статическое зондирование грунта что это
Статическое и динамическое зондирование грунтов
Статическое зондирование грунтов
Мы контролируем износ рабочей поверхности зонда, скорость его погружения (устанавливается с учетом прочности проходимой породы), прямолинейность штанг; показания измерительных сенсоров и датчиков фиксируем в журнале испытаний, на лентах в виде диаграммы или на регистрирующем цифровом носителе. Наши специалисты производят полевые испытания грунтов статическим зондированием, соблюдая все требования отраслевого ГОСТ 19912-2012.
Статическое зондирование свай
Лабораторные исследования такой информации не дают. Натурные же испытания грунтовых пород, в частности, статическое зондирование и его применение при изысканиях позволяют получить характеристики грунтов непосредственно на месте застройки, благодаря показаниям точных измерительных приборов и специальных расчетов, которые выполняют наши специалисты. Расшифровка полученных данных позволяет получить следующие сведения:
Использование результатов изысканий, которые мы проводим, включая статическое зондирование свай, позволяет застройщику выбрать оптимальный тип фундамента, посредством специальных вычислений рассчитать их необходимое количество и глубину установки. Это позволяет значительно сэкономить финансовые вложения на нулевом этапе строительства.
Динамическое зондирование грунтов
Мы, при наличии в техническом задании пункта об отборе проб в процессе изысканий, выполняем динамическое зондирование специальным пробоотборником, что допускается действующим стандартом (применение метода SPT).
Наши преимущества
Сотрудники нашей компании «Геология.ОРГ», используя огромный опыт профильной работы, выполняют статическое и динамическое зондирование грунтов качественно и в оговоренные контрактом сроки, используя современное оборудование и механизмы, которые регулярно проходят поверку соответствия установленному качеству.
Цена на наши услуги зависит от объема полевых испытаний, сложности пород и природных условий территории. Мы проводим испытания грунтов на открытых стройплощадках и в условиях плотной городской застройки, соблюдая действующие в РФ нормативы (по охране окружающей среды, охране труда и прочие).
Наше долгосрочное партнерство с крупными строительными компаниями свидетельствует о высоком профессионализме наших специалистов.
Статическое зондирование грунта что это
3 ВЗАМЕН ГОСТ 19912-81, ГОСТ 20069-81
4 ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 января 2002 г. в качестве государственного стандарта Российской Федерации постановлением Госстроя России от 22 августа 2001 г. N 99
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на дисперсные природные, техногенные и мерзлые грунты, состав и состояние которых позволюет производить непрерывное внедрение зонда, и устанавливает методы полевых испытаний зондированием при их исследовании для строительства.
Стандарт не распространяется на грунты, содержащие частицы крупнее 10 мм более 25% по массе, при статическом зондировании и грунты, содержащие частицы крупнее 10 мм более 40% по массе, при динамическом зондировании.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использована ссылка на стандарт:
ГОСТ 30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
3 Определения
Термины, применяемые в настоящем стандарте, приведены в приложении А.
4 Общие положения
4.1 Настоящий стандарт устанавливает следующие методы полевых испытаний грунтов зондированием:
4.2 Общие требования к полевым испытаниям грунтов, оборудованию и приборам, подготовке площадок для испытаний приведены в ГОСТ 30672.
4.3 Методы полевых испытаний грунтов зондированием применяют в комплексе с другими видами инженерно-геологических работ или отдельно для:
выделения инженерно-геологических элементов (толщины слоев и линз, границ распространения грунтов различных видов и разновидностей);
оценки пространственной изменчивости состава и свойств грунтов;
определения глубины залегания кровли скальных и крупнообломочных грунтов;
количественной оценки характеристик физико-механических свойств грунтов (плотности, модуля деформации, угла внутреннего трения и сцепления грунтов и др.);
определения степени уплотнения и упрочнения грунтов во времени и пространстве;
оценки возможности забивки свай и определения глубины их погружения;
определения данных для расчета свайных фундаментов;
выбора мест расположения опытных площадок и глубины проведения полевых испытаний, а также мест отбора образцов грунтов для лабораторных испытаний;
контроля качества геотехнических работ.
4.4 Зондирование грунтов производят вдавливанием в грунт зонда при статическом зондировании, забивкой или вибропогружением в грунт зонда при динамическом зондировании с одновременным измерением непрерывно (или через заданные интервалы по глубине) показателей, характеризующих сопротивление грунта внедрению зонда.
4.5 Количественную оценку характеристик физико-механических свойств грунтов проводят на основе статистически обоснованных зависимостей между показателями сопротивления грунта внедрению зонда и результатами определения характеристик другими стандартными методами.
4.6 Метод зондирования, глубина зондирования и расположение точек зондирования определяют программой инженерно-геологических изысканий.
Часть точек зондирования должна быть расположена в непосредственной близости от горных выработок (2-5 м) с целью получения данных, необходимых для интерпретации результатов зондирования.
Масштабы графиков допускается изменять по сравнению с установленными настоящим стандартом при обязательном сохранении соотношения между масштабами вертикальных и горизонтальных координат.
Графики испытаний должны сопровождаться инженерно-геологическим разрезом по ближайшей к точке зондирования горной выработке.
5 Статическое зондирование
5.1 Сущность метода
5.1.1 Испытание грунта методом статического зондирования проводят с помощью специальной установки, обеспечивающей вдавливание зонда в грунт.
5.1.2 При статическом зондировании по данным измерения сопротивления грунта под наконечником зонда и на боковой поверхности зонда определяют:
удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда q ;
общее сопротивление грунта на боковой поверхности Q (для зонда типа I);
удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда f (для типа II).
1 По специальному заданию возможно измерение порового давления, возникающего в поровой воде при зондировании, с применением датчиков порового давления. Датчики устанавливают на конусе зонда (пьезо-конусы) или сразу после конуса (пьезо-зонды).
2 При использовании специально оборудованных зондов в процессе зондирования могут измеряться плотность, объемная влажность и естественный гамма-фон грунта с помощью радиоактивного каротажа, температура грунта и электрическое сопротивление грунта.
5.2 Оборудование и приборы
5.2.1 В состав установки для испытания грунта статическим зондированием должны входить:
зонд (набор штанг и конический наконечник);
устройство для вдавливания и извлечения зонда;
устройства для измерения нагрузки и показателей сопротивления грунта.
5.2.2 В зависимости от усилий, необходимых для вдавливания зонда в различных грунтовых условиях, и диапазонов значений измеряемых показателей сопротивления грунта установки подразделяют в соответствии с таблицей 1.
Статическое зондирование грунтов. Испытания грунтов методом статического зондирования
Инженерно-геологическое исследование территории проводится в несколько этапов, в частности одним из важных моментов является статическое зондирование грунтов, которое считают наиболее эффективным способом изучения почвы.
Что такое статическое зондирование
Статическое зондирование грунтов
Испытание грунтов статическим зондированием впервые было проведено в 30-е годы прошлого столетия на территории Голландии, где работали лучшие инженеры в мире. После этого этот метод распространился по другим странам: Японии, США, Австралии и другим. Каждый, кто впервые пробовал данную методику, отмечал массу положительных достоинств. С течением времени такое исследование стало использоваться на территории РФ.
После того, как статическое исследование почвы начало функционировать на территории России, началось использование фундаментов со сваями, но это принесло массу новых проблем. А именно, теперь требовались дополнительные изучения местности, чтобы получить данные о несущей способности каждой сваи и выявить то какими свойствами обладает грунт.
Наиболее подходящим был метод статического зондирования грунта, с помощью которого специалистам стало удаваться решать вопрос, целесообразно ли использовать такой фундамент, и они смогли создавать более точные проекты по фундаментам из свай. Данный вид исследований проводили не только при установке свайного фундамента, но также и для других процессов связанных с грунтом. Именно он позволял получать наиболее достоверные данные о нужной территории, а если быть точнее, то о свойствах грунта, о способности выдерживать конкретный вид нагрузок, и границу распространения воздействия, глубину и однородность почвы. Сами испытания грунтов методами динамического статического зондирования проводятся при непрерывном вдавливании в почву специального устройства, а также различных дополнительных технических устройств. Полученные показания подлежат немедленной регистрации, которые фиксируются по мере погружения зонда в почву. Как только получены все необходимые сведения исследование прекращается. Изыскание может прекратиться и в том случае, если оборудование не проходит в грунт и требуется ряд дополнительных усилий для продолжения работ.
Результаты статического зондирования грунтов получают посредством работы специальной установки, осуществляющей постепенное погружение зонда в почву. Скорость вдавливания составляет приблизительно 1,5 метра в минуту. Регистрация проводится также постепенно и не прерываясь, чтобы сформировать полноценную картину о почве. Для того чтобы провести этот вид изысканий могут быть использованы различные по размеру зонды, мощности и виду. Каждый зонд обладает стандартным наконечником диаметр, которого составляет 36мм, и располагается он на штанге такого же диаметра, и углом в 60 градусов. Зонд статического зондирования грунтов наделен специальными фиксирующими устройствами, посредством которых и осуществляется регистрация сопротивления почвы, степень трения и отклонения погруженного аппарата от прямой линии.
Статическое зондирование грунтов.
Окончанием инженерного изыскания считается достижение заданной точки погружения, или если достигнут максимально возможный уровень проникновения. Стоит отметить, что существует ГОСТ на статистическое зондирование грунтов и это стандарт 19912-2001 и стандарт, установленный в Европе в 1977 году. Именно этими документами руководствуются при проведении статического изыскания посредством зондирования.
Метод такого исследования почвы используется для того, чтобы рассчитать несущую способность забивной и буронабивной сваи любых сечений. При помощи статического зондирования можно оценить надобность использования свайного фундамента, и выявить показатели, важные для проектировки будущего здания. Именно при помощи такого изыскания можно максимально минимизировать затраты на использование дорогостоящих устройств, а также достаточно тяжелых испытаний при вбивании каждой сваи. Такое исследование нужно при каждой подготовке площадки под строительство, так как грунт может состоять из различных слоев почвы и для каждого из них стоит подбирать определенный вид оборудования и фундамента. Например, глиняный состав обладает медленным удельным сопротивлением, а вот в песке это сопротивление может быть скачкообразным и очень быстрым. По результатам при зондировании специалисты составляют графики проникновения оборудования в грунт, а также особенности и интервалы бурения. Учитывается каждая, даже самая мельчайшая деталь, чтобы при будущем возведении фундамента не возникало проблем и не стыковок.
Зонд снабжен тензометрической насадкой с датчиком высокой чувствительности, обеспечивающего проведение четкого выявления уровня сопротивления грунтовых слоев оборудованию. Также исследуется то, с какой степенью будет отклоняться насадка на зонде от установленной вертикальной линии. Как правило, вид статического зондирования осуществляется совместно с другими инженерными изысканиями для того чтобы выявить более точные показатели грунта, что немаловажно при строительстве любых зданий, особенно высотных. Посредством совмещения изысканий можно выявить:
Наша компания занимается проведением инженерных изысканий любого вида и использует современное новейшее оборудование, что позволяет получать только качественные результаты в кротчайшие сроки без неточностей и оплошностей в составлении отчетов.
Компания «Геодата» проводит исследования грунтов методом статического зондирования.
Статическое зондирование грунтов
Метод статического зондирования довольно широко применяется в практике полевых изысканий для установления характеристик физико-механических свойств в природном сложении грунтов, их изменения в плане и по глубине, а также для расчёта фундаментов.
В основном стандарты на проведение испытаний и параметры оборудования, применяемого в разных странах, совпадают. Различны лишь подходы к интерпретации получаемых результатов.
В России требования к методике проведения испытаний и оборудованию устанавливаются ГОСТом– 19912–2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием», которым, в частности, разрешены к использованию зонды двух видов:
зонд 1-го типа с конусом и кожухом
зонд 2-го типа с конусом и муфтой трения.
Зонды имеют площадь конуса 10 см2, диаметр кожуха и муфты трения — 35,7 мм, длина муфты трения от 90 до 310 мм, что соответствует площади муфты от 100 до 350 см2.
Зонды 1-го типа в основном механические. При работе с ними в процессе вдавливания фиксируются общее сопротивление вдавливанию зонда и сопротивление конуса.
Зонды 2-го типа тензометрические. При погружении таких зондов фиксируются сопротивления муфты и конуса трения. Диаметр штанг для всех зондов должен составлять 36 мм при длине не менее одного метра.
Статическое зондирование грунтов
Методика испытаний предусматривает вдавливание зонда вертикально в грунт непрерывно, с постоянной скоростью равной 1,2+ 0,3 метров в минуту и регистрацию показаний сопротивления грунта непрерывно, либо с шагом не более 0,2 м по глубине. Основная погрешность, отклонение показателей измерения сопротивлений частных показателей свойств грунта до 10%, но не более 5% максимального измеримого значения.
Определяют физико-механические свойства грунтов по результатам произведённых испытаний, методом статического зондирования, и выполняют статистическую обработку, учитывая данные таблиц СП 47.13330.2012 ( Приложение И).
Несущую способность забивных или буровых висячих свай рассчитывают на основе результатов исследований свойств грунта методом статического зондирования применяя нормативы в СНиП 2.02.03–85, СП 50–102– 2003 или МГСН 2.07–97.
Статическое зондирование в России, а равно и на территории СССР получило активное развитие в конце 60-х — начале 70-х годов ХХ столетия. Причина заключалась в широком применении свайных фундаментов. В 1966 году в ПНИИИСе велась разработка темы «Изучение производства динамического и статического зондирования грунтов» под общим методическим руководством Л.Д. Белого. Эта работа выполнялась для разработки инструктивных указаний на основании обобщения опыта производства полевых опытных работ такими лидерами в области инженерно-геологических изысканий, как Фундаментпроект, ЦНИИС Министерства транспортного строительства, Гидропроект, ПНИИИС и др. От ПНИИИСа разработкой темы занимались К.П. Бочков, В.И. Щербаков, Ф.С. Канаев. От Фундаментпроекта в работе приняли участие Л.Н. Воробков, В.И. Швей, Л.В. Мельников, А.А. Шерман, Л.Г. Мариупольский.
Статическое зондирование грунтов
Значение величины вдавливающего усилия для установок статического зондирования на тот период времени составляло 40–100 кН, что обеспечивало фактическую глубину зондирования (без применения выбуривания грунтов) примерно до 20–25 м. При наличии мощных толщ слабых грунтов значение максимально возможной глубины зондирования возрастало. В конструктивных особенностях некоторых моделей установок было заложено ограничение по глубине на уровне технических решений. Примером служит установка С-832, максимальная глубина зондирования которой соответствовала 21 м. Данной глубины для проектирования фундаментов зданий и сооружений на тот период времени было достаточно.
Началом выполнения статического зондирования на глубины до 60 метров послужил период испытания лессовидных грунтов в г. Волгодонске Ростовской области в начале 80-х годов прошлого столетия.
Необходимость проведения статического зондирования на большие глубины вновь появилась в начале ХХI века. Причина в массовом освоение подземного пространства в г. Москве и строительство зданий повышенной этажности.
Статическое зондирование грунтов
Существенным фактором, влияющим на достоверность получаемых прочностных и деформационных характеристик грунтов, является отклонение зонда и зондировочной колонны, от вертикального положения. Анализ результатов в пределах одинаковых по составу и сходных по генетическому типу грунтов показал различие в показателях до 20–30%. Критические значения углов отклонения зонда от вертикали составляют более 12–15° на глубине свыше 20–22 м. Известны случаи, когда зондирование проводилось при отклонении зонда на 30° и более. Это в большей степени касается вероятности обрыва колонны. Сопоставляя значения результатов зондирования в зависимости от угла наклона зонда (на основании результатов зондирования в пределах московского региона) показало, что отклонение зонда от вертикали до 13–16° не оказывает существенного влияния на качественные показатели свойств грунтов.
Негативное влияние на достоверность получаемых прочностных и деформационных характеристик грунтов оказывает быстрое по времени и резкое увеличение угла отклонения зонда при проведении работ. Например, если на пути движения зонда встречаются включения щебня, галки, валунов или глыб.
При скорости погружения зонда 1,2±0,3 метра в минуту и усилии задавливания 200 кН при возникновении препятствия происходит процесс, сопоставимый с динамической нагрузкой (ударом), который приводит к механической поломке собственно зонда или соединений штанг.
Как ни парадоксально это звучит, но зонды для выполнения статического зондирования и комплекты штанг являются расходными материалами. Они имеют определенный ресурс. У каждого производителя имеются условные (усредненные) значения работы зонда на отказ (метры проходки). Это будет полезно осмыслить руководителям организаций, которые планируют затраты на проведение работ. Бытует мнение, что одним зондом и одним комплектом штанг можно работать бесконечно долго. К сожалению, это мнение ошибочно.
Выполненный анализ показал, что, как правило, после 200–400 м зондирования рекомендуется провести тарирование зонда. Если не принимать во внимание естественный износ конусов и муфт трения, то работоспособность зонда ограничивается значениями 450–1500 м зондирования. Величина минимального и максимального значений работы зонда на отказ зависит от опыта исполнителя работ мастера или инженера и грунтовых условий.
Большим минусом метода остается положение, связанное с интерпретацией результатов статического зондирования, оно распространяется только на грунты отложений четвертичного комплекса Этому направлению уделяли внимание многие исследователи. В ряде документов и статей приводятся расчетные формулы по некоторым генетическим типам грунтов. Но не всегда полученные результаты устраивают пользователей и вписываются в принимаемую расчетную схему. К сожалению, единого алгоритма интерпретации результатов, безоговорочно признаваемого всеми исследователями, нет.
Статическое зондирование. Виды и методы изучения грунтов
Для определения состава грунта, его несущей способности, наиболее эффективного исследования земного пласта в естественных условиях залегания используется статическое зондирование. Глубина опускания зонда соответствует 10 м, но допускается меньшая, если пласт коренных почвенных пород проходит близко к поверхности. При неглубоком залегании плотных грунтов, их несвязной консистенции или глинистых породах разрешается опускать исследовательский зонд только на глубину 5 м. Для того чтобы определить, что под зондовым конусом располагается слой достаточной мощности, бурят одну скважину. По ее изучениям определяют нужную глубину зондирования.
Исследовательские цели зондирования грунта
ГОСТ 20069-1974 содержит нормативы и правила статического зондирования.
Процедура производится для выявления:
Суть процедуры
Статическое зондирование грунтов производится для определения механических и физических свойств почвенного слоя, поэтому в результате получают нормативные характеристики почвы. При обработке данных исследования вначале определяют среднее арифметическое показание по результатам одного опускания зонда для выяснения характеристик слоя. Для окончательного результата сопоставляют средние показатели по всем произведенным точкам зондирования на выбранной площадке.
Процесс исследования осуществляется циклами, которые содержат следующие операционные процедуры:
Общие вопросы по зондированию
При опускании зонда показания сопротивления почвенных слоев снимают под наконечником прибора и на боковых его стенках. Метод статического исследования применяют как самостоятельное испытание или сочетают с другими инженерными и геологическими определениями характеристик почвы. В процессе исследований получают значения толщины каждого слоя, выявляют образовавшиеся линзы грунта, границы расположения различных типов почв, поводят оценку их текущего состояния.
Все эти усредненные показатели используют для определения возможности забивки свай, расчета глубины их опускания в грунт, выводят данные для установления предельной глубины свайного основания, находят оптимальные места для расположения исследовательских площадок.
После проведения полевых исследований статическим исследованием грунта получают такие данные:
Результаты статического зондирования получаются достоверными, если проведение работ проходит по заранее утвержденному плану и оформленному по всем правилам заданию на осуществление геологических и инженерных испытаний.
Оборудование для зондирования грунта
Установка, применяемая для проведения испытания, состоит из следующих частей:
Подготовительные работы
По эксплуатационной инструкции, которая выдается изготовителем при покупке машины, проводят периодическое испытание оборудования и его проверку. Работоспособность определяют после покупки установки и перед ее использованием на полигоне. Испытание проводят не реже одного раза в три месяца, а также обязательно после ремонта и замены любой из запчастей. Полученные результаты проверки оформляют соответствующим актом.
Установка статического зондирования постоянно подвергается износу, происходит частичная потеря прямолинейности штанги, поэтому через каждые 15-20 точек погружения собирают звенья в участок не менее 3 м и проверяют прямую линию. Отклонения допускаются не более 5 мм по всей длине. Проверка касается и высоты наконечника зонда, которая не допускает уменьшения длины более чем на 5 мм.
При разметке точек погружения используют геодезические нивелиры и теодолиты, на отмеченных местах выставляют маяки по высоте и вертикали. После проведения статического зондирования повторно проверяют правильность расположения точек. Если из-за геологических особенностей местности не устанавливаются маяки, то делают планировку грунта для улучшения условий. Мачта зондирования не отклоняется более 5º, иначе результаты считаются спорными.
Проведение зондирования
Статическое зондирование выполняется в соответствии с порядком, предусмотренным в инструкции по эксплуатации полевых установок. Полученные результаты обязательно через периодические промежутки фиксируются на гибкой ленте при скорости вдавливания 1 м в минуту. Погружение считается оконченным, если на зонд оказывается давление заданной величины.
Помимо гибкого носителя результаты проведенных испытаний записываются в специальные журналы. Скважину после работы тампонируют землей и помечают знаком, на котором стоят данные испытательной точки и наименование организации, проводившей процедуру. В обязательном порядке восстанавливают грунт, поврежденный в процессе работ.
Обработка полученных данных
Все полученные характеристики грунта оформляют в виде наглядных графиков, где по глубине отметок зондирования изменяются показания. Для построения используют диаграммные ленты или данные записей в журнале зондирования. Все графики выполняют в одном масштабе, его изменение разрешается при сохранении соотношения между вертикальными и горизонтальными координатами. Если рядом расположены горные выработки, то их показывают на графике отдельными линиями.
Классификация и виды грунтов
Подземные грунты разнообразны по химическому составу, кристаллической структуре и характеру расположения в слое. Подразделение грунтов производится согласно СНиП II-15-1974 ч. 2.
Скальные грунты представляют собой жесткие почвенные отложения, залегающие плотным массивом, иногда допускаются трещиноватые участки. К ним относятся магматические породы (граниты), осадочные отложения (конгломераты, песчаный грунт), метаморфические слои (сланцы, гнейсы, кварциты). Почвенные образования подобного типа отличаются большой прочностью при сжатии, хорошо сопротивляются замерзанию, являются отличным основанием под строительство.
Если скальные грунты характеризуются наличием трещин, то их показатели ухудшаются в плане промерзания и прочности. Такую почву делят на группы, определяемые по содержанию солей, способности к размягчению и растворимости в воде.
Нескальные грунты образовываются осадочным способом в природных условиях и не содержат в своей решетке жестких структурных связей. В зависимости от размера частиц их делят на крупнообломочный, песчаный грунт, глинисто-пылеватые и биогенные скопления.
Характеристика крупнообломочных грунтов
К ним относятся несвязанные куски горных образований, в которых преобладают обломки величиной до 2 мм, и их содержится в массе не более 50%. По форме и величине гранул различают такие виды грунтов: валунный, глыбовый, щебенистый, галечниковый, гравийный и дресвяный. Считаются отличным основанием для тяжелых строительных и механических конструкций, если располагаются на предшествующем плотном слое. Сжимание под действием нагрузки отмечается незначительное. Хорошо если в общей массе почвы содержится до 40% песка или глинистого и пылевого заполнения, что дает дополнительные прочностные характеристики.
Показатели песчаных грунтов
Несущая способность песчаного основания повышается с увеличением крупности зерен. Непластичные песчаные грунты обладают невысокой степенью сжатия, после начала действия нагрузки осадка быстро прекращается. Крупнозернистые виды песчаных грунтов в процессе нагрузки повышают плотность и, соответственно, прочность.
Такие типы грунтов, как песчаные с добавлением глины, в некоторых случаях проявляют способность к просадке и набуханию. Первая возникает под действием собственного веса и намачивания, второй увеличивает объем грунта, а при высыхании он уменьшается, что приводит к трещинам и потере прочности.
Глинистые породы
Грунты, относящиеся к глинистым видам, содержат в своем составе мелкие чешуйчатые частицы диаметром не более 0,005 мм. Допускается вкрапление небольшого числа пылеватых песчаных зерен. Глинистый грунт относится к пучинистым породам, так как тонкие капилляры и большие плоскости между частицами для содержания влаги приводят к быстрому насыщению водой, что разрушает целостность пласта при действии заморозков. Глинистые грунты делят на следующие:
Глинистые виды грунтов меняют прочность в зависимости от влажности. Сухие выдерживают значительную нагрузку. От содержания глинистых частиц зависит показатель пластичности и текучести.
Плывуны
Основания, которые при вскрытии начинают двигаться, проявляя большую текучесть и вязкость, называют плывунами. В их состав входят песчаная пыль, глинистые чешуйчатые частицы, илистые добавки. Плывуны содержат много влаги, которая приводит массу в почти жидкое состояние. Грунты такого состава делятся на истинные плывуны и нетрадиционные. Первые в составе содержат много глины и коллоидных вкраплений, характеризующихся быстрым насыщением и плохой влагоотдачей. Их оплывание происходит при содержании влаги в количестве 6-9%, переход в текучее состояние наблюдается после добавления влаги в количестве 15-17%.
К нетрадиционным плывунам относят песчаные пласты, не содержащие глины. Эти грунты отличаются высоким восприятием влаги и способностью быстро отдавать ее. Переходят в текущее состояние, и такие свойства грунтов делают их применение в строительстве невозможным.
Механические и физические характеристики
Объемный вес показывает, сколько весит один кубический метр грунта, для разных пород он составляет от 1,5 до 2,0 т на 1 м3. Коэффициент пористости выявляет отношение общего числа пор ко всему объему грунта. Показатель влажности определяет отношение массы содержащейся влаги к весу этого же объема в сухом состоянии.
Показатель связности позволяет выявить способность мелких зерен и частиц оставаться в целостном виде при нагрузке. Глинистые грунты имеют наивысший показатель, у песчаных пластов взаимное сцепление частиц полностью отсутствует.
Статическое зондирование выявляет показатель прочности исследуемого слоя. Прочностью называется способность оставаться в неразрушенном состоянии при воздействии нагрузки.
Важной характеристикой породы является сопротивляемость сдвигу. Перемещение одного слоя относительно другого происходит по определенным плоскостям скольжения. При действии нагрузки частицы сопротивляются сдвигу, величина сцепления и образует искомый показатель.
Вечная мерзлота
Подземные воды образуют не только скопления жидкости внутри пластов, но и твердое образование льда. Вечной мерзлотой называют криолитовые области, состоящие из ледяных наслоений. Они образуются в горах, на поверхности равнин с большой степенью минерализации и под землей. Многолетняя мерзлота формируется в областях с постоянными тектоническими замещениями горизонтов влажными породами или в результате промерзания ранее накопившейся жидкости в подземных слоях.
Почти во всех районах мерзлоты встречаются миграционные ледяные скопления. Замерзшая в результате многих лет порода является результатом продолжительного накопления холода в массе подземных пластов. Многие исследователи говорят о ее многовековом существовании еще с давних времен. В результате устоявшегося сурового климата в местах, где располагается многолетняя мерзлота, разрушение ледяных пластов не предвидится, если не нарушается природное равновесие в результате деятельности человека. При использовании в качестве основания для строительства пластов с мерзлыми грунтами обращают внимание на бережное отношение к целостности поверхности, в противном случае может произойти нарушение устоявшегося равновесия.
Линзы в грунте и глубина промерзания
Вечная мерзлота развивается неодинаково в пределах обширной территории. Иногда встречаются отдельные пятна, а порой целые области без перерыва составляет мерзлота. Исследования слоя талого грунта не всегда определяют наличие в нем линз – замерзших участков ледяного скопления. Если здание строится в области талого грунта и была пропущена линза, а оно частично располагается над ней, то тепло от конструкции во время эксплуатации растапливает ледяное скопление, и создаются непрогнозируемые просадки или оползни.
Иногда ледяные линзы формируются искусственно в результате нарушения естественного теплообмена между поверхностью грунта и глубинами.
Законсервированный в глубине лед вспучивается при повышении температуры, деформируя грунт. На прочность основания влияют не только отдельные ледяные линзы, но и природная глубина промерзания грунта. Показатель рассчитывается для наиболее холодного периода в данной местности. При этом в расчет закладывается максимальная влажность породы и условия отсутствия снега на поверхности.
Глубина промерзания учитывается при закладке основания под строительство зданий и сооружений, при этом подошва фундамента заглубляется ниже принятой отметки промерзания. В расчете получается показатель, который несколько превышает реальную глубину промерзания. Его принимают за основу, так как расчет ведется на те случаи, когда стечение обстоятельств приводит к наихудшим условиям эксплуатации.
В заключение следует отметить, что исследование почвенных пластов методом статического зондирования помогает расширять области обитания человека за счет зоны вечной мерзлоты и крайней Сибири, строить там современные поселки и перерабатывающие комбинаты.