用标贯试验锤击数据确定粘性土地基承载力方法探讨

地质与勘探第35卷　第4期V ol. 35　N o. 4

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

GE O LOGY AND PROSPECTI NG 1999年7月July ,1999

用标贯试验锤击数据确定粘性土地基承载力方法探讨

段新胜　　顾　湘

(中国地质大学武汉管理干部学院・武汉・430030)

　　通过对实际工程不同勘探方法对比研究, 的有效方法。

　　关键词　标贯试验锤击数标准值　　　众所周知, 。但目前在实际勘察工作中存在的普遍问题是在同一地质单元的同一层土中, 标贯试验锤击数的离散性太大, 使得用《建筑地基基

(G 础设计规范》B J7—89) 中公式5—6(即本文(1)

式) 计算出的标贯试验锤击数标准值N 会出现小于该层土标准贯入试验锤击数最小值的不合理现象, 致使难以用该规范提供的附表5—9(即本文表1) 来确定粘性土地基承载力标准值。

) (1) N Νμ-11645σ=μ(1-11645δ

式中:N —标贯试验锤击数标准值; μ—标贯试验锤击数平均值; δ—变异系数。

表1　粘性土地基承载力标准值

N f 　工程实例对比研究

笔者在武汉市汉口地区5个工程项目(见表2) 的地基勘察中, 采用原状土样进行室内土工试验、静力触探、标贯试验3种勘探方法确定这5个工程的粘性土地基承载力标准值。在勘探过程中, 土工试

(G 验严格按《土工实验方法标准》B J123—88) 执行; 静力触探采用锥底面积为15cm 2的单桥探头, 每次静力触探试验前都对探头进行标定; 标贯试验采用 42mm 钻杆作为触探杆, 自由落锤, 并按规范规定试验。勘探结果数据列表3。

表2　试验工程名称、特征及代号

工程名称

武汉地质管理干部学院新四、五栋住宅楼

武汉佳联大厦

武汉汉华花园综合写字楼

武汉地质管理干部学院A 栋住宅楼

武汉喷泉大厦

主要特征

7层, 砖混结构28层, 框剪结构21层, 框剪结构12层, 框架结构28层, 框剪结构

工程代号

A B C D E

(kPa ) 　　

21

23

[1**********]719

[***********][**************]

(G 　　而在《岩土工程勘察规范》B50021—94) 中也

仅提出了计算岩土参数标准值的通式:

(2) f k =γf m s ・

　　根据室内土工实验所得土的物理力学指标确定的地基承载力标准值, 按G B J7-89用承载力基本值乘以回归修正系数确定。设承载力基本值为f 0, 标准值为f K , 回归修正系数为φf , 则f k =φf f 0。f 0由G B J7—89附表5—4、5查得, 回归修正系数按下式:

φ+f =1-(2) δ≥0175

n

n

(3)

式中:fm 为岩土参数平均值; γs =1±

+δ, δ为岩土参数变异系数, n 为参2

n

n

加统计的岩土数据组数。

该规范未提出计算标贯试验锤击数标准值及根据该标准值确定地基承载力标准值的具体方法。在此, 如何用标贯试验锤击数N 确定地基承载力仍是岩土工程勘察所需解决的一个现实问题。本文试图通过5个实际勘察工程的标贯数据与土工实验、静力触探数据进行对比研究, 分析标贯锤击数离散性过大的原因, 寻求计算标贯锤击数标准值的实用方法, 解决用标贯锤击数正确计算地基承载力标准值的问题。

本文1998年6月收到, 王　梅编辑。

δ—式中:n —土性指标参加统计的数据数; 数据的变异系数。

根据静力触探成果确定的地基承载力标准值,

(W B J1—是按《武汉市建筑软弱地基基础设计规定》1—92) 确定的。

用标贯击数确定地基承载力标准值, 所有实测

锤数均参与统计时, 按(1) 式和表1所确定的分层土

’’

的标准贯入实验锤击数平均值值μ、变异系数δ、标

59

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　地质与勘探　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1999年

准值N ’及地基土承载力标准值f ’k 的数值见表3。从表3中可以看出, 按规范G B J7—89用标贯试验所确定的地基承载力标准值f ’k 比土工实验和静力触探所确定的地基承载力平均值f K 低。它们之

’’’

间的相对差用ζ表示, ζ=(f k -f ’k ) /f k , 以δ为横坐’’’

ζ标,

ζ为纵坐标, δ—之间的相关散点图见图1。由

’’’’

图可见, ζ与δ近似成线性关系, ζ随δ的增大而增

’

大。在实验的5个工程中, ζ最大达2911%。由此可见, 简单直接地应用G B J7—89, 使用标贯试验锤

击数来确定粘性土地基承载力标准值是有问题的,

’

问题是当标贯试验锤击数离散性太大(即δ太大) 时, 用(1) 式计算出的N ’值太小。

’1表土层名称A B

517,814,816,818,910,918,1018,1110318,414,614,714,810,812,910

316,410,412,413,414,416,510,512,710,1015315,317,319,418,418,419,419,517310,310,310,310,310,410215,313,313,313,410,410,413317,416,417,417,616

213,311,410,416,419,512,612,710,717,

811,1015

117,216,218,314,315,316,317,317,317,411, 513,6123

’μ’δ

f ’[***********]8180

μ

[***********][***********]

δ

[***********][***********]

f k [***********]711494

f [***********]1110105

’ξξ

[***********][1**********]

[***********][***********]

[***********][***********]

711141

[***********]327132318

粘土

C D E

淤泥质粘土

B B

粉质粘土

C D

　　我们应该注意到在用土工实验指标确定地基承载力标准值时, G B J7—89规定, (3) 式中的回归修正系数应大于或等于0175(即ψ0175) , 否则应分析f ≥是取样、试验有差错? 还是分层不合理? 同时应增大样本数。在这里该规范实际上是认为同一地质单元的同一层土实验数据的离散性不应太大。同样的道理, 当标贯试验锤击数的离散性太大时, 我们也应分析是实验操作错误, 还是地层分层不合理。若分层合理, 则应对实验数据进行适当处理后才能用式(1) 和表1确定地基承载力标准值。

同一地质单元的同一土层的标贯锤击数的离散性从标贯机理上讲不应太大, 否则就不是在同一土层。在同一土层中标贯试验锤击数离散性太大的主要因素应是试验操作因素。因此, 减小标贯试验锤击数离散性的关键是加强现场描述, 准确划分土层, 严格按操作规程及实验要点进行实验。

3　标贯试验锤击数标准值的计算问题

要计算标贯试验锤击数标准值N , 首先必须明确计算目的, 即是确定浅基承载力标准值。与土坡稳定分析和土压力计算相比浅基的地基土破坏面要小的多, 地基土承载力破坏面与标贯试验时土的破坏面之比, 同上部结构材料尺寸与材料试件尺寸比之间的差距不太大, 而且同一土层标贯击数离散性太大的主要原因是实验操作误差。因此, G B J7—89用单个测定值作单测置信区间下限估计值作为标贯试验锤击数标准值(即按(1) 式计算N ) , 同时规定同一土层的试验数n ≥6有其合理性。

表4　岩土参数变异性分类

分类很低低中等高很高

2　标贯试验锤击数离散性太大的原因分析

影响标贯试验锤击数的因素可分为两类, 一类

是地层因素, 另一类试验操作因素。地层因素主要有:①土性沿深度方向的变异性。同一层土标贯试验的深度不同, 标贯锤击数就不尽相同; ②土性在水平方向上的不均匀性。在同一层土的不同钻孔中标贯击数不尽相同。试验操作因素主要有:①进行标贯试验时, 钻杆之间拧得时紧时松, 影响锤击能量的传递; ②试验前, 孔底残土太厚; ③标贯贯入深度30cm 中含夹层。一般对于占地面积不大的工程项目, 60

第4期　　　　　　　　　段新胜:用标贯试验锤击数据确定粘性土地基承载力方法探讨　　　　　　　　　　　　　

　　笔者认为, 确定标贯实验锤击数离散性大小的标准可按《岩土工程勘察规范》(G B50021—94) , G B50021—94根据岩土参数变异系数的大小将其变异性分为很低、低、中等、高、很高五级, 见表4。当

’

标贯实验实测锤击数变异系数δ≤012时, 锤击数的离散性就不大, 就可直接按(1) 式计算锤击数标准值

’

并查表1确定地基承载力标准值; 当δ>012时, 说明实测锤击数离散性较大, 若不是地层的分层有错, 则可先剔除较大的锤击数和较小的锤击数, 尽可能01按以上思路, 笔者实验的5的锤击数后() , μ、变异系数δ、锤击数标准值N 、N 所确定的地基承载力标准值f k 列入表3, f k 与f k 的相对差用ζ表示, 由表3可见,

’

ζ大大小于ζ。

　　在地层分层正确的条件下, 标贯实验锤击数离

散性太大的主要原因是实验操作错误。应加强现场描述, 并严格按操作规程和实验要点进行实验。

用标贯实验确定地基承载力标准值时, 用单个测定值作单侧置个区下限估计值作为锤击数标准值有其合理性, 但应适当增加实验数。

在按G B J7—89, 12, 参考文献

1　中华人民共和国国家标准. 建筑地基基础设计规范. 中国建筑工

业出版社,1989

2　中华人民共和国国家标准. 岩土工程勘察规范. 中国建筑工业出

版社,1995

3　高大钊. 关于岩土参数标准值计算公式的讨论. 工程勘察,1996

(3)

4　左其亭, 等. 岩土参数统计方法及其理论基础. 工程勘察,1997(3)

4　结论

THE METH OD RESEARCH TO DETER MINE GR OUN D STANEAR

D VA L UE

OF BEARING CAPACIT Y B YSTAN DAR D PENETRATION

Duan X insheng ,G u X iang

　　Through contrasting of the results of different geotecnical investigation methods in several engineering project the effective methods to determine ground

stan 2

dard value of bearing capacity by standard penetration is presented.

K ey w ords 　standard vaiue of standard penetration , ground standard value of bearing capacity

第一作者简介:

段新胜　男,1962年生。1985年毕业于武汉地质学院北京研究生部, 获硕士学位。现任中国地质大学武汉管理干部学院岩土与建筑工程系系主任。主要从事岩土工程和建筑工程教学与研究工作。

通讯地址:湖北武汉市汉口航空路15号　中国地质大学武汉管理干部学院岩土与建筑工程系　邮政编码:430030

61