Стандартный тест на проникновение - Standard penetration test

Эта статья о проверке геотехнических свойств грунта. Для тестирования компьютерных систем см. Тест на проникновение .
Символ, используемый на чертежах
Стандартные значения N теста на проникновение из поверхностного водоносного горизонта на юге Флориды .

Тест стандарта проникновения ( SPT ) является тестом на проникновение динамичного в месте предназначена для предоставления информации о геотехнических инженерных свойствах почвы . Это испытание является наиболее часто используемым испытанием при разведочном бурении, проводимым во всем мире. Процедура испытания описана в ISO 22476-3, ASTM D1586 и австралийских стандартах AS 1289.6.3.1. Тест предоставляет образцы для целей идентификации и обеспечивает меру сопротивления проникновению, которая может быть использована для целей геотехнического проектирования. Многие местные и широко публикуемые международные корреляции, которые связывают количество ударов или N-значение, с инженерными свойствами грунтов, доступны для инженерно-геологических целей.

Процедура

В испытании используется толстостенная трубка для образца с внешним диаметром 50,8 мм, внутренним диаметром 35 мм и длиной около 650 мм. Он забивается в землю на забое скважины ударами скользящего молота массой 63,5 кг (140 фунтов), падающих на расстояние 760 мм (30 дюймов). Пробирку с образцом вбивают на 150 мм в землю, а затем регистрируют количество ударов, необходимое для того, чтобы пробирка проникала через каждые 150 мм (6 дюймов) на глубину 450 мм (18 дюймов). Сумма количества ударов, необходимых для второго и третьего 6 дюймов проникновения, называется «стандартным сопротивлением проникновению» или «значением N». В случаях, когда 50 ударов недостаточно для продвижения через интервал 150 мм (6 дюймов), регистрируется проникновение после 50 ударов. Счетчик ударов дает представление о плотности грунта и используется во многих эмпирических инженерно-геологических формулах.

Цель

Основная цель испытания состоит в том, чтобы определить относительную плотность зернистых отложений, таких как песок и гравий, из которых практически невозможно получить ненарушенные образцы. Большое достоинство теста и основная причина его широкого использования в том, что он простой и недорогой. Параметры прочности грунта, которые можно сделать вывод, являются приблизительными, но могут служить полезным ориентиром в грунтовых условиях, когда невозможно получить образцы из скважины надлежащего качества, такие как гравий, песок, ил , глина, содержащая песок или гравий, и слабые породы. В условиях, когда качество ненарушенного образца является сомнительным, например, очень илистая или очень песчаная глина или твердая глина, часто бывает выгодно чередовать отбор образцов со стандартными испытаниями на проникновение для проверки прочности. Если обнаруживается недопустимое повреждение образцов, может потребоваться другой метод измерения прочности, такой как испытание пластиной . Когда испытание проводится на зернистой почве ниже уровня грунтовых вод , почва может стать рыхлой. В определенных обстоятельствах может быть полезно продолжить движение пробоотборника за пределы указанного расстояния, добавляя при необходимости дополнительные буровые штанги. Хотя это не стандартный тест на проникновение, и его не следует рассматривать как таковой, он может, по крайней мере, дать представление о том, действительно ли депозит настолько рыхлый, как может показать стандартный тест.

Полезность результатов SPT зависит от типа почвы: мелкозернистые пески дают наиболее полезные результаты, более крупные пески и илистые пески дают разумно полезные результаты, а глинистые и гравийные почвы дают результаты, которые могут очень плохо отражать истинную почву. условия. Почвы в засушливых районах, таких как запад США , могут демонстрировать естественную цементацию. Это условие часто увеличивает стандартное значение глубины проникновения.

SPT используется для получения результатов эмпирического определения восприимчивости песчаного слоя к разжижению почвы на основе исследований, проведенных Гарри Сидом, Т. Лесли Юдом и другими.

Связь с механическими свойствами почвы

Несмотря на множество недостатков, обычной практикой является сопоставление результатов SPT со свойствами почвы, имеющими отношение к инженерно-геологическому проектированию. Результаты SPT представляют собой полевые измерения на месте, не подверженные возмущениям в образце, и часто являются единственными доступными результатами испытаний, поэтому использование корреляций стало обычной практикой во многих странах.

Приблизительное соотношение, указанное в публикации инженерного руководства Инженерного корпуса армии США по конструкции шпунтовых свай, разработанной Терзаги и Пеком (1948) и Тенге (1962), показывает в таблице ниже взаимосвязь специально для значений SPT N и объемной плотности грунта. относительной плотности и в техническом руководстве обозначается как влажная единица веса в единицах pcf, преобразованная в метрические значения в таблице


Относительная плотность Значение SPT N Насыпная плотность (кг / м³)
Очень рыхлый 0–4 <1 600
Свободный 5-10 1 530–2 000
Середина 11–30 1 750 - 2 100
Плотный 31–50 1 750 - 2 245
Очень плотный > 50 > 2 100

Проблемы

Стандартный тест на проникновение позволяет выявить сильно нарушенный образец, который обычно не подходит для тестов, которые измеряют свойства структуры грунта на месте, такие как плотность, прочность и характеристики уплотнения. Чтобы преодолеть это ограничение, испытание часто проводят с пробоотборником большего размера с немного другой формой наконечника, поэтому возмущение образца сводится к минимуму, а тестирование структурных свойств имеет смысл для всех грунтов, кроме мягких. Однако это приводит к подсчетам ударов, которые нелегко преобразовать в N-значения SPT - было предложено множество преобразований, некоторые из которых зависят от типа отбираемого грунта, что делает проблематичным использование подсчета ударов с нестандартными пробоотборниками.

Стандартные количества ударов при испытании на проникновение не представляют собой простое физическое свойство грунта и, следовательно, должны быть соотнесены с интересующими свойствами грунта, такими как прочность или плотность. Существует несколько корреляций, ни одна из которых не является очень качественной. Использование данных SPT для прямого прогнозирования потенциала разжижения страдает из-за грубости корреляций и из-за необходимости «нормализовать» данные SPT для учета давления перекрывающих пластов, техники отбора проб и других факторов. Кроме того, этот метод не может собрать точные данные для слабых слоев почвы по нескольким причинам:

  1. Результаты ограничиваются целыми числами для определенного интервала вождения, но с очень низким числом ударов, детализация результатов и возможность получения нулевого результата затрудняют обработку данных.
  2. В рыхлых песках и очень мягких глинах движение пробоотборника будет значительно нарушать почву, в том числе за счет разжижения почвы рыхлыми песками, давая результаты, основанные на нарушенных свойствах почвы, а не на свойствах неповрежденной почвы.

Было предложено множество методов для компенсации недостатков стандартного испытания на проникновение, включая испытание на проникновение конуса, испытания на сдвиг лопатки на месте и измерения скорости поперечной волны .

Смотрите также

использованная литература