Штамповые испытания грунтов в скважинах


Испытания грунта штампом

Испытания грунта штампом

Для сооружений 1 и 2 уровня ответственности обязательным является подтверждение характеристик грунтов прямыми полевыми методами, одним из которых являются штамповые испытания. Испытание грунтов статическими нагрузками выполняются как правило винтовым штампом площадью S = 600 см2.

Специалисты ООО  «Геодата» выполняют штамповые испытания грунтов с составе комплексных инженерно-геологических изысканий, как на небольшой глубине, до 3 метров, так и на глубине от 10 до 15 метров.

Стоимость проведения винтовых штамповых испытаний начинается от 25 000 рублей и  зависит от глубины и количества опытов на объекте, и согласовывается в каждом отдельном случае. Уточнить стоимость штамповых испытаний грунта можно по телефону 8-499-341-86-56. Штамповые испытания грунтов проводят согласно ГОСТ 20276-12 «Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости», для определения прочностных свойств грунта(модуля деформации) в массиве природного сложения.

Штамповые испытания грунтов проводят на глубине заложения проектируемого сооружения, непосредственно в местах расположения фундаментных плит. Изучается несущая способность слоя  грунта, на которой и будет стоять фундамент сооружения.

Испытания проводят с учетом природного давления и проектной нагрузки на грунтовый массив от веса сооружений до условной стабилизации. За условную стабилизацию принимается приращение осадки штампа, не превышающее 0,1 мм за вышеуказанное время. Результаты испытаний грунтов штампом приводят в приложении к отчету.

В скважинах  на глубинах до10 -15 м (от уровня дневной поверхности) выполняют  штамповые испытания грунтов. Испытание грунтов статическими нагрузками выполняются  как правило винтовым штампом площадью S = 600 см2. Тип штампа – «ШВК»

Испытания грунта штампом

Испытания проводят с учетом природного давления и проектной нагрузки на грунтовый массив от веса сооружений .

Время условной стабилизации деформаций при испытаниях обычно  принято:

— 0,5 ¸ 2,0 часа – для песчаных грунтов;

— 1,0 ¸ 3,0 часа – для глинистых грунтов.

За условную стабилизацию принимается приращение осадки штампа, не превышающее 0,1 мм за вышеуказанное время.

Результаты испытаний грунтов штампом приводят  в приложении к отчету.

Испытания грунта штампом

Рис.1. Винтовой штамп S=600 см2 перед началом опыта

Испытания грунта  штампом

Испытания грунта  штампом

Рис.2 и 3. Рабочие моменты выполнения штамповых испытаний грунтов

Испытания плоским штампом: диаметром 600 мм2 1000 мм2 2500 мм2 5000 мм2

Испытания плоским штампом применяется для определения степени возможной деформации участка с грунтом. Этот метод предполагает поэтапное нагружение жестких штампов, и дальнейшее измерение полученного осадка, с учетом времени воздействия.

Испытания плоским штампом довольно-таки трудоемкое исследование, потому что требуется монтаж габаритного оборудования, особая подготовка грунта к испытанию, и временные трудозатраты на изучение результата исследования.

Испытания плоским штампом проводятся уже на конечном этапе геолого-инженерных испытаний при строительстве, в тот момент, когда утвержден участок под застройку, выставлены габариты, и есть ориентировка здания, есть данные о силе, передаваемой на поверхность почвы, есть сведения о типе фундамента, его глубине, имеются полные данные о геологической «картине» участка. Исследования штампами проходят под регламентом ГОСТ 12374-77.

Модуль деформации

Так как модуль деформации рассматривается как величина степени сжатия грунта, и особенности его описаны теорией линейно- деформируемых тел, то узнать значение Е представляется вероятным лишь для поверхностной области участка: S=f(P).

Модуль деформации – это неизменная единица, при условии установленных пределов, для определенного участка с поверхностью выявленной структуры и особенностями. Модуль искажения используется для определения степени осадка сооружения.

Степень осадка принимается за константу при анализе модуля деформации, информация о котором была получена с помощью зондирования и опытов прессиометрическими методами.

Также, с помощью опытов с грунтами, помимо модуля деформирования, можно выяснить и дать оценку:

— осадки грунта под нагрузкой по времени;

— критичную нагрузку на грунт;

— просадку грунта в грунтах при их дополнительном смачивании при воздействии нагрузки.

Знания, полученные на настоящее время, говорят о том, что габариты штампов влияют на степень деформации исследуемых грунтов.

В 1930 г такие испытания провел Пресс на влажных глинистых почвах, на суховатых мелкозерных песчаных почвах, используя штампы-квадраты разнообразной площади и размера.

Выводы его исследований:

— Осадка для песка не связана с S штампа с габаритами 18х18 см и до 30х30 см. При большей площади или меньшей, осадка растет при неизменном удельном P, которое передается на штамп. Глинистые почвы показали результаты меньше: для них оказалось достаточно штампа 30х30см.

Самые точные сведения добываются при работе с подопытными фундаментами, габариты которых, соответствуют площадям проектных зданий. Но, ввиду дороговизны, эти изыскания выполняются нечасто. Потому, при масштабных опытах на грунтах используют штампы с габаритами намного меньше проектных.

Для скважинных опытных работ берут на вооружение округлые штампы площадью шестьсот кв. сантиметров.

Учитывая разнообразные виды грунтов и их состояние рекомендуется брать на вооружение штампы с размерами:

— В почвенных структурах песочных, глинистых, с величиной консистенции IL≤0,25 штампы S 2500 квадратных сантиметров;

— В почвах с крупнофракционным песком средней рыхлости, в глинных почвах, с консистенцией IL> 0,25, рекомендуется использование штампа площадью 5000 квадратных сантиметров;

Главным видом оборудования, с которым работают при испытании почвы статичными нагрузками считается штамп, измерительные устройства, материалы для нагрузки. При испытании почвы, в скважине, диаметром 325 мм, выполняют установку штампа, укрепленного обсадными трубами.

По штангам, выведенным наружу, делегируется нагрузка на штамп. Делегирование силы на штампах в устройствах для грунтовых испытаний выполняется с помощью использования гидромеханических домкратов, или через рычажную систему.

Приборы и оборудование

Механические приборы используются для определения степени осадок. Обычно, измерение проводится не меньше, чем 2-мя прогибомерами, чьи проволоки фиксируют на штампе в симметрии касательно центра штампа.

Осадком штампа считается среднее арифметическое, полученное от данных прогибомеров.

За осадку штампа берут среднее арифметическое из данных, полученных от прогибомеров.

Точность полученных данных осадок, равна 0,1 мм, и это соответствует точности измерений, выполненных прогибомерами. Очень часто, в качестве измерительного прибора применяются индикаторы часового типа ИС и ИП, их правдивость измерения искажений составляет 0,01 мм.

У аппаратов есть только один минус– очень часто ломаются, и нуждаются во вспомогательных приборах при измерении осадок больше 1 см.

В зависимости от глубины расположения фундамента будущего возводимого сооружения, зависит и количество пунктов испытания. Опытные точки рекомендуется располагать на оси фундамента, распределяя нагрузку, или же на расстоянии не больше 3 метров от проведенных ранее разведочных мероприятий.

Если выработок имеет непростую геологическую структуру и располагается непосредственно рядом с точкой испытания, глубина его должна преобладать над глубиной установки штампа на 200 сантиметров.

Оборудование также определяется степенью залегания грунтовых вод. Если отметка проведения испытания больше уровня вод, то исследования проводят в шурфах, если же меньше, то рекомендуется брать во внимание скважины для опытного исследования.

Минимальное число исследований для выявления модуля искажения должно равняться 3.

Тем не менее, можно провести и два испытания, если разница между полученными данными не превышает 25 %.

Перед тем, как установить штамп следует тщательно выполнить зачистку участка, используя специальные установки. Если и после этой обработки дно участка по-прежнему неровное, устраивают «подушку» из невлажного песка мелкой или средней фракции.

Чтобы штамп максимально плотно лег на испытуемый участок, необходимо выполнить не меньше двух поворотов по вертикальной оси, в разных направлениях.

После установки штампа проверяют степень его горизонтальности на грунте.

gdta.ru

Штамповые испытания грунтов

Склонность грунтов к деформации – значимый параметр, который учитывают при строительстве фундамента и здания в целом. Прочностные свойства будущего строения зависят от того, насколько точно будет определен деформационный модуль. В связи с этим ведется постоянное усовершенствование технологий штампового испытания грунта .

Важные нюансы штампового испытания грунтов

При изучении осадочных и деформационных характеристик грунтовых слоев в полевых условиях чаще всего используют методику штампового исследования. Суть технологии заключается в монтировании штампов в слоях грунтов, их поэтапном погружении и одновременном фиксировании приборами значений осадки. Испытания осуществляются на территории контактирования сооружения с грунтом. Степень деформации определяют по глубине проседания штампа на протяжении всего времени нагрузки. Также исследуют, как деформируется порода со временем.

Штамповые испытания являются в полевых условиях более сложным и трудоемким, нежели зондирование. Это связано с тем, что возникает необходимость в тяжелой крупногабаритной технике геологического предназначения. Методика имеет ряд недостатков, из-за которых ее чаще применяют на завершающих этапах инженерно-геологических разработок. Основными минусами штамповых испытаний являются:

  • необходимость наличия тяжелой и большой техники;
  • длительность анализа характера осадки.

Фиксация деформационных свойств таким способом удобнее применять в то время, когда уже установлено место для строительства, утверждены габариты строения и участок под посадку. Кроме того, следует заранее узнать о нагрузках, которые будут осуществляться на грунт, и геологическую структуру земельной площади. Для безопасности будущего строительства важно располагать такой информацией как глубина предстоящего фундамента, его разновидность.

Испытания в полевых условиях, процедура расшифровки результатов устанавливаются положениями ГОСТа 12374-77.

Поэтапная просадка

Штамповые испытания моделируют ту степень нагрузки на грунт, которая в будущем будет оказана построенным фундаментом или сооружением. Стадии осадки были установлены в 1930 году советским грунтоведом Н.М. Герсевановым. Просадка происходит поэтапно:

  1. Уплотнение. Для этапа характерно сжатие грунтового скелета, в результате чего осуществляется сильное снижение пористости слоев породы.
  2. Сдвиги. На этой стадии определяется критическое равновесие породы. Происходят многочисленные локальные сдвиги, которые расходятся по краям основы фундамента.
  3. Разрушение. На этом этапе наблюдается разного масштаба разрушение боковых поверхностей грунта. В этот момент можно выявить склонность к деформации, возникающие на фоне образования площадей скольжения. Утрамбованный грунт, имеющий конусообразную форму, начинает двигаться вниз под воздействием штампа практически беспрепятственно. При этом излишки пород с легкостью выпирают из-под штампа. Особенность этого этапа в том, что при стабильной нагрузке деформация не прекращается, а при слабом увеличении нагрузки – быстро увеличивается.

При штамповой нагрузке модуль деформации определяется по формуле, установленной ГОСТом 12374-77. Для расчетов понадобятся данные, зафиксированные в ходе применения геологических установок, и коэффициент Пуассона, который используется для разнотипных пород:

  • множитель для глиняных пластов составляет 0,42;
  • песчаный и супесчаный слой – 0,3;
  • суглинистые грунты – 0,35;
  • крупнокусковой грунт – 0,27;
  • скальные и полускальные слои – 0,15 и 0,25 соответственно.

После вычисления деформационного показателя приступают к определению степени осадок строений, что не составляет никакой трудности. Модуль деформации, вычисляемый для грунта известной структуры и состава, считается постоянной величиной, поэтому отклонения и изменения в значениях отсутствуют.

В ходе штамповых испытаний грунтов вычисляют жесткую деформацию, нагрузочную и увлажненную просадку, разрушающую степень нагрузки, прогнозируемую деформацию в будущем.

Опытным путем установлено огромное влияние размеров штампа на особенности и масштабы деформации пород. Геоиспытания установили, что квадратные штампы в условиях сухих песков на осадку не влияют, если их стороны от 18 до 30 см каждая. Параметр может возрастать в случае изменения в меньшую или большую сторону площади оборудования. Для влажной глины значимая осадка возникает со сторонами штампа максимум до 30 см.

Самые точные данные, свидетельствующие об истинной осадке и прочности грунта, получаются при испытании участка, площадью равным площади будущего фундамента. Но подобные исследования требует больших финансовых затрат, потому проводятся при крайней необходимости.

Во время проведения массовых испытаний сверхточные данные не требуются. Здесь применяют шурфы, которые по размерам значительно меньше проектных цифр.

Схема проведения испытаний, расшифровка результатов

Используют специальные установки, которые передают усилие на штамп. Исходя из строения установки, применяют определенные методы нагружения:

  • тарированным грузом;
  • пневмокамерами;
  • рычажной и домкратной системой.

В Москве, как и по всей РФ, для испытания пород чаще применяют канатно-рычажную технику Урал ТИЗИС. Размер установленного штампа соответствует классификации установки. К примеру, на КРУ-5000 применяется штамп размером 5000 см2, КРУ-600 использует штамп 600 см2. Также существует устройство, которое передает силовое воздействие посредством пневмокамерного цилиндра.

Методика штампового испытания и достоверность полученных значений зависит от ряда факторов:

  • глубина строительства фундамента;
  • распространение нагрузки на фундаментную основу;
  • однородность находящихся в основании строения пород;
  • структура фундамента, его разбивка.

Вид геологических установок должен соответствовать уровню подземных вод. Для исследования штампами ниже водного уровня используют скважины, в остальных случаях – шурфы.

Штамповым нагрузкам подлежит каждый несущий слой при неоднородности пласта в зоне контакта. При однородной породе процедуру можно провести на одной глубине. Количество штамповых нагрузок в полевых условиях осуществляют три и более. Если полученные коэффициенты деформации отличаются менее чем на 25%, то повторить процедуру можно всего дважды.

Между точками бурения расстояние должно превышать два диаметра штампа, однако величина постоянно больше 60 см.

Положения госстандарта устанавливают ограничения на допустимые диаметры буровых скважин – максимум 325 мм, размер «дудок» допускается до 90 см, а шурфов – 1,5 м каждая сторона. Скважину делают строго вертикальной, дополнительно фиксируют укрепляющими трубами, которые должны доставать до точки испытания.

Перед монтированием штампа забой выработки тщательно зачищают. Для зачистки используют специальную технику, с помощью которого убирают защитный слой толщиной до 20 см. Неровное дно крупнокускового грунта на 5 см засыпают песчаным слоем, для глинистого дна используют 2 см песка.

Чтобы штамп плотно прижался к грунту, его неоднократно вращают вокруг собственной оси в обе стороны. После установки добиваются горизонтальности размещения штампа, а затем приступают к монтажу прочей геологической технике.

Просадка вычисляется в качестве усредненного значения, которое получают из всех прогибомеров. Первый час прогибы записывают раз в 15 минут, затем раз в 30 минут за второй часа, и каждый час вплоть до окончательной стабилизации осадки.

Штамповые испытания можно осуществлять до тех пор, пока не удастся достичь верхнего предела нагрузки. О критическом давлении могут свидетельствовать выпирающие валики породы вокруг штампа, трещины, предельные значения, которые сравнивают со значениями, зафиксированными после предыдущего уровня нагрузки.

Полученные в результате штампового испытания результаты, записывают в рабочий журнал, выполняющий функции основного документа при осуществлении геологических исследований.

После завершения всех этапов испытания грунтовых пластов посредством статических грузовых воздействий приступают к обработке данных. Расчеты должны дать количественный коэффициент модуля деформации грунтовых пород. Также в результате расчетов получают прочие значения, которые нужны для строительства на испытуемом участке любого типа сооружений.

lab-smr.ru

Испытания грунтов штампом

Штамповые испытания грунтов в скважинах проводят для определения несущей способности грунта в основании буронабивных свай. Проведение штамповых испытаний регламентируется «Руководством по методам полевых испытаний несущей способности свай и грунтов» (Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства (ЦНИИС), Москва, 1979 г).

ООО «ЭГЕОС» располагает штампом, выполненным по собственному проекту, и всем необходимым оборудованием для проведения штамповых испытаний в скважинах различной глубины и различного диаметра, в широком диапазоне испытательных нагрузок. ООО «ЭГЕОС» проводит штамповые испытания буронабивных свай в Москве и на всей территории Российской Федерации.

Для проведения испытаний штамп (стальная труба диаметром 325 мм с заглушенным нижним концом, площадь штампа 829 см2) устанавливается на забой скважины. Для центральной установки штампа в обсадной трубе на штампе установлены центрирующие направляющие. Для передачи давления на штамп используется гидравлический домкрат, реактивное усилие от которого воспринимается балкой, закрепленной на верхнем фланце обсадной трубы. Перемещение штампа измеряется двумя прогибомерами, которые устанавливаются на обсадной трубе друг напротив друга в диаметральной плоскости.

Целью испытаний является выявление зависимости осадки штампа от прикладываемых нагрузок. Нагружение штампа производят ступенчатой вдавливающей нагрузкой. Каждая очередная ступень нагружения прикладывается после стабилизации осадки штампа на предыдущей ступени. Осадка штампа считается стабилизированной, если за установленный Программой испытаний интервал времени приращение осадки не превышает 0.1 мм.

Результаты испытаний оформляются в соответствии с Руководством в виде графиков «Осадка-нагрузка» и «Осадка-время». На основании анализа формы графиков и абсолютных значений осадок штампа определяется предельная несущая способность грунта под штампом.

Расчет коммерческого предложения выполняется индивидуально для каждого отдельного заказа. Цена испытания грунтов в основании буронабивных свай штампом определяется следующими факторами:

  1. География работ;
  2. Количество испытаний, количество этапов (выездов на объект испытаний);
  3. Глубина скважины, инженерно-геологические условия;
  4. Нестандартные условия проведения испытаний и др.

Более подробную информацию об услуге штамповое испытание свай в Москве и области и в пределах всей территории Российской Федерации можно получить, оставив заявку на нашем сайте или связавшись с нами по телефону.

aigeos.ru

Испытания грунтов штампом плоским штампом (поверхностным)

ЗАКАЖИТЕ ИСПЫТАНИЯ СВАЙ ПРЯМО СЕЙЧАС +7-908-933-43-54

Лабораторные способы изучения сжимаемости не всегда могут отвечать требованиям современного строительства. Так, при строительстве высотных жилых зданий, в случае застройки микрорайонов современными монолитными и панельными зданиями, а также при строительстве на грунтах, отбор ненарушенных образцов из которых практически невозможен, сжимаемость изучается полевыми способами, наиболее точными из которых являются испытания грунтов штампами в шурфах и скважинах. Надо отметить, что проведение штамповых испытаний может быть выполнено как при инженерно-геологических изысканиях, для получения данных, необходимых для проектирования, так и для контроля качества уплотнения грунтов и искусственных оснований, где излагаются выводы о качестве подготовки основания на основании сравнения расчетной (установленной в проекте) и фактической величины модуля деформации.

Основным достоинством этого вида испытаний является то, что они ведутся непосредственно в грунтовом массиве. В РФ для испытаний грунтов статической нагрузкой используют штампы значительно больших размеров, чем за рубежом. Стандартными для испытаний в шурфах, котлованах, шахтах, штольнях считаются жесткие круглые в плане, плоские штампы площадью 2500 и 5000 см2 (I типа), а также штампы площадью 1000 см2 (штампы II типа); для испытаний в скважинах используют круглый (III тип) или винтовой штамп (IV) площадью 600 см2. Однако какой тип штампа не применялся в экспериментах, сущность и методика испытаний остается неизменной. Изменяется только технология испытания и применяемое оборудование.

Испытания грунтов можно разделить на два основных типа:

  • испытания на дне котлована (поверхностные)
  • испытания в скважинах.

Испытания грунтов в котлованах, шурфах.

Оборудование. Основным оборудованием для испытаний является штамп, установка для его нагружения и измерительная аппаратура (см. рис.ниже)

Вычисление модуля деформации по результатам испытания грунта штампом является основной задачей таких исследований. Результаты вычислений в первую очередь зависят от точности измерений осадок грунта под штампом. Поэтому измерение осадок должно производиться с особой тщательностью и надежностью. Для регистрации осадок ГОСТ 20276-2012 рекомендованы механические приборы, имеющие точность измерения 0,1 мм.

Проведение испытаний Работы по испытанию грунтов штампами ведутся по утвержденной программе штамповых испытаний, составленной в соответствии с ГОСТ 20276-2012. В программе работ по проведению испытаний отражаются места испытаний, величины и количество степеней нагрузки, время стабилизации деформаций.

Число испытаний зависит от оценки степени неоднородности грунтов основания, требований точности вычисления модуля деформации Е и вида сооружения. Минимальное число частных испытаний для величины Е должно быть не менее 3. Испытаниям подвергают все основные несущие слои грунтов. Если в пределах активной зоны залегает один достаточно мощный однородный слой, то испытания проводят на одном горизонте (глубине), примерно соответствующем отметке заложения основных фундаментов. Мощность испытуемого слоя должна быть не меньше двух диаметров штампа. При наличии более тонких слоев или их чередовании могут быть получены только средние значения показателей деформируемости для комплекса слоев.

Обработка результатов испытаний По результатам испытания грунтов статической нагрузкой оценивают их сжимаемость, количественной характеристикой которой служит модуль деформации Е. Значение Е, Мпа является график S=f(p), выражающий зависимость осадки грунта под штампом от удельного давления. Для расчета осадок сооружений по принятой в практике теории линейно-деформируемого слоя необходимо одно постоянное значение модуля деформации, что и явилось основанием построения прямолинейного участка, как минимум, по четырем точкам.

Формула для определения модуля деформации по результатам испытаний в соответствии с ГОСТ 20276-2012 имеет вид:

где v - коэффициент Пуассона, принимаемый равным 0,27 для крупнообломочных грунтов; 0,30 - для песков и супесей; 0,35 - для суглинков; 0,42 - для глин; Кp - коэффициент, принимаемый в зависимости от заглубления штампа h/D (h -глубина расположения штампа относительно поверхности грунта, см; D – диаметр штампа, см); К1 - коэффициент, принимаемый равным 0,79 для жесткого круглого штампа; Dp - приращение давления на штамп, МПа, равное pn - p0; ∆S - приращение осадки штампа, соответствующее Dp, см, определяемое по осредняющей прямой. Коэффициент Кp принимают равным 1 при испытаниях грунтов штампами в котлованах, шурфах и дудках. При испытаниях грунтов винтовым штампом в буровых скважинах ниже забоя и в массиве без бурения скважин коэффициент Кp принимают в зависимости от отношения h/D по таблице 5.5, где h – глубина расположения штампа относительно поверхности грунта, см. Формула получена на основе модификации известной формулы осадки линейно деформируемого однородного основания Ф. Шлейхера:

где v – коэффициент Пуассона, равный 0,3 для песков и супесей, 0,35 для суглинков и 0,42 для глин; w – безразмерный коэффициент, равный 0,8 для круглого штампа; d – диаметр штампа; ∆p – приращение давления на штамп; ∆s – приращение осадки штампа, соответствующее ∆p.

Следует отметить, что данное выражение получено путем решения краевой задачи для жесткого штампа на идеально-упругом полупространстве (основании), для случая отсутствия остаточных деформаций. В действительности, упругое поведение грунта проявляется при очень малых осадках, которые очень сложно измерить в полевых условиях из-за податливости конструкции системы нагружения. Поэтому, получаемый из опытов с использованием выражения модуль деформации не является упругим и называется поэтому модулем деформации, а не модулем упругости.

На рисунке приведена типовая зависимость осадки от нагрузки, полученная в одном из опытов при глубине заложения штампа, равная одному метру. Штамп был установлен на кровлю первого слоя крупнообломочного грунта. При обработке результатов испытаний влияние напряжений от собственного веса грунта не учитывалось из-за малой величины пригрузки.

geosmart.pro


Смотрите также