Испытания мерзлых грунтов горячим штампом

Испытания мерзлых грунтов горячими типами штампов производится согласно нормам госстандарта 20276-2012 (ГОСТ). Исследования направлены на анализ текущих деформационных параметров грунтов, которые зависят от различных факторов. Эти изменения представляют собой отдельный раздел механики грунтов. На полученных при испытаниях характеристиках основывается методика проектирования оснований с учетом предельно допустимых перемещений фундаментов.

Испытания в полевых условиях горячим способом определяют значения точного сжатия или напряженно-деформированного состояния, позволяют выделять деформационные стадии, определять 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 берутся принятые модульные показатели с общими усредненными деформационными характеристиками.

Какие данные показывают проверочные испытания грунтов полевым горячим способом

Возможности рассматриваемого метода испытаний грунта широкие, он позволяет решать целый спектр задач. 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, кроме того, испытание позволяет выявить по осадочно-нагрузочным графикам все фазы деформирования, а также пределы возможного давления на грунт. При работе с мерзлыми грунтами таким методом определяются коэффициенты сжимаемости и оттаивания.

Штамповые испытания дают максимально точные результаты по модулям общей деформации, но стоимость и продолжительность таких проверок будут значительными. Во внимание следует принимать тот факт, что подошвенная область натурного фундамента обычно в разы превышает площадь штампа. Специалисты компании “СибГео” гарантируют корректные и достоверные данные испытаний грунтов с применением горячих штампов. Рабочие площади могут быть любыми, все действия стандартизованы, учитываются текущие нормы и правила.

Определяемые свойства проверяемых грунтов

Испытания с применением горячих штампов проводят для получения таких 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 круглой формы. Ребра, повышающие жесткость, прочность конструкции, также предусмотрены. Дополнительно в штамп встраивается нагревательный элемент (бывает водным, электрическим). Испытания промерзшего в зимнее время грунта проводят за счет нагрузки штампа вертикально направленной статикой давления в забоях горных отработок (подземного или открытого типа), либо на поверхности почв. Полевые проверки демонстрируют параметры устойчивости, позволяют точно оценивать степень деформационных изменений грунтов (испытания в лабораториях настолько точные значения не дают). На промерзших грунтах сложно переоценивать значимость проведения испытаний горячим штампом и важность получаемых в ходе тестирований результатов.

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 грунтах испытания горячим штампом показывают 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 внимание обращают на возможность обрушения стенок скважины, обеспечении определенного заглубления проходки. Шурф на плане может быть минимум 2х2 м. Предельная высота выработок по горам во время выполнения испытаний в штрековых базах рассчитывается с учетом габаритных размеров установок, применяемых в ходе испытаний. Этот показатель не должен быть меньше 1.8 м.

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

Какое оборудование нужно

Для испытаний грунтов горячим штампом используют следующий набор оборудования:

  • 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 с применением соответствующих приборов либо горячей воды должен быть равномерным.

Устройства обогрева располагают по периметровому сечению штампа. Оно обязано давать максимально равномерное оттаивание. В ходе испытания грунтов, имеющих стандарт влажности выше показателя в области границы текучести, предусматривают пригрузку штампа. Пригрузочные параметры должны отвечать нормальному давлению от массы почв в точке испытаний. Для загрузки штампов подойдет домкрат.

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 осадка грунта. Грунт в местах установки зачищают вплоть до промерзшего слоя грунта, который не был нарушен и грамотно спланирован. Чтобы добиться плотного контактирования штампа подошвенной части и почв, под штамп сооружают песчаную маловлажную подушку. Размер грунтового слоя может быть несколько сантиметров.

Контроль за глубиной оттайки под штампами осуществляют с применением измерительных приборов для контроля температур, щупа 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 грунта и штампа, все элементы конструкции обжимают, тщательно проверяют на предмет разуплотнения мерзлых грунтов. Желательно приложить на штамп 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 (а именно, осадки штампа). После, не скидывая установленные нагрузки, показания приборов ставят на ноль.

Процесс проведения испытаний

Испытания промерзших грунтов горячим штампом осуществляют в такой последовательности:

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

В начале испытаний подключают прогрев штампа с применением соответствующего устройства. Нагрев осуществляют до того момента, пока углубление для оттаивания не составит 30 см (незначительные погрешности допустимы). Затем нагрев грунта штампом останавливают, оттаивания в ходе испытания в дальнейшем осуществляется за счет запаса тепловой энергии, созданного ранее.

В случае снижения температурных показателей грунта на заглублении в 40 см до 0 градусов и более, нужно будет выполнить кратковременный нагрев штампа. Это обеспечит дополнительный прогрев и оттаивание грунта в части под штампом в ходе испытаний до той глубины, которая равна 0.5 диаметрам оборудования.

Все отсчеты в рамках действия прибора контроля делают на первом этапе испытания 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.

Измерения данных по заглубленности оттайки грунта с применением инструмента щупа из сплавов металлов в первой части испытания делают дважды. 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 испытаний), к штампу подают ступенчатые возрастающие нагрузки (вторая часть испытаний). Каждую очередную ступень давлений выдерживают до того момента, как произойдет осадка штампа (после условной стабилизации).

За оптимальные значения оценки условной стабилизации деформационных корректировок грунтов во время испытаний принимают осадочные скорости штампа до 0.1 мм за пару часов для глинистых почв, 0.1 мм в случае с песками. Сильно выветренные грунты скального происхождения, крупные обломочные грунты приравнивают к песчаным.

В ходе испытаний грунтов отсчетные результаты по приборным данным делают сначала каждые 10, потом 20, 30 и 60 минут. Далее проверять грунты достаточно будет ежечасно до того момента, когда произойдет условное стабилизационное выравнивание грунта в процессе испытания. Осадка штампа, применяемого в ходе работ, проверяется на всех ступенях нагружения.

После завершения процесса испытания, установку снимают с поверхностей грунта, который оттаял, удаляют слой до 10 см, берут образцы для тестов в лаборатории. Финал испытаний – удаление талого грунта, зарисовка, замеры чаши.

  • 5d9ed17bbd0ca_100F3941-ECFB-43E5-B5CA-D0EB1EF7AF8B — kopiya
  • 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: