УДК 624.131.385:006.354                                                               Группа Ж39

 

ГРУНТЫ     

 

Методы полевого определения характеристик деформируемости

 

Soils. Field methods for determining deformation characteristics      

 

ГОСТ 20276-85

 

Взамен ГОСТ12374-77, ГОСТ 20276-74

 

Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 24 октября 1984 г. № 179 срок введения установлен

 

РАЗРАБОТАН

 

Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова (НИИОСП) Госстроя СССР

Произ­водственным и научно-исследовательским институтом по инже­нерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Госстроя СССР

Мини­стерством монтажных и специальных строительных ра­бот СССР

Ми­ни­с­терством высшего и среднего специального образова­ния РСФСР Министерством энергетики и электрификации СССР

 

ИСПОЛНИТЕЛИ

 

Л.Г. Мариупольский, канд. техн. наук (руководитель темы); А.Н. Ска­ч­ко, канд. техн. наук (ответственный исполнитель); Н.С Четыркин, канд. техн. наук; И.Г. Рабинович, канд. техн. наук; Л.С. Амарян, д-р техн. наук; Р.С. Зиангиров, д-р геол.-минер. наук; А.В. Васильев, канд. геол.-минер. наук; Ю.Г. Трофименков, канд. техн. наук; 3.К. Пярнпуу; В.В. Лушников, канд. техн. наук; И.А. Парабучев, канд. геол.-минер. наук; А.И. Котюжан, канд. геол.-минер. наук; К.В. Руппенейт, д-р техн. наук; С.В. Тимо­феев, канд. техн. наук; О.Н. Сильницкая

 

ВНЕСЕН Научно-исследовательским институтом оснований и под­земных сооружений им. Н.М. Герсеванова (НИИОСП)  Гос­строя СССР

 

Зам. директора В. А. Ильичев

УТВЕРЖДЕН И ВНЕСЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 24 октября 1984 г. №179

 

Настоящий стандарт распространяется на грунты без жестких струк­турных связей и устанавливает методы полевого определе­ния харак­теристик деформируемости (модуля,   деформации, на­чального проса­до­ч­­ного давления, относительной просадочности) при исследованиях грунтов для строительства.

Стандарт не распространяется на грунты в мерзлом состоянии, а также на набухающие и засоленные грунты при испытаниях их с замачиванием.

Основные термины, применяемые в настоящем стандарте, и их пояснения приведены в справочном приложении 1.

 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

1.1. Модуль деформации грунта определяют по графику зависи­мости осадки штампа от давления при испытании грунта штампом или графику зависимости горизонтальных перемещений грунта от горизон­тального давления при испытании радиальным или лопаст­ным прессиометром.

1.2. Начальное просадочное давление и относительную проса­дочность просадочных грунтов определяют при   испытаниях их штам­пом в условиях полного водонасыщения (при замачивании). За нача­льное просадочное давление принимают минимальное давление, при котором проявляется просадка грунта.

Относительную просадочность грунта определяют как отношение просадки грунта в основании штампа к деформируемой зоне по вертикали.

1.3. Испытания грунта штампами и прессиометрами  следует произ­водить в горных выработках (котлованах, шурфах, дудках и буровых скважинах) и непосредственно в массиве грунта.

Схемы испытаний приведены в справочном приложении 2.

1.4. Способы проходки выработок должны обеспечивать сохра­нение ненарушенного сложения и природной влажности испытыва­емых грунтов.

1.5. Выработки должны быть защищены от проникновения по­верхностных вод и атмосферных осадков, а в зимнее время - от про­мерзания.

1.6. При бурении скважин для испытания грунта ниже уровня грунтовых вод не допускается понижение уровня грунтовых вод в скважине.

1.7. Минимальная толщина испытываемого слоя грунта должна составлять не менее:

двух диаметров штампа - при испытании грунта штампом;

1,5 длины камеры зонда - при испытании грунта радиальным прессиометром;

1,5 длины лопасти прессиометра - при испытании грунта ло­пастным прессиометром.

1.8. Испытания прессиометрами крупнообломочных грунтов не до­пу­с­­каются.

Содержание частиц крупнее 2 мм в грунте не должно превы­шать: 25% (по массе) - при испытании грунта радиальным прес­сиометром, 15% (по массе) - при испытании грунта  лопастным прессиометром.

1.9. Результаты полевых определений характеристик деформи­руемости должны сопровождаться данными о месте проведения испытаний, описанием грунтов и их физико-механическими характе­рис­тиками - гранулометрическим составом, влажностью, плот­ностью, плот­ностью частиц грунта, влажностью на границах рас­катывания и теку­чести, углом внутреннего трения и сцеплением.

1.10. Образцы грунта для определения его характеристик от­бирают на расстоянии не более 3 м от оси выработки для проведе­ния испы­таний.

1.11. При обработке результатов испытаний модуль деформа­ции вычисляют с точностью до 1 МПа (10 кгс/см²) при Е более 10 МПа (100 кгс/см²), 0,5 МПа (5 кгс/см²) при Е от 2,0 до 10 МПа (от 20 до 100 кгс/см²) и 0,1 МПа (1 кгс/см²) при Е менее 2 МПа (20 кгс/см²).

Начальное просадочное давление   вычисляют с точностью до 0,01 МПа (0,1 кгс/см²), относительную просадочность - до 0,001.

 

2. МЕТОД ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА ШТАМПОМ

 

2.1. Условия проведения испытаний

2.1.1. При испытаниях грунтов в шурфах площадь поперечного сече­ния шурфа должна быть определена в зависимости от необхо­димости крепления его стен и глубины проходки. Минимальные допускаемые размеры шурфа в плане - 1,5х1,5 м. Диаметр ду­док, проходимых механизированным  способом, должен быть не ме­нее 0,9 м. Диаметр буровых скважин для испытаний должен быть 325 мм.

2.1.2. Бурение скважин следует вести вертикально с обсадкой тру­бами до забоя.

Ударно-канатное и вибрационное бурение скважин на участке ближе 1 м до отметки испытания запрещается.

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

Глубина замачивания должна контролироваться определением влажности образцов грунта, отобранных из специально пробурен­ной скважины на расстоянии не более 0,5 м от края штампа. Об­разцы грунта должны отбираться с интервалом через 0,25 м до глубины не менее двух диаметров штампа ниже его подошвы.

 

Примечание. Для контроля влажности грунтов допускается применять радиоизотопные методы.

 

2.2. Приборы и оборудование

2.2.1. В состав установки для испытании грунта штампом дол­жны входить:

штамп;

устройство для нагружения штампа;

анкерное устройство (для установок без грузовой платформы);

устройство для измерения осадок штампа.

2.2.2. Конструкция установки должна обеспечивать:

возможность нагружения штампа ступенями по 0,01-0,1 МПа (0,1-1,0 кгс/см²):

центрированную передачу нагрузки на штамп;

постоянство давления на каждой ступени.

2.2.3. Штампы должны быть жесткими круглой формы следую­щих типов:

I - с 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 (см. рекомендуемое прило­жение 3).

2.2.4. Тип и площадь штампа назначают в зависимости от ис­пытываемого грунта по табл. 1.

 

Таблица   1

 

				Штамп
Наименование грунтов	Положение штампа отно­сите­льно уров­ня подзе­м­ных вод	Глубина ис­пытания, м	Место про­ведения ис­пытания	Тип	Пло­щадь, см2
Крупнообломочные: песчаные - пески плот­ные и средней плотно­сти; пылевато-глинис-тые - глины и суглин­ки с показателем теку­чести IL £0,25, супеси при      IL £0	На уровне подземных вод и вы­ше	По всей толще	В котлова­не, шурфе, дудке	I I II	5000 2500 1000
Песчаные - пески рых­лые; пылевато-глинис­тые - глины и суг­линки с показателем те­кучести IL >0,25, супе­си при      IL >0, лессовые грунты, илы; биогенные	На уровне подземных вод и вы­ше	По всей толще	В котлова­не, шурфе. дудке	I II	5000 1000
Просадочные при ис­пы­таниях с замачивани­ем	Выше уровня под­­зем­ных вод	По всей толще	В котло­ва­не, шур­фе, дудке	I	5000
Крупнообломочные; песчаные - пески плот­ные; пылевато-глинис-тые - глины и суглин­ки с показателем теку­чести IL £0,5, супеси при IL <0	На уровне подземных вод и выше	Ниже 6	В забое скважины	III	600
Песчаные; пылевато-гли­нистые - глины, су­глинки и супеси при лю­бых значениях пока­зателя текучести IL, лёссовые грунты, илы; биогенные	На уровне подземных вод и выше	Ниже 6	Ниже забоя скважины	IV	600
	Ниже уров­ня подзем­ных вод	По всей толще	Ниже забоя скважины	IV	600
Пылевато-глинистые - глины и суглинки с показателем текучести IL >0,5, супеси при IL>1, илы; биогенные	Выше и ни­­же уровня под­земных вод	До 10	В массиве без бурения скважины	IV	600

 

2.2.5. Нагружение штампа осуществляют домкратом или тари­рованным грузом.

Домкраты должны быть предварительно оттарированы.

Нагрузку измеряют с погрешностью не более 5% от ступени давления.

2.2.6. 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 (п. 2.3.7). Осадку штампа следует определять как средне-арифме­тическое показаний трех прогибомеров,   фиксирующих осадку штампа в трех точках, располо­же­н­­­ных под углом 120° от центра штампа.

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

 

Примечание. При испытании грунтов в скважинах и измерении 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.

 

2.2.7. 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 ее краев, и прикрепляемых к ним параллельно металлических ригелей, на которых устанавливают прогибомеры. Глубина погружения свай в грунт должна обеспечивать неподвиж­ность реперной системы в процессе испытания. Реперную систему и прогибомеры следует защищать от действия солнечных  лучей, ветра и атмосферных осадков.

2.3. Подготовка к испытаниям

2.3.1. При испытаниях в котлованах, шурфах и дудках штамп 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 показателем текучести 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.

2.3.2. Поверхность грунта в пределах площади установки штам­па должна быть тщательно спланирована. При  затруднениях в планировке грунта следует устраивать из мелкого или   средней крупности мало­влажного песка 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 песчаной 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.

2.3.3. При испытании в скважинах штампом с плоской подо­швой площадью 600 см² установку штампа производят после за­чистки забоя скважины специальным буровым   наконечником - зачистителем в несколько приемов с его извлечением на поверх­ность после каждой зачистки.

Штамп, закрепленный 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 обсадной трубы на глубину 2-5 см.

2.3.4. 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 пылевато-глинистых грунтов текучепластичной и текучей консистенции и насыщенных   водой песков и 30 см - для оста­ль­ных грунтов. Допускается увеличи­вать указанную глубину в случаях, когда при измерениях осевой нагрузки на штамп исключается влияние трения грунта по боко­вой поверхности ствола.

2.3.5. В процессе завинчивания винтового штампа должен про­водиться контроль за его погружением по отношению глубины пог­ружения штампа за один оборот Dh к шагу винтовой лопасти а.

Это отношение должно находиться в пределах

.       (1)

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

2.3.7. Контрольный прогибомер следует установить на реперной системе, его нить закрепить к неподвижному реперу, устраиваемо­му в стенке выработки; длина нити должна быть равна длине нити прогибомеров, измеряющих осадку штампа.

2.3.8. После монтажа всех устройств и измерительной системы уста­навливают показания приборов на нулевые деления и записы­вают показания в журнале, форма которого приведена в рекомен­дуемом приложении 5.

2.4. Проведение испытаний

2.4.1. Нагрузку на штамп следует увеличивать ступенями дав­лений DР, указанными в табл. 2-4.

Общее количество ступеней давлений после достижения дав­ления. соответствующего вертикальному нормальному напряжению от собс­твенного веса грунта s_zg,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 s_zg,0  на отметке испытания.

2.4.2. Каждую ступень давления необходимо выдерживать до условной стабилизации деформации грунта.

Таблица 2

 

Наименование	Степень влажности	Ступень давления DР, МПа (кгс/см2), при плотности сложения грунтов			Время условной стабилиза­ции, ч
грунтов		Плотные	Средней плотности	Рыхлые
Крупнооб­ломочные	Sr £1,0	0,1(1,0)			0,5
Песчаные - пески круп­ные, сред­ней круп­ности и мелкие, пылеватые	Sr £1,0	0,1(1,0)	0,05(0,5)	0,025(0,25)	0,5
	Sr £ 0,5	0,1(1,0)	0,05(0,5)	0,025(0,25)	0,5
	0,5<Sr£l,0	0,1(1,01)	0,05(0,5)	0,025(0,25)	1,0
	Sr £ 0,5	0,05(0,5)	0,025(0,25)	0,01(0,1)	1,0
	0,5<Sr£l,0	0,05(0,5)	0,025(0,25)	0,01(0,1)	2,0

 

 

Таблица 3

 

Наименование грунтов	Ступень давления DР, МПа (кгс/см2), при коэффициенте пористости е				Время условной стабилизации, ч
	е£0,5	0,5<е£0,8	0,8<е£1,1	е>1,1*
Пылевато-глинис­тые с показателем текучести
IL£0,25	0,1(1,0)	0,1(1,0)	0,05(0,5)	0,05(0,5)	1
0,25<IL£0,75	0,1(1,0)	0,05(0,5)	0,05(0,5)	0,025(0,25)	2
0,75<IL£1	0,05(0,5)	0,025(0,25)	0,025(0,25)	0,01(0,1)	2
IL>1	0,05(0,5)	0,025(0,25)	0,01(0,1)	0,01(0,1)	3

 

* При коэффициенте пористости е>1,1 время условной стабилизации увеличивают на 1 ч.

 

Таблица 4

 

Наименование грунтов	Ступень давления DР,МПа (кгс/см2)	Время условной стабилизации, ч
Пылевато-глинистые: просадочные природной влажности.	0,05(0,5)	1
просадочные после замачивания.	0,025(0,25)	2
илы	0,01(0,1)	4
Биогенные: сапропели,	0,005(0,05)	4
слабозаторфованные грунты,	0,025(0,25)	3
средне- и сильно- заторфованные грунты	0,01(0,1)	3
торфы	0,01(0,1)	4

 

За критерии условной стабилизации деформации   принимают ско­ро­с­­ть осадки штампа, не превышающую 0,1 мм за время t, ука­занное в табл. 2-4.

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

2.4.3. Отсчеты по прогибомерам на каждой ступени давления необ­ходимо производить:

при испытании крупнообломочных и песчаных грунтов - через каждые 10 мин в течение первого получаса, 15 мин - в течение второго получаса и далее через 30 мин;

при испытании пылевато-глинистых грунтов - через каждые 15 мин в течение первого часа и 30 мин - в течение второго часа и далее через      1 ч.

2.4.4. 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 (п. 2.5.3), по схеме «одной кривой» - в случаях, когда достаточно опре­делить модуль деформации грунта природной влажности и от­носи­тельную просадочность при одном заданном давлении.

2.4.5. При испытаниях по схеме «одной кривой»  нагрузку на штамп увеличивают ступенями до заданного давления Р₃ прини­маемого в интервале 2,0 - 4,0 кгс/см².

Давление Р₃, должно быть установлено с учетом предполагае­мого фактического давления на грунт в основании фундаментов, 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 Р₃, грунт в основании штам­па следует замочить и продолжать   замачивание с измерениями просадки грунта до ее условной стаби­лизации при расходе воды не менее рассчитываемого по рекомен­дуемому   приложению 4.

За критерий условной стабилизации просадки грунта следует принимать скорость осадки штампа, не превышающую 0,1 мм за 2 ч.

2.4.6. 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 соответствии с требованиями п. 2.4.5, в другом - замочить грунт (при рас­ходе воды не менее рассчитываемого по рекомендуемому прило­жению 4) после монтажа установки до приложения нагрузки, а затем нагружать штамп ступенями до давления Р₃, продолжая замачивание грунта.

2.4.7. Отсчеты по прогибомерам после замачивания просадочного грун­­та  следует  производить  через  промежутки времени, указан­ные в п. 2.4.3.

2.4.8. 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.

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

2.5. Обработка результатов

2.5.1. Для вычисления модуля деформации Е строят график за­висимости осадки от давления S = f(p), откладывая по оси абсцисс значения Р и по оси ординат - соответствующие им условно стаби­лизированные значения S (рекомендуемое приложение 8).

Через нанесенные на график четыре опытные точки необходимо провести осредняющую прямую методом наименьших квадратов или графическим методом.

За начальные значения Р₀ и S₀ (первая точка, включаемая в осред­нение) принимают давление,  равное напряжению s_zg,0 (п. 2.4.1) и соот­ве­т­ствующую осадку; за конечные значения Р_n и S_n - значения P_i и S_i, соответствующие четвертой точке графи­ка на прямолинейном участке.

Если при давлении Р_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 Р_i,  за конечные значения Р_n и S_n следует принимать P_i-1 и S_i-1. При этом количество включаемых в осреднение точек должно быть на менее трех. В противном слу­чае при испытании грунта необходимо применять меньшие ступе­ни давления.

 

Примечание. При проведении испытании винтовым штампом (с сох­ранением природного напряженного состояния грунта) за начальные значе­ния Р₀ и S₀ принимают значения P_i и S_i, соответствующие первой ступени нагрузки на графике S = f(p).

 

2.5.2.Модуль деформации грунта Е, МПа (кгс/см²), вычисляют для линейного участка графика S = f(p) по формуле

,                 (2)

где   n - коэффициент Пуассона, принимаемый равным 0,27 - для крупнообломочных грунтов, 0,30 - для песков и супесей, 0,35 - для суглинков и 0,42 - для глин;

К_р - коэффициент, принимаемый в зависимости от заглубле­ния штампа d/D;

d - глубина расположения штампа относительно поверхности грунта, см;

D - диаметр штампа, см:

К_i - коэффициент, принимаемый для жесткого круглого штам­па равным 0,79;

DР - приращение давления на штамп (п. 2.5.1), МПа (кгс/см²), равное Р_n-Р₀;

DS - приращение осадки штампа, соответствующее DР, см, определяемое на осредняющей прямой.

Коэффициент К_р принимают равным 1 при испытаниях грун­тов штампами в котлованах,  шурфах и дудках  независимо от d/D. При испытаниях грунтов винтовым штампом в буровых сква­жинах ниже забоя и в массиве без бурения скважин коэффициент К_р принимают по табл. 5.

 

Примечание. При испытаниях грунта штампом с плоской подошвой площадью 600 см² (тип III) в забое буровых скважин допускается принимать коэффициент К_р, равным 1, независимо от d/D.

 

Таблица 5

 

d|D	0	1	2	3	4	³5
Кр	1	0,90	0,82	0,77	0,73	0,7

 

2.5.3. По результатам испытаний просадочных грунтов следует определять в соответствии с указаниями обязательного приложе­ния 9:

по схеме «одной кривой» - модуль деформации грунта природ­ной влажности Е и относительную просадочность e_sl при заданном давлении Р_з;

по схеме «двух кривых» - модули деформации грунта природной влажности Е и водонасыщенном состоянии Е_sat (после зама­чивания), начальное просадочное давление Р_si и относительную просадочность e_sl при различных давлениях.

 

3. МЕТОД ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА РАДИАЛЬНЫМ ПРЕССИОМЕТРОМ

 

3.1. Условия проведения испытаний

3.1.1. При испытаниях 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.

3.1.2. Начиная с отметки на 1 м выше участка, на котором бу­дут производиться испытания грунта, скважины 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 1000 Н (100кгс).

Запрещается применение ударно-канатного, вибрационного и шнекового способов бурения на этом участке.

Допускается проходка вдавливающим способом кольцевым за­боем с помощью тонкостенного бурового цилиндрического нако­нечника, ниж­ний режущий край которого имеет внутренний угол заострения 10-15°; внутренний диаметр башмака этого наконеч­ника должен быть на 1-2 мм меньше внутреннего диаметра кор­пуса, а наружный диаметр башмака - на 2-3 мм больше наруж­ного диаметра корпуса наконечника.

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

3.2. Приборы и оборудование

3.2.1. В состав установки для испытании грунта   радиальным прессиометром должны входить:

зонд;

устройство для создания и измерения давления в камере зон­да;

устройство для измерения перемещений оболочки зонда.

3.2.2. Конструкция установки должка обеспечивать:

возможность  создания   давления на грунт  ступенями по 0,01-0,1 МПа (0,1-1,0 кгс/см²);

постоянство давления на каждой ступени;

возможность тарировки зонда.

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

 

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

 

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

3.2.5. Устройство для измерения перемещений оболочки зонда дол­жно обеспечивать измерение деформаций стенок скважин 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.

3.2.6. Измерение перемещении  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 перемещении 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 '/₃ ее длины.

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

 

3.3. Подготовка к испытаниям

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

3.3.2. 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 s_zg,0 (п. 2.4.1) на отметке испытания, после чего обсадную трубу приподнимают на высоту зонда.

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

3.4. Проведение испытаний

3.4.1. В камере зонда создают давление ступенями по 0,025 МПа (0,25 кгс/см²) до момента соприкосновения оболочки зонда со стен­кам скважин, а далее - ступенями, указанными в табл. 2-4.

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.

3.4.2. 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 табл. 6.

3.4.3. Для зданий и сооружении I класса 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 классов испытания радиаль­ными прессиометрами следует проводить, как правило, в быстром режиме.

 

Примечание. Классы сооружений приняты согласно  Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструк­ций, утвержденным постановлением Госсторая СССР от 19 марта 1981 г., № 41.

 

3.4.4. Отсчеты по приборам для измерения деформаций на каж­дой ступени давления производят согласно табл. 7 и записывают в журнал, форма которого приведена в рекомендуемом приложе­нии 6.

3.5. Обработка результатов

 

Таблица 6

 

Наименование грунтов	Режим испытания	Время условной стабилиза­ции деформации, мин
Песчаные со степенью		15
влажности: Sr £0,8
Sr >0,8		30
Пылевато-глинистые (кроме илов) с показа­телем теку­чес­ти:	Медленный
IL £0,25		30
IL >0,25		60
Биогенные и илы		90
Песчаные		3
Пылевато-глинистые (кроме илов)	Быстрый	6
Биогенные и илы		10

 

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 пылевато-глинистых грунтов в зависимости от степени влажности и показателя текучести.

2. При применении прессиометров с погрешностью измерения перемещении меньше 0,1 мм (п. 3.2.5) время условной стабилизации деформации умень­шают пропорционально увеличению точности измерения перемещения стенки скважины.

 

 Таблица 7

 

Наименование грунта	Режим испытания
	Медленный	Быстрый
Песчаные	Через каждые 5 мин в течение первых 15 мни, далее через 15 мин	Через каждую минуту в течение первых 3 мин, далее через 3 мин
Пылевато-гли­нис­тые (кроме илов)	Через каждые 10 мин в течение первых 30 мин, далее через 30 мин	Через каждые 2 мин в течение первых 6 мин, далее через 6 мин
Биогенные и илы	Через каждые 15 мин в течение первых 60мин, далее через 30 мин	Через каждые 2 мин в течение первых 10 мин, далее через 10 мин

 

3.5.1. Для вычисления модуля деформации Е строят график зависимости перемещения стенки скважины от давления Dr = f(p), откладывая по оси абсцисс значения давления Р и по оси ординат соответствующие им значения Dr (рекомендуемое приложение 10).

На графике проводят осредняющую  прямую. За начальные значения P₀ и  Dr₀  (первая точка, включаемая в осреднение) принимают значения Р и Dr,  соответствующие моменту полного обжа­тия неровностей стенок скважины - началу   линейного участка графика.

За конечные значения Р_n и Dr_n (предел пропорциональности) принимают значения Р и Dr, соответствующие точке, ограничива­ющей линейный участок графика.

3.5.2. Модуль деформации грунта Е, МПа (кгс/см²), вычисляют для линейного участка графика Dr = f(p) по формуле

,                   (3)

где       К_r - корректирующий коэффициент;

 r₀ - начальный радиус скважины, равный r_пр +Dr₀;

r_пр - радиус прессиометра, см;

 Dr₀ -приращение радиуса прессиометра,   соответствующее Р₀, см;

DР - приращение давления на стенку скважины между двумя точками,   взятыми на  осредняющей  прямой, МПа (кгс/см² );

Dr - приращение перемещения стенки скважины (по радиусу), соот­вет­ствующее DР, см.

 

Примечание. При вычислении модуля деформации грунта необходи­мо учитывать определяемые по результатам тарировочных испытаний система­тические погрешности измерений DP и Dr, вызванные собст­венными деформациями гидросистемы и эластичных оболочек камеры зонда.

 

3.5.3. При проведении всех испытаний грунтов радиальными прессиометрами в одном режиме (медленном для  сооружений I класса или быстром для сооружений II и III классов) коэффициент К_r определяют по результатам сопоставительных испытаний грун­та штампом площадью 5000 см² и радиальным прессиометром, вы­полняемых не менее чем с двухкратной повторяемостью для дан­ной разновидности грунта в районе проведения изысканий.

3.5.4. При проведении части испытаний в медленном, а части испытаний в быстром режиме для определения модуля деформации по результатам испытаний, выполненных в быстром режиме, дол­жен вводиться дополнительный коэффициент К_rt, определяемый по резуль­татам сопоставительных испытаний   прессиометром в разных режимах.

3.5.5. Для проектирования оснований и фундаментов зданий и сооружений II-III классов коэффициент K_r, допускается прини­мать по указаниям рекомендуемого приложения 12.

 

4. МЕТОД ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА ЛОПАСТНЫМ ПРЕССИОМЕТРОМ

 

4.1. Условия проведения испытаний

4.1.1. При проходке скважин для испытаний следует соблюдать требования п 3.1.2.

4.1.2. При испытаниях в стенках скважины диаметр скважины должен быть меньше расстояния между штампами-лопастями не менее чем на 2 см.

4.1.3. При испытаниях ниже забоя скважины минимальная глу­бина погружения наконечника от забоя скважин до верха штампа-лопасти должна быть не менее половины длины штампа-лопасти.

4.2. Приборы и оборудование

4.2.1. В состав установки для испытаний грунта лопастным прес­сиометром должны входить:

наконечник со штампами-лопастями и направляющим стаканом;

устройство для создания и измерения давления на штампы-ло­пасти наконечника;

устройство для измерения перемещения штампов-лопастей на­конечника.

4.2.2. Конструкция установки должна обеспечивать:

возможность создания давления на грунт ступенями по 0,01-0,1 МПа (0,1-1,0 кгс/см²);

постоянство давления на каждой ступени;

возможность тарировки наконечника со штампами-лопастями.

4.2.3. Наконечник должен состоять из двух жестких штампов-лопастей прямоугольной формы, расположенных симметрично отно­сительно оси наконечника. Площадь одного штампа-лопасти дол­жна соответствовать требованиям табл. 8.

 

Таблица   8

 

Наименование грунтов	Положение прессиометра относительно уровня подземных вод	Глубина испыта­ния, м	Место проведения ис­пытания	Площадь штампа-лопасти, см2
Пылевато-глинистые - гли­ны и суглинки с по­ка­за­телем текучести IL£0,25, супеси при IL<0	Выше уровня подземных вод	До 10	В стен­ках сква­жины	300
Песчаные (устойчи­вые в стенках сква­жины); пыле­вато-глинистые - гли­ны и суглинки с показателем	Выше уровня подземных вод	До 10	В стен­ках скважины	600
те­кучести 0,25 <IL £0,75, супеси при 0£IL£1	Выше уровня под­земных вод	Ниже 10		150
Песчаные рыхлые ( неус­тойчивые в стен­ках сква­жины); пылевато-гли­нис­тые - глины и суглинки с показателем текучести IL>0,75, су­песи при IL >1	Выше и ниже уров­ня подзем­ных вод	До 10	Ниже за­боя сква­жины	300
	Выше и ниже уров­ня подзем­ных вод	Ниже 10		150
Пылевато-глинистые - илы	Выше и ниже уров­ня подзем­ных вод	По всей толще	В масси­ве без бурения скважины	600
Биогенные	Выше уровня под­земных вод	До 10	В стопках скважины	600
	Выше и ниже уров­ня под­зе­м­ных вод	По всей толще	Ниже за­боя сква­жины	300

 

Соотношения сторон штампа-лопасти  должно быть не более 3:1. Расстояние между штампами-лопастями должно быть не менее 1,5 их ширины.

4.2.4. Устройство для измерения давления на штампы-лопасти дол­жно обеспечивать измерение давления с погрешностью не более 5% от ступени давления.

4.2.5. Устройство для измерения перемещений штампов-лопастей в горизонтальном направлении должно обеспечивать измерение де­формаций грунта с погрешностью не более 0,1 мм в пределах не менее 50 мм при испытаниях биогенных грунтов и илов, 20 мм - для остальных грунтов.

4.3. Подготовка к испытаниям

4.3.1. Установку наконечника со штампами-лопастями производят методом вдавливания таким образом, чтобы середина наконечника была расположена на отметке испытания.

4.3.2. После установки наконечника на отметке испытания необ­хо­димо смонтировать устройства для создания и измерения давления на штампы-лопасти и измерения их перемещения.

4.4. Проведение испытаний

4.4.1. Передачу нагрузки на штампы-лопасти производят ступенями, указанными в табл. 2-4.

4.4.2. Каждую ступень давления выдерживают до условной ста­билизации деформации грунта. За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость перемещения штампа-лопасти, не превышающую 0,1 мм за время, указанное для медленного режима испытания в табл. 2-4, а для быстрого -  в табл. 7.

4.4.3. Режим испытаний назначают в соответствии с указаниями п. 3.4.3.

4.4.4. Отсчеты по приборам для измерения перемещении штам­пов-лопастей на каждой ступени давления производят  согласно п. 2.4.3 - при медленном режиме испытаний и табл. 7 - при быст­ром и записы­вают в журнал, форма которого приведена в рекомен­дуемом приложении 7.

4.5. Обработка результатов

4.5.1. Для вычисления модуля деформации Е строят график за­висимости перемещения штампа-лопасти от давления и = f(p) от­кладывая по оси абсцисс значения Р и по оси ординат - соответст­вую­щие им значения и (рекомендуемое приложение 11).

На графике проводят осредняющую прямую. За начальные значения Р₀ и и₀ (первая точка, включаемая в осреднение) при­нимают значения Р и и, соответствующие   началу линейного участка графика.

За конечные значения Р_n и и_n (предел пропорциональности) принимают значения Р и и, соответствующие точке, ограничиваю­щей линейный участок графика.

4.5.2. Модуль деформации грунта Е, МПа (кгс/см²), вычисляют для линейного участка графика u = f(p) по формуле

,                    (4)

где         К_л - корректирующий коэффициент;

v - коэффициент Пуассона, принимаемый в соответствии с требо­ваниями п. 2.5.2;

b - ширина штампа-лопасти наконечника, см;

w - безразмерный коэффициент, принимаемый в зависимос­ть от формы штампа-лопасти по табл. 9;

DP - приращение давления на штамп-лопасть между двумя точ­ками, взятыми на осредняющей прямой, МПа (кгс/см²);

Dи - приращение перемещения штампа-лопасти, соответ­ствую­щее DР, см.

 

Примечание. При вычислении модуля деформации грунта необходимо учитывать определяемые по результатам тарировочных испытаний систематические погрешности измерений DР и и, вызванные собственными деформациями для создания давления, наконечника и колонны труб.

 

Таблица   9

 

Отношение     l/b	Коэффициент w
1,5	1,1
2,0	1,2
3,0	1,4

 

4.5.3. Коэффициент K_л определяют по результатам сопостави­тельных испытаний грунта штампом площадью 5000 см² и лопаст­ным прессиометром,   выполняемых не менее чем с двухкратной повто­ряе­мостью для данной разновидности грунта в районе прове­дения изысканий.

4.5.4. При проведении части  испытаний в медленном, а части испытаний в быстром режиме для определения модуля деформа­ции по результатам испытаний, выполненных в быстром режиме, вводят дополнительный коэффициент К_лt, определяемый по ре­зультатам сопоставительных испытаний прессиометром в разных режимах.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

 

ТЕРМИНЫ И ИХ ПОЯСНЕНИЯ

 

Модуль деформации грунта Е - характеристика линейной связи между приращениями давления на грунт и его деформациями.

Начальное просадочное давление P_sl -минимальное давление, при котором проявляются просадочные свойства грунта при его полном насыщении водой.

Относительная просадочность грунта  e_sl - отношение просадки грунта в основании штампа к высоте деформируемой зоны.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

 

СХЕМЫ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТА

а - плоским штампом в шурфе или дудке; б - плоским штампом в забое буровой скважины; в - винтовым штампом ниже забоя буровой скважины; г - винтовым штампом в массиве; д - радиальным прес­сиометром: е - лопастным прессиометром в стенке скважины; ж - лопастным прессиометром ниже забоя буровой скважины; з - лопастным   прессиометром в массиве

         

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое

 

КОНСТРУКЦИЯ ВИНТОВОГО ШТАМПА

 

1. Винтовой   штамп состоит из одновитковой лопасти и ствола (см. чертеж).

Размеры винтового штампа должны соответствовать требованиям таблицы.

 

Размеры	При испытаниях
	ниже забоя скважины	в массиве без бурения скважины
Диаметр лопасти D, см	27,7	27,7
Толщина лопасти t, см	1	1
Шаг лопасти а, см	5	8
Диаметр ствола d, см: на высоте 60 см выше лопасти	5	7,3-11,4
на остальной высоте	12,7-21,9	7,3-11,4

 

2. В конструкцию винтового штампа, предназначенного для испы­тания грунтов в массиве без бурения скважины, должно входить уст­ройство, позволяющее при измерениях осевой нагрузки на штамп исключить влияние трения грунта по боковой поверхности ствола.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

 Рекомендуемое

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВОДЫ ДЛЯ ЗАМАЧИВАНИЯ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ В ОСНОВАНИИ ШТАМПА

 

Расход воды Q, м³, вычисляют по формуле

,

где       r_d -  плотность грунта в сухом состоянии, т/м³;

 r_w - плотность воды, принимаемая равной 1 т/м³;

 w_sat - влажность грунта в насыщенном водой состоянии (степени влажно­сти S_r >0,8), доли единицы;

w - природная влажность грунта, доли единицы;

V  - объем замачивания грунта, равный произведению   площади шурфа (или замачиваемого участка котлована) на глубину замачивания (п. 2.1.3) и на коэффициент 1,2, учитывающий растекание воды, м³.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

 Рекомендуемое

 

(Первая страница журнала)

 

Организация____________________________________________

 

ЖУРНАЛ №___________

ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ ШТАМПАМИ

 

Пункт________________________________________________

Объект_______________________________________________

Сооружение __________________________________________

Дата испытания: начало_________________________________

окончание_______________________________ 

Выработка №________________    Абсолютные отметки:

Площадь штампа___________см²   подошвы штампа _________м

Сечение выработки____________  устья выработки __________м

(диаметр скважины)                         уровня подземных вод _____м

Глубина ____________________м

Наименование грунта___________

______________________________

Краткая характеристика установки для испытаний_______________

_______________________________________________________

_______________________________________________________

Приборы (тип и номер) для измерения:

нагрузки на штамп _______________________________________

осадок штампа___________________________________________

 

Схема размещения установки для испытаний