Исследование физико-механических свойств грунтов: технологии и чтение результатов

0
809

Каждый вид грунта имеет присущие только ему свойства. Они активно проявляются при взаимодействии с внешними нагрузками. Грамотное исследование физико-механических свойств грунта на участке позволит предугадать его поведение в тяжелых условиях эксплуатации: прокладке коммуникаций, строительстве зданий, выборе стройматериалов и т.д. Помимо прогноза изменения состояния испытания дают представления об инженерно-геологических элементах почв. грунтПоскольку исследовательская работа проводится в рамках инженерно-геологической оценки почв, имеет смысл определиться с регулирующими ее стандартами, методами исследований.

Действующие стандарты лабораторных изысканий

Исследовательская работа проводится и в лабораторных, и в полевых условиях. Забор образцов строго регулируется. При выделении физико-механических свойств грунта применяют ГОСТ и СНиП стандарты:

  • 25100-95. Выделение нормативно-расчетных характеристик, пространственной изменчивости грунтов. Регулирует механические, химические, физические качества почв, выделяет классы, подгруппы, виды;
  • 12536-79. Определяет гранулометрический и микроагрегатный состав.
  • 11-105-97. Методы и принципы исследований;
  • 12071-2000. Правила выполнения научно-исследовательских, инженерно-геологических изысканий;
  • 17245-79. Регламентирует допустимые пределы прочности;
  • 5180-84. Нормативно-расчетные характеристики плотности, влажности и пр.;
  • 02.01-83. Расчетное сопротивление образцов.

Физические данные — влажность, пластичность, плотность, зернистость и пр. — необходимы для классификации почв на участке. Механические характеристики указывают на способность пласта выдерживать удары, сейсмические нагрузки, давление, подверженность деформации и пр. Последующая обработка результатов исследования физико-механических свойств грунтов используется при расчетах в ходе проектирования зданий, мостов, автодорог и прочих объектов.

Наиболее важные характеристики почв

Типы нагрузок и почв, климатические и геологические условия залегания влияют на необходимость определения тех или иных качеств почвы. Например, физико-механические свойства глинистых грунтов и скальных довольно сильно различаются. При проверке последних учитывают плотность и прочность, деформативность и пористость, способность к образованию трещин и выветриваемости. Исследуя глинистые почвы, учитывают помимо прочности и деформируемости еще свыше 10 показателей.Таблица расчетов

Но есть и стандартные показатели физико-механических свойств грунтов и почв:

  • сопротивляемость сдвигам (важный критерий при проведении значительно объема земляных работ на участке);
  • плотность (рассчитывается с учетом влаги, содержащейся в порах почвы);
  • сцепляемость пласта;
  • угол откоса (учитывается естественная величина, показывающая допустимый угол наклона до момента осыпания почвы после изъятия породы);
  • влажность (важное физико-механическое свойство мерзлых грунтов, почв при близком залегании подземных вод);

Важно! Согласно ГОСТ, сырыми считаются породы, содержащие свыше 30% влаги, сухими — до 5%. Соответственно, почвы средней влажности содержат до 30% вод различных категорий.

  • набухание (показатель увеличения объема грунта при намокании (набольшие показатели имеют глинистые породы));
  • плывучесть (важное физико-механическое свойство песчаных грунтов и почв с объемом пыли свыше 45%, которые при намокании образуют текучие субстанции с минимальной несущей способностью);
  • степень промерзания (характеристики твердости, пластичности и влажности резко меняются при низких температурах, что может сказаться на надежности и прочности проектируемой конструкции);
  • коэффициент разрыхляемости;
  • просадочность (показатель скорости размокания породы, ее способности усаживаться во влажном состоянии под воздействием внешних нагрузок).

По результатам исследовательской работы заполняется таблица физико-механических свойств грунтов, стандартный образец которой представлен ниже.Таблица свойств грунта

По этим данным определяется тип породы и ее состояние, поведение в тяжелых условиях эксплуатации.

Методы испытаний пород

Полевые и лабораторные исследования физико-механических свойств грунтов — трудоемкий процесс, который занимает много времени. Полученные результаты в 47% случаев неоднозначны даже при условии, что все образцы пород были собраны, доставлены в исследовательский центр и хранимы в соответствии с нормами ГОСТ.Образцы Проблема заключается в том, что даже однотипные породы, изъятые из одного пласта или массива, в 8 из 10 случаев имеют существенные различия в характеристиках. Не стоит исключать и техногенные процессы, влияющие на характеристики и состояние пород. Отсюда и трудоемкость процесса. Поэтому сбор нескольких образцов с одной местности обязателен.

Применяют следующие методы определения физико-механических свойств грунтов и почв:

  • Полевые штамповые испытания (регламентируются ГОСТ 20278-85, используется метод штампов, штамп в шурфе, штамп в буровой скважине);
  • Полевые испытания на срез целиков грунта (расшифровка результатов и правила тестирования описаны в ГОСТ 23741-79). Работы на местности дают очень точный результат, но они крайне дороги, поэтому используются лишь при сооружении специальных объектов: промышленные трубы высотой более 200 м, ТЭС, здания театров, АЭС, телевизионные башни и пр. При строительстве иных объектов прибегают к помощи лабораторных анализов;
  • Лопастное зондирование. При строительстве объектов I и IIкласса определение физико-механических свойств грунтов крайне важно, особенно их прочностные показатели.
  • Лабораторные исследования пород в приборах плоского среза (ГОСТ 12248—78);
  • Лабораторные тесты на трехосное сжатие (ГОСТ 26518—85);
  • Сдвиговые испытания;
  • Деформационные испытания;
  • Прессиометрические исследования. Применяются только в глинистых грунтах;
  • Статическое зондирование. С его помощью получают основные физико-механические свойства грунтов до 20-метровой глубины.Лабораторный прибор для испытания грунотов

Считается, что полевые работы имеют ряд преимуществ перед лабораторными. Одно из их достоинств — фактическое определение характеристик и физико-механических свойств грунтов в условиях их природного залегания (нет разрушения структуры, влажность в естественной среде сохранена, текстура тоже). Как следствие, возможность наблюдения за поведением пород во время разработки. Но полевые методы диагностики пород не позволяют строить прогнозы, а вот лабораторные анализы позволяют. Поэтому тесты сочетаются и анализируются совместно.журнал истыпаний

Чтобы видеть результат и иметь возможность прогнозировать, составляют журнал физико-механических свойств грунтов по всем пробам совместно. Расшифровкой занимается эксперт, опираясь на ГОСТ стандарты.

Оставьте комментарий

Please enter your comment!
Please enter your name here