Полевые исследования грунтов

За последние годы большое распространение получило изучение грунтов в полевых условиях (опытные работы), непосредственно в условиях их естественного залегания. Это сокращает количество раз­ведочных выработок, объем лабораторных работ, а в ряде случаев дает возможность определить сжимаемость и другие свойства с точ­ностью большей, чем при лабораторных работах. В состав опытных полевых работ входят испытания штампами, прессиометрия, зон­дирование, вращательный срез и другие методы.

Штамповые испытания (ГОСТ 20276—85) в шурфах и скважи­нах проводят при изысканиях под ответственные сооружения для получения надежных характеристик сжимаемости грунта. На жест­кий штамп, устанавливаемый на дне шурфа (или скважины), пе­редают различное удельное давление с помощью домкратов или та­рированных грузов (рис. 36.15). На основании наблюдений строят графики зависимости осадки штампа от нагрузки S =f(P) и по этим данным оценивают степень сжимаемости грунтов. Разновидностью штамповых испытаний является метод прессиометрии. Сущность этого скоростного (в отличие от длительных опытных нагрузок) ме­тода состоит в обжатии и деформировании грунта в стенках скважи­ны. По величине этих деформаций определяют показатели сжимае­мости грунтов. Прессиометр имеет небольшой вес, транспортабелен

Рис. 36Л5. Схема установки для испытания грунтов опытной нагрузкой: 1 — штамп; 2 — домкрат; 3 — балка; 4 — анкерная свая

и широко используется для определения сжимаемости слабых грун­тов (илистых, мягкопластичных и других). Схемы штамповых ис­пытаний другими способами показаны на рис. 36.16 (по ГОСТу 20276-99).

Рис. 36.16. Схемы штамповых испытаний грунта в скважинах и шурфах: а — плоским штампом в шурфе; б — то же в забое буровой скважины; в — винто­вым штампом ниже забоя буровой скважины; г — то же в массиве; д — радиальным прессиометром; е — лопастным прессиометром в стенке скважи­ны; ж — то же ниже забоя буровой скважины; з — то же в массиве.

Статическое и динамическое зондирование выполняют для рас­членения толщи песчано-глинистых пород на глубину 15—20 м, изу­чения их состава и свойств, выделения ИГЭ, установления глубины залегания грунтовых вод и для решения других задач, не прибегая к

бурению скважин. Сущность метода заключается в определении со­противления проникновению в грунт металлического наконечника (зонда).

По способу погружения наконечника различают зондирование динамическое и статическое. При динамическом зондировании (ГОСТ 19912—81) зонд погружают ударами стандартного груза, падающего с определенной высоты. Плотность и прочность грун­тов характеризуется числом ударов, необходимых для забивки зонда на опоелеленную глубину, или глубиной погружения конуса (S,

см) от определенного числа ударов. При статическом зондировании (ГОСТ 2069—81) фиксируют усилие, необходимое для задавливания зон­да. По этим данным строят кривую, наглядно показывающую, из каких слоев по плотности и прочности сло­жены исследуемые толщи пород (рис. 36.17).

В практике изысканий широкое распространение получил скоростной пенетрационно-каротажный метод (статическое зондирование, совмещен­ное с радиоактивным каротажем) (рис. 36.18). По величине сопротивления грунта погружению конуса и замерам радиоактивности пород судят об их плотности, влажности, степени гли­нистости, глубине залегания фунто­вых вод. Пенетрационно-каротажный метод значительно снижает стоимость инженерно-геологических изысканий. Производительность самоходной пе-нетрационно-каротажной станции— 150 м/смен.

В иловатых и мягкопластичных глинистых породах сопротивление сдвигу определяют сдвигомером —

крыльчаткой (вращательный срез по ГОСТ 21719—80). Прибор состоит из четырехлопастной крыльчатки, штанг и измерительно­го устройства. Крыльчатка штангой вдавливается в грунт, а затем поворачивается. Прочностные свойства грунтов оценивают по из­менению приложенного крутящего момента М.

Рис. 36.18. Схема пенетрационно-каротажной станции, оборудованной зон­дом-датчиком: / — аппаратура; 2 — манипулятор; 3 — вдавливающее устрой­ство.

Прочностные характеристики крупнообломочных грунтов и грун­тов с включением валунов и гальки оценивают с помощью среза целиков грунта (ГОСТ 23741—79).