[12-11 16:59:19] 来源：http://www.tmgc8.com 试验检测 阅读：3251次
1. 前言
标准贯入试验是一种设备简单、易操作、能取原状样、精度较高、适用性较强且积累了较丰富工程实践经验的原位测试技术，是岩土工程勘察中不可缺少的一项现场原位测试方法。但在国内，该技术多用于砂土和粘性土范围，很少用于软岩（如砂质页岩）风化带的研究中。在广州市西二环高速公路跨浏溪河桥梁工程勘察中，曾尝试把标准贯入试验引用到砂质页岩的研究中，并取得了较好的成效。
2. 标准贯入试验引入砂质页岩的由来
浏溪桥的地质环境为早二叠世晚期海退时形成滨海沼泽而发育形成的一套海陆交互相地层，该区域上部为砂质页岩，深部为石灰岩。上部砂质页岩层在遭受长期风化营力作用下，由上而下形成了风化程度不同的风化带和残积土。在野外，地质人员往往依据肉眼鉴定砂质页岩风化带及其残积土，由于其风化带和残积土在外观形态上很相像。鉴于此，地质人员出于安全考虑，往往把残积土定得较厚，把砂质页岩强风化带定得很薄，从而与实际情况有一定出入；其二，由于石灰岩埋藏深，设计院提出能否把桩端置于砂质页岩中。出于上述两方面的原因，为了准确的划分砂质页岩风化带及其残积土，故而把标准贯入试验引入到砂质页岩的研究中。
3. 具体试验原则及操作
表1 标准贯入试验杆长修正系数表
杆长（L） ≤3 6 9 12 15 18 21 ＞21
修正系数（α） 1.0 0.92 0.86 0.81 0.77 0.73 0.70 0.7-0.03L
图1N~e散点图
为了能真实、准确研究砂质页岩的性质，制定了以下试验原则：
3.1 为减少实验数据的离散性和增大实验样本容量，明确要求遇到砂质页岩及其残积土就进行标准贯入试验。
3.2 为减少岩土参数随深度的变异性和与土工试验结果对比，要求试验时应先取样然后在进行标准贯入试验（以下简称一对一取样）。
3.3 结合岩芯钻探，由野外地质人员对标准贯入试验取样进行野外现场鉴定。
严格按照标准贯入试验规程和上述试验原则要求，在浏溪桥工程的勘察过程中，对砂质页岩及其残积土共计进行了132次标贯，土工试验取样99组，其中一对一取样80组。下面就对这80组具有关联的土样的土工试验结果与标准贯入试验数据进行分析。
4.测试资料的整理、分析
岩石随风化程度的加剧，其孔隙比势必增大，强度和弹性模量将明显降低。风化岩体强度的降低，其标准贯入试验的标贯击数将较小。故标贯击数N与孔隙比e之间应存在一定的关系。在此原则下进行资料的整理工作。
4.1 对所有实测标贯击数N'按公式N= αN'进行修正。本文后面提到的标贯击数皆为经杆长修正后的标贯击数。杆长修正系数按表1进行取值，区间值按内插法进行取值。表3 利用标贯击数N估算桩基的桩端极限端阻力(qp)和桩周极限侧摩阻力(qs)
类 别 参变 量 qp(KPa) qsKPa)
粘性土（残积土） 169.6N 4.2N
强风化砂质页岩（软岩） 386.1N 1.1N
注：N为标贯击数
表4 利用两种方法确定的桩端极限端阻力（qp）和桩周极限侧摩阻力（qs）对比表方法
项目
岩土体名称 查表利用的参数 桩端极限侧摩阻力（qp)(KPa)桩周极限端阻力(qs)(KPa)备 注
查建筑桩基础规范（JGJ94-2008） 砂质页岩残积土强风化砂质页岩 液性指数（IL） 40 1500 60 3500
施默特曼予估表砂质页岩残积土强风化砂质页岩 标贯击数（N） 45 2400 37.5 14050 把强风化砂质页岩类比为液性指数0.25
4.2 作出标贯击数N与孔隙比e的散点图，见图1。从散点图中可看出，散点较集中的区域有三个。A区：N<30,e>0.8;B区:30≤N≤50,0.550,e<0.55。
4.3 对三个散点密集区进行标贯击数与土工试验成果进行数理统计对比。由于是按一对一取样的方法取样，因而试样的岩土参数的变异特征应为均一型，即δ＜0.3。在统计过程中剔除了部分异常值，同时结合野外现场对标贯取样的地质鉴定进行综合对比分析。统计分析成果见表2。从表2中空隙比e和野外鉴定，可以确定A区所对应的应是砂质页岩风化形成的残积土，B区所对应的应是强风化岩，也就可以把N=30作为划分砂质页岩风化形成的残积土和强风化砂质页岩的分界标贯击数值。在浏溪桥工程勘察中，就按N <30为砂质页岩风化形成的残积土；30≤N≤50为强风化砂质页岩。按此标准对整个工区进行划分后，工区内强风化砂质页岩的顶板都有不同程度的提高，平均每桩2~5m。在以N=30作为划分砂质页岩风化形成的残积土和强风化砂质页岩的标准后，就可直接利用表2的标贯击数估算桩基的桩端极限端阻力和桩周极限侧摩阻力。利用施默特曼（J.H.Schmertmann）提出的予估桩基的桩端极限端阻力和桩周极限侧摩阻力的经验表（见表3）进行估算和利用表2中的液性指数IL查《建筑桩基础规范》（JGJ94-2008）予估桩基的桩端极限端阻力和桩周极限侧摩阻力。www.tmgc8.com
表2土工试验、标贯试验及野外鉴定综合分析表分区 统计项目 天然含水量 天然重度 比重 孔隙比 液限 塑性指数 液性指数 压缩系数 直剪试验
标贯击数
ω γ Gs e ωp Ip IL α0.1~0.2 φ C N
(%) KN/m3 (%) MPa-1 (°) KPa
野外鉴定描述
A区N<30 统计组数 23 27 27 23 20 18 20 18 15 15 22
范围值10.9~35.115.4~22.32.29~2.950.817~1.03520~515.3~19.50.328~0.7340.2~0.5610.4~30.523~4112~29
算术平均值 19.8 19.9 2.61 0.975 30.1 11.6 0.50 0.32 19.4 31 23
标准差 5.401.27 0.09 0.185 5.55 2.9 0.14 0.009 4.96 9 6.85
变异系数 0.270 0.06 0.034 0.19 0.185 0.25 0.275 0.278 0.255 0.297 0.298 浅黄色粘性土，可塑状。
B区30≤N≤50 统计组数 41 42 42 35 20 20 35 10 11 36
范围值 6.7~31.2 17.6~23.0 2.67~3.01 0.504~0.760 2~14.8 0.22~0.57 0.15~0.45 11.4~34 20~57 31~49
算术平均值 17.6 20.5 2.80 0.581 9.8 37.3 0.2 23 37.3 37.5
标准差 5.23 1.0 0.1 0.099 2.0 10.7 0.1 5.3 10.7 5.9
变异系数 0.297 0.049 0.036 0.172 0.201 0.286 0.274 0.23 0.286 0.158 强风化砂质页岩，裂隙发育，岩体结构疏松，岩芯呈土柱状，手捏易碎。
C区
N>50 统计组数 8 11 11 8
范围值 6.7~19.5 18.1~23.4 2.52~2.95 0.336~0.447
算术平均值 11.7 21.5 2.83 0.361
标准差 2.984 0.025 0.14 0.027
变异系数 0.255 0.049 0.05 0.075 标贯试验中，标贯锤反弹，岩芯呈土柱及碎块状，裂面有铁、锰浸染。岩芯鉴定为强风化砂质页岩。
利用上述两种方法进行予估后的估算值见表4，发现利用施默特曼的予估表估算的极限侧摩阻力值（qs）比查规范的估算值小,且予估表估算的极限端阻力（qp）比查规范的估算值大。但考虑把强风化砂质页岩类比为液性指数0.25
5. 设计与桩基施工
设计院利用提供的岩土参数进行设计验算，验算结果完全满足设计提出的承载力要求。在业主、监理、设计、勘察、施工共同参加的验桩会议上确定了有21根桩的桩端持力层置于强风化砂质页岩中，而没有把桩端置于埋藏较深的石灰岩上。缩短了原设计桩长，为工程节省了资金。
6.工程回访
浏溪桥于2009年1月建成，经过一年多的运行，桩基沉降已基本达到稳定，运行状况良好。沉降观测资料表明：桥基的沉降值没有超出设计范围，桥基是安全的、可靠的。浏溪桥的正常运行说明勘察成果满足设计要求，把标准贯入试验引入到砂质页岩中的研究是可行的、成功的。
7. 结语
7.1 浏溪桥的正常运行，证明利用标准贯入试验来划分砂质页岩风化带是可行的。对于确定地基持力层，充分利用风化岩具有现实意义。
7.2 标准贯入试验方法本身的粗糙性，使其不能准确的确定桩端极限端阻力和桩周极限侧摩阻力，且少有这方面的经验。望各位同仁，在软岩的研究中多尝试使用该试验方法，以积累利用标准贯入试验确定软岩的桩端极限端阻力和桩周极限侧摩阻力的经验。
参考文献
［1］ 《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）. 2008年10月1日起施行.
［2］ 《公路工程地质勘察规范》（JTJ 064-98）. 1999年5月1日起施行.
［3］ 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）. 2002年3月1日起施行.
［4］ 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）. 2007年12月1日起施行.
［5］ 《简明岩土工程勘察设计手册》. 北京：中国建筑工业出版社.
［6］ 《工程地质手册》（第四版）. 北京：中国建筑工业出版社.
［7］ 《土力学》. 陈仲颐等，北京：清华大学出版社.
［8］ 《广州西二环公路D3标段工程地质勘察报告》. 2007年，广东省地质物探工程勘察院.
