Испытания грунтов

Выполним испытания грунтов любой сложности по самым низким расценкам среди большинства конкурентов, в ходе проведения инженерно-геологических изысканий под пятном застройки. Лабораторные испытания грунтов являются неотъемлемой частью подготовки отчёта об анализе основания, что позволяет оперативно произвести его усиление или частичное замещение в пределах сжимаемой толщи. Данные мероприятия гарантируют обеспечение устойчивости проектируемого сооружения, вне зависимости от сложности грунтового основания.

Испытания грунтов

Для чего нужно испытание грунтов

  • Определение несущей способности грунтового основания под действием внешних сил от массы здания и всех приложенных к нему нагрузок на период эксплуатации.
  • Расчёт модуля деформации для понимания прогнозируемой осадки сооружения во времени.
  • Определение плотности основания для выбора типа свай, которые можно погрузить в грунт.
  • Определение угла внутреннего трения для назначения корректного уклона стенок котлована на период строительства.
  • Анализ уровня гуртовых вод и их возможного подъёма в паводковый период для проектирования дренажных систем.
  • Определение удельного сцепления грунтов и других физико-механических характеристик для выбора нужного типа фундамента, обеспечивающего надежность и устойчивость конструкции.

Испытание грунта на сдвиг

При испытании образцов грунтового основания на сдвиг определяются следующие физико-механические характеристики материала:

  • Сопротивление грунтового основания сдвигающим усилиям, направленным в противоположных направлениях под воздействием постоянной вертикальной нагрузки. Данная величина обозначается буквой «Т».
  • Косвенные характеристики основания – угол внутреннего трения, маркируемый буквой греческого алфавита φ, показывающий, какой уклон можно задать при выполнении насыпи или при разработке котлована.
  • Коэффициент удельного сцепления частиц грунта, обозначаемой латинской буквой «С» и характеризующий связь молекул образца между собой.

Выбранный из общего массива образец подвергается вертикальному и горизонтальному давлению одновременно, до полного разрушения цилиндрической формы.

Испытание грунта на плотность

Суть метода состоит в определении массы образца естественной влажности или его частиц (для сыпучих грунтов) на единицу заранее известного объёма. Методика проведения испытаний:

  • Идентификация типа структуры, к которому принадлежит извлечённый из общего массива образец, по таблицам ГОСТ 25100 или ГОСТ
  • На основании подготавливается квадратная площадка с габаритами сторон не менее, чем 0,5 х 0,5 м.
  • Динамический плотномер фиксируется на площадке по уровню, в ортогональном положении.
  • Стальной рабочий орган с заострённым концом погружается в грунт на глубину до 200 мм при помощи последовательных ударов свободно падающим грузом, установленном на приборе.
  • При идентификации объёмного веса глинистых или суглинистых грунтов, определяется влажность основания при помощи лабораторного влагомера.
  • На плотномере фиксируется индекс уплотнения частиц, обозначаемый буквой Ку.

На финальном этапе, определённый эмпирическим способом показатель сравнивается с таблицами, прилагаемыми к прибору, после чего вычисляется реальная плотность каждого из испытуемых образцов.

Второй методикой является использование глубинного плотномера, когда из основания выбирается выемка, после чего данный объём взвешивается на весах повышенной точности. В обращавшуюся выемку устанавливается глубинный плотномер с резиновым чулком, в который нагнетается воздух, а на шкале показывается объём данного пространства. Плотность определяется по простой школьной формуле, путём отношения массы к общему.

Лабораторные испытания грунтов

Лабораторные испытания грунтов

При проведении испытаний грунтов в специально оборудованных грунтовых лабораториях, идентифицируются следующие обязательные показатели, которые впоследствии ложатся в основу отчёта по результатам инженерно-геологических изысканий:

  • Показатель деформации материала под нагрузкой, или просадочность, которая нормируется ГОСТ 23161-78.
  • Несущая способность, механическая прочность, а также сопротивляемость пластическим деформациям под нагрузкой, по ГОСТ 12248-96.
  • Способность грунта увеличиваться или уменьшаться в объёме, в зависимости от степени влагонасыщения, то есть, набухать или давать усадку, согласно ГОСТ 24143-80.
  • Определение способности частиц основания пропускать сквозь пористую структуру определённый объём воды под давлением или под действием гравитационных сил, или фильтрации, по ГОСТ

Полевые методы испытания грунтов

Помимо лабораторных тестов, выбранные образцы грунтового основания также исследуются в полевыхусловиях обследуемой площадки:

  • Анализ изменения объёма образца под действием статической нагрузки, или деформируемость, по ГОСТ 20276-85.
  • Проверка предельного горизонтального усилия основания до наступления среза образца (ГОСТ 21719-80), при погружении прибора в структуру основания или при извлечении образца из скважины.
  • Определение предельного срезающего усилия, в случае разработке скального основания, по ГОСТ 21719-80.
  • Выполнение испытаний методом погружения неподвижного зонда, когда грунт даёт осадку с течением времени.

Методы испытания грунтов

Испытание выбранных в ходе полевых работ образцов грунтового основания в лабораторных условиях проводятся 4 базовыми методиками, каждая из которых подробно описывается далее.

Компрессионный метод

Самый популярный и показательный способ испытания грунтового основания, который заключается в приложении к заранее отобранному образцу вертикальной штамповой нагрузки, имитирующей давление подошвы фундамента здания или сооружения. По результатам данных испытаний, идентифицируются следующие нормируемые прочностные показатели:

  • Индекс удельного сжатия под постоянной статической нагрузкой.
  • Показатель абсолютной сжимаемости.
  • Модуль деформации частиц грунта, обозначаемый латинской буквой «Е».
  • Определение общей механической прочности и несущей способности структуры грунта.

Стабилометрический метод

Данный метод является наиболее точным, так как, помимо штамповой вертикальной нагрузки, грунт также испытывает давление со всех горизонтальных направлений, из-за чего прибор для данного испытания называется трёхосным. По результатам приложения данных нагрузок, идентифицируются следующие параметры:

  • Определение глубины сжимаемой толщи основания, когда на структуру грунта действуют комбинированные статические нагрузки от возводимого сооружения и собственный вес данного грунтового массива – при воздействии нагрузки сверху и снизу.
  • Определение глубинной плотности, с учётом пониженного коэффициента пористости при возникновении пластических деформаций под действием слоёв основания, расположенных выше – идентифицируется при давлении на грунт снизу.
  • Определение сопротивляемости поперечному плоскому сдвигу при оказании бокового давления на испытуемый образец.

Испытания штампом

Данный способ подходит для пластичных глин, твёрдых суглинков или супесей, а также для мелких или крупных песков, скального крупнообломочного основания. Сущность методики заключается в фиксации пресса с динамометром на поверхности заранее подготовленной площадки с последующим оказанием равномерного давления штампа на выбранный образец. Методика особенно актуальна при высоком уровне залегания грунтовых вод, так как она точно показывает сжимаемость грунтов в водонасыщенном состоянии.

Испытание грунтов сваями

Данная методика подразумевает осуществление целого комплекса изысканий, которые включают в себя следящие операции:

  • Определение несущей способности основания под действием статической нагрузки на оголовок сваи.
  • Извлечение висячей сваи после погружения для проверки коэффициента трения по боковой поверхности.
  • Приложение горизонтальной нагрузки к оголовку сваи для проверки основания на смятие.
  • Проведение динамических испытаний во время забивания сваи молотом с определением глубины погружения при однократном приложении ударной нагрузки.

При назначении в качестве фундамента под собрание свайного поля, обязательно выплюются не менее 5% свай для стоического испытания и не менее 10% для динамических тестов. Для проведения данных операций применяются как обычные сваи, используемые в строительстве, так и специальные эталонные составные металлические конструкции.

Оборудование для испытания грунтов

Для проведения испытаний образцов грунтового основания, залегающего под пятном застройки, обязательно используется специализированное поверенное оборудование.

Лабораторные приборы

  • Одометр для вертикального гидравлического пресса. Представляет собой абсолютно жёсткую стальную ёмкость, в которую помещаются образцы грунта. Благодаря стенкам, при оказании давления штампом пресса, частицы основания остаются в статическом положении.
  • Стабилометр, который также представляет собой контейнер, но с эластичными упругими стенками. При приложении нагрузки, на тензометры, расположенные на стенках устройства, фиксируется боковое давление частиц образцов.
  • Трёхосная машина для статических испытаний.
  • Гидравлический пресс с вертикальной штамповой нагрузкой.

Полевое оборудование

В данном случае, геологи применяют штампы, которые классифицируются на 2 базовые категории:

  • Штампы для проходок шурфами и для разработки котлованов.
  • Штампы меньших габаритов, предназначенные для скважин.

Помимо штампов, в комплект к испытательному обрыванию входит шток, обеспечивающий передачу оказываемых нагрузок на штамп, а также тензометры, динамометры и другие метрологические приборы.

Оборудование для испытания сваями

Для испытаний основания с помощью забивных или погружных свай также потребуется определённый комплект специального оборудования и расходных материалов:

  • Составная металлическая свая-эталон.
  • Испытательный зонд.
  • Опорная металлическая стержневая или балочная конструкция для установки пресса со штампом для оказания давления.
  • Гидравлический домкрат или пресс для формирования усилия.
  • Метрологическое оборудование для замера и снятия показателей.
  • При необходимости проведения испытаний в мёрзлых грунтах, потребуется измерительное оборудование для определения температуры на глубине и на поверхности.

В нашей компании имеется всё описанное выше лабораторное и полевое оборудования для проведения комплексного анализа всех физико-механических характеристик грунтового основания для составления детального официального отчёта по результатам инженерно-геологических изысканий.