Испытания грунта штампом

Для сооружений 1 и 2 уровня ответственности обязательным является подтверждение характеристик грунтов прямыми полевыми методами, одним из которых являются штамповые испытания. Испытание грунтов статическими нагрузками выполняются как правило винтовым штампом площадью S = 600 см2.

Специалисты ООО  «Геодата» выполняют штамповые испытания грунтов с составе комплексных инженерно-геологических изысканий, как на небольшой глубине, до 3 метров, так и на глубине от 10 до 15 метров.

Стоимость проведения винтовых штамповых испытаний начинается от 25 000 рублей и  зависит от глубины и количества опытов на объекте, и согласовывается в каждом отдельном случае. Уточнить стоимость штамповых испытаний грунта можно по телефону 8-499-341-86-56.
Штамповые испытания грунтов проводят согласно ГОСТ 20276-12 «Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости», для определения прочностных свойств грунта(модуля деформации) в массиве природного сложения.

Штамповые испытания грунтов проводят на глубине заложения проектируемого сооружения, непосредственно в местах расположения фундаментных плит. Изучается несущая способность слоя  грунта, на которой и будет стоять фундамент сооружения.

Испытания проводят с учетом природного давления и проектной нагрузки на грунтовый массив от веса сооружений до условной стабилизации. За условную стабилизацию принимается приращение осадки штампа, не превышающее 0,1 мм за вышеуказанное время.
Результаты испытаний грунтов штампом приводят в приложении к отчету.

В скважинах  на глубинах до10 -15 м (от уровня дневной поверхности) выполняют  штамповые испытания грунтов. Испытание грунтов статическими нагрузками выполняются  как правило винтовым штампом площадью S = 600 см². Тип штампа – «ШВК»

Испытания проводят с учетом природного давления и проектной нагрузки на грунтовый массив от веса сооружений .

Время условной стабилизации деформаций при испытаниях обычно  принято:

— 0,5 ¸ 2,0 часа – для песчаных грунтов;

— 1,0 ¸ 3,0 часа – для глинистых грунтов.

За условную стабилизацию принимается приращение осадки штампа, не превышающее 0,1 мм за вышеуказанное время.

Результаты испытаний грунтов штампом приводят  в приложении к отчету.

Рис.1. Винтовой штамп S=600 см² перед началом опыта

Рис.2 и 3. Рабочие моменты выполнения штамповых испытаний грунтов

Испытания плоским штампом: диаметром 600 мм2 1000 мм2 2500 мм2 5000 мм2

Испытания плоским штампом применяется для определения степени возможной деформации участка с грунтом. Этот метод предполагает поэтапное нагружение жестких штампов, и дальнейшее измерение полученного осадка, с учетом времени воздействия.

Испытания плоским штампом довольно-таки трудоемкое исследование, потому что требуется монтаж габаритного оборудования, особая подготовка грунта к испытанию, и временные трудозатраты на изучение результата исследования.

Испытания плоским штампом проводятся уже на конечном этапе геолого-инженерных испытаний при строительстве, в тот момент, когда утвержден участок под застройку, выставлены габариты, и есть ориентировка здания, есть данные о силе, передаваемой на поверхность почвы, есть сведения о типе фундамента, его глубине, имеются полные данные о геологической «картине» участка. Исследования штампами проходят под регламентом ГОСТ 12374-77.

Модуль деформации

Так как модуль деформации рассматривается как величина степени сжатия грунта, и особенности его описаны теорией линейно- деформируемых тел, то узнать значение Е представляется вероятным лишь для поверхностной области участка: S=f(P).

Модуль деформации – это неизменная единица, при условии установленных пределов, для определенного участка с поверхностью выявленной структуры и особенностями. Модуль искажения используется для определения степени осадка сооружения.

Степень осадка принимается за константу при анализе модуля деформации, информация о котором была получена с помощью зондирования и опытов прессиометрическими методами.

Также, с помощью опытов с грунтами, помимо модуля деформирования, можно выяснить и дать оценку:

— осадки грунта под нагрузкой по времени;

— критичную нагрузку на грунт;

— просадку грунта в грунтах при их дополнительном смачивании при воздействии нагрузки.

Знания, полученные на настоящее время, говорят о том, что габариты штампов влияют на степень деформации исследуемых грунтов.

В 1930 г такие испытания провел Пресс на влажных глинистых почвах, на суховатых мелкозерных песчаных почвах, используя штампы-квадраты разнообразной площади и размера.

Выводы его исследований:

— Осадка для песка не связана с S штампа с габаритами 18х18 см и до 30х30 см. При большей площади или меньшей, осадка растет при неизменном удельном P, которое передается на штамп. Глинистые почвы показали результаты меньше: для них оказалось достаточно штампа 30х30см.

Самые точные сведения добываются при работе с подопытными фундаментами, габариты которых, соответствуют площадям проектных зданий. Но, ввиду дороговизны, эти изыскания выполняются нечасто. Потому, при масштабных опытах на грунтах используют штампы с габаритами намного меньше проектных.

Для скважинных опытных работ берут на вооружение округлые штампы площадью шестьсот кв. сантиметров.

Учитывая разнообразные виды грунтов и их состояние рекомендуется брать на вооружение штампы с размерами:

— В почвенных структурах песочных, глинистых, с величиной консистенции IL≤0,25 штампы S 2500 квадратных сантиметров;

— В почвах с крупнофракционным песком средней рыхлости, в глинных почвах, с консистенцией IL> 0,25, рекомендуется использование штампа площадью 5000 квадратных сантиметров;

Главным видом оборудования, с которым работают при испытании почвы статичными нагрузками считается штамп, измерительные устройства, материалы для нагрузки. При испытании почвы, в скважине, диаметром 325 мм, выполняют установку штампа, укрепленного обсадными трубами.

По штангам, выведенным наружу, делегируется нагрузка на штамп. Делегирование силы на штампах в устройствах для грунтовых испытаний выполняется с помощью использования гидромеханических домкратов, или через рычажную систему.

Приборы и оборудование

Механические приборы используются для определения степени осадок. Обычно, измерение проводится не меньше, чем 2-мя прогибомерами, чьи проволоки фиксируют на штампе в симметрии касательно центра штампа.

Осадком штампа считается среднее арифметическое, полученное от данных прогибомеров.

За осадку штампа берут среднее арифметическое из данных, полученных от прогибомеров.

Точность полученных данных осадок, равна 0,1 мм, и это соответствует точности измерений, выполненных прогибомерами. Очень часто, в качестве измерительного прибора применяются индикаторы часового типа ИС и ИП, их правдивость измерения искажений составляет 0,01 мм.

У аппаратов есть только один минус– очень часто ломаются, и нуждаются во вспомогательных приборах при измерении осадок больше 1 см.

В зависимости от глубины расположения фундамента будущего возводимого сооружения, зависит и количество пунктов испытания. Опытные точки рекомендуется располагать на оси фундамента, распределяя нагрузку, или же на расстоянии не больше 3 метров от проведенных ранее разведочных мероприятий.

Если выработок имеет непростую геологическую структуру и располагается непосредственно рядом с точкой испытания, глубина его должна преобладать над глубиной установки штампа на 200 сантиметров.

Оборудование также определяется степенью залегания грунтовых вод. Если отметка проведения испытания больше уровня вод, то исследования проводят в шурфах, если же меньше, то рекомендуется брать во внимание скважины для опытного исследования.

Минимальное число исследований для выявления модуля искажения должно равняться 3.

Тем не менее, можно провести и два испытания, если разница между полученными данными не превышает 25 %.

Перед тем, как установить штамп следует тщательно выполнить зачистку участка, используя специальные установки. Если и после этой обработки дно участка по-прежнему неровное, устраивают «подушку» из невлажного песка мелкой или средней фракции.

Чтобы штамп максимально плотно лег на испытуемый участок, необходимо выполнить не меньше двух поворотов по вертикальной оси, в разных направлениях.

После установки штампа проверяют степень его горизонтальности на грунте.