Межгосударственный стандарт ГОСТ 20276-99 "Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости" (введен постановлением Госстроя РФ от 23 декабря 1999 г. n 84)


Soils. Field methods for determining the strength and strain
characteristics


Дата введения 1 июля 2000 г.


1. Область применения


Настоящий стандарт устанавливает методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости грунтов при их исследовании для строительства.


2. Нормативные ссылки


В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 12071-84 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 12536-79 Грунты. Метод лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного составов

ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету

ГОСТ 30416-96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

ГОСТ 30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения


3. Определения


Основные термины, используемые в настоящем стандарте, и их определения приведены в ГОСТ 30416 и ГОСТ 30672.


4. Общие положения


4.1 Настоящий стандарт устанавливает следующие методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости грунтов:

- испытание штампом, испытания радиальным прессиометром, испытания лопастным прессиометром, испытания плоским дилатометром, испытания самозабуривающимся лопастным прессиометром гирляндного типа, срез целиков грунта, вращательный, поступательный и кольцевой срезы - для немерзлых грунтов;

- испытания горячим штампом - для мерзлых грунтов.


Примечание. По специальному заданию могут применяться другие методы испытаний и конструкции приборов, обеспечивающие моделирование процессов нагружение грунта.


4.2 Общие требования к полевым испытаниям грунтов, оборудованию и приборам, подготовке площадок и выработок для испытаний приведены в ГОСТ 30672.

4.3 Испытания грунта проводят в горных выработках (расчистках, котлованах, шурфах, штреках, буровых скважинах и т.д.) или в массиве грунта при сохранении природного сложения грунта. Схемы испытаний для определения характеристик деформируемости приведены в приложении А.

4.4 При проходке опытной скважины запрещается применение ударно-канатного, вибрационного и шнекового бурения, начиная с отметки на 1 м выше участка, на котором будет производиться испытание. На этом участке скважину следует проходить вращательным способом с помощью колонковой трубы, обуривающего грунтоноса или буровой ложки, частота вращения которых не должна превышать 60 об/мин, осевая нагрузка на буровой наконечник - не более 0,5 кН.

4.5 При бурении скважин для испытания грунта ниже уровня подземных вод не допускается понижение уровня подземных вод в скважине.

4.6 Промежуток времени между окончанием бурения опытной скважины и началом испытания грунта выше уровня подземных вод не должен превышать 2 ч, ниже уровня подземных вод - 0,5 ч. Исключение составляют испытания грунта штампами, при которых за указанное время необходимо только установить штамп на забой выработки.

4.7 Проходку горных выработок в мерзлых грунтах надлежит осуществлять до требуемой по условиям испытаний глубины максимального сезонного оттаивания, а в условиях несливающейся вечномерзлой толщи - до верхней границы этой толщи.

4.8 Минимальная толщина однородного слоя испытываемого грунта должна составлять не менее двух диаметров штампа при испытании грунта штампом и 1,5 высоты рабочего наконечника при испытании грунта прессиометрами, дилатометрами и на срез в скважинах и в массиве.

4.9 На отметке испытания грунта в скважинах и в других выработках должны быть отобраны образцы и в лабораторных условиях определены физические характеристики: гранулометрический состав по ГОСТ 12536, влажность и плотность грунта, плотность частиц грунта, влажность на границах раскатывания и текучести по ГОСТ 5180, а также вычислены плотность сухого грунта, коэффициент пористости, степень влажности, число пластичности и показатель текучести.

4.10 Образцы грунта для определения его физических характеристик следует отбирать на расстоянии не более 3 м от оси выработки для проведения испытаний.

4.11 В процессе испытаний ведут журналы по формам, приведенным в приложении Б.


5. Метод испытания штампом


5.1. Сущность метода


5.1.1 Испытание грунта штампом проводят для определения следующих характеристик деформируемости:

модуля деформации Е для крупнообломочных грунтов, песков, глинистых, органо-минеральных и органических грунтов; начального просадочного давления р_sl, относительной деформации просадочности эпсилон_sl для просадочных глинистых грунтов при испытании с замачиванием, кроме набухающих и засоленных грунтов при испытании с замачиванием.

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

Результаты испытаний оформляют в виде графиков зависимости штампа от нагрузки.

5.1.3 При испытания грунта в шурфе размеры шурфа определяют в зависимости от необходимости крепления его стен и глубины проходки. Минимальные размеры шурфа в плане - 1,5 х 1,5 м.

Диаметр дудки, проходимой механизированным способом, должен быть не менее 0,9 м.

Диаметр опытной буровой скважины должен быть 325 мм. Бурение скважины следует вести с обсадкой трубами до забоя.

5.1.4 Замачивание просадочных грунтов при испытаниях в котлованах и дудках следует проводить до степени влажности S_r > 0,8 на глубину не менее двух диаметров штампа ниже его подошвы.


Примечание. Для контроля влажности грунтов допускается применять радиоизотопный метод.


5.2. Оборудование и приборы


5.2.1 В состав установки для испытания грунта штампом должны входить:

- 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).

5.2.2 Конструкция установки должна обеспечивать:

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

- центрированную передачу нагрузки на штамп;

- постоянство давления на каждой ступени нагружения.

5.2.3 Штампы должны быть жесткими, круглой формы, следующих типов:

I - c плоской подошвой площадью 2500 и 5000 см2;

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

III - с плоской подошвой площадью 600 см2;

IV - винтовой штамп площадью 600 см2 (приложение В).

5.2.4 Тип и площадь штампа назначают в зависимости от испытываемого грунта по таблице 5.1.


Таблица 5.1


------------------------T---------------T--------T---------T------------¬

¦        Грунты         ¦   Положение   ¦Глубина ¦  Место  ¦   Штамп    ¦

¦                       ¦    штампа     ¦испыта- ¦проведе- +-----T------+

¦                       ¦ относительно  ¦ ния, м ¦   ния   ¦ Тип ¦ Пло- ¦

¦                       ¦    уровня     ¦        ¦испытания¦     ¦щадь, ¦

¦                       ¦ подземных вод ¦        ¦         ¦     ¦ см2  ¦

+-----------------------+---------------+--------+---------+-----+------+

¦Крупнообломочные       ¦На       уровне¦По  всей¦В        ¦  I  ¦ 5000 ¦

¦Пески плотные и средней¦подземных вод и¦толще   ¦котлова- ¦  I  ¦ 2500 ¦

¦плотности              ¦выше           ¦        ¦не,      ¦ II  ¦ 1000 ¦

¦Глины и суглинки с  I_L¦               ¦        ¦шурфе,   ¦     ¦      ¦

¦<= 0,25;               ¦               ¦        ¦дудке    ¦     ¦      ¦

¦супеси с I_L <= 0      ¦               ¦        ¦         ¦     ¦      ¦

+-----------------------+---------------+--------+---------+-----+------+

¦Пески рыхлые;  глины  и¦На       уровне¦По  всей¦В        ¦  I  ¦ 5000 ¦

¦суглинки с             ¦подземных вод и¦толще   ¦котлова- ¦ II  ¦ 1000 ¦

¦I_L >  0,25;   супеси с¦выше           ¦        ¦не,      ¦     ¦      ¦

¦I_L> 0                 ¦               ¦        ¦шурфе,   ¦     ¦      ¦

¦Органо-минеральные    и¦               ¦        ¦дудке    ¦     ¦      ¦

¦органические           ¦               ¦        ¦         ¦     ¦      ¦

+-----------------------+---------------+--------+---------+-----+------+

¦Просадочные         при¦Выше     уровня¦По  всей¦В        ¦  I  ¦ 5000 ¦

¦испытаниях            с¦подземных вод  ¦толще   ¦котлова- ¦     ¦      ¦

¦замачиванием           ¦               ¦        ¦не,      ¦     ¦      ¦

¦                       ¦               ¦        ¦шурфе,   ¦     ¦      ¦

¦                       ¦               ¦        ¦дудке    ¦     ¦      ¦

+-----------------------+---------------+--------+---------+-----+------+

¦Крупнообломочные       ¦На       уровне¦Ниже 6  ¦В   забое¦ III ¦  600 ¦

¦Пески плотные          ¦подземных вод и¦        ¦скважины ¦     ¦      ¦

¦Глины  и     суглинки с¦выше           ¦        ¦         ¦     ¦      ¦

¦I_L<= 0,5;             ¦               ¦        ¦         ¦     ¦      ¦

¦супеси с I_L <= 0      ¦               ¦        ¦         ¦     ¦      ¦

+-----------------------+---------------+--------+---------+-----+------+

¦Пески                  ¦На       уровне¦Ниже 6  ¦В   забое¦ IV  ¦  600 ¦

¦Глинистые   при   любых¦подземных вод и¦        ¦скважины ¦     ¦      ¦

¦значениях    показателя¦выше           ¦        ¦         ¦     ¦      ¦

¦текучести              +---------------+--------+---------+-----+------+

¦                       ¦Ниже     уровня¦По  всей¦Ниже     ¦ IV  ¦  600 ¦

¦Органо-минеральные    и¦подземных вод  ¦толще   ¦забоя    ¦     ¦      ¦

¦органические           ¦               ¦        ¦скважины ¦     ¦      ¦

+-----------------------+---------------+--------+---------+-----+------+

¦Глины и суглинки с I_L>¦Выше   и   ниже¦До 10   ¦В массиве¦ IV  ¦  600 ¦

¦0,5;                   ¦уровня         ¦        ¦без      ¦     ¦      ¦

¦супеси с I_L>1         ¦подземных вод  ¦        ¦бурения  ¦     ¦      ¦

¦Органо-минеральные    и¦               ¦        ¦скважины ¦     ¦      ¦

¦органические           ¦               ¦        ¦         ¦     ¦      ¦

L-----------------------+---------------+--------+---------+-----+-------


5.2.5 Нагружение штампа осуществляют домкратом или тарированным грузом.

Домкраты должны быть предварительно оттарированы.

Нагрузку измеряют с погрешностью не более 5% ступени давления.

5.2.6 Прогибомеры для измерения осадки штампа должны быть закреплены на реперной системе. Штамп должен быть соединен с прогибомером нитью из стальной проволоки диаметром 0,3-0,5 мм. Измерительная система должна обеспечивать измерение осадок с погрешностью не более 0,1 мм.

Необходимо учитывать деформацию проволоки от температурных воздействий и вводить поправку в показания прогибомеров. Поправку определяют по показаниям контрольного прогибомера по 5.3.7. Осадку штампа следует определять как среднеарифметическое значение показаний трех прогибомеров, фиксирующих осадку штампа в трех точках, расположенных под углом 120° от центра штампа.

Для измерения осадки штампа допускается применять другие приборы, обеспечивающие измерение осадок с погрешностью не более 0,1 мм.


Примечание. При испытании грунтов в скважинах и измерение осадок штампа по перемещениям верха колонны труб, служащих для передачи нагрузки на штамп, учитывают деформацию сжатия труб от нагрузки и предусматривают мероприятия, исключающие их продольный изгиб.


5.2.7 Реперная система, на которой крепят прогибомеры, должна состоять из четырех свай, забиваемых или завинчиваемых попарно в грунт с противоположных сторон выработки на расстоянии 1,0-1,5 м от краев, и прикрепляемых к ним параллельно металлических рикелей, на которых устанавливают прогибомеры. Глубина погружения свай в грунт должна обеспечивать неподвижность реперной системы в процессе испытания.


5.3. Подготовка к испытанию


5.3.1 При испытаниях в котлованах, шурфах и дудках штамп с плоской подошвой устанавливают на дно выработки. Для достижения плотного контакта подошвы штампа с грунтом необходимо произвести не менее двух поворотов штампа вокруг его вертикальной оси, меняя направление поворота. После установки штампа проверяют горизонтальность его положения.

В глинистых грунтах с I_L > 0,75 штамп следует устанавливать в выемку, устраиваемую на дне выработки. Глубина выемки должна быть 40-60 см, поперечный размер выемки не должен превышать диаметр штампа более чем на 10 см.

Стенки выемки при необходимости следует закрепить.

5.3.2 Поверхность грунта в пределах площади установки штампа должна быть тщательно спланирована. При затруднении в планировке грунта следует устраивать из маловлажного песка мелкого или средний крупности подушку толщиной 1-2 см для глинистых и не более 5 см - для крупнообломочных грунтов.

При испытаниях штампами площадью 5000 см2 просадочных грунтов с замачиванием толщина подушки должна составлять 2-3 см для обеспечения дренирования воды в грунт. Подушку следует укладывать по всей площади установки штампа и вокруг него на расстоянии не менее 10 см.

5.3.3 При испытании в скважинах штампом типа III площадью 600 см2 установку штампа производят после зачистки забоя скважины специальным буровым наконечнико-зачистителем в несколько приемов с его извлечением на поверхность после каждой зачистки.

Штамп, прикрепленный к колонне труб диаметром 219 мм, имеющей направляющие хомуты, опускают в скважину и добиваются плотного контакта штампа с грунтом не менее чем двумя поворотами колонны труб вокруг оси. Штамп должен быть установлен ниже обсадочной трубы на глубину 2-3 см.

5.3.4 Погружение винтового штампа производят завинчиванием механически или вручную ниже забоя скважины или с поверхности в массив грунта без бурения скважины. При испытаниях в скважинах глубина завинчивания винтового штампа ниже забоя скважины должна составлять 50 см для глинистых грунтов текучепластичной и текучей консистенции и насыщенных водой песков и 30 см - для остальных грунтов. Допускается увеличивать глубину в случаях, когда при измерениях осевой нагрузки на штамп исключается влияние трения грунта по боковой поверхности ствола.

5.3.5 В процессе завинчивания винтового штампа должен проводиться контроль за его погружением по отношению глубины погружения штампа за один оборот Дельта h к шагу винтовой лопасти а. Это отношение должно находиться в пределах


                           Дельта h

                   0,7 <= ---------- <= 1,0.                       (5.1.)

                              а


5.3.6 После установки штампа монтируют устройство для нагружения штампа, анкерное устройство и измерительную систему.

5.3.7 Контрольный прогибомер устанавливают на реперной системе, его нить закрепляют к неподвижному реперу, устраиваемому в стене выработки; длина нити должна быть равна длине нити прогибомера, измеряющего осадку штампа.

5.3.8 После монтажа всех устройств и измерительной системы записывают начальные показания приборов.


5.4. Проведение испытания


5.4.1 Нагрузку на штамп следует увеличивать ступенями давлений Дельта р, указанными в таблицах 5.2-5.4.

Общее число ступеней давления после достижения давления, соответствующего вертикальному нормальному напряжению от собственного веса грунта сигма_z,g,0 на отметке испытания, должно быть не менее четырех.

В первую ступень давления следует включить вес деталей установки, влияющих на нагрузку штампа.

При применении штампа типа II кольцевая пригрузка должна соответствовать напряжению сигма_z,g,0 на отметке испытания.

Время выдержки каждой последующей ступени давления должно быть не менее времени выдержки предыдущей.


Таблица 5.2


------------------T---------------T-------------------------T-----------¬

¦                 ¦  Коэффициент  ¦ Ступени давления Дельта ¦   Время   ¦

¦     Грунты      ¦ водонасыщения ¦  р, МПа, при плотности  ¦ условной  ¦

¦                 ¦               ¦    сложения грунтов     ¦стабилиза- ¦

¦                 ¦               +-------T--------T--------+    ции    ¦

¦                 ¦               ¦Плотные¦Средней ¦ Рыхлые ¦деформации ¦

¦                 ¦               ¦       ¦плотнос-¦        ¦   t, ч    ¦

¦                 ¦               ¦       ¦   ти   ¦        ¦           ¦

+-----------------+---------------+-------+--------+--------+-----------+

¦Крупнообломочные ¦  S_r <= 1,0   ¦  0,1  ¦  0,1   ¦  0,1   ¦    0,5    ¦

+-----------------+---------------+-------+--------+--------+-----------+

¦Пески крупные    ¦  S_r <= 1,0   ¦  0,1  ¦  0,05  ¦  0,025 ¦    0,5    ¦

+-----------------+---------------+-------+--------+--------+-----------+

¦Пески     средней¦  S_r <= 0,5   ¦  0,1  ¦  0,05  ¦  0,025 ¦    0,5    ¦

¦крупности        ¦0,5 < S_r < 1,0¦  0,1  ¦  0,05  ¦  0,025 ¦    1,0    ¦

+-----------------+---------------+-------+--------+--------+-----------+

¦Пески  мелкие   и¦  S_r <= 0,5   ¦  0,05 ¦  0,025 ¦  0,01  ¦    1,0    ¦

¦пылеватые        ¦ 0,5 < S_r <=  ¦  0,05 ¦  0,025 ¦  0,01  ¦    2,0    ¦

¦                 ¦      1,0      ¦       ¦        ¦        ¦           ¦

L-----------------+---------------+-------+--------+--------+------------


Таблица 5.3


-----------------T-----------------------------------------T------------¬

¦     Грунты     ¦   Ступени давления Дельта р, МПа, при   ¦   Время    ¦

¦                ¦         коэффициенте пористости         ¦  условной  ¦

¦                +--------T------------T------------T------+стабилизации¦

¦                ¦ е<=0,5 ¦0,5<е<= 0,8 ¦ 0,81,1*¦ деформации ¦

¦                ¦        ¦            ¦            ¦      ¦    t, ч    ¦

+----------------+--------+------------+------------+------+------------+

¦Глинистые      с¦        ¦            ¦            ¦      ¦            ¦

¦показателем     ¦        ¦            ¦            ¦      ¦            ¦

¦текучести:      ¦        ¦            ¦            ¦      ¦            ¦

¦I_L <= 0,25     ¦  0,1   ¦    0,1     ¦    0,05    ¦ 0,05 ¦     1      ¦

+----------------+--------+------------+------------+------+------------+

¦0,25  < I_L   <=¦  0,1   ¦    0,05    ¦    0,05    ¦ 0,025¦     2      ¦

¦0,75            ¦        ¦            ¦            ¦      ¦            ¦

+----------------+--------+------------+------------+------+------------+

¦0,75 < I_L <= 1 ¦  0,05  ¦    0,025   ¦    0,025   ¦ 0,01 ¦     2      ¦

+----------------+--------+------------+------------+------+------------+

¦I_L > 1         ¦  0,05  ¦    0,025   ¦    0,01    ¦ 0,01 ¦     3      ¦

+----------------+--------+------------+------------+------+------------+

¦    * При коэффициенте пористости е > 1,1, время условной  стабилизации¦

¦увеличивается на 1 ч.                                                  ¦

L------------------------------------------------------------------------


Таблица 5.4


-----------------------T------------------------T-----------------------¬

¦        Грунты        ¦Ступени давления Дельта ¦    Время условной     ¦

¦                      ¦         р, МПа         ¦стабилизации деформации¦

¦                      ¦                        ¦         t, ч          ¦

+----------------------+------------------------+-----------------------+

¦Просадочные  природной¦       0,05             ¦           1           ¦

¦влажности             ¦                        ¦                       ¦

+----------------------+------------------------+-----------------------+

¦Просадочные      после¦       0,025            ¦           2           ¦

¦замачивания           ¦                        ¦                       ¦

+----------------------+------------------------+-----------------------+

¦Органо-минеральные   и¦       0,005-0,01       ¦           4           ¦

¦органические          ¦                        ¦                       ¦

L----------------------+------------------------+------------------------


5.4.2 Каждую ступень давления выдерживают до условной стабилизации деформации грунта (осадки штампа).

За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость осадки штампа, не превышающую 0,1 мм за время t, указанное в таблицах 5.2.-5.4.

5.4.3 Отсчеты по прогибомерам на каждой ступени нагружения производят:

- при испытании крупнообломочных грунтов и песков через каждые 10 мин в течение первого получаса, 15 мин в течение второго получаса и далее через 30 мин до условной стабилизации деформации грунта;

- при испытании глинистых грунтов через каждые 15 мин в течение первого часа, 30 мин в течение второго часа, далее через 1 ч до условной стабилизации деформации грунта.

5.4 Испытания просадочных грунтов с замачиванием следует проводить по схеме "двух кривых" или "одной кривой".

Выбор схемы испытаний должен быть произведен в зависимости от комплекса характеристик, необходимых для проектирования.

Испытания по схеме "двух кривых" следует выполнять при необходимости определения полного комплекса характеристик (5.5.3), по схеме "одной кривой" - в случаях, когда достаточно определить модуль деформации грунта природной влажности и относительную просадочность при одном заданном давлении.

5.4.5 При испытаниях по схеме "одной кривой" нагрузку на штамп увеличивают ступенями до заданного давления р_з, принимаемого в интервале 0,2-0,4 МПа.

Давление р_з должно быть установлено с учетом предполагаемого фактического давления на грунт в основании фундамента, равного сумме давлений от нагрузки фундамента и собственного веса грунта в насыщенном водой состоянии на отметке испытания.

После достижения условной стабилизации осадки на последней ступени, соответствующей давлению р_з, грунт в основании штампа следует замочить и продолжать замачивание с измерениями просадки грунта до ее условной стабилизации при расходе воды не менее рассчитываемого по приложению Г.

За критерий условной стабилизации просадки грунта следует принимать скорость осадки штампа, не превышающую 0,1 мм за два часа.

5.4.6 Испытания по схеме "двух кривых" следует проводить на одной глубине в двух шурфах, расположенных на расстоянии 5-6 м.

В одном шурфе испытания необходимо выполнять в соответствие с требованиями 5.4.5, в другом - замочить грунт (при расходе воды не менее рассчитываемого по приложению Г) после монтажа установки до приложения нагрузки, а затем нагружать штамп ступенями до давления р_з, продолжая замачивание грунта.

5.4.7 Отсчеты по прогибомерам после замачивания просадочного грунта следует производить через промежутки времени, указанные в 5.4.3.

5.4.8 Замачивание просадочных грунтов в основании штампа в котлованах, шурфах и дудках следует производить рассредоточенной струей во избежание размыва грунта, поддерживая уровень воды на 5-10 см выше поверхности песчаной подушки и измеряя расход воды.

5.4.9 По окончании испытаний выработку следует углубить ниже отметки испытания на глубину не менее двух диаметров штампа для контроля однородности испытываемого грунта.

5.4.10 В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении Б.


5.5. Обработка результатов


5.5.1 По данным испытаний строят график зависимости осадки штампа от давления S = f(p) (приложение Д).

На графике проводят осредняющую прямую методом наименьших квадратов или графическим методом.

За начальное значение р_0 и S_0 (первая точка, включаемая в осреднение) принимают давление, равное напряжению сигма_s, g, 0 (5.4.1), и соответствующую осадку; за конечные значения p_n и S_n - значения p_i и S_i, соответствующие четвертой точке графика на прямолинейном участке.

Если при давлении p_i приращение осадки будет вдвое больше, чем для предыдущей ступени давления p_i-1, а при последующей ступени давления p_i+1 приращение осадки будет равно или больше приращения осадки при p_i, за конечные значения p_n и S_n следует принимать p_i-1 и S_i-1. При этом количество включаемых в осреднение точек должно быть не менее трех. В противном случае при испытании грунта необходимо применять меньшие ступени давления.


Примечание. При проведении испытаний винтовым штампом (с сохранением природного напряжения состояния грунта) за начальные значения p_0 и S_0 принимают значения p_i и S_i, соответствующие первой ступени нагрузки на графике S = f(p).


5.5.2 Модуль деформации грунта Е, МПа, вычисляют для линейного участка графика по формуле


                        2                 Дельта р

             Е = (1 - ню ) х К  х К  х D ---------,                 (5.2)

                              р    1      Дельта S


где  ню  - коэффициент   Пуассона,   принимаемый    равным    0,27    для

           крупнообломочных   грунтов;  0,30 - для  песков   и   супесей;

           0,35 - для суглинков; 0,42 - для глин;

     К   - коэффициент,  принимаемый  в зависимости от заглубления штампа

      р    h/D (h - глубина расположения  штампа относительно поверхности

           грунта, см; D - диаметр штампа, см);

     К   - коэффициент,  принимаемый  равным  0,79  для жесткого круглого

      1    штампа;

     Дельта р - приращение давления на штамп (5.5.1), МПа, равное  рn-р0;

     Дельта S - приращение  осадки  штампа, соответствующее Дельта р, см,

                определяемое по осредняющей прямой.


Коэффициент К_р 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 К_р принимают в зависимости от отношения h/D по таблице 5.5, где h - глубина расположения штампа относительно поверхности грунта, см.


Примечание. При испытаниях грунта штампом типа III в забое буровых скважин допускается принимать коэффициент К_р равным 1 независимо от h/D.


Таблица 5.5


------------T---------T---------T---------T----------T---------T--------¬

¦    h/D    ¦    0    ¦   1     ¦   2     ¦    3     ¦   4     ¦>_ 5    ¦

+-----------+---------+---------+---------+----------+---------+--------+

¦    К_р    ¦    1    ¦   0,90  ¦   0,82  ¦    0,77  ¦   0,73  ¦   0,70 ¦

L-----------+---------+---------+---------+----------+---------+---------


5.5.3 По результатам испытаний просадочных грунтов следует определять в соответствии с указаниями приложения Е:

- модуль деформации грунта природной влажности Е и относительную просадочность эпсилон_sl при заданном давлении р_з - при испытании по схеме "одной кривой";

- модуль деформации грунта природной влажности Е и водонасыщенном состоянии Е_sat (после замачивания), начальное просадочное давление р_s1 и относительную просадочность эпсилон_sl при различных давлениях - при испытании по схеме "двух кривых".


6. Метод испытания радиальным прессиометром


6.1. Сущность метода


6.1.1 Испытание грунта радиальным прессиометром проводят для определения модуля деформации Е песков, глинистых, органо-минеральных и органических грунтов.

6.1.2 Модуль деформации определяют по результатам нагружения грунта горизонтальной нагрузкой в стенках скважины с помощью радиального прессиометра.

Результаты испытания оформляют в виде графика зависимости горизонтальных перемещений грунта от горизонтального давления.

6.1.3 При испытании грунта радиальным прессиометром применяют следующее оборудование и способы проходки скважин, обеспечивающие сохранение природного напряженного состояния грунта:

самозабуривающиеся прессиометры;

бурение скважин под защитой тяжелых растворов;

проходку участка скважины, на котором будут производиться испытания, с помощью подвижной колонны обсадных труб.

В грунтах, обеспечивающих устойчивость стенок скважины, допускается проведение испытаний без сохранения природного напряженного состояния. При этом обязательным является сохранение природного сложения грунтов.

6.1.4 При проходке опытной скважины следует соблюдать требования 4.4.

6.1.5 Диаметр скважин не должен превышать диаметр зонда прессиометра более чем на 10 мм.


6.2. Оборудование и приборы


6.2.1 В состав установки для испытания грунта радиальным прессиометром должны входить:

зонд;

устройство для создания и измерения давления в камере зонда;

устройство для измерения перемещений оболочки зонда.

6.2.2 Конструкция установки должна обеспечивать:

возможность создания давления на грунт ступенями по 0,01-0,1 МПа;

постоянство давления на каждой ступени нагружения;

возможность тарировки зонда.

6.2.3 Длина камеры зонда должна быть не менее четырех ее диаметров.


Примечание. При применении камеры, состоящей из трех секций и более, общая длина секций должна быть не менее четырех их диаметров.


6.2.4 Устройство для измерения давления в камере зонда должно обеспечивать измерение давления с погрешностью не более 5% ступени давления.

6.2.5 Устройство для измерения перемещений оболочки зонда должно обеспечивать измерение деформаций стенок скважины при применении прессиометров с внешним диаметром камеры зонда от 76 до 127 мм с погрешностью не более 0,1 мм в пределах изменения начального диаметра камеры в 1,5 раза.

6.2.6 Измерение перемещений оболочки зонда осуществляют путем измерения объема жидкости, расходуемой на расширение камеры зонда, или путем непосредственного определения радиуса камеры зонда в отдельных точках дистанционными датчиками.


Примечания.

1 Измерение перемещений оболочки зонда дистанционными датчиками производят не менее чем в шести точках, расположенных по трем диаметрам. Точки измерений должны располагаться в центральной части камеры в пределах 1/3 ее длины.

2 Допускается применять для определения перемещений оболочки зонда дистанционные датчики с измерением длины окружности камеры по трем диаметрам в центральной части в пределах 2/3 длины.


6.3. Подготовка к испытанию


6.3.1 В скважину устанавливают зонд таким образом, чтобы середина камеры зонда была расположена на отметке испытания.

При проходке скважины с применением подвижной колонны обсадных труб в грунт предварительно внедряется тонкостенный рабочий стакан, прикрепленный к колонне труб, из которого удаляют грунт.

Далее на отметку испытания опускают зонд прессиометра, рабочая оболочка которого смазана глинистой суспензией из бентонитовой глины или солидолом. В зонде прессиометра создают давление, равное напряжению сигма_z, g, 0 (5.4.1) на отметке испытания, после чего обсадную трубу приподнимают на высоту зонда.

6.3.2 После установки зонда на отметке испытания необходимо смонтировать устройства для создания и измерения давления в камере зонда и измерения перемещения оболочки зонда.


6.4. Проведение испытания


6.4.1 В камере зонда создают давление ступенями по 0,025 МПа до момента соприкосновения оболочки зонда со стенками скважины, а далее - ступенями, указанными в таблицах 5.2-5.4.

При определении давления на стенку скважины в случае применения гидравлических прессиометров независимо от обводненности скважины необходимо к измеренному манометром давлению добавлять гидростатическое давление столба жидкости в гидромагистрали прессиометра.

6.4.2 Каждую ступень давления выдерживают до условной стабилизации деформации грунта. За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость увеличения радиуса скважины, не превышающую 0,1 мм за время, указанное в таблице 6.1.


Таблица 6.1


------------------------T----------------------T------------------------¬

¦        Грунты         ¦   Режим испытания    ¦     Время условной     ¦

¦                       ¦                      ¦стабилизации деформации ¦

¦                       ¦                      ¦         t, мин         ¦

+-----------------------+----------------------+------------------------+

¦Пески    со    степенью¦                      ¦                        ¦

¦влажности:             ¦                      ¦                        ¦

¦S_r <= 0,8             ¦                      ¦           15           ¦

¦S_r > 0,8              ¦                      ¦           30           ¦

¦Глинистые с показателем¦      Медленный       ¦                        ¦

¦текучести:             ¦                      ¦                        ¦

¦I_L <= 0,25            ¦                      ¦           30           ¦

¦I_L > 0,25             ¦                      ¦           60           ¦

¦Органо-минеральные    и¦                      ¦           90           ¦

¦органические           ¦                      ¦                        ¦

+-----------------------+----------------------+------------------------+

¦Пески                  ¦                      ¦            3           ¦

¦Глинистые              ¦       Быстрый        ¦            6           ¦

¦Органо-минеральные    и¦                      ¦           10           ¦

¦органические           ¦                      ¦                        ¦

+-----------------------+----------------------+------------------------+

¦     Примечания                                                        ¦

¦     1 При испытаниях искусственно  уплотненных,  насыпных  и  намывных¦

¦грунтов время условной стабилизации деформации должно  назначаться  так¦

¦же, как и для соответствующих типов  песчаных  и  глинистых   грунтов в¦

¦зависимости от степени влажности и показателя текучести.               ¦

¦     2  При   применении   прессиометров   с   погрешностью   измерения¦

¦перемещений  меньше  0,1  мм  (6.2.5.)  время   условной   стабилизации¦

¦деформации уменьшается пропорционально  увеличению  точности  измерения¦

¦стенки скважины.                                                       ¦

L------------------------------------------------------------------------


6.4.3 Для зданий и сооружений I уровня ответственности испытания грунтов радиальными прессиометрами следует проводить в медленном режиме. Допускается производить испытание грунта радиальными прессиометрами в быстром режиме в тех случаях, когда выполнены сопоставительные испытания радиальными прессиометрами в медленном и быстром режимах не менее чем с двухкратной повторяемостью для данной разновидности грунта в районе проведения изысканий.

Для зданий и сооружений II и III уровней ответственности испытания радиальными прессиометрами следует проводить, как правило, в быстром режиме.


Примечание. Уровни ответственности зданий и сооружений приняты по ГОСТ 27751.


6.4.4 Отсчеты по приборам для измерения деформаций на каждой ступени давления производят согласно таблице 6.2.

В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении Б.


Таблица 6.2


---------------T--------------------------------------------------------¬

¦    Грунты    ¦                    Режим испытания                     ¦

¦              +-----------------------------T--------------------------+

¦              ¦          Медленный          ¦         Быстрый          ¦

+--------------+-----------------------------+--------------------------+

¦Пески         ¦Через 5 мин в течение  первых¦Через  1  мин  в   течение¦

¦              ¦15 мин, далее - через 15 мин.¦первых  3  мин,    далее -¦

¦              ¦                             ¦через 3 мин.              ¦

+--------------+-----------------------------+--------------------------+

¦Глинистые     ¦Через 10 мин в течение первых¦Через  2  мин  в   течение¦

¦              ¦30 мин, далее - через 30 мин.¦первых  6  мин,    далее -¦

¦              ¦                             ¦через 6 мин.              ¦

+--------------+-----------------------------+--------------------------+

¦Органо-       ¦Через 15 мин в течение первых¦Через  2  мин  в   течение¦

¦минеральные  и¦60 мин, далее - через 30 мин.¦первых  10  мин,   далее -¦

¦органические  ¦                             ¦через 10 мин.             ¦

L--------------+-----------------------------+---------------------------


6.5. Обработка результатов


6.5.1 По данным испытаний строят график зависимости перемещения стенки скважины от давления Дельта r = f(p) (приложение Ж).

На графике проводят осредняющую прямую методом наименьших квадратов или графическим методом. За начальные значения р_0 и Дельта r_0 (первая точка, включаемая в осреднение) принимают значения р и Дельта r, соответствующие моменту полного обжатия неровностей стенок скважины - началу линейного участка графика.

За конечные значения р_n и Дельта r_n (предел пропорциональности) принимают значения р и Дельта r, соответствующие точке, ограничивающей линейный участок графика.

6.5.2 Модуль деформации грунта Е, МПа, вычисляют для линейного участка графика Дельта r = f(p) по формуле


                                Дельта p

                     Е = К  r  ----------,                          (5.3)

                          r  0  Дельта r


где  К   - корректирующий коэффициент;

      r

     r   - радиус скважины, равный r   + Дельта  ;

      0                             pr         r0

     r   - радиус прессиометра, см;

      pr

     Дельта   - приращение радиуса прессиометра, соответствующее р_0, см;

           r0

     Дельта р - приращение  давления  на  стенку  скважины  между   двумя

                точками, взятыми на осредняющей прямой, МПа;

     Дельта r - приращение  перемещения  стенки  скважины  (по  радиусу),

                соответствующее Дельта р, см.


Примечание. При вычислении модуля деформации грунта необходимо учитывать определяемые по результатам тарировочных испытаний систематические п

Государственный стандарт СССР ГОСТ 20372-90 "Балки стропильные и подстропильные железобетонные. Технические условия" (утв. постановлением Госстроя СССР от 16 октября 1990 г. n 87)  »
ГОСТы и правила »
Читайте также