Испытания мерзлых грунтов горячим штампом

Испытания мерзлых грунтов горячими типами штампов проводят согласно нормам ГОСТ 20276-2012. Исследования направлены на анализ текущих деформационных параметров грунтов.

Эти изменения — отдельный раздел механики грунтов. На полученных во время работ характеристиках основывается методика проектирования оснований с учетом предельно допустимых перемещений фундаментов.

С помощью испытаний в полевых условиях горячим способом определяют значения точного сжатия или напряженно-деформированного состояния. Также специалисты выделяют деформационные стадии, определяют границы показателей без потери связи между осадками и нагрузками. Это главный плюс полевой техники тестирования почв штампами до тестов компрессией.

При проектировании недостаточно знать модуль деформации грунтов. Определенную роль играет интервал технических давлений, когда за основу расчетов берут принятые модульные показатели с общими усредненными деформационными характеристиками.

Какие данные показывают проверочные испытания грунтов полевым горячим способом

С помощью метода решают разные задачи. Во время геологических и инженерных исследований для подготовки проектных документов не всегда достаточно оценить характер деформации грунтов в естественных условиях.

Подход дает возможность устанавливать оптимальные нагрузочные показатели. Специалисты выявляют по осадочно-нагрузочным графикам все фазы деформирования, а также пределы возможного давления на грунт. При работе с мерзлыми породами таким методом определяют коэффициенты сжимаемости и оттаивания.

Штамповые испытания дают точные результаты по модулям общей деформации, но стоимость и продолжительность таких проверок будут значительными. Во внимание принимают тот факт, что подошвенная область натурного фундамента обычно в разы превышает площадь штампа.

Определяемые свойства проверяемых грунтов

Испытания с применением горячих штампов проводят для получения следующих показателей деформационных процессов в разных слоях грунтов:

  • коэффициенты оттаивания (обозначаются как Ath);
  • коэффициенты предельного сжимания (маркировка mt);
  • деформационный модульный блок (маркировка Е).

Сам горячий штамп – это диск из стали. Дополнительно в конструкцию встраивается нагревательный элемент (бывает водным, электрическим). Ребра, повышающие жесткость и прочность конструкции, также предусмотрены.

Испытания промерзшего зимой основания проводят за счет нагрузки штампа вертикально направленной статикой давления в забоях горных отработок (подземного или открытого типа) или на поверхности почв. С помощью работ инженеры точно оценивают параметры устойчивости, степень деформационных изменений грунтов (исследования в лабораториях настолько точные значения не дают).

Дополнительно испытания с применением штампов наглядно и с учетом зависимости осадок, нагрузок, рабочих графиков показывают фазы деформации, позволяют определять предельные значения по показателям давления. При этих показателях будет отмечаться линейное взаимодействие осадки с нагрузочным давлением. На промерзших почвах посредством испытаний горячим штампом устанавливают данные по сжимаемости, скоростям оттаивания. Такие свойства важны, их нужно принимать в расчет во время проектирования фундаментных оснований, подготовки проектной документации.

Результаты испытательных проверок оформляют как графики зависимостей осадки штампов, нагрузочных значений. В ходе испытаний грунтов с использованием шурфов обращают внимание на возможность обрушения стенок скважины, обеспечение определенного заглубления проходки. Шурф на плане может быть минимум 2х2 м. Предельная высота выработок по горам во время испытаний в штрековых базах рассчитывается с учетом габаритных размеров установок, применяемых в ходе исследований. Этот показатель не должен быть меньше 1.8 м.

Планы прохождения выработки определяют с учетом условий, необходимых для поддержания природных характеристик сложения мерзлых грунтовых масс.

Какое оборудование нужно

В набор оборудования для испытаний грунтов горячим штампом входит:

  • штамп с подогревом;
  • нагреватель;
  • нагрузочный домкрат;
  • аппараты для мониторинга показателей температурных, осадочных значений;
  • насосная установка.

Конструктивно прибор должен решать задачи центрированных делегаций к штампу, нормальный отпор нагрузкам, исключение наличия направленных в продольном направлении трубных штанг с изгибами. Штамп делают уплощенным, округлым, с подошвами сплошного типа и показателями жесткости 5000 см2. Прогрев специальными приборами или горячей водой должен быть равномерным.

Устройство обогрева располагается по периметровому сечению штампа и должно давать равномерное оттаивание. В ходе испытания грунтов, имеющих стандарт влажности выше показателя в области границы текучести, предусматривают пригрузку штампа. Для загрузки конструкции применяют домкрат. Пригрузочные параметры должны отвечать нормальному давлению от массы почв в точке исследований.

Подготовительные мероприятия

В центре подготовленной забойной массы на грунте крепят штамп с подогревом (не наружный), затем монтируют нагрузочные приборы, репер, инструменты для измерения глубины, состояния осадки грунта. Почву в местах установки зачищают вплоть до промерзшего слоя, который не был нарушен и грамотно спланирован. Для плотного контактирования штампа и почвы, под конструкцию сооружают песчаную маловлажную подушку. Размер грунтового слоя может быть несколько сантиметров.

Глубину оттайки под штампами контролируют приборами для измерения температур, щупом из металлического сплава. Датчики температур крепят с промежутками около 1 дм, предельная ширина 0.4 дм, превышать показатель нельзя.

До старта испытательных проверок, чтобы получить полный контакт почвы и штампа, все элементы конструкции обжимают, тщательно проверяют на предмет разуплотнения мерзлых грунтов. Желательно приложить на конструкцию нагрузку для обжатия, которая будет отвечать нормальному напряжению вертикального типа на собственную массу почв. За точку отсчета принимается испытательная отметка, без противовеса, главное — не меньше 0,05 МПа. Нагрузочные воздействия выдерживают до достижения условных параметров стабилизаций деформационных процессов в грунте (осадки штампа). После, не скидывая установленные нагрузки, показания приборов ставят на ноль.

Процесс проведения испытаний

Испытания промерзших грунтов горячим штампом проводят в такой последовательности:

  1. Начало работ – формирование зоны участка почвы под штампом, которая оттаяла, глубина на половину штампа, нагрузки должны отвечать отметкам.
  2. Продолжение исследований – трамбовка грунта, который оттаял, в целях уплотнения с применением увеличивающегося пресса. Минимальное допустимое число ступеней – 5.

В начале испытаний подключают прогрев штампа. Конструкцию нагревают до того момента, пока углубление для оттаивания не составит 30 см (незначительные погрешности допустимы). Затем нагрев грунта останавливают, а оттаивание происходит за счет запаса тепловой энергии, созданного ранее.

В случае снижения температуры почвы на заглублении в 40 см до 0 градусов и ниже, нужно будет выполнить кратковременный нагрев штампа. Это обеспечит дополнительный прогрев и оттаивание почвы под штампом в ходе испытаний до глубины, равной 0,5 диаметрам оборудования.

Все отсчеты в рамках действия прибора контроля делают на первом этапе работ ежечасно. Когда граница оттайки станет около 4 дм, интервал уменьшают до четверти часа. В конце испытания замеры и их фиксацию делают однократно – до следующей ступени давления.

В первой части испытания дважды измеряют заглубленность оттайки грунта щупом из сплавов металлов. Первый – когда прогрев остановится, на углублении 4 дм температура станет нулевой. Второй – до последующей прикладки ступени с давлением. После завершения осадочной стабилизации грунта под напряжением (первая часть исследований), к штампу подают ступенчатые возрастающие нагрузки (вторая часть испытаний). Каждую очередную ступень давлений выдерживают до тех пор, пока не произойдет осадка штампа (после условной стабилизации).

За оптимальные значения оценки условной стабилизации деформационных корректировок грунтов во время исследований принимают осадочные скорости штампа до 0,1 мм за пару часов для глинистых почв и 0,1 мм для песков. Сильно выветренные грунты скального происхождения, крупные обломочные породы приравнивают к песчаным.

В ходе испытаний отсчетные результаты по приборным данным делают сначала каждые 10, потом 20, 30 и 60 минут. Далее проверяют грунты каждый час до тех пор, пока не произойдет условное стабилизационное выравнивание грунта во время испытания. Осадка штампа проверяется на всех ступенях нагружения.

После завершения исследований, установку снимают с поверхностей почвы, удаляют слой до 10 см, берут образцы для исследований в лаборатории. Финал испытаний – удаление талого грунта, зарисовка, замеры чаши.

Инженеры компании «СибГеоПро» гарантируют достоверность данных испытаний грунтов с применением горячих штампов. Рабочие площади — любые, все действия стандартизованы, учитываются текущие нормы и правила.

Чтобы получить больше информации, оставьте заявку на сайте или свяжитесь с нами по телефону.

  • Испытания мерзлых грунтов штампом
  • Испытания мерзлых грунтов штампом
  • Испытания мерзлых грунтов штампом
  • Испытания мерзлых грунтов штампом
  • Испытания мерзлых грунтов штампом
  • Испытания мерзлых грунтов штампом
Форма заказа услуги
The maximum file size is 5mb (jpg, jpeg, png, pdf, doc)

Согласие на обработку персональных данных

Смотрите также: