Геологическое оборудование и технологии
ООО «КрасГеоТехника»
» » Испытания грунтов штампом

Испытания грунтов штампом

Изучение деформативных свойств грунтов под воздействием внешней нагрузки является важнейшим разделом механики грунтов. На нем основан современный метод проектирования оснований по предельным состояниям.
Полевые испытания грунтов штампами позволяют не только установить более точные характеристики сжимаемости грунтов, но и выделить все фазы деформаций и определить те граничные значения давлений, при которых сохраняется линейная зависимость между осадкой и нагрузкой. В этом и заключается одно из очень важных преимуществ полевого метода испытаний грунтов штампами перед компрессионными испытаниями, так как при проектировании мало знать модуль деформации грунтов, необходим еще и интервал давлений, для которого справедливы принятые значения модуля общей деформации.
Возможности метода не ограничиваются только решением этих задач. В процессе инженерно-геологических исследований для обоснования проектов промышленных и гражданских сооружений не всегда достаточно охарактеризовать сжимаемость грунтов только при их естественной (природной) влажности. Метод позволяет проводить нагрузки и в условиях искусственного замачивания грунтового основания. Последнее значительно расширяет диапазон применимости штампов, так как открывает возможность не только прогнозировать работу сооружений в условиях подтопления территорий, но, что не менее важно, моделировать и изучать в полевых условиях просадочные процессы. При помощи штампов могут быть установлены такие существенные характеристики просадочных грунтов, как начальное давление просадочности и величину относительной просадочности.
При исследованиях сжимаемости грунтов штампами не может быть деления операций на важные и второстепенные. Любое, малозаметное в первом приближении, иногда кажущееся непринципиальным, отклонение от правил опытных работ может привести к серьезным искажениям результатов. Следует помнить, что грубые нарушения правил менее опасны, так как легко выявляются при обработке материалов. Значительно опасней «мелкие» нарушения, которые незаметно искажают общую картину опыта, внося в него систематические ошибки. Выявление этой группы ошибок не всегда возможно даже при высокой квалификации исполнителей.
Техническая оснащенность и опыт специалистов нашего предприятия позволяет выполнять испытания грунтов статическими нагрузками штампами площадью 600, 1000 (с кольцевой пригрузкой), 2500, 5000 и 10000 см2.
Испытания талых грунтов штампом площадью 600 см2 используется при испытаниях глинистых, песчаных и крупнообломочных грунтов в скважинах и шурфо-дудках на глубинах до 20 м и удельными нагрузками на грунты до 1,0 МПа (в отдельных случаях, по специальному заданию, до 1,6 МПа). При испытаниях грунтов выше УПВ используется плоский штамп III типа устанавливаемый на забой опытной скважины, а при испытаниях грунтов ниже УПВ (глины, суглинки, супеси и пески без включений крупнообломочного материала) используется винтовой штамп погружаемый на отметку испытания с забоя скважины или с поверхности без лидерного бурения.







При испытаниях используются два типа платформ: с загрузкой инвентарными грузами и с анкерением платформы шнеками. Не рекомендуется передавать усилия от пневмодократа в буровые установки и другую технику.








В последнее время все чаще требуется определение натурного модуля деформации грунтов или подтверждение модуля полученного другими методами (прессиометрия, стаическое зондирование, лабораторные методы и пр.) для грунтов залегающих ниже глубины 20 м. При таких испытаниях возникает ряд проблем, основной из которых является необходимость учета сжатия и изгиба колонны направляющих труб, что может сильно искажать значения деформации грунтов и, соответственно, занизить величину модуля деформации. Для решения этой проблемы мы применяем методику замера осадки непосредственно самой плиты штампа, с контролем осадки оголовка направляющей колонны, а также усиленные трубы диаметром 219 мм со стенкой 10-12 мм. Данная методика проходит производственное внедрение и показывает хорошие результаты.
Испытание талых грунтов штампами площадью 2500-5000 см2 выполняются для определения модуля деформации практически всех разновидностей грунтов в т.ч. полускальных и сильновыветрелых скальных грунтов. Испытания штампом 5000 см2 являются эталонным методом определения модуля деформации грунтов. Испытания выполняются в шурфах на глубинах до 10 м, в котлованах, шахтах и на поверхности грунтового массива.
Из-за ужесточения требований экспертизы и актуализации ряда нормативных документов потребность в штамповых испытаниях постоянно растет. Если за 2012-2015 год нами было выполнено не более 40 штамповых испытаний, то за 2016 и 2017 год уже более 200.






Оснащенность нашего предприятия позволяет выполнять испытания штампами S=2500-5000 см2 в труднодоступных для подъезда грузовой, буровой и специальной техники местах (горная и болотистая местность, заповедники, склоны, условия плотной застройки и пр.) с помощью распорной конструкции с передачей усилий в стенки грунтового массива.

Данная упорная конструкция рассчитана на нагрузку в 30 тонн, что позволяет выполнять испытания штампом S=5000 см2 удельным давлением на грунт до 0,6 МПа, а для штампа 2500 см2 до 1,2 МПа.
При испытании грунтов в котлованах и в шурфах с неустойчивыми стенками мы используем специальные платформы с загрузкой их инвентарными грузами, передача нагрузки на штамп идет через трубу стойку.






Испытания талых грунтов штампом площадью 10000 см2 являются менее распространенными по причине их трудоемкости и ограниченности применения. Выполняются они в основном для испытания крупногалечниковых и мелковалунных грунтов, по причине того, что рекомендуемый размер крупнообломочных включений не должен превышать 20% диаметра штампа. Применяются они также при испытаниях текучепластичных и текучих глинистых грунтов, илов, торфов, для того чтобы минимизировать выпор слабого грунта из под штампа. Широкое распространение штампы площадью 10000 см2 получили при геотехнических исследованиях под ГЭС. Применяются они здесь для испытаний скальных грунтов, которые будут служить основанием плотины. Представляют собой усиленные металлические плиты или армированные бетонные кубы способные выдерживать нагрузки в сотни тонн.

Испытания грунтов горячими штампами площадью 2500-5000 см2 выполняются для определения деформационных характеристик оттаивающих мерзлых грунтов: коэффициентов оттаивания Ath, сжимаемости и модуля деформации.
Оборудование, используемое для испытаний, разработано специалистами нашей организации и прошло успешную проверку на строящихся топливно-энергетических объектах севера Западной Сибири (проект «Ямал СПГ», нефтепровод «Заполярье-НПС «Пур-Пе»), при изысканиях под Канкунскую ГЭС, объекты Норильского промышленного района (Норильский никель).
Испытания выполняются практически на всех разновидностях многолетнемерзлых грунтов, в т.ч. на насыпных мерзлых грунтах или грунтах промерзающих при отсыпке или намыве для прогнозирования возможных осадок насыпей при оттаивании.



Продолжительность испытания зависит от типа грунта, льдистости, температуры грунта и температуры окружающего воздуха. Средняя продолжительность испытания составляет ок. 3 суток и может колебаться от 1,5 до 7 суток.
Следует учитывать что испытание горячим штампом является одним из самых трудоемких и технически сложных испытаний в геотехнике, поэтому его стоимость может колебаться от 350 до 700 т.р. и часто, для некоторых наших заказчиков, замечания экспертизы по поводу отсутствия испытаний горячим штампом являются крайне неожиданные и на их устранение приходится затрачивать большие средства. Поэтому необходимо заранее закладывать полевые методы испытаний грунтов в программы работ, особенно для сооружений повышенного уровня ответственности, сооружений мерзлое основание которых будет использоваться по II принципу, сооружений чувствительных к неравномерным осадкам и пр.

В новой редакции ГОСТа 20276 допускается использование для испытаний штамп площадью 2500 см2, что позволяет уменьшить стоимость испытания.





уникальные шаблоны и модули для dle

up