ГОСТ 20276-85

УДК 624.131.385:006.354 Группа Ж39

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА С С Р

ГРУНТЫ

Методы полевого определения характеристик деформируемости

Soils. Field methods for determining deformation characteristics

ГОСТ 20276-85

Взамен ГОСТ12374-77, ГОСТ 20276-74

ОКСТУ 5709

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

с 01.07.85

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

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 h 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 Р, указанными в табл. 2-4.

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

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

Таблица 2

Таблица 3

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

Таблица 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 _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  - 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;

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

S - приращение осадки штампа, соответствующее Р, 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

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 _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 _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 _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

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

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

На графике проводят осредняющую прямую. За начальные значения P₀ и r₀ (первая точка, включаемая в осреднение) принимают значения Р и r, соответствующие моменту полного обжа­тия неровностей стенок скважины - началу линейного участка графика.

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

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

, (3)

где К_r - корректирующий коэффициент;

r₀ - начальный радиус скважины, равный r_пр +r₀;

r_пр - радиус прессиометра, см;

r₀ -приращение радиуса прессиометра, соответствующее Р₀, см;

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

r - приращение перемещения стенки скважины (по радиусу), соот­вет­ствующее Р, см.

Примечание. При вычислении модуля деформации грунта необходи­мо учитывать определяемые по результатам тарировочных испытаний система­тические погрешности измерений P и r, 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

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;

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

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

и - приращение перемещения штампа-лопасти, соответ­ствую­щее Р, см.

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

Таблица 9

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 _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.

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 _d - плотность грунта в сухом состоянии, т/м³;

_- 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

(Последующие страницы журнала)

Объект___________________ Испытание №_____________________ Стр.__________________________________________

(Последняя страница журнала)

В журнале пронумеровано ________________________стр.; заполнено ___________________________стр.

Ответственный исполнитель_______________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

Наблюдатели: 1.________________________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

2._________________________________________________________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Рекомендуемое

(Первая страница журнала)

Организация____________________________________________

ЖУРНАЛ № ______

ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИИ ГРУНТОВ РАДИАЛЬНЫМИ ПРЕССИОМЕТРАМИ

Пункт__________________________________________________

Объект_________________________________________________

Сооружение_____________________________________________

Дата испытания: начало ___________________________________

окончание ______________________________________________

Скважина № ________________ Абсолютные отметки:

Способ бурения______________ середина зонда ____________м

Диаметр скважины _________мм устья выработки ___________м

Глубина ___________________м уровня подземных вод ______м

Наименование грунта__________

_____________________________

Краткая характеристика установки для испытаний______________

______________________________________________________

______________________________________________________

Марка прессиометра_______________________________________

Схема размещения установки для испытании

(Последующие страницы журнала)

Объект_______________________ Испытание №___________________ Стр. ______________________

(Последняя страница журнала)

В журнале пронумеровано ________________стр.; заполнено _______________________________стр.

Ответственный исполнитель______________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

Наблюдатели: 1.________________________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

2.________________________________________________________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Рекомендуемое

(Первая страница журнала)

Организация____________________________________________

ЖУРНАЛ № _______

ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ ЛОПАСТНЫМИ ПРЕССИОМЕТРАМИ

Пункт _________________________________________________

Объект ________________________________________________

Сооружение ____________________________________________

Дата испытания: начало __________________________________

окончание ______________________________________________

Скважина № ________________ Абсолютные отметки:

Способ бурения _____________ середины наконечника _____м

Диаметр скважины __________мм устья выработки __________м

Глубина ____________________м уровня подземных вод _____м

Наименование грунта ______________

_________________________________

Краткая характеристика установки для испытаний ______________

_______________________________________________________

_______________________________________________________

Марка прессиометра ______________________________________

Схема размещения установки для испытании

(Последующие страницы журнала)

Объект_______________________ Испытание №________________________ Стр. _________________

(Последняя страница журнала)

В журнале пронумеровано _____________________________.; заполнено ______________________стр.

Ответственный исполнитель______________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

Наблюдатели: 1.________________________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

2.________________________________________________________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Рекомендуемое

ОБРАЗЕЦ ГРАФИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА ШТАМПОМ

График S = f(p)

Масштаб графика:

по горизонтали: 40 мм - 0,1 МПа (1,0кгс/см²) давления Р;

по вертикали: 10 мм - 1 мм осадки штампа S.

1- линейная часть графика; 2- осредняющая прямая

График S = f(p) испытания штампом просадочного грунта с замачи­ванием.

Масштаб графика:

по горизонтали: 40мм - 0,1 МПа (1,0 кгс/см²) давления Р;

по вертикали: 2 или 4мм - 1мм осадки штампа S.

По схеме «одной кривой»

По схеме «двух кривых»

1- осадка; 2 - просадка при заданном давлении; 3 - осадка после замачи­вания.

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

Обязательное

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ

1. Модуль деформации просадочных грунтов вычисляют по формуле п. 2.5.2 настоящего стандарта.

При испытаниях по схеме «двух кривых» модуль деформации грунта в насыщенном водой состоянии (после замачивания) определяют раздельно для двух участков графика (рекомендуемое приложение 8):

в интервале измерений давлений от Р₀ до начального просадочного дав­ления P_sl (п. 2 настоящего приложения) и от Р_sl до заданного дав­ления Р_з (п. 2.5.6 настоящего стандарта).

Для вычисления модуля деформации просадочных грунтов, испытываемых в насыщенном водой состоянии (после замачивания), за начальные значения Р₀ и S₀ принимают давление и осадку, соответ­ствующие первой ступени дав­ления.

2. Начальное просадочное давление Р_sl необходимо определять по резуль­татам испытаний грунтов по схеме «двух кривых».

За Р_sl принимают давление, соответствующее точке перегиба графика S = f(p) для грунта, испытываемого в насыщенном водой состоянии. При не­четко выраженном перегибе графика за P_sl принимают давление, при котором просадка грунта в основании штампа составит

S_sl = 0,005h_sl, (1)

где h_sl - деформируемая зона грунта по вертикали, определяемая по п. 4 настоящего приложения, см.

3. Относительную просадочность _sl вычисляют по формуле

. (2)

Просадку грунта в основании штампа S_slp для вычислений _sl при ис­пытаниях по схеме «одной кривой» необходимо определять как приращение осадки штампа в результате замачивания грунта при заданном давлении Р_з, а при испытаниях по схеме «двух кривых» - как разность осадок штампа на грунте в насыщенном водой состоянии и грунте природной влажности на каждой ступени давления.

Значения относительной просадочности необходимо считать соответствую­щими средним давлениям в деформируемой зоне, определяемым по формуле

при РР_sl, (3)

где Р - давление по подошве штампа, МПа (кгс/см²).

4. Деформируемую зону по вертикали h_sl при испытаниях просадочных грунтов с замачиванием следует принимать равной 0,4; 0,7; 1,2; 1,7 и 2,0 диа­метра штампа соответственно при давлениях Р, равных 0,05 (0,5); 0,1 (1,0); 0,2 (2,0); 0,3 (3,0) и 0,4 (4,0) МПа (кгс/см²).

ПРИЛОЖЕНИЕ 10

Рекомендуемое

ОБРАЗЕЦ ГРАФИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА РАДИАЛЬНЫМ ПРЕССИОМЕТРОМ

График r = f(p)

Масштаб графика:

по горизонтали: 20 мм - 0,1 МПа (1,0 кгс/см²) давления Р;

по вертикали: 5мм -1мм перемещения стенки скважины r.

ПРИЛОЖЕНИЕ 11

Рекомендуемое

ОБРАЗЕЦ ГРАФИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА ЛОПАСТНЫМ ПРЕССИОМЕТРОМ

График u = f(p)

Масштаб графика:

по горизонтали: 40 мм - 0,1 МПа (1,0 кгс/см²) давления Р;

по вертикали: 10 мм - 1 мм перемещения штампа-лопасти и.

ПРИЛОЖЕНИЕ 12

Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА К_r,

1. При проведении испытаний по медленному режиму с сохранением природного напряженного состояния грунта коэффициент К_r допус­кается прини­мать равным:

для песков и супесей . . 1,3

для суглинков . . . 1,35

для глин . . . . 1,42

2. При проведении испытаний по быстрому режиму с сохранением нена­рушенного сложения грунта коэффициент К_r допускается принимать по таблице

Примечание. Для пылевато-глинистых элювиальных грунтов допуска­ется уменьшение коэффициента К_r на 20%.