внедрение конического наконечника в грунт применяется в таком методе определения свойств грунта как

Методы инженерно-геологических изысканий

Тел: +7 (495) 728-94-19
Тел: +7 (963) 659-59-00
Москва, Олонецкий пр. д. 4/2

выполняем работы по г. Москве
и всей Московской области

ООО «Буровики»:

Основные методы геологических изысканий

1 400 рублей за метр. Подробнее
Почему стоит заказать именно у нас

Основная задача бурения геологоразведочных скважин, это проходка толщи грунтов с описанием их сосава (литологический разрез) и отбор проб, для дальнейшего лабораторного исследования. Для этих целей, как правило, используются буровые станки. Они различаются как по характеристикам, так и по способу бурения.

Зондирование грунтов, статическое или динамическое

Нередко бурение скважин не способно дать общую картину геологических условий площадки будущего строительства, особенно это проявляется для песчаных грунтов. В этом случае прибегают к изысканиям методами статического и динамического зондирования.

Полевые исследования грунтов в ходе инженерно-геологических изысканий имеют целый ряд преимуществ над лабораторными. Главным из них является изучение гораздо большего объема горных пород в их естественном состоянии. С помощью полевых методов исследования можно получить показатели, характеризующие некоторые свойства оснований. Статистическое и динамическое зондирование в свою очередь определяют неоднородность состава и состояния грунтов.

Данный метод осуществляется с помощью вдавливания в грунт испытательного зонда статической нагрузкой. Для выполнения статистического зондирования необходима специальная установка, обеспечивающая вдавливание зонда в грунт. В ходе исследования можно получить показатели удельного сопротивления грунта под конусом зонда, а также удельного сопротивления грунтов на муфте трения зонда.

Статистическое и динамическое зондирование выполняются на выбор организации – исполнителя при различных требованиях заказчика. В свою очередь статистическое зондирование наиболее часто применяют при разработке проекта свайного фундамента под здание (сооружение) для вычисления несущей способности буронабивных свай и забивных свай разного сечения. Также данный метод исследования позволяет оценить целесообразность проектирования свайного фундамента на исследуемой территории.

Метод зондирования – это способ определения природной плотности песчаных грунтов, которые находятся в ниже уровня подземных вод или имеют рыхлое состояние. Установить природную плотность этих грунтов при помощи прямых методов довольно трудно, поэтому приходится применять косвенные. Одним из таких методов является зондирование грунтов. Суть метода заключается в том, что в грунт внедряются конический наконечник (зонд) диаметром от 36 до 74 мм и углом при вершине 60 градусов.

Если необходимо исследовать рыхлые грунты, которые не содержат крупных включений твердых пород, используется статический метод зондирования. В этом случае между удельным статическим сопротивлением внедрению конического наконечника и плотностью грунта устанавливаются корреляционные зависимости, на основе которых и производят анализ. Когда нужно определить плотность песков, модуль общей деформации и консистенции глинистых грунтов путем использования корреляционных зависимостей между этими показателями и удельным динамическим сопротивлением зондированию используется динамическое зондирование.

Статическое зондирование производят для того, чтобы разделить песчаные толщи по плотности сложения, а также для определения характеристик прочности и деформационных показателей. И статическое, и динамическое зондирование позволяет получить полезную инженерно-геологическую информацию, поэтому эти два метода являются одними из основных при проведении изысканий.

Чтобы определить деформационные характеристики грунтов, которые будут основой проектируемого сооружения, необходимо производить штамповые испытания, суть которых заключается в измерении осадка грунта под штампом, когда осуществляется передача нагрузки на него. Чаще всего такие испытания проводятся на территории, где планируется размещение зданий и сооружений нормального или повышенного уровня ответственности.

Стоит отметить, что динамическое зондирование чаще всего используется для исследования песчано-глинистых пород, которые содержат не более 40 % крупнообломочного материала. Расчленение разреза пород на слои, которые отличаются сопротивлением динамической пенетрации с высокой точностью (до 0,05 м), установление степени однородности, и определение показателей некоторых свойств и глубины забивки свай возможно именно при помощи метода зондирования.

Штамповые испытания грунтов

Очень часто после окончания строительства здания (сооружения) и со временем его некоторой эксплуатации возникают довольно неприятные процессы: усадка фундамента со всеми вытекающими отсюда последствиями. Это говорит о том, что предварительно перед началом разработки проекта конструкции на данном участке не проводились инженерно-геологические изыскания. Поскольку данные по исследованию грунта и особенностей поведения подземных вод могут существенно повлиять на техническую часть проекта строительства. В основном, песчанистые и глинистые грунты под воздействием на них тяжести сооружения (дома) имеют свойство к уплотнению. Для того, чтобы заранее можно было определить склонны ли исследуемые грунты к уплотнению и проводят испытание вертикальными статическими нагрузками — штампом.

Цель и результаты данного испытания

Несущая способность грунтов в полевых условиях наиболее точно определяется именно таким видом испытаний. Деформация грунта бывает двух видов:

Упругая деформация: имеет свойство восстанавливаться после снятия нагрузки;

Остаточная деформация.

Испытание вертикальными статическими нагрузками — штампом приносят также следующие результаты: относительную просадочность грунтов, начальную их просадочность и модуль деформации. Также следует отметить, что показатели модуля деформации, полученные в полевых условиях при помощи штампа, гораздо выше оцениваются по точности, чем полученные в лаборатории. Для разных типов грунтов существует свой комплекс статических испытаний штампом: так, например, для лессов главным в исследовании является определение начального просадочного давления, а для просадочных грунтов – определение относительной просадочности. Геологические изыскания позволяют точно определить тип грунта на том или ином участке.

Суть испытания штампом

Испытание вертикальными статическими нагрузками — штампом заключается в искусственном моделировании процесса уплотнения грунта (достаточно в большом объеме) под давлением нагрузки на него, которую можно сопоставить с нагрузкой будущего проектируемого здания. Зачастую такому испытанию следует обязательно подвергать крупнообломочные, глинистые и песчаные породы, которые склонны к усадке.

Для этого из предварительно пробуренной скважины берут пробы грунта и определяют их физико-механические характеристики в условиях лаборатории. Обязательным также является определение водоносного горизонта. Для уточнения выбора места испытания необходимо знать точную ширину и глубину заложения фундамента будущего строения. Данные исследования влияют на выбор штампа и на место проведения вертикального статического испытания. От характеристики грунта в разрезе скважины зависит и количество слоев, которые будут подвергаться испытанию.

Испытание вертикальными статическими нагрузками — штампом выполняется в шурфах с min сечением 1,5 Х 1,5 метра. Также при данном испытании следует учитывать уровень грунтовых вод: если он находится выше предполагаемой точки испытания штампом, тогда опыт выполняется в скважине.

Описываемый вид испытания считается довольно трудоемким и в некоторых случаях может занять целый день или даже несколько дней для повторного исследования (в виде технических причин). На количество данных испытаний также влияет и уникальность будущего строительного объекта, его технические особенности, неоднородность инженерно-геологического разрез. Не смотря на то, что данный метод полевых исследований грунтов является очень сложным и ответственным, требующим определенных навыков и применения дорогостоящего спецоборудования, Он (метод исследований) позволяет добиться наиболее достоверных значений модуля деформации грунта.

Другие виды (удельное электрическое сопротивление грунта)

Наша организация выполняет инженерно-геологические изыскания для определения свойств грунтов и их основных характеристик. При выполнении данной работы мы используем различные методы и виды исследований, которые позволяют детально описать тот или иной вид грунта и по возможности спрогнозировать его поведение в различных ситуациях (при морозе, с повышением уровня грунтовых вод и т.п.). Определение удельного электросопротивления грунтов является одним из важных видов исследований, которое позволяет характеризовать способность конкретного грунта препятствовать прохождению электрического тока.

Цель данного исследования

Данное исследование проводится как в полевых, так и лабораторных условиях. Определение удельного электросопротивления грунтов необходимо в первую очередь на участках, где есть вероятность возникновения опасных процессов техногенного характера (например, коррозия). Данное свойство грунтов не является причиной возникновения коррозионных процессов, но грунтовых массах, где удельное электросопротивление небольшое, сила тока образующейся коррозии может иметь разрушающий характер для сооружения (здания, дома). Специалисты нашей организации исследуют данный показатель, т.к. он обратно пропорционален коррозионной активности грунта: чем больше сопротивление, тем меньше возможность возникновения коррозии.

Также проводя геологические изыскания мы определяем удельное электросопротивление грунтов с целью правильного расчета и проектирования в дальнейшем заземляющих устройств для сооружений и зданий (например, при прокладке трубопровода). Определение удельного электросопротивления грунтов необходимо и для уточнения: соответствует ли основная электрическая характеристика данного грунта установленным нормам (сопротивление растеканию электрического тока с заземлителя в землю).

Процесс исследования

Мы выполняем данный вид исследования в лабораторных условиях на высокоточном оборудовании. Для этого необходимо выехать на участок исследования и взять пробу грунта в скважине, шурфе и траншее из слоев, которые расположены на глубине возведения сооружения (дома). Определение удельного электросопротивления грунтов проводится по специальной методике с учетом заданного интервала. В некоторых случаях, когда уровень грунтовых вод значительно выше глубины закладки фундамента, данный факт также учитывается и проба грунта должна быть гораздо меньшего объема.

Согласно специальным формулам лаборанты рассчитывают удельное электросопротивление грунта и полученные данные вносятся в специальный протокол исследования. Для получения раскрытой и детальной информации о геологии участка необходимо провести полный комплекс испытаний и исследований в полевых и лабораторных условиях. Мы имеем возможность выехать на местность и, исходя из конкретной ситуации, предложить заказчику необходимый ряд исследований. Геология участка бывает довольно непредсказуемой и сложной. Благодаря наличию усовершенствованной лаборатории мы предоставляем все необходимые мероприятия по изучению свойств грунтов и характеристики природных вод. Для точного расчета фундамента и разработки проекта строительства необходимо учитывать эти показатели, чтобы избежать в дальнейшем неприятных последствий (разрушений, смещений, подтоплений и т.п.) и лишней траты денег на восстановление.

Источник

Полевые методы испытания грунта

Полевые испытания грунтов производятся на площадках, где планируют строить или проводить реконструкцию инженерных сооружений. Для проведения исследований применяют специальную технику и оборудование. Испытательные мероприятия выполняют аккредитованные строительные лаборатории. Тесты предназначены для решения разных задач.

В ходе полевых испытаний:

Полевые испытания включают большой комплекс мероприятий. Рассмотрим виды исследований более подробно.

Статическое зондирование

Данный метод широко применяется в России из-за частого использования свайных фундаментов в качестве основания для различных зданий. Исследование проводится по ГОСТ 19912-2012. В ходе статического зондирования получают большой комплекс данных: рассчитывают несущую способность свай, получают сведения о недренированной прочности грунтовых слоев (сопротивление сдвигу нестабилизированных оснований), вычисляют угол внутреннего трения, а также компрессионный модуль деформации, пороговое давление. Кроме того, сейчас глубина испытания увеличилась до 45 м, благодаря применению специального оборудования.

Методика позволяет отбирать образцы подземных вод и пород, исследовать грунты в условиях естественного залегания. С помощью проб, которые получают при статическом зондировании, решают ряд важных задач, например:

Одновременно со статическим зондированием выполняются геофизические исследования, включающие электроразведку, сейсмическое профилирование и т.д.

Динамическое зондирование

Исследование выполняют по ГОСТ 19912-2012. Данный метод используют в грунтах, где естественным основанием является песчаный слой, а фундамент сделан, как плитный ростверк, т.е. верхняя часть фундамента распределяет нагрузку между несущими элементами здания. Для проведения исследования используют зонд, ударную установку и измерительное оборудование. Применяют специальные колесные или гусеничные установки с молотом весом до 63,5 кг. В ходе зондирования получают следующие данные о грунтовых слоях:

Несмотря на то, что получаемых сведений немного, их хватает для проектирования зданий и сооружений со средней или малой нагрузкой на основание.

Испытания штампами

Данные исследования проводятся в соответствии с ГОСТ 20276.1-2020, чтобы определить штамповый модуль деформации грунта, т.е. деформационные свойства грунта на каждом этапе нагрузки. В ходе тестов моделируют реальную вертикальную нагрузку сооружения на толщу с учетом масштабного эффекта. При исследовании прослеживают осадку, вычисляют величину предельного давления, вызывающего деформацию почвы. Таким образом, данный метод представляет собой натурное моделирование процесса уплотнения грунта, т.е. исследование, проводимое в условиях, соответствующих условиям эксплуатации.

Штамп выполнен в виде винтовой или плоской конструкции, может различаться по площади подошвы, видам установленного оборудования для нагружения и модификации измерительных приборов для определения осадки.

Прессиометрия

Прессиометрия (ГОСТ 20276.2-2020) – еще один метод полевых испытаний, который используют, чтобы оценить прочность и деформационные свойства скальных, а также щебенисто-глинистых и песчаных грунтов в стенках буровых скважин. В ходе исследования прикладывается давление к грунту, который вскрывается в стенках скважин, а затем измеряется степень деформации.

Испытания проводятся радиальными прессиометрами. По сути, оборудование определяет те же характеристики, что и штампы. Но принцип действия установки совершенно другой. Прибор опускают в скважину на металлическом тросе, он давит на стенки за счет расширения камеры. Т. е. давление осуществляется сбоку, а не сверху.

Вращательный срез

Испытания на сдвиг (вращательный срез) проводят по ГОСТ 20276.5-2020 для глинистых текучих и мягкопластичных грунтов, рыхлых песков, торфяных отложений, где отобрать образцы с ненарушенной структурой невозможно. Также метод применяют для грунтов, прочностные свойства которых, определенные лабораторными методиками, недостоверны. Исследование проводится лопастными приборами в оборудованной скважине в целях определения прочности. Специальный прибор – сдвигомер-крыльчатка – оценивает удельное сцепление и сопротивление сдвигу. Исследования проводят путем определения максимального крутящего момента, который возникает при вращении крыльчатки с 4-мя лопастями, погруженной в грунт.

Опытно-фильтрационные испытания

Опытно-фильтрационные исследования – это комплекс полевых методов испытаний (ГОСТ 23278-2014), которые определяют гидрогеологические, гидродинамические свойства грунтовых слоев. К таким методикам относятся:

Откачка вод из горных выработок выполняется, чтобы решить различные задачи, связанные с орошением, осушением, водоснабжением. По информации, полученной в ходе исследования, определяют удельный и общий дебиты (производительность скважины), показатели снижения уровня, рассчитывают коэффициенты фильтрации, форму, темпы роста, размеры депрессионной воронки и другие параметры. На участках, где подземные воды залегают глубоко, или условия неблагоприятны для проведения откачки, используют наливы воды и нагнетания воздуха в шурфы. Нагнетания воздуха позволяют оценить фильтрационные свойства, удельное водопоглощение скальных и полускальных водоносных пород. Наливы воды помогают изучить водопроницаемость необводненных рыхлых и связных горных пород в условиях естественного залегания.

Экспресс-методики применяют, чтобы провести ориентировочную сравнительную оценку фильтрационных характеристик водоносных пород на первых стадиях гидрогеологических исследований.

Компрессионные испытания

Компрессионные методы применяют в целях изучения механических свойств, деформационных показателей грунта. На образец воздействуют высоким давлением. Исследование проводится по ГОСТ 12248.4— 2020. В ходе испытания грунт сжимают таким образом, чтобы он не расширялся по бокам.

Основные параметры, которые определяют в ходе компрессионного воздействия, это:

На основе полученных данных рассчитывают начальный показатель пористости почвы. Определение сжимаемости – также один из этапов компрессионных исследований. Данный параметр используется как расчетный модуль деформации, который позволяет определить усадку сооружения, изучить почву, понять, может ли она использоваться, как основание под строительство здания. После выполнения теста образцы классифицируют по категориям на незначительно сжимаемые, сильно сжимаемые и средней степени сжатия. Расчет показателей сжатия требуется для определения риска осадки сооружения, оценки свойств грунта.

Также в ходе компрессионных испытаний определяют прочность. Для этого выявляют условия, при которых возникают трещины отрыва и сдвига, которые происходят на участках движения слоев грунтовых пород.

Оборудование и спецтехника для полевых испытаний

В ходе проведения полевых испытаний грунтовых слоев применяют разные виды оборудования. Это:

Также во время полевых испытаний применяют различные измерительные приборы, комплекты регистрации результатов и пр. По окончании проверок составляется протокол.

Полевые испытания – это широко распространенные методики. Данный комплекс исследований позволяет проводить проверки непосредственно на объекте и получать первичные результаты о свойствах и состоянии грунта. Но чтобы результаты были точными и достоверными, проводить полевые испытания должна аккредитованная строительная лаборатория, в которой есть все необходимое для решения самых сложных задач.

Источник

Полевые методы испытания грунта

Полевые испытания грунтов производятся на площадках, где планируют строить или проводить реконструкцию инженерных сооружений. Для проведения исследований применяют специальную технику и оборудование. Испытательные мероприятия выполняют аккредитованные строительные лаборатории. Тесты предназначены для решения разных задач.

В ходе полевых испытаний:

Полевые испытания включают большой комплекс мероприятий. Рассмотрим виды исследований более подробно.

Статическое зондирование

Данный метод широко применяется в России из-за частого использования свайных фундаментов в качестве основания для различных зданий. Исследование проводится по ГОСТ 19912-2012. В ходе статического зондирования получают большой комплекс данных: рассчитывают несущую способность свай, получают сведения о недренированной прочности грунтовых слоев (сопротивление сдвигу нестабилизированных оснований), вычисляют угол внутреннего трения, а также компрессионный модуль деформации, пороговое давление. Кроме того, сейчас глубина испытания увеличилась до 45 м, благодаря применению специального оборудования.

Методика позволяет отбирать образцы подземных вод и пород, исследовать грунты в условиях естественного залегания. С помощью проб, которые получают при статическом зондировании, решают ряд важных задач, например:

Одновременно со статическим зондированием выполняются геофизические исследования, включающие электроразведку, сейсмическое профилирование и т.д.

Динамическое зондирование

Исследование выполняют по ГОСТ 19912-2012. Данный метод используют в грунтах, где естественным основанием является песчаный слой, а фундамент сделан, как плитный ростверк, т.е. верхняя часть фундамента распределяет нагрузку между несущими элементами здания. Для проведения исследования используют зонд, ударную установку и измерительное оборудование. Применяют специальные колесные или гусеничные установки с молотом весом до 63,5 кг. В ходе зондирования получают следующие данные о грунтовых слоях:

Несмотря на то, что получаемых сведений немного, их хватает для проектирования зданий и сооружений со средней или малой нагрузкой на основание.

Испытания штампами

Данные исследования проводятся в соответствии с ГОСТ 20276.1-2020, чтобы определить штамповый модуль деформации грунта, т.е. деформационные свойства грунта на каждом этапе нагрузки. В ходе тестов моделируют реальную вертикальную нагрузку сооружения на толщу с учетом масштабного эффекта. При исследовании прослеживают осадку, вычисляют величину предельного давления, вызывающего деформацию почвы. Таким образом, данный метод представляет собой натурное моделирование процесса уплотнения грунта, т.е. исследование, проводимое в условиях, соответствующих условиям эксплуатации.

Штамп выполнен в виде винтовой или плоской конструкции, может различаться по площади подошвы, видам установленного оборудования для нагружения и модификации измерительных приборов для определения осадки.

Прессиометрия

Прессиометрия (ГОСТ 20276.2-2020) – еще один метод полевых испытаний, который используют, чтобы оценить прочность и деформационные свойства скальных, а также щебенисто-глинистых и песчаных грунтов в стенках буровых скважин. В ходе исследования прикладывается давление к грунту, который вскрывается в стенках скважин, а затем измеряется степень деформации.

Испытания проводятся радиальными прессиометрами. По сути, оборудование определяет те же характеристики, что и штампы. Но принцип действия установки совершенно другой. Прибор опускают в скважину на металлическом тросе, он давит на стенки за счет расширения камеры. Т. е. давление осуществляется сбоку, а не сверху.

Вращательный срез

Испытания на сдвиг (вращательный срез) проводят по ГОСТ 20276.5-2020 для глинистых текучих и мягкопластичных грунтов, рыхлых песков, торфяных отложений, где отобрать образцы с ненарушенной структурой невозможно. Также метод применяют для грунтов, прочностные свойства которых, определенные лабораторными методиками, недостоверны. Исследование проводится лопастными приборами в оборудованной скважине в целях определения прочности. Специальный прибор – сдвигомер-крыльчатка – оценивает удельное сцепление и сопротивление сдвигу. Исследования проводят путем определения максимального крутящего момента, который возникает при вращении крыльчатки с 4-мя лопастями, погруженной в грунт.

Опытно-фильтрационные испытания

Опытно-фильтрационные исследования – это комплекс полевых методов испытаний (ГОСТ 23278-2014), которые определяют гидрогеологические, гидродинамические свойства грунтовых слоев. К таким методикам относятся:

Откачка вод из горных выработок выполняется, чтобы решить различные задачи, связанные с орошением, осушением, водоснабжением. По информации, полученной в ходе исследования, определяют удельный и общий дебиты (производительность скважины), показатели снижения уровня, рассчитывают коэффициенты фильтрации, форму, темпы роста, размеры депрессионной воронки и другие параметры. На участках, где подземные воды залегают глубоко, или условия неблагоприятны для проведения откачки, используют наливы воды и нагнетания воздуха в шурфы. Нагнетания воздуха позволяют оценить фильтрационные свойства, удельное водопоглощение скальных и полускальных водоносных пород. Наливы воды помогают изучить водопроницаемость необводненных рыхлых и связных горных пород в условиях естественного залегания.

Экспресс-методики применяют, чтобы провести ориентировочную сравнительную оценку фильтрационных характеристик водоносных пород на первых стадиях гидрогеологических исследований.

Компрессионные испытания

Компрессионные методы применяют в целях изучения механических свойств, деформационных показателей грунта. На образец воздействуют высоким давлением. Исследование проводится по ГОСТ 12248.4— 2020. В ходе испытания грунт сжимают таким образом, чтобы он не расширялся по бокам.

Основные параметры, которые определяют в ходе компрессионного воздействия, это:

На основе полученных данных рассчитывают начальный показатель пористости почвы. Определение сжимаемости – также один из этапов компрессионных исследований. Данный параметр используется как расчетный модуль деформации, который позволяет определить усадку сооружения, изучить почву, понять, может ли она использоваться, как основание под строительство здания. После выполнения теста образцы классифицируют по категориям на незначительно сжимаемые, сильно сжимаемые и средней степени сжатия. Расчет показателей сжатия требуется для определения риска осадки сооружения, оценки свойств грунта.

Также в ходе компрессионных испытаний определяют прочность. Для этого выявляют условия, при которых возникают трещины отрыва и сдвига, которые происходят на участках движения слоев грунтовых пород.

Оборудование и спецтехника для полевых испытаний

В ходе проведения полевых испытаний грунтовых слоев применяют разные виды оборудования. Это:

Также во время полевых испытаний применяют различные измерительные приборы, комплекты регистрации результатов и пр. По окончании проверок составляется протокол.

Полевые испытания – это широко распространенные методики. Данный комплекс исследований позволяет проводить проверки непосредственно на объекте и получать первичные результаты о свойствах и состоянии грунта. Но чтобы результаты были точными и достоверными, проводить полевые испытания должна аккредитованная строительная лаборатория, в которой есть все необходимое для решения самых сложных задач.

Источник