标准贯入试验(Standard Penetration Test,标准贯入试验)是目前国内外常用的一种原位试验方法,历史悠久,具有直观、易于操作、造价小、便于一般工程师理解、拥有庞大的工程经验及数据积累的优点。但同时也有着诸多缺点,如缺乏理论依据,对地基承载力等土体力学指标的判断仅仅基于锤击数,这样的方法过于笼统,试验操作系统及后续的数据处理的自动化程度也很低,试验结果受锤击系统的型式、杆长及接头数量的影响较大且对其进行修正的方法过于概化及简单化等等。以往有关冲击波动理论在岩土工程领域的应用大都集中在桩的动测方面,如低/高应变方法,有关采用冲击波动理论对标准贯入试验的定量化研究目前还较少,因而凸显出本文研究的创新性及重要意义。本文通过查阅标准贯入试验研究方法的相关文献与工程应用历程,对其优缺点进行的详细的回顾分析,基于其缺点,提出标准贯入试验的定量化研究的重大工程意义与必要性。接着,本文基于前人在标准贯入试验中的定量化研究历程,对弹性波一维传播理论在标准贯入试验上的分析模型进行了详细的回顾与分析,包括简化运动方程、Fairhurst撞击理论、D’Alembert一维波动传播理论以及波动方程分析(WEA)等。基于对前人工作的成果的分析总结,本文基于弹性波在一维杆件上的传播理论,采用力量平方法(Force Square Method,F2M)、力量速度法(Force Velocity Method,FVM)以及通过建立贯入阻力法,建立适合的标准贯入试验分析模型。通过对标准贯入试验冲击模型的建立与分析,开展了试验仪器设备的制作与选型,研制了专门的短钻杆,基于试验所要求的基本参数,对加速度传感器、应变传感器、电荷放大器、动态应变放大器以及数据采集卡进行选型,确定最终的试验仪器设备并进行调试与检验,并引入Labview虚拟机软件开发工具,编制了相应的数据采集程序与计算的程序。通过在江西、南京等工程场地上进行现场试验,得到加速度与应变随时间的变化曲线,通过信号分析与数据处理,得到滤波后的加速度历时曲线与的力历时曲线,进而得到质点所处断面的力、质点速度、质点位移、击打能量以及总贯入阻力等指标。将它们与土的地基承载力、桩端阻力、桩侧阻力、内摩擦力等力学指标进行拟合以得到相应的经验公式的方法。总体而言,本文得到如下结论:①随着土层深度(杆长长度)的增大,信号的有效时间增大,两者呈正相关关系;②信号的主频随土层深度(杆长长度)的增大减小,两者呈反相关关系;③质点速度与标贯击数N值呈反相关关系,与杆长呈反相关关系;④质点位移与标贯击数N值呈反相关关系,与杆长呈现正相关关系;⑤质点所处横截面的力与标准贯入击数N值呈反向关系,与杆长的关系并不明显;⑥力量速度法与力量平方法计算出来的击打能量呈现周期性,但结果相差较大,击打能量与标贯击数呈反相关关系,与钻杆长度呈反相关关系;⑦动贯入阻力的变化随时间呈正负周期性变化,且与标贯击数N值及杆长呈正相关关系;⑧地基承载力等土体力学指标与质点所处横截面的力的最大值、质点速度最大值、FV法计算的击打能量值的拟合度较高,而与F2所计算的击打能量值以及总贯入阻力值的拟合度较低。接着,本文针对本文试验的特征,提出在仪器设备制备与选型、现场试验、信号分析与数据处理计算过程中需要注意的要点,建议以地基承载力等土体力学指标与与应力最大值、速度最大值、FV法计算的击打能量值的拟合经验公式作为工程应用中的参考计算公式。最后,本文总结不足之处,对需要进一步进行的研究进行了展望,包括弹性应力波的横向传播干扰,仪器设备的进一步改进,以及需要加大试验数量以进一步检验本文方法等内容。