Полевые испытания грунтов

Полевые испытания грунтов предназначены для получения физико-механических свойств грунтов непосредственно на месте строительной площадки, при этом снижается погрешность, и полученные результаты не нуждаются в завышении.

К полевым испытаниям относятся:

Испытание грунтов статическими нагрузками (испытания штампами)

Испытание грунтов методом зондирования

2.7.1 Испытание грунтов статическими нагрузками.

Во время строительства здания и после ввода его в эксплуатацию песчанистые и глинистые грунты под его основанием уплотняются под действующей на них статической нагрузки от постройки. Такие уплотнения грунта могут быть значительными и должны учитываться на стадии проектирования объекта. Количественной характеристикой сжимаемости грунтов считают модуль общей деформации E₀ (МПа), или модуль деформации. Наиболее точный способ определения несущей способности грунтов в полевых условиях – испытания штампами.

Сущность метода испытания штампом заключается в натурном моделировании процесса уплотнения достаточно большого объёма грунта (по сравнению с лабораторной пробой) под нагрузкой, сопоставимой с нагрузкой проектируемого здания. Испытанию подвергаются, как правило, крупнообломочные, песчаные и глинистые породы.

Рис.4.1

1- штамп, 2- гидравлический домкрат, 3- индикаторная установка, 4- продольная упорная балка, 5- винтовые анкерные сваи, 6-используемый грунт

индикаторная установка -мисура для измерения деформаций

Существуют разные конструкции установок, позволяющие выполнять штамповые испытания. Схема наиболее распространённой установки испытания грунтов статическими нагрузками представлена на рисунке 4.1.

Штампы выполняются в шурфах с минимальным сечением 1.5x1.5 м, в буровых скважинных диаметром 325 мм, в дудках диаметром 0.9 м, в шахтах, штольнях, в котлованах. При испытаниях на глубинах до 6 м и низком уровне грунтовых вод предпочтение отдаётся шурфам; при проведении опыта на глубине от 6 до 20 м. Если уровень грунтовых вод находится выше точки испытаний штампом, то опыт выполняют в скважине.

Рис 4.2

2.7.2 Испытание грунтов методом зондирования.

Метод динамического зондирования как полевой метод исследования грунтов основан на определении их сопротивления внедрению зонда под действием динамической нагрузки. Динамическое зондирование входит в состав инженерно-геологических изысканий и служит для определения:

расчленение разреза песчано-глинистых грунтов на слои и линзы;

ориентировочная оценка физико-механических свойств грунтов (для промышленно-гражданских сооружений III-IV класса капитальности физико-механические характе­ристики могут являться расчетными, для сооружений 1,11 класса получаемые показатели уточняются лабораторными и полевыми опытными работами);

выбор мест расположения опытных площадок и отбора образцов грунтов для уточ­нения их физико-механических свойств путем лабораторных исследований, штамповых и др. опытов в поле.

По результатам динамического зондирования вычисляют условное динамическое сопротивление грунта Р_Д, МПа (кгс/см²) погружению стандартного зонда.

При испытаниях грунтов динамическим зондированием применяют установки, состоящие из зонда (извлекаемого или неизвлекаемого), ударного устройства, опорной рамы и измерительного устройства.

Динамическое зондирование выполняют с помощью установок динамического зондирования, которые подразделяются на три типа по величине Р_Д.

Динамическое зондирование выполняют последовательно забивая свободно падающим молотом зонд в грунт, одновременно ведётся замер осадок зонда после нанесения нескольких ударов. Число таких ударов (n) называемых залогом, зависит от грунта и выбирается в диапазоне 1¸20. Для рыхлых песчано-глинистых пород оно не превышает 5.

Динамическое зондирование прекращают когда достигнута заданная глубина или когда погружение зонда незначительно (меньшее 2¸3 см за десять ударов). Перерывы в зондировании допускаются только для добавления штанг. По окончании зондирования либо извлекают из грунта весь инструмент (комплект ударных штанг с зондом), либо только комплект штанг в зависимости от применяемой конструкции зонда.

Метод динамического зондирования широко используется при проведении инженер­но-геологических изысканий под жилищное и промышленное строительство, строитель­ство дорог, возведение ЛЭП, газо- и нефтепроводов и т.д. Из-за простоты конструкций зондировочных установок, их небольшой массы, удобства в обслуживании (бригада из двух человек) этот метод широко применяется как в России, так и за рубежом.

Динамическое зондирование значительно сокращает стоимость изысканий и срок проведения полевых работ, так как зондировочные испытания выполняется гораздо быст­рее и стоимость их значительно ниже буровых и горнопроходческих работ, лабораторных исследований и других опытных испытаний грунтов. Так, геологический разрез глубиной 10 - 20 м получается в 2-3 разе быстрее, чем с помощью данных бурения, а его стоимость в 3-4 раза дешевле.

Рис.6 Конический наконечник

2.7.3 Определение коэффициента фильтрации грунтов опытными наливами в шурфы

Опытно-фильтрационные исследования

Опытно-фильтрационные работы в процессе проведения инженерно-геологических изысканий для строительства проводятся с целью определения гидрогеодинамических параметров водоносных горизонтов, таких как коэффициенты фильтрации и водопроводимости. Это необходимо для проектирования дренажных систем и построения достоверных прогнозных гидрогеологических моделей.

Среди полевых методов изучения грунтов опытно-фильтрационные за­нимают одно из важнейших мест. Они предназначены для определения во­допроницаемости грунтов, которая характеризуется коэффициентом фильт­рации. Коэффициент фильтрации используется при гидрогеологических расчетах фильтрационных потерь из каналов и водохранилищ, притока воды в строительные выработки, кривых подпора, фильтрационного дав­ления на сооружения, запасов подземных вод и т.д.