- Что такое динамическое зондирование грунтов?
- Что представляет собой статическое зондирование?
- Вечная мерзлота
- -вибрационном зондировании
- Глинистые породы
- Динамическое зондирование – нюансы проведения
- Журналов полевых испытаний грунтов статическим и динамическим зондированием
- Исследовательские цели зондирования грунта
- Классификация и виды грунтов
- Линзы в грунте и глубина промерзания
- Механические и физические характеристики
- О возможностях метода статического зондирования грунтов
- Оборудование для зондирования грунта
- Обработка полученных данных
- Плывуны
- Подготовительные работы
- Показатели песчаных грунтов
- Проведение зондирования
- Статическое зондирование грунтов: цена в туле
- Стоимость динамического зондирования в туле и области
- Суть процедуры
- Характеристика крупнообломочных грунтов
Что такое динамическое зондирование грунтов?
Использование ударных либо ударно-вибрационных нагрузок, замеры величин погружения, их зависимость от количества ударов либо скорости погружения вибромолота и есть динамическое зондирование грунтов.
Конструкция, при помощи которой наши сотрудники производят динамическое зондирование, состоит из нескольких элементов:
- механизма, передающего ударную нагрузку на металлический наконечник – падающий молот или вибромолот;
- конусообразного зонда с набором стоек, креплений, позволяющих дополнительно устанавливать штанги для достижения нужной глубины;
- направляющий механизм;
- датчики.
Работники нашей компании выполняют динамическое зондирование забивая зонд в породу вибромолотом либо беспрепятственно падающим молотом. При этом в автоматическом режиме фиксируются показания датчиков. После анализа зафиксированных данных сотрудники нашего предприятия получают параметры условного динамического сопротивления породы и чертят диаграмму изменения этих показаний в процессе погружения зонда.
Что представляет собой статическое зондирование?
Внедрение в грунт металлического зонда под воздействием постоянной нагрузки, замеры возникших в земле сопротивлений получило название – статическое зондирование. Зондом называют металлический конусообразный наконечник различного диаметра, закрепленный на специальной стойке, в процессе работы наращиваемой нашими специалистами с целью достичь нужной глубины.
Замеры сопротивления производится не только под зондом (его наконечником), но и на боковой поверхности, это позволяет нашим специалистам, выполняющим статистическое зондирование грунтов, определить сопротивление породы (удельное, а также общее). В некоторых случаях выданное нам техзадание содержит требование получить более широкую характеристику геологии участка.
- влажность на момент исследований;
- поровое давление;
- плотность;
- электрическое сопротивление.
От сложности используемой установки, количества интересующих инженеров показателей зависит на статическое зондирование грунтов цена в Туле.
ВНИМАНИЕ! Для каждого участка мы разрабатываем индивидуальную программу исследований, подбираем оборудование и перечень видов изысканий, позволяющих провести полноценное изучение свойств грунтовых пород, залегающих на местности.
Cтатическое зондирование наши специалисты производят непрерывным и прерывистым способом. Непрерывный метод характеризуется задавливанием конуса с неизменной скоростью. Остановить процесс разрешается для увеличения длины штанг.
Прерывистый метод применяют при выполнении квазистатического, релаксационно-ползучего, иных специфических опробований, что дает возможность получить дополнительные характеристики.
Вечная мерзлота
Подземные воды образуют не только скопления жидкости внутри пластов, но и твердое образование льда. Вечной мерзлотой называют криолитовые области, состоящие из ледяных наслоений. Они образуются в горах, на поверхности равнин с большой степенью минерализации и под землей.
Почти во всех районах мерзлоты встречаются миграционные ледяные скопления. Замерзшая в результате многих лет порода является результатом продолжительного накопления холода в массе подземных пластов. Многие исследователи говорят о ее многовековом существовании еще с давних времен.
В результате устоявшегося сурового климата в местах, где располагается многолетняя мерзлота, разрушение ледяных пластов не предвидится, если не нарушается природное равновесие в результате деятельности человека. При использовании в качестве основания для строительства пластов с мерзлыми грунтами обращают внимание на бережное отношение к целостности поверхности, в противном случае может произойти нарушение устоявшегося равновесия.
-вибрационном зондировании
Значение рd
вычисляют по формуле:
рd = K3K4v, (Е.1)
где K3- коэффициент,
учитывающий потери энергии при ударно-вибрационном зондировании;
K4 – коэффициент,
учитывающий параметры применяемого оборудования;
v – скорость
погружения зонда при ударно-вибрационном зондировании, м/с.
Глубина погружения | Коэффициент K3 |
Св. 0,5 до 1,5 включ. | 0,74 |
» 1,5 » 4,0 » | 0,72 |
» 4,0 » 8,0 » | 0,70 |
» 8,0 » 12,0 » | 0,68 |
» 12,0» 16,0 » | 0,65 |
» 16,0 » 20,0 » | 0,62 |
Для параметров оборудования, принятых в таблице 3
настоящего стандарта, К4 = 224·103 Н/см.
Глинистые породы
Грунты, относящиеся к глинистым видам, содержат в своем составе мелкие чешуйчатые частицы диаметром не более 0,005 мм. Допускается вкрапление небольшого числа пылеватых песчаных зерен. Глинистый грунт относится к пучинистым породам, так как тонкие капилляры и большие плоскости между частицами для содержания влаги приводят к быстрому насыщению водой, что разрушает целостность пласта при действии заморозков. Глинистые грунты делят на следующие:
- глины – содержат глинистых чешуек более 30%;
- суглинки – количество чешуек уменьшается до 10-30%;
- супеси характеризуются соедржанием от 3 до 10% чешуек.
Глинистые виды грунтов меняют прочность в зависимости от влажности. Сухие выдерживают значительную нагрузку. От содержания глинистых частиц зависит показатель пластичности и текучести.
Динамическое зондирование – нюансы проведения
Данные, полученные в процессе изыскательских работ, наши специалисты вносят в журнал испытаний, на электронный носитель, либо на диаграммную ленту.
Чаще всего динамическое зондирование наши работники проводят в совокупности с иными изысканиями – для получения развернутых физико-механических характеристик грунтов.
Во время проведения работ мы постоянно контролируем прямолинейность штанг.
В некоторых случаях допускается выполнение испытаний пробоотборником.
Журналов полевых испытаний грунтов статическим
и динамическим зондированием
Форма первой страницы
журнала
Журнал испытания грунта методом динамического зондирования
Исследовательские цели зондирования грунта
ГОСТ 20069-1974 содержит нормативы и правила статического зондирования.
Процедура производится для выявления:
- характеристики геологического элемента в условиях естественного залегания (мощности слоя, границы определенного участка грунта, состава и состояния на момент исследования);
- границ однородных пластов по глубине и площади распространения;
- глубины залегания верхней границы мощных скальных грунтов, крупнообломочных почвенных пластов;
- статические испытания приблизительно оценивают физико-механические свойства земли;
- определяется предел сопротивляемости, боковое сопротивление грунта под зондом;
- для искусственно насыпанных грунтов проводится исследование степени уплотнения.
Классификация и виды грунтов
Подземные грунты разнообразны по химическому составу, кристаллической структуре и характеру расположения в слое. Подразделение грунтов производится согласно СНиП II-15-1974 ч. 2.
Скальные грунты представляют собой жесткие почвенные отложения, залегающие плотным массивом, иногда допускаются трещиноватые участки. К ним относятся магматические породы (граниты), осадочные отложения (конгломераты, песчаный грунт), метаморфические слои (сланцы, гнейсы, кварциты).
Если скальные грунты характеризуются наличием трещин, то их показатели ухудшаются в плане промерзания и прочности. Такую почву делят на группы, определяемые по содержанию солей, способности к размягчению и растворимости в воде.
Нескальные грунты образовываются осадочным способом в природных условиях и не содержат в своей решетке жестких структурных связей. В зависимости от размера частиц их делят на крупнообломочный, песчаный грунт, глинисто-пылеватые и биогенные скопления.
Линзы в грунте и глубина промерзания
Вечная мерзлота развивается неодинаково в пределах обширной территории. Иногда встречаются отдельные пятна, а порой целые области без перерыва составляет мерзлота. Исследования слоя талого грунта не всегда определяют наличие в нем линз – замерзших участков ледяного скопления.
Иногда ледяные линзы формируются искусственно в результате нарушения естественного теплообмена между поверхностью грунта и глубинами.
Законсервированный в глубине лед вспучивается при повышении температуры, деформируя грунт. На прочность основания влияют не только отдельные ледяные линзы, но и природная глубина промерзания грунта. Показатель рассчитывается для наиболее холодного периода в данной местности. При этом в расчет закладывается максимальная влажность породы и условия отсутствия снега на поверхности.
Глубина промерзания учитывается при закладке основания под строительство зданий и сооружений, при этом подошва фундамента заглубляется ниже принятой отметки промерзания. В расчете получается показатель, который несколько превышает реальную глубину промерзания.
В заключение следует отметить, что исследование почвенных пластов методом статического зондирования помогает расширять области обитания человека за счет зоны вечной мерзлоты и крайней Сибири, строить там современные поселки и перерабатывающие комбинаты.
Механические и физические характеристики
Важным показателем является гранулометрический состав, который позволяет выяснить, сколько в процентном отношении частиц содержится в массе. К стандартизированным частицам, пригодным для выявления, относят зерна: 40 мм – галька, от 0,25 до 2 мм – песок, 0,05-0,25 мм – пыль, 0,005-0,05 мм – пылевые частицы, до 0,005 мм – глинистые чешуйки.
Объемный вес показывает, сколько весит один кубический метр грунта, для разных пород он составляет от 1,5 до 2,0 т на 1 м3. Коэффициент пористости выявляет отношение общего числа пор ко всему объему грунта. Показатель влажности определяет отношение массы содержащейся влаги к весу этого же объема в сухом состоянии.
Показатель связности позволяет выявить способность мелких зерен и частиц оставаться в целостном виде при нагрузке. Глинистые грунты имеют наивысший показатель, у песчаных пластов взаимное сцепление частиц полностью отсутствует.
Пластичностью называют свойство породы изменять форму под действием нагрузки и оставаться в неизменном виде после ее удаления. Наивысший показатель – у глинистых пород, наименьшие значения проявляют пески и гравелистые основания.
Статическое зондирование выявляет показатель прочности исследуемого слоя. Прочностью называется способность оставаться в неразрушенном состоянии при воздействии нагрузки.
Важной характеристикой породы является сопротивляемость сдвигу. Перемещение одного слоя относительно другого происходит по определенным плоскостям скольжения. При действии нагрузки частицы сопротивляются сдвигу, величина сцепления и образует искомый показатель.
О возможностях метода статического зондирования грунтов
В статье описаны некоторые результаты выполнения статического зондирования лессовых грунтов природной влажности в городе Грозном, выполненные в сентябре 2021 года. Описаны сложности с обработкой полученных материалов в связи с отсутствием необходимых данных в СП 47.13330 и региональных таблиц с материалами статистической обработки данных полевых и лабораторных испытаний грунтов. Оценивается российский и зарубежный опыт классификации грунтов по результатам статического зондирования.
Мотивом для написания данной заметки послужили результаты испытаний статическим зондированием лессовых грунтов природной влажности в городе Грозном, выполненные в сентябре 2021 года. В последние годы испытания данного типа грунтов в Чеченской республике не проводились, и изыскатели предположили, что благодаря методу статического зондирования, они существенно сократят сроки испытаний.
Статическое зондирование было проведено стандартным методом (ГОСТ 19912) с использованием электрического зонда производства ООО «НПП Геотек» и измерением удельного сопротивления грунта под конусом qc (лобовое сопротивление) и удельного сопротивления грунта по муфте трения fS (силы трения). Цель испытаний заключалась в определении модуля деформации, E
После проведения испытания встал вопрос, как обрабатывать данные измерений? Какие нормативные и иные источники можно применить в данном случае?
Так как определяющие требования к данному методу испытаний и интерпретации результатов изложены в СП 47.13330, то естественно было обратиться к данному источнику информации. В СП 47.13330 имеется приложение И «Определение физико-механических характеристик грунтов по результатам статического и динамического зондирования при инженерно-геологических изысканиях». Нормативный модуль деформации, угол внутреннего трения и силы удельного сцепления можно найти по таблице И.5 для суглинков и глин. Однако по генетическому типу лессовые грунты относятся к эоловым, а в табл. И.5 по ним данных нет, поэтому пришлось использовать те же цифры, что и для просадочных грунтов. В результате было получено значение модуля деформации равное 40 МПа, противоречащее данным лабораторных испытаний в практике изысканий в данном регионе РФ.
С целью проверки достоверности статического зондирования были проведены испытания винтовым штампом по ГОСТ 20276 и получено значение модуля деформации в 11 МПа. Как видим, разница почти в четыре раза. В чем же причина? По нашему мнению, проблема заключается в прямом использовании табличных значений СП 47.13330 без привязки их к региональным условиям. Вывод отсюда достаточно простой. Для получения надежных и достоверных значений характеристик грунтов следует разрабатывать региональные таблицы, используя методы статистической обработки данных полевых и лабораторных испытаний грунтов. Материала для данного анализа имеется в избытке в каждом регионе РФ в трестах инженерно-геологических изысканий и других изыскательских организациях. Уместно напомнить, что в свое время в СССР было разработано «Руководство по составлению региональных нормативных и расчетных показателей свойств грунтов», М., Стройиздат, 1981, которое можно использовать для решения данной задачи. Можно также посмотреть работу Р.С. Зиангирова и В.И. Каширского [an error occurred while processing this directive], опубликованную в журнале «Основания, фундаменты и механика грунтов», №1/2005. В ней приведены корреляционные зависимости для определения модуля деформации глин Московского региона.
За рубежом лессовые грунты относят к классу слабых (soft soil), несмотря на то, что они при природной влажности имеют значительную прочность и малую сжимаемость. Выполненный поиск в сети Интернет работ, в которых описаны данные статического зондирования лессовых грунтов (СРТ loess soil), свидетельствует о малой степени изученности данного вопроса. Не удалось найти работы с корреляционными зависимостями для структурно-неустойчивых грунтов. В особенности, после проявления эффекта замачивания.
Применяя метод статического зондирования, следует иметь в виду, что модуль деформации, определяемый этим методом, как и параметры прочности, является эмпирическим, так как при калибровке данных статического зондирования используются результаты лабораторных испытаний. Этим и объясняется ограниченность его применения для глинистых грунтов. Большинство известных корреляционных уравнений получено для сыпучих, преимущественно песчаных, грунтов из-за возможности моделирования их поведения в лабораторных условиях.
В настоящее время в зарубежной практике количественную оценку характеристик физико-механических свойств также проводят на основе статистически обоснованных зависимостей между показателями сопротивления грунта внедрению зонда и результатами определения характеристик другими стандартными полевыми и лабораторными методами. Используемые для этой цели программы содержат десятки полученных различными авторами корреляционных зависимостей для оценки физических и механических характеристик грунтов. Исключение составляют лессовые грунты.
Кроме определения характеристик грунтов статическое зондирование используется и для их классификации. В настоящее время ГОСТ 25100 в классе дисперсных грунтов рекомендует выделять по генезису и вещественному составу соответственно типы, подтипы, виды и подвиды. Разновидности дисперсных грунтов выделяют по количественным показателям их вещественного состава, строения, состояния и свойств в соответствии с приложением Б.2 и В.2. При отсутствии прямой возможности непосредственного определения характеристик физических свойств грунтов их классификация затруднена и однозначно определить подкласс (несвязные, связные) и виды, подвиды грунтов можно только после отбора образцов из скважины.
В зарубежной практике для целей классификации применяются диаграммы Робертсона, построенные с использованием нескольких измеряемых и вычисляемых параметров статического зондирования. Диаграммы разделены на зоны, каждой из которых соответствует своя разновидность грунта. Подобная классификации грунтов имеет общий характер и ее следует использовать как оценочную. Кроме того, используемый при этом показатель типа грунта Ic существенно зависит от отношения fs/qc , которое более непостоянно, чем сами измеренные значения qc и fs. Из-за этого автоматизированная классификация выявляет заметно больше разновидностей грунтов, чем по ГОСТ 20522. На рисунке приведен результат автоматизированного выделения слоёв грунта в программе Static Probing (http://www.geostru.eu/) по методике Robertson (1986) на площадке ООО «НПП Геотек» и классификация по ГОСТ 25100.
Классификация по Robertson (1986) выделила 36 разновидностей грунтов, в то время как ГОСТ 25100 разбивает грунтовую толщу на 5 инженерно-геологических элементов. Явным образом напрашивается вывод о том, что использовать зарубежную методику классификации грунтов следует только в качестве оценочной.
Для скачивания
Руководство по составлению региональных нормативных и расчетных показателей свойств грунтов.PDF
«Оценка деформационных свойств дисперсных грунтов по данным статического зондирования»
СРТ loess soil
Оборудование для зондирования грунта
Установка, применяемая для проведения испытания, состоит из следующих частей:
- наконечник и штанга, вместе образующие зондирующее устройство;
- устройство по типу домкрата, предназначенное для вдавливания наконечника в грунт, и приспособление, извлекающее зонд;
- для опирания установки – статически уравновешенная станина, закрепленная анкерами;
- измерительные и считывающие устройства с возможностью фиксации на гибком носителе.
Зонды с наконечниками используются трех распространенных типов. Первый вид наконечника состоит из кожуха и самого конуса. Второй тип зонда оснащен наконечником из муфты трения конусной формы. Третий наконечник имеет в комплекте муфту трения, конус и расширитель.
По технологии требуется, чтобы диаметр муфты снаружи был равен этому показателю основания корпуса, а ее длина составляла 31 см. Диаметр штанги снаружи – 36 см для зонда 1-го типа, а два вторых вида допускают диаметр до 55 см. Принимается этот размер исходя из технологических расчетов.
Обработка полученных данных
Все полученные характеристики грунта оформляют в виде наглядных графиков, где по глубине отметок зондирования изменяются показания. Для построения используют диаграммные ленты или данные записей в журнале зондирования. Все графики выполняют в одном масштабе, его изменение разрешается при сохранении соотношения между вертикальными и горизонтальными координатами. Если рядом расположены горные выработки, то их показывают на графике отдельными линиями.
Плывуны
Основания, которые при вскрытии начинают двигаться, проявляя большую текучесть и вязкость, называют плывунами. В их состав входят песчаная пыль, глинистые чешуйчатые частицы, илистые добавки. Плывуны содержат много влаги, которая приводит массу в почти жидкое состояние.
Грунты такого состава делятся на истинные плывуны и нетрадиционные. Первые в составе содержат много глины и коллоидных вкраплений, характеризующихся быстрым насыщением и плохой влагоотдачей. Их оплывание происходит при содержании влаги в количестве 6-9%, переход в текучее состояние наблюдается после добавления влаги в количестве 15-17%.
К нетрадиционным плывунам относят песчаные пласты, не содержащие глины. Эти грунты отличаются высоким восприятием влаги и способностью быстро отдавать ее. Переходят в текущее состояние, и такие свойства грунтов делают их применение в строительстве невозможным.
Подготовительные работы
По эксплуатационной инструкции, которая выдается изготовителем при покупке машины, проводят периодическое испытание оборудования и его проверку. Работоспособность определяют после покупки установки и перед ее использованием на полигоне. Испытание проводят не реже одного раза в три месяца, а также обязательно после ремонта и замены любой из запчастей. Полученные результаты проверки оформляют соответствующим актом.
Установка статического зондирования постоянно подвергается износу, происходит частичная потеря прямолинейности штанги, поэтому через каждые 15-20 точек погружения собирают звенья в участок не менее 3 м и проверяют прямую линию. Отклонения допускаются не более 5 мм по всей длине. Проверка касается и высоты наконечника зонда, которая не допускает уменьшения длины более чем на 5 мм.
При разметке точек погружения используют геодезические нивелиры и теодолиты, на отмеченных местах выставляют маяки по высоте и вертикали. После проведения статического зондирования повторно проверяют правильность расположения точек. Если из-за геологических особенностей местности не устанавливаются маяки, то делают планировку грунта для улучшения условий. Мачта зондирования не отклоняется более 5º, иначе результаты считаются спорными.
Показатели песчаных грунтов
В своем составе эти типы грунтов содержат минеральные частицы и зерна кварцита крупностью не более 2 мм. Глинистых составляющих – не более 3%, что приводит к утере пластичности. В зависимости от крупности зерна песчаные грунты делят на виды:
- пыль составляют крупицы диаметром от 0,05 до 0,005 мм;
- мелка фракция диаметром более 0,1 мм;
- средняя крупность диаметром более 0,25 мм;
- крупный диаметр частиц составляет 0,5 мм и больше;
- гравелистый вид содержит в составе вкрапления диаметром больше 2 мм.
Несущая способность песчаного основания повышается с увеличением крупности зерен. Непластичные песчаные грунты обладают невысокой степенью сжатия, после начала действия нагрузки осадка быстро прекращается. Крупнозернистые виды песчаных грунтов в процессе нагрузки повышают плотность и, соответственно, прочность.
Такие типы грунтов, как песчаные с добавлением глины, в некоторых случаях проявляют способность к просадке и набуханию. Первая возникает под действием собственного веса и намачивания, второй увеличивает объем грунта, а при высыхании он уменьшается, что приводит к трещинам и потере прочности.
Проведение зондирования
Статическое зондирование выполняется в соответствии с порядком, предусмотренным в инструкции по эксплуатации полевых установок. Полученные результаты обязательно через периодические промежутки фиксируются на гибкой ленте при скорости вдавливания 1 м в минуту. Погружение считается оконченным, если на зонд оказывается давление заданной величины.
Помимо гибкого носителя результаты проведенных испытаний записываются в специальные журналы. Скважину после работы тампонируют землей и помечают знаком, на котором стоят данные испытательной точки и наименование организации, проводившей процедуру. В обязательном порядке восстанавливают грунт, поврежденный в процессе работ.
Статическое зондирование грунтов: цена в туле
Никакое исследование не дает таких важных сведений, как испытание грунтов методом статического зондирования, – апробация почвы этим способом проходит в условиях, подобным реальным, происходящим в основании капитального сооружения. Не стоит игнорировать эти исследования, особенно при возведении ответственных сооружений, высотных зданий. На статическое зондирование грунтов цена в Туле установлена нашей компанией вполне приемлемая.
На цену услуг влияют условия местности (плотность застройки), количество точек испытаний, глубина погружения, сложность геологической среды.
Фото 2. Статическое и динамическое зондирование грунтов в Туле и области
Стоимость динамического зондирования в туле и области
Эти работы – довольно трудоемкий процесс, занимающий много времени, поскольку требуется сборка и разборка тяжелой установки в каждой точке зондирования. Наша компания «Гео-Тула» имеет большой парк специализированной техники. Наши специалисты в каждом случае индивидуально подбирают оптимальный вариант механизмов и приборов.
Нами установлена весьма приемлемая стоимость динамического зондирования в Туле. Заказ комплексного изучения геологии и профильного сопровождения проекта – весьма выгодное решение для заказчика.
Суть процедуры
Статическое зондирование грунтов производится для определения механических и физических свойств почвенного слоя, поэтому в результате получают нормативные характеристики почвы. При обработке данных исследования вначале определяют среднее арифметическое показание по результатам одного опускания зонда для выяснения характеристик слоя.
Процесс исследования осуществляется циклами, которые содержат следующие операционные процедуры:
- выполняется постепенное равномерное вдавливание стержня с периодической фиксацией показаний физических и механических свойств почвы приблизительно через 20 см;
- производится запись на диаграммных автоматических лентах всех показаний исследования грунта;
- для наращивания последующего штангового участка поднимается шток домкрата;
- статическое зондирование оканчивается при достижении прибором искомой выбранной глубины или максимальных нагрузок на конус зонда.
Характеристика крупнообломочных грунтов
К ним относятся несвязанные куски горных образований, в которых преобладают обломки величиной до 2 мм, и их содержится в массе не более 50%. По форме и величине гранул различают такие виды грунтов: валунный, глыбовый, щебенистый, галечниковый, гравийный и дресвяный.
Считаются отличным основанием для тяжелых строительных и механических конструкций, если располагаются на предшествующем плотном слое. Сжимание под действием нагрузки отмечается незначительное. Хорошо если в общей массе почвы содержится до 40% песка или глинистого и пылевого заполнения, что дает дополнительные прочностные характеристики.
