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《标准贯入尚待解决的一个重要问题》 文/顾宝和

时间:2019-05-06        阅读

编者按:坦率地说,这篇文章我看了两遍,第一遍没看明白,第二遍算是看明白了,也让我出了一身冷汗。原来关于标准貫入的原位实验还有这么大的一个问题,真是不看不知道,一看吓一跳。


现在普遍采用标准贯入试验确定砂土的密实度,根据密实度确定地基承载力等地基基础设计问题。但是,其中存在一个重要问题尚待解决。为了说明这个问题,先理一下强度、强度指标、承载力、密实度等几个基本概念。

土的强度和强度指标是两个概念:强度指标为内摩擦角(φ)和黏聚力(c),表征土的固有力学性质;而强度则随着法向力提高而提高,即τ=c+σ tanφ。砂土只有摩擦强度,没有黏聚力,所以没有法向力就没有强度。地基承载力与土的强度有关,无论哪个理论公式,除了土的强度指标外,都包含地基土所在位置的有效自重压力(γdd),随着有效自重压力的增大而提高。承载力的深宽修正与理论公式一脉相承,且内摩擦角愈大,深度修正系数愈大。

密实度虽不是力学指标,但代表砂土的固有性能,早期曾用孔隙比(e)或相对密度(Dr)表钲,后因不能取原状土做土工试验,改用标准贯入或其他原位测试方法,直到今天。密实度既然代表土的固有性能,理应与土的强度指标相关,与有效自重压力无关。譬如同是细砂,密实度相同,那么无论其深度多少,其孔隙比应基本相同,内摩擦角应基本相同。在考虑承载力时,再考虑有效自重压力这个因素。或者说,密实度只能与未经深宽修正的承载力相关。

那么,标准贯入试验锤击数(N)是否与有效自重压力有关呢?回答是肯定的。不仅可以凭直觉判定,欧美一些学者的研究也证明了这一点,并采用修正为有效自重压力为100kPa的值作为标准的锤击数(N1)。限于篇幅,不介绍了。因此,不能用实测的N值确定砂土密实度,必须首先进行有效自重压力修正。

74版《地基规范》和77版《勘察规范》曾规定,对标准贯入锤击数N值进行杆长修正,这个概念和上述有效自重压力修正完全不同,至上世纪90年代先后从这两本规范中删去。删去原因我已在不同场合多次说明。简言之,一是杆长修正理论缺陷(不宜碰撞理论,宜行波理论);二是没有实测验证:三是与国际上其他国家做法均不一致,四是工程实践也有问题。故在制订94版《勘察规范》时,曾考虑采用国际上流行的有效自重压力修正。但专家之间意见不一,只得先放一放,待完善后再列入。但二十几年过去了,至今还未解决,这是我们这代人欠下的一笔帐。有些行业规范和地方规范在74版《地基规范》的基础上延伸,以解决深度较大的标贯试验杆长修正问题。但皮之不存,毛将焉跗?虽然杆长修正的趋势与有效自重压力修正有点相似,似乎可以减小一些实测锤击数确定密实度的误差。.但规范方法总应建立在正确理论的基础上,否则还是一笔糊涂帐。

标准贯入试验是目前用得最多的原位测试,不仅用于砂土,也用于黏性土,用于黏性土也存在同样的问题,故一定要下力气解决。由于取样室内试验存在种种问题,岩土工程界普遍看好原位测试,加强原位测试的研究势在必行。其实不仅是标贯,静力触探、动力触探、波速测试等也有类似的问题。过去工程界主要致力于对比试验,积累经验关系。但是,实践必须有理论指导,没有理论指导的实践是盲目的实践。原位测试的应力条件比室内试验复杂得多,分析难度也大得多,希望理论基础深厚的专家教授们助一臂之力。


2019.4.17

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