4.1.2. Прессиометрические испытания

Прессиометрические испытания заключаются в том, что с помощью зонда (резинового баллона) на стенки скважины сравнительно небольшого диаметра через определенные интервалы глубины создается давление, которое наращивается ступенями.

В процессе испытания измеряют радиальные перемещения стенок скважины при различных давлениях.

Прессиометр был разработан во Франции Менаром. Он состоит из зонда с рабочей камерой из упругого материала и двух вспомогательных камер, расположенных выше и ниже рабочей.

Устройства для измерения давления и величины приращения диаметра скважины располагают на поверхности у скважины. С помощью этого устройства и системы труб сжатый воздух давит на жидкость, которая находится в рабочей камере. Прессиометрический зонд опускают в необсаженную скважину, диаметр которой лишь немного больше диаметра рабочей камеры. Различают ускоренное испытание, которое выполняют для измерения свойств породы в естественном залегании, и нормальное испытание, при котором определяют свойства породы под проектными нагрузками.

Метод испытания радиальным прессиометром

Испытание грунта радиальным прессиометром проводят для определения модуля деформации Е песков, глинистых, органно-минеральных и органических грунтов по результатам нагружения грунта горизонтальной нагрузкой в стенках скважины.

Схема установки радиального прессиометра приведена на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Схема прессиометра:

1 – газовый баллон; 2 – редуктор; 3 – манометр; 4 – измерительный цилиндр;

5 – кран-тройник; 6 – бачок; 7 – штанги; 8, 10 – вспомогательные камеры; 9 – рабочая камера.

График Δr =ƒ(p)

Масштаб графика:

по горизонтали: 20 мм – 0,1 МПа (1,0 кгс/см²) давления Р;

по вертикали: 5 мм – 1 мм перемещения стенки скважины Δr.

1 – линейная часть графика; 2 – осредняющая прямая

Рис. 4.6. Образец графического оформления результатов испытания грунта радиальным прессиометром

Конструкция установки должна обеспечивать: возможность создания давления на грунт ступенями по 0,01 – 0,1 МПа; постоянство давления на каждой ступени нагружения; возможность тарировки зонда. Длина камеры зонда должна быть не менее четырех ее диаметров.

Каждую ступень давления выдерживают до условной стабилизации деформации грунта – скорости увеличения радиуса скважины, не превышающую 0,1 мм за время, указанное в табл. 4.7.

Таблица 4.7.

Грунты	Режим испытания	Время условной стабилизации деформации t, мин
Пески по степени влажности: Sr ≤ 0,8 Sr > 0,8 Глинистые с показателем текучести: IL ≤ 0,25 IL > 0,25 Органно-минеральные и органические	Медленный	15 30 30 60 90

Окончание табл. 4.7

Грунты	Режим испытания	Время условной стабилизации деформации t, мин
Пески Глинистые Органно-минеральные и органические	Быстрый	3 6 10

Примечания

1. При испытаниях искусственно уплотненных, насыпных и намывных грунтов время условной стабилизации деформации должно назначаться так же, как и для соответствующих типов песчаных и глинистых грунтов в зависимости от степени влажности и показателя текучести.

2. При применении прессиометров с погрешностью измерения перемещений меньше 0,1 мм время условной стабилизации деформации уменьшается пропорционально увеличению точности измерения стенки скважины.

Для зданий и сооружений I уровня ответственности испытания грунтов радиальными прессиометрами следует проводить в медленном режиме. Допускается производить испытание грунта радиальными прессиометрами в быстром режиме в тех случаях, когда выполнены сопоставительные испытания радиальными прессиометрами в медленном и быстром режимах не менее чем с двукратной повторяемостью для данной разновидности грунта в районе проведения изысканий.

Для зданий и сооружений II и III уровней ответственности [6] испытания радиальными прессиометрами следует проводить, как правило, в быстром режиме.

Отсчеты по приборам для измерения деформаций на каждой ступени давления производят согласно табл. 4.8. В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в ГОСТ 20276 – 99.

Таблица 4.8

Грунты	Режим испытания
	Медленный	Быстрый
Пески	Через 5 мин в течение первых 15 мин, далее – через 15 мин	Через 1 мин в течение первых 3 мин, далее – через 3 мин
Глинистые	Через 10 мин в течение первых 30 мин, далее – через 30 мин	Через 2 мин в течение первых 6 мин, далее – через 6 мин

Окончание табл. 4.8

Грунты	Режим испытания
	Медленный	Быстрый
Органно-минеральные и органические	Через 15 мин в течение первых 60 мин, далее – через 30 мин	Через 2 мин в течение первых 10 мин, далее – через 10 мин

Для вычисления модуля деформации Е строят график зависимости перемещения стенки скважины от давления Δr =ƒ(p), откладывая по оси абсцисс значения давления p и по оси ординат соответствующие им значения Δr (рис. 4.6.).

На графике проводят осредняющую прямую. За начальные значения p₀ и Δr₀ (первая точка, включаемая в осреднение) принимают значения p и Δr, соответствующие моменту полного обжатия неровностей стенок скважины – началу линейного участка графика.

За конечные значения p_n и Δr_n (предел пропорциональности) принимают значения p и Δr, соответствующие точке, ограничивающей линейный участок графика.

Модуль деформации грунта Е, МПа (кгс/см² ), вычисляют для линейного участка графика Δr =ƒ(p) по формуле

Е=К_rr₀Δp/Δr ,

где К_r – корректирующий коэффициент;

r₀ – начальный радиус скважины, равный r_пр+Δr₀;

r_пр – радиус прессиометра, см;

Δr₀ – приращение радиуса прессиометра, соответствующее p₀, см;

Δp – приращение давления на стенку скважины между двумя точками, взятыми на осредняющей прямой, МПа (кгс/см₂);

Δr – приращение перемещения стенки скважины (по радиусу), соответствующее Δp, см.