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 с поверхности водоносный горизонт на юге Флорида.

В стандартный тест на проникновение (SPT) представляет собой испытание на динамическое проникновение на месте, предназначенное для получения информации о геотехническая инженерия свойства почва. Этот тест является наиболее часто используемым тестом на разведочное бурение, проводимым во всем мире. Процедура испытаний описана в ISO 22476-3. ASTM D1586[1] и Австралийские стандарты AS 1289.6.3.1. Испытание предоставляет образцы для целей идентификации и обеспечивает меру сопротивления проникновению, которую можно использовать для целей геотехнического проектирования. Многие местные и широко публикуемые международные корреляции, которые связывают количество ударов или N-значение, с инженерными свойствами почвы, 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 вбивается в землю на дне скважина 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 записывают количество ударов, необходимых для того, чтобы пробирка прошла 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 указывает на плотность земли, и он используется во многих эмпирический инженерно-геологические формулы.

Цель

Основная цель теста - определить относительную плотность гранулированный депозиты, такие как пески и гравий из которых практически невозможно получить невозмущенные образцы. Большое достоинство теста и главная 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 скважины надлежащего качества, такие как гравий, песок, илы, глина содержащие 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 полезно чередовать отбор образцов со стандартными испытаниями на проникновение для проверки прочности. Если обнаруживается недопустимое повреждение образцов, может потребоваться другой метод измерения прочности, например пластина тест. Когда испытание проводится в сыпучих грунтах ниже грунтовые воды ровном уровне почва может стать рыхлой. В определенных обстоятельствах может быть полезно продолжить движение пробоотборника за пределы указанного расстояния, при необходимости добавляя 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 достаточно полезные результаты, а глинистые и гравийные почвы дают результаты, которые могут очень плохо отражать истинную почву условия. Почвы в засушливых районах, таких как Западная часть США, может демонстрировать естественную цементацию. Это условие часто увеличивает стандартное значение проникновения.

SPT используется для получения результатов эмпирического определения восприимчивости песчаного слоя к разжижение почвы на основе исследования, проведенного Гарри Сидом, Т. Лесли Юд, и другие.

Связь с механическими свойствами почвы

Несмотря на множество недостатков, обычной практикой является сопоставление результатов SPT со свойствами почвы, имеющими значение для инженерно-геологического проектирования. 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 обозначается в техническом руководстве как влажная единица веса в единицах pcf, преобразованная в метрические значения в таблице [2]


Относительная плотностьЗначение SPT NНасыпная плотность (кг / м³)
Очень свободный0 - 4< 1 600
Свободный5 - 101 530 - 2 000
Середина11 - 301 750 - 2 100
Плотный31 - 501 750 - 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 значения SPT N - 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 почвы и, следовательно, должны соотноситься с интересующими свойствами почвы, такими как прочность или плотность. Существует несколько корреляций, ни одна из которых не является очень качественной.[3] Использование данных SPT для прямого прогнозирования потенциала разжижения страдает из-за грубости корреляций и из-за необходимости «нормализовать» данные SPT для учета давления покрывающих пород, техники отбора проб и других факторов.[4] Кроме того, 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.[5]
  2. В рыхлых песках и очень мягких глинах движение пробоотборника значительно нарушит почву, в том числе разжижение почвы рыхлых песков, давая результаты, основанные на свойствах нарушенного грунта, а не на свойствах неповрежденного грунта.

Было предложено множество методов для компенсации недостатков стандартного теста на проникновение, включая Тест на проникновение конуса, испытания на сдвиг лопатки на месте и поперечная волна измерения скорости.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ http://www.astm.org/Standards/D1586.htm
  2. ^ Инженерный корпус армии США, Инженерное руководство EM 1110-2-2504, таблица 3-1, от 31 марта 1994 г.>
  3. ^ Kulhawy, F.H .; Мэйн, П. У. (август 1990 г.). Руководство по оценке свойств грунта при проектировании фундамента. Итака, Нью-Йорк: Исследовательский институт электроэнергетики. С. 2–17–2–26. EL-6800.
  4. ^ Youd, T. L .; Член Asce, И. М. Идрисс, председатель; Научный сотрудник Asce, Рональд Д. Андрус, сопредседатель; Аранго, Игнасио; Кастро, Гонсало; Кристиан, Джон Т .; Добрый, Ричардо; Финн, В. Д. Лиам; и другие. (2001). «Сопротивление почв разжижению: Сводный отчет семинаров NCEER 1996 г. и NCEER ∕ NSF 1998 г. по оценке сопротивления почв разжижению». Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии. 127 (10): 297–313. Дои:10.1061 / (ASCE) 1090-0241 (2001) 127: 10 (817).CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  5. ^ Зацува, Моносагу (2005). «Осторожно, мягкий грунт и стандартный тест на проникновение» (на японском языке). Научно-исследовательский институт общественных работ.