Прессиометрические испытания грунтов

Испытания прессиометром (прессиометрия) — это относительно новая методика исследования грунтов, с помощью которой определяют анизотропию и деформационные характеристики.

Потребность в сборе данных по модулю деформации грунта продиктована строительными стандартами и нормами, регулирующими возведение фундамента.

Впервые концепция исследования механических свойств грунта на основе радиального расширения скважины была предложена еще в 1933 году. Но первый комплекс для решения практических задач при оценке жесткости грунта в полевых условиях стал применяться с 1957 года. Ее автором стал Луи Менар, поэтому сегодня это оборудование часто называют прессиометром Менара.

Строительство промышленных и гражданских объектов требует точных прессиометрических испытаний грунтов. Устарелые компрессионные методы определения деформируемости имеют расхождения с реальными цифрами в 5 и более раз.

Ошибочный анализ модуля деформации, удельного сцепления и угла внутреннего трения приводит к неточностям в проектировании (при плохих прогнозах — к разрушению фундамента) строения. Второй вариант — слишком перестраховочное и долгое планирование, заливка фундамента с чрезмерными тратами.

Прессиометр используют для проведения достоверных испытаний. Существует несколько видов этого оборудования: радиальный, самозабуривающийся, лопастной и секторный. В силу прогресса, от лопастного оборудования до гидравлического и пневматического, изыскательные организации могут приобрести технику для испытания разных грунтов.

Лопастное оборудование эксплуатируют, когда новинки в виде гидравлических пневматических типов не подходят (например, скважины с нестабильными, сыпучими стенками или анизотропный грунт). При необходимости с анизотропией справляются посредством самых новых типов прессиометрической техники, внутри которой перераспределена планировка приборов, отмечающих уровень давления.

Пневматические и гидравлические типы оборудования — неприхотливые. Если лопастной механизм используют исключительно для песчаных и глинистых оснований, то пневматические и гидравлические типы замеряют скальные и насыщенные твердыми вкраплениями породы. Чаще всего для проведения испытаний прессиометром используется баллонный прессиометр, предложенный Луи Менаром. Реже используют конусный или самозабуривающийся прессиометр.

Все необходимые исследования можно провести даже в скальных и дисперсных грунтах, прочность которых на одноосное сжатие меньше 10 МПа. В рамках данных исследований выполняются измерения давления, изменения объема или радиуса рабочей камеры. На основании полученных результатов можно определить предельное давление и прессиометрический модуль деформации. Для его определения потребуются решения теорий упругости и пластичности. Результаты исследований нужно интерпретировать в соответствии с видом используемого прессиометра.

Преимущества испытаний грунтов прессиометром

Ранее действовавшие способы замещения штампов в скважинах для обмера модуля деформации кардинально не превосходили предшественников.

На смену одному штампу пришли две упирающихся в стенки скважины лопасти. Давление настраивалось механически, что не позволяло назвать методику прорывной. Дальнейшее совершенствование схемы испытаний грунтов прессиометром стало прогрессивным новшеством.

Стержень каждого современного прессиометрического механизма — расширяющаяся и сжимающаяся камера. Производящееся камерой на стенки скважины давление и есть то подконтрольное влияние, рассчитывая итоги которого оценивают модуль деформации.

Преимущества прессиометра для исследования анизотропии и модуля деформации ИГЭ площадки строительства:

• Исследование разных видов грунтов.
• Обследование грунтов природного сложения с учетом их текстуры до значительной глубины.
• Определение анизотропии.
• Получение дополнительных параметров, которые нужны для современных упругопластических моделей грунтов.
• Экономичность в сравнении с традиционными методами полевых испытаний.

Способ достоверный. Это один из методов, по которому уточняют компрессионный модуль деформации для зданий нормального и повышенного уровня ответственности.

Как проводятся прессиометрические исследования грунтов

Методика испытаний прессиометром регламентируется требованиями ГОСТ 20276.2-2020. Процесс предусматривает:

• Нагнетание давления в эластичную камеру, размещенную на глубине скважины. Первая ступень — задание начального давления, равного эффективным (или полным, что зависит от задания) горизонтальным напряжениям от собственного веса массива для заданной глубины.
• Далее во время исследования в автоматическом режиме происходит радиальное перемещение грунта, возникающее во время приложения давления на каждой ступени.
• Следующая ступень давления прикладывается только после достижения условной стабилизации деформаций.
• Во время работ задают не менее 4 ступеней давления.

У методики есть свои немногочисленные ограничения. К примеру, предельная глубина для прессиометрии — 50 метров. На практике инструкция часто не соблюдается — без существенных отклонений в точности. При неустойчивых стенах скважины, эксплуатация также может быть затруднена. Проблему решают сменой емкости с закачивающимся газом на установку с лопастной прессиометрией.

В зависимости от параметров времени условной стабилизации, различают два режима испытаний грунтов прессиометром: быстрый и медленный. Для объектов I уровня ответственности испытания рекомендуется проводить в медленном режиме. Исключения допускаются, когда сравнительные испытания радиальным прессиометром уже проводились на площадке в обоих режимах (не менее 2 раз). Для объектов строительства I и II уровня испытания выполняют в быстром режиме.

Результаты проведенных прессиометрических испытаний отправляются в камеральную группу для их последующей обработки. На этом этапе:

• Вводят поправки на уровень гидростатического давления.
• Вводят поправки с учетом калибровки объема и мембраны.
• Строят графики зависимости радиального перемещения от ступеней давления.
• Определяют прямолинейный участок графика.
• Рассчитывают модуль деформации на прямолинейном участке графика.
• По дополнительному заданию рассчитывают коэффициент анизотропии, коэффициент Пуассона и др. параметры.

При прохождении скважин необходима сохранность исходного напряженного состояния грунта. В породах, отвечающих за стабильность стенок скважины, возможны работы без поддержания изначально напряженного состояния. Важна консервация природного сложения грунта.

Диаметр скважины и зонда примерно равны, допустимое превышение не более чем на 10 мм. В скважину опускают зонд таким образом, чтобы середина камеры находилась на отметке испытания. При разработке скважины с использованием подвижной колонны обсадных труб в грунт сначала помещают тонкостенный рабочий стакан. Потом на отметку испытания направляют зонд прессиометра со смазанной специальной суспензией оболочкой.

Ступени давления при прессиометрических испытаниях ГОСТ 20276.2-2020.:

Время условной стабилизации деформации при прессиометрических испытаниях:

Порядок снятия отсчетов деформаций при прессиометрических испытаниях ГОСТ 20276.2-2020.:

Где заказать прессиометрические испытания грунтов?

Прессиометрический метод исследования грунтов — точный и экономичный. Метод будет интересен проектировщикам, которым нужно установить модуль деформации или уточнить компрессионный модуль деформации грунта.

Заказать испытания прессиометром можно в компании «СИБГЕОПРО». Наши сотрудники выполнят все необходимые работы в строгом соответствии с ГОСТ 20276.2-2020.

Прессиометрические исследования проводят специалисты в области инженерной геологии. Для работ используем современное оборудование отечественных и зарубежных производителей.

Чтобы узнать больше о прессиометрических исследованиях и их применении в практике строительства, отправьте форму заявки на сайте или позвоните по указанным телефонам.

Часто задаваемые вопросы