Полевые испытания грунтов с помощью штампа – это ключевой этап инженерно-геологических изысканий, необходимый для определения деформационных характеристик грунтового основания. Полученные данные критически важны для корректного проектирования фундаментов, оценки качества уплотнения грунтов и обеспечения долговечности будущих сооружений.
Практический пример: путепровод на трассе «Таврида»
Рассмотрим практическое применение метода на реальном объекте – строящемся путепроводе через улицу Нефтяную (8-й этап трассы «Таврида»). Испытания были проведены непосредственно на площадке перед бетонированием первой сваи устойной опоры, что позволяет получить актуальные данные о грунтах в условиях их естественного залегания.
На фотографии показано место проведения работ.
Цели и задачи испытаний
Основная цель – определение модуля деформации грунта, а также таких параметров, как начальное просадочное давление и относительная деформация просадочности. Эти характеристики являются фундаментальными для расчётов оснований по второй группе предельных состояний, то есть для оценки их деформаций (осадок, кренов), которые влияют на нормальную эксплуатацию конструкций.
Технология проведения испытаний
Процесс испытаний организован следующим образом. В подготовленную скважину помещается штамп – в данном случае это сборная трубчатая конструкция. На штамп с помощью гидравлического домкрата передаётся ступенчато возрастающее давление. Домкрат упирается в специальную балку, жёстко закреплённую на обсадной трубе. Величина каждой ступени нагрузки и время её выдержки строго регламентированы программой испытаний.
Штамп, установленный внутри обсадной трубы.
Для обеспечения стабильности системы и предотвращения выдергивания обсадной трубы под действием реактивной силы домкрата используется массивный пригруз. В описанном случае в качестве пригруза выступила буровая установка массой около 90 тонн.
Собранный испытательный стенд в рабочем положении.
Измерения и сбор данных
На каждой ступени нагрузки фиксируются два ключевых параметра: величина давления (по показаниям манометра домкрата) и соответствующая ей осадка штампа. Вертикальные перемещения (деформации) измеряются с высокой точностью индикаторами часового типа. Индикаторы закреплены на неподвижном основании, а их измерительные наконечники контактируют с площадкой, жёстко связанной со штампом.
Обратите внимание: Как выбрать мощность печи? (На примере).
Цикл нагружения включает в себя как этап постепенного увеличения давления, так и этап его ступенчатого снятия (разгрузки), что позволяет построить полную диаграмму деформирования. Весь процесс является длительным и может занимать 8 часов и более.
Схема измерения осадки: индикаторы закреплены неподвижно, измерительная площадка связана со штампом.
Обработка результатов
Все полученные данные заносятся в журнал испытаний. На их основе строится график «осадка штампа (S) – давление (P)». Анализ этого графика позволяет рассчитать итоговый показатель – модуль деформации грунта (E), выражаемый в мегапаскалях (МПа).
Пример графика зависимости осадки штампа (S) от приложенного давления (P).
Сравнение методов определения модуля деформации
Модуль деформации грунта можно определить несколькими способами:
- Компрессионные испытания – проводятся в лаборатории на образцах грунта, извлечённых из скважин.
- Испытания трёхосным сжатием – также лабораторный метод, моделирующий сложное напряжённое состояние.
- Полевые испытания штампом – метод, рассматриваемый в данной статье.
Хотя лабораторные методы широко применяются, они имеют существенный недостаток – нарушение естественной структуры и напряжённого состояния грунта при отборе образцов. Полевые штамповые испытания лишены этого недостатка, так как грунт испытывается в природных условиях. Это обеспечивает более высокую достоверность результатов, что, в свою очередь, позволяет проверить и скорректировать проектные решения, избежав как недопустимых осадок, так и неоправданного перерасхода материалов на фундаменты.
Кроме того, технология испытаний штампом позволяет моделировать реальные нагрузки от проектируемых зданий и сооружений, давая инженерам ценную информацию для прогнозирования поведения основания.
Нормативная база
Методика проведения полевых штамповых испытаний и обработки их результатов регламентирована следующими основными документами:
- ГОСТ 20276-2012 «Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости».
- СТП 7.3.3-82-2009 «Определение модуля деформации грунтов методом нагружения штампа». М.: ГУП «Мосгоргеотрест», 2009.
- ГОСТ 30672-2012 «Грунты. Полевые испытания. Общие положения».
Больше интересных статей здесь: Стройка.
Источник статьи: Полевые испытания грунтов штампом на примере трассы Таврида.
