动力触探测试法成果的应用
由于动力触探试验具有简易及适应性广等突出优点，特别是用静力触探不能勘测的碎石类土，动力触探则可大有用武之地。动力触探已被列于多种勘察规范中，在勘察实践中应用较广，主要应用于以下几方面。
1.划分土类或土层剖面
根据动力触探击数可粗略划分土类（图3—10）。一般来说，锤击数越少，土的颗粒越细；锤击次数越多，土的颗粒越粗。在某一地区进行多次勘测实践后，就可以建立起当地土类与锤击数的关系。如与其他测试方法同时应用，则精度会进一步提高。图3—11就是动、静力触探同时应用，判定土类的一种方法。做标准贯入试验时，还可同时取土样，直接进行观察和描述，也可进行室内试验检验。
图3—11中的直线方程为：
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中：N自——标贯自动落锤锤击数；
D50——土的平均粒径（mm）
qc——锥尖阻力（100kPa）。
图3—10 动力触探直方图及土层划分
土体原位测试机理、方法及其工程应用
根据触探击数和触探曲线，可以划分土层剖面。根据触探曲线形状，将触探击数相近段划为一层，并求出每一层触探击数的平均值，定出土的名称。动力触探曲线和静力触探曲线一样，有超前段、常数段和滞后段。在确定土层分界面时，可参考静力触探的类似方法。
2.确定地基土的容许承载力基本值
用动力触探成果确定地基土的容许承载力fk（或称地基土承载力基本值），是一种快速简便的方法，已被多种规范所采纳，如中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）、《工业与民用建筑工程地质勘察规范》（TJ7-74）和《湿陷性黄土地区建筑规范》（TJ25-78）等。
《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）中明文规定，当根据标准贯入测试锤击数N、轻便触探测试锤击数N10查表3—7、表3—8确定地基基本容许承载力时，现场测试锤击数应经下式修正。
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中：μ——锤击数平均值；
σ——标准差：
，
μi——某一次试验值；
n——试验次数；
N（或N10）取整数。
表3—7 砂土地基容许承载力（kPa）（标贯法）
表3—8 粘性土、粉土N28与承载力fk的关系
注：1.资料来源原冶金部勘察总公司，原（工业与民用建筑工程地质勘察规范）；
2.适用于冲、洪积的粘性土和粉土。N为手拉锤击数；
3.fk为地基承载力标准值，相当于地基容许承载力［R］，下同。
表3—9 碎石土、砂土N63.5与承载力fk的关系
注：1.此表为原一机部勘察公司西南大队资料；
2.本表适用于冲、洪积成因的碎石土和砂土。对碎石土，d60不大于30mm，不均匀系数不大于120；对中、粗砂.不均匀系数不大于6，对砾砂则不大于20。
表3—10 细粒土N63.5与承载力（kPa）的关系
注：1.源于《油气管道工程地质勘察技术规定》；
2.括号内值供内插用。
土体原位测试机理、方法及其工程应用
注：使用表3—7至表3—13确定地基土承载力时，均需按式（3—13）对N值进行触探杆长度的校正，承载力单位为kPa。
表3—12 粘性土地基承载力标准值（kPa）（标贯法）
表3—13 花岗岩残积土承载力标准值（kPa）
注：选自《深圳地区地基工程设计规范》。
表3—14 粘性土地基容许承载力（kPa）
表3—15 用标贯成果求地基承载力标准值
注：⑧为重型动探经验式。
图3—12为粘性土中N与fk关系图。图中直线代号与表3—15中经验式的代号相同。
工业与民用建筑工程地质勘察规范（TJ21-77）采用表3—18作为碎石类土的容许承载力采用值。但规定，对N63.5除须做杆长校正外，还需考虑地下水的影响。
图3—12 粘性土中标贯击数N与承载力fk关系图（图中数字编号见表3—15，直线⑧为动探N63.5与fk的关系）
表3—16 北京市N10与地基土承载力标准值fk（kPa）、变形模量E0（MPa）的关系
注：1.采用本表数值时，应考虑季节性湿度变化对击数的影响，按不利条件采用。
2.处于饱和状态或地下水位有可能上升到持力层以内时，对粉砂、细砂、粉土应按表列数值减少20%。
3.fk系基础宽度小于3m，基础埋深小于0.5m条件的。
表3—17 素填土承载力标准值（kPa）
表3—18 碎石类土承载力标准值
中国建筑西南勘察院采用120kg重锤和φ＝60mm探杆（每延米质量为11.4kg）的超重型动探，并与载荷试验比例界限值P1进行统计，对比资料52组，得如下公式：
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中：fk——地基土承载力标准值（kPa）
N120——校正后超重型动探击数（击/10cm）。
中国地质大学（武汉）对粘性土也有类似经验公式：
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中：fk——地基土承载力标准值（kPa）
N63.5——重型动探击数（击/10cm）。
除了用锤击数确定地基土承载力标准值外，还可利用动贯入阻力法确定地基土承载力标准值。由于将探头的单位动贯入阻力与动力触探测试成果做了归一化处理，应用起来比较方便，所以在勘测及设计实践中得到了越来越多的应用。法国利用（3—37）式计算动力触探头的单位动贯入阻力Rd（俗称荷兰公式），砂土地基的容许承载力为：
土体原位测试机理、方法及其工程应用
一般对粘性土地基，也可采取类似上述的经验公式。但应经过大量对比试验和统计分析，取得一定经验后再应用较为妥当。
3.求单桩容许承载力
动力触探试验对桩基的设计和施工也具有指导意义。实践证明，动力触探不易打入时，桩也不易打入。这对确定桩基持力层及沉桩的可行性具有重要意义。用标准贯入击数预估打入桩的极限承载力是比较常用的方法，国内外都在采用。其方法有如下几种。
（1）Meyerhof（1976）法：
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中：qd——桩的极限端阻力（kPa）
h——桩进入砂层的深度（m）
B——桩的宽度或直径（m）
qf——桩侧极限摩阻力（kPa）。
（2）日本建筑钢管桩基础设计规范，持力层为砂土时：
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中：N1——桩端处的N值，当桩端以下N值变化较大时，取桩尖以下2B范围内的平均贯入击数；
N2——桩尖以上10B范围内的平均贯入击数；
As,Ac——分别为桩身在砂土层部分和粘土层部分的侧面积（m2）；
——分别为桩身在砂土层及粘土层部分标准贯入击数平均值。]]
数理统计所得的经验相关方程进行估算，应用范围多具地区性。
①沈阳地区的经验：根据桩截面为300mm×300mm、350mm×350mm，长度为3.40—7.40m的钢筋混凝土预制桩和少量φ350mm的振冲灌注桩，静载荷试验的极限承载力与桩尖平面处触探指标进行统计结果，有：
土体原位测试机理、方法及其工程应用
统计子样 n=22
相关系数 r=0.915
标准离差 S=744.4（kPa）
式中：qp——单桩竖向桩端极限承载力（kPa）
N63.5——桩尖处上下4D（桩径）范围内击数平均值。
安全系数可采用2。桩尖持力层以粗砂一圆砾为主。应用（3—41）式时，N63.5的取值应符合上述要求。
此外，沈阳桩基试验研究小组，还将桩长、桩进入持力层的深度、反映持力层密实程度的打桩贯入度和动力触探试验的贯入度等指标，与单桩载荷试验承载力标准值建立关系，得出计算单桩竖向承载力标准值的经验公式。
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中：［qp］——单桩竖向承载力标准值（kN）
L——桩长（m）
l——桩进入持力层的深度（m）
e——打桩贯入度，采用最后10击时每一击的贯入度（cm）
S——动力触探在桩尖平面至以上10cm内修正后的平均每击贯入度（cm）
a——系数，按表3—19取值。
表3—19
该公式考虑了打桩时的桩长和贯入度，又考虑了勘察工作中动力触探测试指标。选择系数a值时，参照了桩径、打桩机型号及持力层等因素，因而比较接近实际。
②成都地区的经验：一般桩基的持力层为卵石土。西南建筑勘察院利用探杆直径为60mm的超重型动力触探指标N120与11根φ350mm的振冲灌注桩、20多根300mm×300mm的预制桩进行对比分析，承载力与超重型动探击数有良好的相关关系。在35根试桩中，有20根做了现场静载荷试验，其余采用锤击贯入法测定桩的极限承载力。进行综合统计分析得出回归方程如下：
土体原位测试机理、方法及其工程应用
统计子样 n=35
相关系数 r=0.79
式中：qp——单桩竖向桩端极限承载力（kPa）
N120——桩尖平面处上下4D（桩径）范围修正后的击数平均值（击/10cm）。
N120的范围值为3.41—11.18击/10cm。
考虑到试桩中锤击贯入法测试的极限承载力较离散，（3—43）式的相关系数不高，在此式基础上提出推荐方程（3—44）式，为考虑2倍安全系数的桩基容许承载力经验公式。
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中：qp——桩端极限承载力（kPa）
［qp］——单桩端竖向承载力标准值（kPa）
N120——同（3—43）式。
③广州地区的经验：广东省建筑设计院常用打桩经验公式估算单桩容许荷载。根据现场打桩资料和勘察阶段的动力触探资料，通过统计分析，找出桩尖持力层处桩的贯入度与动探击数的关系及桩的总锤击数和动探总击数的关系，然后代入常用的打桩公式，用以估算单桩允许荷载。
对于锤质量m=3t，落高H=40—60cm，锤嘴外径50cm的汽锤打桩机，预制桩截面积500mm×500mm。容许荷载按（3—45）式估算。
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中［qp］——单桩竖向承载力标准值（kN）
N′63.5——从地面以下0.5m至桩进入持力层深度的动力触探总击数；
S——持力层中桩的贯入度（cm）；按下式计算。
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中，N63.5为持力层动力触探击数（击/10cm）。
对于锤质量m=0.75t，落高H=100cm，桩嘴外径为34cm的电动打桩机，桩截面积为300mm×300mm,［qp］按（3—46）式估算。
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中的各符号意义同（3—37）式。
在统计分析打桩资料和动力触探成果时，桩基持力层主要为硬塑至坚硬状粘土，上覆地层主要为粘性土夹少量砂层，因而应用估算单桩竖向承载力标准值时，须考虑到场区的地层情况应与此类似，不要相差太大。使用其他类型的打桩机时，应用该公式也要慎重。
（4）动阻力法：近年来，也有人采用探头单位动阻力来评价单桩容许承载力［qp］，如：
土体原位测试机理、方法及其工程应用
如安全系数采用6，则为：
土体原位测试机理、方法及其工程应用
就地下水位以下的粘性土而言，探头阻力多半是由表面摩擦和在突然冲击下所产生的超孔隙水压力的阻力所引起的。因此，普遍认为，在这种情况下，用动阻力公式来确定桩的承载力是不合适的；在易液化的粉细砂层中取得的测试数据，也要另做处理。
（5）钻孔灌注桩承载力：近年来，我国在高层建筑中，大量采用了钻孔灌注桩。它就地成孔，在孔中浇灌混凝土，不受桩径控制；噪声小，造价较低，成孔直径及长度易于满足设计要求，使用范围很广，特别适用于基岩起伏地区和市区。因此，如何评价灌注桩的承载力，就成为必须解决的实际问题。许多单位为此进行了努力。
北京市地质勘察处研究所地基组曾收集了31组试桩与标准贯入测试求单桩承载力的对比资料，建议采用下式求钻孔灌注桩极限承载力qp。
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中：lc,ls——分别为桩身在粘性土部分与砂土部分的长度（m）；
——分别为桩身在粘土层部分与砂土层部分的标准贯入击数之平均值；]]
AN——桩端截面积与标准贯入击数之乘积（m2）
H——孔底虚土厚度（m）
qp——灌注桩极限承载力（t）。
当孔底虚土厚度H大于0.5m时，则用下式计算：
土体原位测试机理、方法及其工程应用
在31组对比资料中，有73%的误差小于15%，有95%的误差小于25%，说明其可靠性较好。
（6）旋喷桩直径设计：中华人民共和国专业标准：《建筑地基处理技术规范》规定，旋喷桩的设计直径可按表3—20选用。
表3—20 用SPT确定旋喷桩直径（m）表
（7）确定桩基持力层：端承桩的持力层，应选在密实的砂层上。一般以标准贯入击数大于30击的层位作为持力层；当其下还有较差地层时，则以50击为好。对厚度不小于2.0m的土层，也可作为桩端持力层，其动力触探N63.5应大于20击，卵石土N120应大于8击。
4.确定粘性土稠度及C、φ值
利用标贯锤击数确定粘性土的稠度状态，国内、外都有较多的经验。其关系如表3—21至表3—24所示。
表3—21 N与稠度状态关系（Terzaghi ＆ Peck,1948）
注：qn为无侧限抗压强度。
表3—22 N手与稠度状态的关系
注：1.适用于冲积，洪冲的一般粘性土层。
2.标准贯入试验锤击数N手是用手拉绳方法测得的，其值比机械化自动落锤方法所得锤击数N机略高，换算关系如下：N手＝0.74+1.12N机，适应范围：2＜N机＜23。
表3—23 N与粘性土的C，φ值的关系
表3—24 粘性土N手与C、φ的关系
注：手拉落锤。
确定粘性土的内聚力C及内摩擦角φ也积累了较多经验，见表3—23和表3—24等。
软粘土：
粘性土：
式中，Es为土的压缩模量（100kPa）。
卵石土变形模量：
粘性土：
式中，mv为体积压缩系数；f=450—600kPa（中等至低塑性土）。
表3—25 E0及Es经验公式
表3—26 N与Vs统计公式表
注：σv0——上覆土层压力（kPa）Vs——波速（m/s）。
5.确定砂土密实度及液化势
动力触探在砂土中的应用效果比较理想，再加上取砂土不扰动样较困难等，使得用动力触探确定砂土密实度及液化势的研究及应用由来已久，目前仍被广泛采用。Peck（1979）曾经指出，在评价砂土液化势方面，认为复杂得多的周期性室内试验比标准贯入试验有任何更为优越之处是不公正的。
砂土密实度的大小是确定砂层承载力及震动液化势的主要指标。利用动力触探试验确定砂土密实度，国内、外已积累了很多经验，既有经验公式，也有各种图表。现将几种常用方法介绍如下。
表3—27 北京市N10与砂土密实度的关系
N63.5与e的关系
表3—28 N63.5与砂土密实度的关系
表3—29 N120与卵石密实度的关系
表3—30 按标准贯入击数N确定砂土密实度
注：表内所列N值由人力拉锤测得。
我国铁道部第一、二、三勘测设计院及铁道科学研究院认为，砂土相对密度可用下式求出：
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中：Dr——砂土相对密度；
σ′v0—有效上覆压力（kg/cm2）
N——标贯击数。
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中：φ——砂土内摩擦角（度）；
当N＜10时，取N=10
当N＞50时，取N=50
式（3—56）由交通部《港口工程地质勘察规范》推荐。
波兰人Borowczyk和Frankowski（1981）研究了动力触探与静力触探和砂土相对密度的关系，并制成关系图及下列关系式。
土体原位测试机理、方法及其工程应用
式中：qc——静力触探锥头阻力（MPa）；其他符号意义同前。
现在，一般的看法是，锤击数N、有效上覆压力和相对密度之间存在着一定的关系。但是，企图用唯一的一条曲线来适应所有类型的砂和各种条件是不可能的。应用概率和统计方法或利用动力触探资料确定上述三者之间的关系是可取的。
判断砂土液化的主要方法之一是标准贯入法，详见第二章第七节。
总之，动探和标贯的优点很多，应用广泛。对难以取原状土样的无粘性土和用静探难以贯入的卵砾石层，动探是十分有效的勘测手段。但是，影响其测试成果精度的因素很多，所测成果的离散性大。因此，它是一种较粗糙的原位测试方法。在实际应用时，应与其它测试方法配合；在整理和应用测试资料时，运用数理统计方法，效果会好一些。
