤击数）标准值确定粉土、黏性土承载力特征值，见表6～7。
粉土承载力特征值的经验值fak（kPa） 表6
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150
fak（kPa） 105 125 145 165 185 205 225 245 265 285 305 325 345
黏性土承载力特征值的经验值fak（kPa） 表7
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
fak（kPa） 100 140 190 240 280 320 360 420 560 580 660
此外还可以评定土的变形参数，预估单桩承载力，评价成桩的可能性，地基处理效果检测等，由于篇幅有限不在进行叙述。
5工程实例
该实例为某鄂尔多斯煤炭深加工项目详勘一标段煤气化装置、净化装置的详勘工程。该场地在最大揭露32.0米深度范围内：①层为素填土；②层为第四系风积细砂；③层为第四系湖积细砂；④1层为第四系冲、湖积细中砂；④2层为第四系冲、湖积细中砂；⑤层为强风化砂质泥岩；⑥层强风化泥质砂岩；⑦层为中风化泥岩。
（1）饱和砂土的液化判定：经初判②层饱和细砂、④1层饱和细中砂、④2层饱和细中砂均有液化的可能性，因此需采用标准贯入试验法进行进一步判别。以钻孔编号为1钻孔为例，该孔的标准贯入试验成果见表8。
表8
孔号 试验段
深度（m） 标贯击数N 探杆长度（m） 校正系数 标贯修正击数N' 岩土编号 岩土名称
1 1.65-1.95 11.0 3.30 0.992 10.9 ② 细沙
3.15-3.45 13.0 4.50 0.960 12.5
4.65-4.95 23.0 6.20 0.916 21.1 ④1 细中砂
6.15-6.45 25.0 8.20 0.876 21.9
7.65-7.95 31.0 9.60 0.850 26.4 ④2 细中砂
9.15-9.45 32.0 11.30 0.822 26.3
10.65-10.95 33.0 12.70 0.801 26.4
12.15-12.45 34.0 15.00 0.770 26.2
将表8数据代入公式Ncr=N0β[ln（0.6ds+1.5）-0.1dw）]计算结果见表9，在计算时地下水水位埋深dw取0.00m。
场地液化判别表 表9
N0= 7 标贯点深度ds 粘粒含量ρc 标贯击数 液化判定
β 0.8
孔号 静止水位dw 临界值Ncr（击） 实测值N（击）
1 0.00 1.80 3.00 5.3 11.0 不液化
0.00 3.30 3.00 7.0 13.0 不液化
0.00 4.80 3.00 8.3 23.0 不液化
0.00 6.30 3.00 9.3 25.0 不液化
0.00 7.80 3.00 10.2 31.0 不液化
0.00 9.30 3.00 11.0 32.0 不液化
0.00 10.80 3.00 11.6 33.0 不液化
0.00 12.30 3.00 12.2 34.0 不液化
（2）评定地基土的承载力：根据本次勘察资料，提供标准贯入试验击数最大值、最小值、标准值，见表10。
表10
地层编号 实测标贯试验击数N（击） 修正后的标贯试验击数N'（击）
最大值 最小值 标准值 最大值 最小值 标准值
② 25.0 10.0 15.6 24.0 9.1 14.7
③ 21.0 11.0 16.8 17.5 10.3 14.6
④1 29.0 15.0 23.2 28.0 12.5 20.1
④2 50.0 30.0 34.8 41.6 23.2 27.9
为了和运用标贯试验确定地基土的承载力特征值的方法作比较，现列出改场地静力触探试验成果，见表11：
表11
地层编号 ②细砂 ③细砂 ④1细中砂 ④2细中砂
qc（MPa） fs（kPa） qc（MPa） fs（kPa） qc（MPa） fs（kPa） qc（MPa） fs（kPa）
最大值 12.36 36.68 5.64 20.00 19.77 83.00 33.65 129.00
最小值 5.98 17.25 3.35 10.70 9.41 26.40 15.92 31.40
标准值 7.97 24.6 3.95 13.48 14.09 52.4 27.86 75.7
根据标准贯入试验实测值按表5确定地基土的承载力特征值，考虑地质成因综合评定，评定结果见表12
表12
地层名称 按标准贯入试验确认承载力特征值fak（kPa） 按静力触探试验确定承载力特征值fak（kPa） 评定结果
②细砂 180 170 150
③细砂 180 130 140
④1细中砂 210 230 210
④2细中砂 260 350 260
根据表12显示，两种原位测试所确定的地基土承载力特征值相差不多。其他根据标准贯入实验确定土的物理力学性质指标，查相关规范即可。本场地根据标贯试验确定的地基土的承载力特征值和载荷试验确定的承载力特征值基本吻合。
6结语
原位测试方法中的标准贯入试验的特点为设备简单、操作方便、应用普及，击数N对地基土的力学性质具有直观性，而且还可获取土样进行判别和描述。其次是应用广泛，对各类土和各种状态的土均可测得击数N值，并相应作出地基土的工程评价。但使用者对标贯试验的影响因素，应给予重视。在判断标贯试验影响因素时，应先定性判别再进行定量的判别和修正才具有合理性和有效性。
参考文献：
[1]陈希哲主编.土力学地基基础.北京：清华大学出版社.2004；
[2]岩土工程勘察规范（GB50021-2001）.北京：中国建筑工业出版社.2009
[3]建筑抗震设计规范（GB50011-2010）.北京：中国建筑工业出版社.2010
[4]工程地质手册编委会.工程地质手册.北京：中国建筑工业出版社.2006
[5]高金川 杜广印.岩土工程勘察与评价.武汉：中国地质大学出版社.2003