2.2 Зондирование грунтов

Зондирование (илипенетрация) используется для изучения толщ грунтов до глубины 15 - 20 м. По сопротивлению проникновения в грунт металлического наконечника (зонда) определяютплотность и прочность грунтов на определенной глубине и их изменчивость в вертикальном разрезе.

Зондирование относится к экспресс-методам определения механических свойств песчаных, глинистых и органогенных грунтов, которые не содержат или имеют мало примесей щебня или гальки. Зондирование грунтов осуществляют двумя способами: динамическим (забивка зонда) и статическим (вдавливание зонда). Зондирование основано на выявлении соотношения между сопротивлением внедрению зонда и физико-механическими свойствами грунтов. Динамическое зондирование производят установками, в комплект которых входит буровое и зондировочное оборудование, смонтированное на одноосном прицепе. Процесс зондирования заключается в погружении в грунт ударами молота зонда, выполненного в виде штанг, соединяющихся между собой ниппелями. На нижнем конце штанги закреплен инвентарный (извлекаемый по окончании испытания вместе со штангами) или съемный (остающийся в грунте) конический наконечник — конус. Наконечник соединяется с нижним концом первой штанги на резьбе или имеет свободную посадку и крепится к штанге шпилькой, которая при подъеме штанг срезается. Сопротивление, которое оказывает грунт погружаемому зонду, контролируют замером глубины его погружения за один залог (пять ударов молота). Выражается оно числом ударов, необходимых для его погружения на 10 см. При статическом зондированиив грунт с помощью гидравлического домкрата вдавливается конус, который соединен со штангой, входящей внутрь трубы. Труба погружается одновременно с конусом, ее наружный диаметр равен диаметру основания конуса. При статическом зондировании раздельно измеряют сопротивление грунта погружению конуса и общее сопротивление грунта вдавливанию зонда. По разности этих величин определяют сопротивление грунта по боковой поверхности. Таким образом, зондированием определяют плотность грунтов естественного залегания, степень неоднородности грунтов в пределах контура проектируемого здания, несущий слой грунта, отметку нижних концов свай и несущую способность свай. По материалам инженерно-геологических изысканий составляют техническое заключение, в котором дают оценку грунтовых условий, приводят отметки заложения фундаментов и дают указания по осуществлению работ, связанных с улучшением строительных свойств грунтов.

2.3. Испытания грунтов штампами

В полевых условиях исследование деформационных свойств грунтов производится поэтапным нагружением жестких штампов, установленных в породах, которые будут находится в пределах сферы взаимодействия с сооружением, и заключается в измерении осадок штампа от каждой ступени нагрузки, а также в изучении характера деформации во времени. Методика испытания пород штампами отличается сложностью и трудоемкостью, что связано с монтажом тяжелого оборудования, специальной подготовкой грунтов к испытаниям; значительными затратами времени на изучение характера осадки. Поэтому испытания пород штампами производится лишь на последних стадиях инженерно-геологических исследований под строительство, когда выбрано место "посадки", установлены габариты и ориентировка сооружения, а также передаваемые на грунты нагрузки, тип и глубина заложения фундамента, геологическое строение участка и прочее.

Испытание грунта штампом проводят для определения следующих характеристик деформируемости:

• модуля деформации (Е) для крупнообломочных грунтов, песков, глинистых, органоминеральных и органических грунтов;

• начального просадочного давления (psi), относительной деформации просадочности (εsl) для просадочных глинистых грунтов при испытании с замачиванием, кроме набухающих и засоленных грунтов при испытании с замачиванием.

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

Оборудование и приборы:

• 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).

Конструкция установки обеспечивает:

• возможность нагружения штампа ступенями давления по 0,01—0,1 МПа;

• центрированную передачу нагрузки на штамп;

• постоянство давления на каждой ступени нагружения.

Типы штампов:

I — с плоской подошвой площадью 2500 и 5000 см²;

II — с плоской подошвой площадью 1000 см²с кольцевой пригрузкой по площади, дополняющей площадь штампа до 5000 см²;

III — с плоской подошвой площадью 600 см²;

IV — винтовой штамп площадью 600 см².

Тип и площадь штампа назначают в зависимости от испытываемого грунта. Нагружение штампа осуществляют домкратом или тарированным грузом. Результаты испытаний оформляют в виде графиков зависимости осадки штампа от нагрузки.