Standard penetration test procedures and the effects in sands of overburden pressure, relative density, particle size, ageing and overconsolidation

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Abstract
Granted that good site control is exercised in carrying out the standard penetration test the energy delivered to the sampler, and therefore the blow count obtained in any given sand deposit at a particular effective overburden pressure, can still vary to a significant extent depending on the method of releasing the hammer, on the type of anvil and on the length of rods (if less than 10 m). For consistency it is essential to correct the observed blow count N to the value which would have been measured using a specified rod energy. A recommended value, which should be recognized internation- ally, is 60% of the free-fall energy of the standard hammer weight and drop. The corrected blow count is then designated as N60 and the normalized value (N1)60 at unit effective pressure (1 kg/cm2 or 100 kPa) may be regarded as a basic characteristic of the sand. Factors controlling the rod energy ratio are examined in detail and methods of deriving N60 values are developed. An examination of selected field and laboratory data shows that the relation between blow count, effective overburden pressure σν′ (kg/cm2) and relative density Dr is given to a close approximation by an equation of the form proposed by Meyerhof: N60 = (a + bσν′)Dr2 or (N160 = (a + b)Dr2 where a and b are constants for a particular sand within the range 0·35 < Dr < 0·85 and 0·5 kg/cm2 < σν′ < 2·5 kg/cm2.‖ The parameters a and b, values for which are given for all the cases studied, tend to increase with increasing grain size, with increasing age of the deposit and with increasing over-consolidation ratio. The long-standing apparent discrepancy between field and laboratory tests is resolved when the effects of differing rod energy ratios and of ‘ageing’ are taken into account. Also, the Terzaghi-Peck limits of blow count for various grades of relative density, as enumerated by Gibbs and Holtz, are shown to be good average values for normally consolidated natural sand deposits, provided that the blow counts are corrected to (N1)60 values. Pourvu que le chantier soit bien controle lors de ‘standard penetration test’ l'energie transmise à l'appareil de prise de chantillon et done le nombre de coups donnés dans un dépôt de sable à une pression effective de terrain de couverture spécifique peuvent encore varier de facon importante selon la méthode de déclanchement du marteau, le type d'enclume et la longueur des tiges (si moins de 10 m). Pour être correct il est essentiel de corriger le nombre de coups observe N pour obtenir la valeur qui aurait été mesurée si une énergie de tige spécifique avait été employée. Une valeur recommandée, qui devrait étre acceptée sur le plan international, est 60% de l* énergie de chute libre du poids normal du marteau. On appelle alors le nombre de coups corrigé N60 et on peut considérer la valeur normalisée (N1)60 à la pression effective spécifique (1 kg/cm2 ou 100 kPa) comme une caractéristique fondamentale du sable. L'article examine de facon détaillée les facteurs qui contrôlent le rapport de l'énergie de la tige et preśente des méthodes pour calculer des valeurs N60. Des données sélectionnées obtenues in situ et en laboratoire indiquent que le rapport entre le nombre de coups, la pression effective du terrain de couverture σν′ (kg/cm2) et la densité relative Dr est doneé à peu près par une équation de la forme proposée par équation de la, forme proposée par Meyerhof: N60 = (a + bσ‘ν′) Dr2 où a et b sont des constantes pour un sable spécifique dans l'intervalle 0·35 < Dr < 0·85 et 0·5 kg/cm2 < σν′ < 2·5 kg/cm2. Les paramètres a et b, dont les valeurs sont données pour tous les cas étudiés, tendent à s'accroître au fur et à mesure que le diamétre des grains, l'âge du depot et le rapport de surconsolidation augmentent. Le désaccord apparent trouvé depuis longtemps entre les essais in situ et en laboratoire disparait lorsqu'on tient compte des effets des rapports differents de l'énergie de la tige et du ‘vieillissement’. On démontre aussi que les limites du nombre de coups donnees par Terzaghi et Peck pour differentes fourchettes de densités relatives, comme mentionnées par Gibbs et Holtz, représentent de bonnes valeurs moyennes pour des dépôts naturels de sable normalement consolides, à condition que les nombres de coups soient corrigés pour obtenir les valeurs (N1)60.

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