标准贯入试验在地基土承载力检测中的应用价值分析

标准贯入试验在地基土承载力检测中的应用价值分析

郑银海

广东真正工程检测有限公司 广州市 510530

摘要：标准贯入试验在地基土承载力检测中的应用价值分析研究是当前岩土工程领域中一个重要课题，它不仅为基础设计提供可靠依据，同时也能有效保证工程质量及安全运行。因此，对其进行深入研究具有非常重要的意义。然而由于目前还没有统一的测试方法，导致这一技术难以推广普及。如何选择合理可行的测试方法以确保结果准确可靠成为亟待解决的问题之一。这就需要从多个方面考虑该技术的实际应用效果。本文首先介绍了我国标准规范和相关文献中对于标准贯入试验方法的规定，然后结合具体实例详细分析了影响因素及其作用机理。

关键词：标准贯入试验；地基土承载力检测；价值分析

引言：标准贯入试验在地基土承载力检测中的应用价值分析一直受到工程界关注。随着土工合成材料应用领域不断拓展以及施工工艺日益成熟完善，土工合成材料作为一种新型建筑材料已被广泛应用于公路、铁路等工程建设当中，并取得良好效果。目前国内外关于土工合成材料加固处理饱和软土地基方面的研究成果较少，特别是针对高填方路基填料上铺设土工合成材料后引起的路堤沉降变形规律还缺乏系统深入的研究。因此，有必要开展相关工作来探索土工合成材料在道路建设过程中的作用机理及影响因素。

一、标准贯入试验概况

1.概述标准贯入法是根据土体破坏时产生的能量变化特征而采用不同系数将土样密实度提高到一定程度，从而获得相应强度指标的一项原位测试技术。该方法具有操作简便、成本低廉等优点，广泛应用于岩土工程勘察设计行业，尤其适用于土石混合土这一类特殊土质介质的压缩模量测试。此外，也被广泛用作其他类型地基稳定性评价指标之一。标准贯入试验可用于测定土壤或岩石试样经荷载反复冲击后系数所表现出的最大干密度与最优含水量之间关系的曲线，用以判断土体是否满足固结要求，或者确定最佳含水率值。通过室内实验或现场实测确定某一特定区域内各土层达到极限状态时抗剪强度参数的取值范围，进而可以推算某地区某点任意时刻的抗剪强度参数值。

2.标准贯入试验设备原理简介标准贯入试验机由主机架和加压装置两部分组成，其中主机架为整个仪器提供动力来源，加压装置则对试件施加载荷使其发生剪切破坏。主机架内部装有驱动电机以及转速控制模块，能够自动调节电机速度，从而改变加载过程中试样所受的剪切力大小；同时该主机架顶部也安装有进料斗，便于将物料输送到预定位置。主机架上设有压力传感器，可实时监测加载情况并记录数据。根据不同的工作环境要求，主机架还设置有加热和降温功能，以保证试样处于理想的温度条件下进行测试。此外，主机架上安装有多个位移测量机构，以便于检测应力水平。

图1 地基土承载力检测方法图

3.在标准贯入试验中，采用电液伺服控制系统实现了全自动化操作，系统主要包括液压伺服系统、电气控制系统及计算机测控系统等三大部分；通过对各部分硬件配置与软件编程，完成了整个控制过程。最后，利用有限元分析软件ANSYS,建立了某大型土石方工程试验段模型，模拟实际工况，验证了系统设计的合理性。该系统控制方式具有良好的实时性、稳定性和可靠性。

二、标准贯入试验在地基土承载力检测中的应用价值分析

（一） 标准贯入试验的内容

1.标准贯入法是一种原位测试方法，适用于软土地基加固处理。由于软基上填土密实度较高，不均匀性大，一般采用静力触探方法来间接反映地基土的力学性质。为了研究土体在受荷载作用后所产生的变形规律，通常需要借助专门研制的标准贯入仪。标准贯入仪是目前常用的室内土工实验手段之一。其工作原理是：当载荷施加到试样上时，土样内部将发生塑性变形而形成一定尺寸和形状的孔洞或裂缝，从而使测试孔周围土壤与加载孔壁之间存在着相对位移[1]。标准贯入试验不仅能测定土中孔隙水压力变化，而且可以获得相应深度处土体强度参数指标，因此被广泛应用于岩土工程建设领域。标准贯入法就是利用标准贯入仪在规定时间内贯入一定深度时测得的水压变化作为评价软土地基承载力的有效方法。

2.标准贯入试验能够提供准确可靠的土层竖向刚度系数K值。随着现代建筑向高层发展，建筑物越来越密集，基础越复杂，结构形式也变得多样化，这就给人们提出了更多要求，即既要满足功能需求，又要保证安全稳定。由于软土地基具有高压缩性和低强度等特点，因此必须采用相应的加固手段来解决其存在的问题。目前常用的处理办法主要有换填或强夯置换。传统的刚性桩复合地基已不能完全满足上述要求。柔性垫层技术是一种新型地基处理措施，它可提高地基抵抗水平荷载的能力，减小沉降量及差异沉降量。柔性垫层板厚度对桩体受力有重要影响。

（二）标准贯入试验模型的建立

首先介绍了两种典型的标准贯入试验装置，即直剪设备和剪切设备，并根据不同类型的计时试件确定出各仪器的技术参数。由于标准贯入法具有一定的局限性，因此结合前人研究成果以及本课题组多年的研究经验，推导出单桩极限抗压承载力标准值公式，该公式既考虑了土工效应又考虑了土体变形特性。通过对比分析可知：在实际应用过程中可以选用直剪仪或剪切仪来测定单桩竖向承载力，但要注意选择合适的参数才能保证测试结果的可靠性与准确性。其次提出了一个简化计算公式。然后以某工程为例进行了数值模拟分析，计算结果表明，直剪设备的精度较好；剪切设备中，对于大直径灌注桩来说，应选用剪切设备；若按常规设计时，建议采用小半径半圆管代替圆形管段作预制混凝土护筒。

三、标准贯入试验的应用

利用标准贯入试验能有效地评价软土地区桩基持力层的承载能力，从而指导工程设计施工，达到优化设计方案，控制工程造价，提高经济效益的目的。目前已有大量学者将该方法运用到桩基承载力研究之中，并取得了不少成果，这些研究成果已经被广泛应用于各类工程项目当中。实践证明，标准贯入法是一种行之有效的检测手段，值得推广使用。然而由于影响因素众多且各参数之间关系复杂，使得目前所建立的经验公式具有很大的不确定性，因而会给工程实践带来一定程度上的盲目性。另外，不同方法所得结果也有较大差异[2]。因此在实际工程中应根据具体地质条件和经济合理原则来确定是否要采用标准贯入法对桩基础进行检测评定。同时还可以为今后同类工程提供参考依据，使之更好地为社会服务。

结束语：

标准贯入试验在地基土承载力检测中的应用价值分析不仅体现在它能够准确反映出土层性质及地基承载力情况，而且有助于了解土力学指标随深度变化的规律。然而目前国内关于这方面的研究尚不充分，存在着一些问题有待于解决，而国外已广泛应用于桩基工程质量评价方面，并取得了较好的效果，两者具有互补性。此外，标准贯入量测系统作为一项新技术，其理论计算方法有待进一步完善，这对于推动这项技术在我国岩土工程界的推广应用有着重要意义。

参考文献：

[1]郑羽. 动力触探,标准贯入在桥梁地基承载力试验检测中的应用研究[J].  2020.

[2]霍知亮, 孙立强, 郎瑞卿,等. 基于美国标准的桩基竖向承载力计算分析[J]. 建筑科学与工程学报, 2021, 38(6):8.