Полевые методы исследований грунта

Помимо лабораторных работ в практике инженерно-геологических изысканий для строительства прочностные и деформационные свойства грунтов определяются полевыми методами (статическое и динамическое зондирование, испытание штампом, испытания на срез целиков грунта и другие).

 

Полевые виды инженерно-геологических исследований обладают рядом преимуществ относительно лабораторных методов, главное из которых то, что они изучают свойства пород в массиве при естественных условиях их залегания.

 

Одним из основных и распространенных полевых методов, применяющихся при проведении инженерных изысканий для подавляющего большинства объектов строительства является испытание грунтов методом статического зондирования.

 
Статическое зондирование грунта

Метод полевых испытаний грунтов статическим зондированием применяют в комплексе с другими видами инженерно-геологических работ или отдельно для:

  • выделения инженерно-геологических элементов (толщины слоев и линз, границ распространения грунтов различных видов);

  • оценки пространственной изменчивости состава и свойств грунтов;

  • определения глубины залегания кровли скальных и крупнообломочных грунтов;

  • количественной оценки характеристик физико-механических свойств грунтов (плотности, модуля деформации, угла внутреннего трения и сцепления грунтов и др.);

Метод испытания штампом

Испытания грунта проводят в горных выработках (расчистках, котлованах, шурфах, штреках, буровых скважинах и т.д.) или в массиве грунта при сохранении природного сложения грунта.

Характеристики определяют по результатам нагружения грунта вертикальной нагрузкой в забое горной выработки с помощью штампа.

Результаты испытаний оформляют в виде графиков зависимости осадки штампа от нагрузки.

В состав установки для испытания грунта штампом входят:

  • штамп;

  • устройство для создания и измерения нагрузки на штамп;

  • анкерное устройство (для установок без грузовой платформы);

  • устройство для измерения осадок штампа;

  • устройство для замачивания и контроля влажности грунта (при испытании просадочных грунтов).

При испытаниях в котлованах, шурфах и дудках штамп с плоской подошвой устанавливают на дно выработки. После установки штампа проверяют горизонтальность его положения.

  • определения степени уплотнения и упрочнения грунтов;

  • оценки возможности забивки свай и определения глубины их погружения;

  • определения данных для расчета свайных фундаментов;

  • выбора мест расположения опытных площадок и глубины проведения полевых испытаний, а также мест отбора образцов грунтов для лабораторных испытаний;

  • контроля качества геотехнических работ.

Установка статического зондирования (см. фото) обычно смонтирована на переоборудованной буровой установке или установлена на специальной грузовой машине.

Машина с установкой устанавливается так, чтобы испытание происходило вертикально. Статическое зондирование осуществляется путем задавливания  в грунт статической нагрузкой конического зонда.

 

В ходе опыта происходит постоянное наращивание штанг с целью провести опыт до требуемой глубины. Встроенные в зонд датчики (на наконечнике и по боковой поверхности конуса) измеряют лобовое сопротивление под конусом зонда и интенсивность трения по боковой поверхности.

 

Провода от датчиков находятся в полых толчковых штангах и передают сигналы от конуса зонда на поверхность на регистрирующие приборы. Регистрация величин давлений, подаваемых от зонда, происходит при задавливании через каждые 20 см глубины (см. иллюстрацию).

Количественную оценку характеристик физико-механических свойств грунтов проводят на основе статистически обоснованных зависимостей между показателями сопротивления грунта внедрению зонда и результатами определения характеристик другими стандартными методами.

Результаты испытаний оформляются в виде графиков изменения параметров сопротивления грунта внедрению зонда в зависимости от глубины зондирования.

Графики испытаний сопровождаются инженерно-геологическим разрезом по ближайшей к точке зондирования горной выработке.

Погружение винтового штампа производят завинчиванием механически или вручную ниже забоя скважины или с поверхности в массив грунта без бурения скважины.

После установки штампа монтируют устройство для нагружения штампа, анкерное устройство и измерительную систему, затем записывают начальные показания приборов.

Нагрузку на штамп ступенчато увеличивают. Общее число ступеней давления после достижения давления, соответствующего вертикальному нормальному напряжению от собственного веса грунта  на отметке испытания, должно быть не менее четырех.

Время выдержки каждой последующей ступени давления должно быть не менее времени выдержки предыдущей.

Каждую ступень давления выдерживают до условной стабилизации деформации грунта (осадки штампа). Конкретный выбор схемы испытаний производится в зависимости от комплекса характеристик, необходимых для проектирования.

Испытания по схеме "двух кривых" выполняют при необходимости определения полного комплекса характеристик, по схеме "одной кривой" – в случаях, когда достаточно определить модуль деформации грунта природной влажности и относительную просадочность при одном заданном давлении.

По данным испытаний строят график зависимости осадки штампа от давления (см. иллюстрацию).

ИНЖЕНЕРНАЯ  ГЕОЛОГИЯ

для  любознательных. Часть VI

Логотип ООО "Стройгеология"
+7 (495) 660-36-16