Chuẩn hóa số đọc từ số liệu tại hiện trường của thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn – SPT

Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
43 
CHUẨN HÓA SỐ ĐỌC TỪ SỐ LIỆU TẠI HIỆN TRƯỜNG 
CỦA THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN – SPT 
ThS. Lê Thị Cát Tường 
Khoa Cầu Đường, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung 
Tóm tắt 
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (Standard 
Penetration Test – SPT) là loại hình thí nghiệm 
tại hiện trường, được Charge R. Grow đưa vào 
ứng dụng đầu tiên vào năm 1902 và đến năm 
1922 thì loại hình thí nghiệm này trở nên phổ 
biến ở Bắc Mỹ. Ở nước ta, nhiều năm về trước và 
hiện nay, SPT cũng được sử dụng rộng rãi, 
thường kết hợp trong quá trình khoan khảo sát 
địa chất công trình – áp dụng theo tiêu chuẩn 
TCVN 9351:2012. Với công tác thí nghiệm SPT 
tại hiện trường thường kết hợp với quá trình 
khoan khảo sát địa chất công trình nên sự chuẩn 
hóa (hiệu chỉnh) số liệu N thực tế tại hiện trường 
sang số liệu N thích hợp phục vụ cho mục đích 
tính toán là điều cần thiết. 
Từ khóa 
 Thí nghiệm, xuyên tiêu chuẩn SPT, chuẩn hóa 
số liệu 
1. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn 
Hay thường được viết tắt là SPT (Standard 
Penetration Test) là một thí nghiệm xuyên 
tại hiện trường nhằm đo đạc các tính chất 
địa kỹ thuật của đất. 
Phương pháp thí nghiệm này thường được 
áp dụng cho nhiều công trình khảo sát xây 
dựng vì một số ưu điểm: thiết bị đơn giản, 
thao tác và ghi chép diễn giải kết quả khá 
dễ dàng, dùng cho nhiều nền đất và độ sâu 
khảo sát, chi phí thấp... 
1.1. Mục đích 
Dùng để dự tính, đánh giá: 
- Sức chịu tải của đất nền 
- Độ chặt tương đối của nền đất cát 
- Trạng thái của đất loại sét 
- Độ bền nén một trục (qu) của đất sét 
- Kết hợp lấy mẫu để phân loại đất 
1.2. Nguyên lý thí nghiệm 
Thí nghiệm sử dụng một ống mẫu thành 
mỏng với đường kính ngoài 50 mm, đường 
kính trong 35 mm, và chiều dài 650 mm. 
Ống mẫu này được đưa đến đáy lỗ khoan sau 
đó dùng búa trượt có khối lượng 63,5 kg cho 
rơi tự do từ khoảng cách 760 mm. Việc đóng 
ống mẫu được chia làm ba nhịp, mỗi nhịp 
đóng sâu 150 mm tổng cộng 450 mm, người 
ta sẽ tính số búa trong mỗi nhịp và chỉ ghi 
nhận tổng số búa trong hai nhịp cuối và hay 
gọi số này là "giá trị N". Trong trường hợp 
sau 50 búa đầu mà ống mẫu chưa cắm hết 
150 mm thì người ta chỉ ghi nhận 50 giá trị 
này. Số búa phản ảnh độ chặt của nền đất 
và được dùng để tính toán trong địa kỹ 
thuật. 
Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
44 
1.3. Dụng cụ thí nghiệm 
- Ống mẫu: đường kính ngoài 50,8mm, 
đường kính trong 34,9mm, chiều dài ống 
chẻ: 609mm, chiều dài mũi đóng là 57,1mm. 
- Tạ có trọng lượng 63,5kg, rơi tự do trên đế 
nện. 
- Đế nện. 
- Cần trượt định hướng. 
Hình 1.1. Búa đóng SPT 
Hình 1.2. Mũi SPT 
1.4. Trình tự thí nghiệm 
- Bước 1: Khoan tạo lỗ đến độ sâu dự định 
thí nghiệm, vét sạch đáy, hạ ống mẫu SPT 
và lắp đặt đế nện, cần, tạ 
- Bước 2: vạch lên cần đóng 3 khoảng, mỗi 
khoảng 15cm (tổng chiều sâu đóng 45cm). 
- Bước 3: Cho tạ rơi tự do ở độ cao 76cm, 
đếm và ghi số tạ đóng cho từng khoảng 
15cm. 
- Bước 4: lấy chỉ số tạ đóng của 30cm cuối 
cùng làm chỉ số SPT. 
Khoảng cách thí nghiệm SPT thông thường từ 
1– 3m, tùy theo độ đồng nhất của đất nền. 
 2. Chuẩn hóa số liệu 
 Khi có được số búa N đóng thực tế tại hiện 
trường, thì vấn đề cần đặt ra là có nên sử 
dụng trực tiếp số búa đóng thực tế N hay cần 
hiểu chỉnh nó để đưa vào ứng dụng trong 
việc dự tính, đánh giá như mục 1.1 đã nêu. 
Theo các nhà khoa học cho rằng, SPT là một 
trong những loại hình thí nghiệm hiện trường 
có sự sai số bởi một số nguyên nhân sau: 
- Yếu tố vị trí độ sâu thí nghiệm và mực nước 
dưới đất cũng ảnh hưởng đến chỉ số N thực tế. 
- Khi thí nghiệm thả rơi búa tự do, thì năng 
lượng toàn phần do búa rơi là: E = 63,5kg x 
0,76m. Tuy nhiên, năng lượng E này không 
hoàn toàn chuyển tới đầu xuyên SPT mà có 
sự mất mát năng lượng, có thể do: 
+ Mất mát năng lượng do ma sát giữa búa 
rơi với trục dẫn hướng, ma sát giữa dây kéo 
với ròng rọc. 
+ Mất mát năng lượng do người thí nghiệm 
hay thiết bị (thiết bị quá cũ, không chuẩn xác 
trong thao tác,), đôi khi vì nguyên nhân 
này mà năng lượng có thể mất đến hơn 20%. 
+ Mất mát năng lượng do ma sát giữa đất lỗ 
khoan và cần khoan, v.v 
Vậy số liệu N thực tế tại hiện trường chưa 
phải là số liệu cuối cùng để đưa vào áp dụng 
cho mục đích tính toán mà cần phải hiệu 
chỉnh (chuẩn hóa số liệu) để đưa ra thông số 
N thích hợp cho mục đích tính toán và những 
hiệu chỉnh sau cần áp dụng: 
- Hiệu chỉnh cát mịn lẫn bụi theo Terzaghi 
và Peck: 
N’ = 15 + 0,5(N-15) 
(N’- chỉ số búa hiệu chỉnh; N- chỉ số búa 
thực tế). 
- Hiệu chỉnh theo độ sâu: 
γh7
35
NN'
(h– độ sâu thí nghiệm; - dung trọng nếu 
dưới mực nước sử dụng dung trọng đẩy nổi 
đn). 
- Hiệu chỉnh nước dưới đất: 
N’ = 0,5N + 7,5 
- Hiệu chỉnh theo sự mất mát năng lượng búa 
(Vũ công Ngữ và Nguyễn Thái – 2002): Với 
sự mất mát các năng lượng như trên nên 
năng lượng hiệu quả thực tế chỉ đạt 30÷65% 
(tùy thiết bị sử dụng và vị trí độ sâu tiến 
hành loại hình thí nghiệm trên) và để có sự 
thống nhất trong việc 
chuẩn hóa số liệu thì người ta xem 60% như 
là năng lượng hữu ích trung bình và lúc này 
thường quy đổi N thực tế về N60 (60% năng 
lượng hữu ích). 
Ví dụ: như có số liệu SPT tại hiện trường là 
N = 20 lúc này nếu lấy 60% năng lượng 
hữu ích thì giá trị thực của SPT là N = 20 . 
60/100 = 12 và lúc này giá trị N thực giảm 
đi nhiều so với giá trị N tại hiện trường khi 
chưa chuẩn hóa theo năng lượng. 
Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
45 
Sau đây là bảng tham khảo năng lượng hiệu quả (%) ứng với một số thiết bị SPT 
Bảng 1.1. Năng lượng hiệu quả (%) của một số thiết bị SPT. 
Loại SPT Loại dẫn (donut) Loại an toàn (safety) 
Dây + ròng rọc 
Tự động Dây + ròng rọc Tự động 
Bắc Mỹ 45 70 ÷ 80 80 ÷ 100 
Nhật 67 78 
Anh 50 60 
Ngoài ra, cùng một loại đất, N60 = 10 tại 1m, 
thì tại 30m, N60 có thể lên tới 20. Vì lúc này 
tại 30m, áp lực ngang lớn hơn rất nhiều so với 
tại 1m nên cần phải đập nhiều nhát búa hơn. 
Do đo, ta cần chuẩn hóa N60 theo các hệ số 
sau: 
N’60 = N60 x CN = N x CE x CN 
Trong đó: CE – hệ số hiệu quả: 
60
E
C hE 
(Bên cạnh đó, ở nước ta thường tạm lấy CE = 
0,5 ÷ 0,9, nếu thiết bị tiên tiến hơn thì có thể 
lấy cao hơn). 
CN – hệ số độ sâu, có thể lấy như sau: 
Liao & Whitman (1986): CN = (0,9576/’vo)0,5. 
Peck (1974): CN = 0,77.log(20/1,05/’vo) 
Skempton (1986): CN = 2/(1 + ’vo) 
(với ’vo - ứng suất hữu hiệu theo phương 
đứng). 
Ngoài ra, Bowles (1996) còn đề nghị các hệ 
số khác (2, 3, 4), 
+ 2 = min (1; 0,03L + 0,7) (với L chiều cần). 
+ 3 = 1 với ống lấy mẫu không có lớp lót; 
+ 3 = 0,9 với ống lấy mẫu có lớp lót, đất cát 
rời; 
+ 3 = 0,8 với ống lấy mẫ ucó lớp lót, đất sét 
hay cát chặt. 
+ 4 = 1 nếu hố khoan có đường kính 60 ÷ 
120mm; 
+ 4 = 1,05 nếu hố khoan có đường 
kính150mm; 
+ 4 = 1,15 nếu hố khoan có đường kính 
200mm. 
Những hệ số 2, 3, 4 tuy không quan trọng 
so với CN và CE nhưng cũng được xem xét nếu 
trong trường hợp cần thiết. 
3. Kết quả thí nghiệm 
Khi số liệu N thực tế được chuẩn hóa (hiệu 
chỉnh) hợp lý theo từng trường hợp cụ thể như 
đã nêu ở mục 2, việc lập biểu đồ thể hiện kết 
quả giá trị N là điều cần thiết (hình 1.3). 
Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
46 
Hình 1.3. Biểu đồ thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn – SPT (N). . 
§é
s©u
(m)
Tªn
líp
§é
s©u
líp
(m)
BÒ
dµy
(m)
H×nh
trô
Sè hiÖu vµ
®é s©u
mÉu
M« t¶ ®Êt
THÝ NGHI£M XUY£N TI£U CHU¢N (SPT)
k
1
2
3
4
5
6
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
16,0
18,0
20,0
22,0
24,0
26,0
28,0
30,0
32,0
34,0
36,0
38,0
40,0
14,0
1,3
3,2
5,0
9,0
15,0
25,0
40,0
1
,3
1
,9
1
,8
4
,0
6
,0
1
0
1
5
,0
HK1-1
1,8 - 2,0
HK1-3
5,8 - 6,0
HK1-4
7,8 - 8,0
HK1-5
9,8 - 10,0
HK1-6
11,8 - 12,0
HK1-7
13,8 - 14,0
HK1-8
15,8 - 16,0
HK1-9
17,8 - 18,0
HK1-10
19,8 - 20,0
HK1-11
21,8 - 22,0
HK1-12
23,8 - 24,0
HK1-13
25,8 - 26,0
HK1-14
27,8 - 28,0
HK1-15
29,8 - 30,0
HK1-16
31,8 - 32,0
HK1-17
33,8 - 34,0
HK1-18
35,8 - 36,0
HK1-19
37,8 - 38,0
HK1-20
39,8 - 40
HK1-2
3,8 - 4,0
Líp k: Xµ bÇn san lÊp
Líp 1: SÐt pha nÆng,
mµu n©u vµng - x¸m
xanh, tr¹ng th¸i dÎo
mÒm
Líp 2: SÐt pha lÉn
s¹n sái laterit, mµu
n©u ®á, tr¹ng th¸i
n÷a
Líp 3: SÐt pha, mµu
n©u vµng - n©u ®á -
x¸m xanh, tr¹ng th¸i
dÎo cøng
Líp 4: SÐt mµu n©u
vµng - n©u ®á - n©u
hång, tr¹ng th¸i dÎo
Líp 5: SÐt pha nÆng,
mµu x¸m ghi, tr¹ng
th¸i dÎo mÒm
Líp 6: C¸t pha, mµu
n©u vµng - x¸m vµng,
®«i chç lÉn sái th¹ch
15 15 15
N
cmcmcm
2 3 3 6 6
2 3 5 8 8
4 6 8 14
5 6 7 13
5 7 8 15
4 5 7 12
5 6 7 13
2 3 5 8
2 3 3 6
2 2 3 5
2 3 4 7
3 4 9 13
7 12 17 29
9 13 21 34
8 14 24 38
8 13 22 35
7 12 18 30
8 13 19 32
7 11 20 31
8 12 21 33
14
13
15
12
13
8
6
5
7
13
29
34
38
35
30
32
31
33
100 20 30 40 50
Sè hiÖu vµ ®é
s©u SPT
SPT1
2,0 - 2,45
SPT2
4,0 - 4,45
SPT3
6,0 - 6,45
SPT4
8,0 - 8,45
SPT5
10,0 - 10,45
SPT6
12,0 - 12,45
SPT7
14,0 - 14,45
SPT8
16,0 - 16,45
SPT9
18,0 - 18,45
SPT10
20,0 - 20,45
SPT11
22,0 - 22,45
SPT12
24,0 - 24,45
SPT13
26,0 - 26,45
SPT14
28,0 - 28,45
SPT15
30,0 - 30,45
SPT16
32,0 - 32,45
SPT17
34,0 - 34,45
SPT18
36,0 - 36,45
SPT19
38,0 - 38,45
SPT20
40,0 - 40,45
Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
47 
Từ biểu đồ thể hiện giá trị N trên, có thể ứng 
dụng vào các mục đích tính toán như đã nêu 
mục 1.1. 
4. Kết luận 
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (Standard 
Penetration Test – SPT) là một phương pháp 
thí nghiệm tại hiện trường và hiện nay loại 
hình thí nghiệm này khá phổ biến ở nhiều 
nước trên thế giới. Ngay cả ở nước ta thì hầu 
như những hạng mục khoan khảo sát địa chất 
xây dựng nào cũng kết hợp thí nghiệm SPT. 
Vậy, số liệu thí nghiệm SPT– N thực tế tại hiện 
trường chưa thực sự là số liệu ứng dụng cho 
mục đích tính toàn mà cần phải chuẩn hóa 
(hiệu chỉnh) số liệu thích hợp tương ứng theo 
từng trường hợp cụ thể của nền đất, cũng như 
thiết bị khảo sát (như là hiệu chỉnh theo mực 
nước dưới đất, độ sâu, năng lượng búa,) mà 
đã được nêu cụ thể mục 2, để có được số liệu 
N thích hợp phục vụ cho mục đích tính toán. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Tiêu chuẩn quốc gia, 2012. TCVN9351: 2012, NXB Bộ xây dựng. 
[2]. Vũ Công Ngữ, Nguyễn Thái (2002). Thí nghiệm đất hiện trường và ứng dụng trong phân tích 
nền móng, NXB Khoa học và kỹ thuật. 
[3]. Trần Văn Việt (2008). Cẩm nang dùng cho kỹ sư địa kỹ thuật, NXB Xây dựng. 
[4]. Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Dũng (2001) . Cơ học đất, NXB Khoa học và kỹ thuật. 
[5]. Bùi Trường Sơn (2009). Địa chất công trình, NXB Đại học quốc gia TP.HCM. 
[6]. Nguyễn Hồng Đức (2000). Cơ sở địa chất công trình và địa chất thuỷ văn công trình, NXB 
Xây dựng, Hà Nội. 
[7]. R. Whitlow, 1996. Cơ học đất (dịch), NXB Giáo dục, Hà Nội