Глава II. Методы инженерно-геологических исследований

1. Определение модуля общей деформации методом штампа

Все грунты в той или иной степени деформируются — сжимаются за счет уплотнения под действием приложенной к ним статической нагрузки. Деформация грунтов слагается из упругой нагрузки, восстанавливающейся после снятия, и остаточной. Последняя преобладает в обломочных, песчаных, глинистых и сильно трещиноватых скальных грунтах. Количественной характеристикой упругой и остаточной деформации, т. е. Сжимаемости, является модуль общей деформации Е(нулевое), используемой проектировщиками для расчета осадок сооружений. Модулем деформации называется коэффициент пропорциональности между приращениями нагрузки и осадки.

Модуль общей деформации в полевых условиях чаще всего определяется по результатам испытания грунтов с помощью штампа в шурфах, скважинах, строительных котлованах. Для испытаний в котлованах и горных выработках применяют стандартные диски площадью 2500, 5000 и 10000 см^2, в скважинах — площадью 600 см^2. На штамп передается нагрузка, на грунт — давление P и измеряется осадка грунта dS. При этом объем сжимаемого грунта значителен и по глубине составляет около двух диаметров штампа, что по сравнению с другими методами наилучшим образом моделирует деформируемость грунтов в основании сооружений или в теле земляных сооружений(плотин, дамб, насыпей).Испытания грунтов штампом трудоемки, длительны и дорогостоящи, но возможность использования при проектировании сооружений наиболее достоверного прямого расчетного показателя грунтов Е(нулевое) определяет достаточно широкое применение этого вида опытных работ в инженерно-геологических изысканиях.

Статические нагрузки на штампы передаются ступенями до стабилизации осадки штампа при каждой ступени. Для создания давления на штамп существуют различные установки. В данном задании используется свайный гидравлический штамп конструкции ПНИИИСа.

Установка состоит из жесткого стального штампа площадью 5000 см^2, упорной фермы, четырех анкерных свай, гидравлического домкрата мощностью 50 т. и насосной станции с манометром для создания давления на штамп, двух прогибомеров( индикаторов ) для регистрации осадок штампа в мм.

2. Определение плотности грунта методом динамического зондирования

Динамическое зондирование является полевым методом непрерывного изучения свойств грунтов вдоль вертикальной оси зондировочной скважины. Метод заключается в определении сопротивления грунтов внедрению зонда, состоящего из конического наконечника и штанги под действием динамической нагрузки. Разница в сопротивлении грунтов объясняется отличием их состава, состояния и свойств. Метод применим для глинистых, песчано-глинистых, песчаных и песчано-гравийных отложений.

Методом динамического зондирования решаются следующие задачи:

-расчленение разреза песчано-глинистых грунтов на слои и линзы;

-ориентировочная оценка физико-механических свойств грунтов (для промышленно-гражданских сооружений |||-|У класса капитальности физико-механические характеристики могут являться расчетными, для сооружений | и || класса получаемые показатели уточняются лабораторными и полевыми опытными работами);

-выбор мест расположения опытных площадок и отбора образцов грунтов для уточнения их физико-механических свойств путём лабораторных исследований, штамповых и др. опытов в поле.

Метод динамического зондирования широко используется при проведении инженерно-геологических изысканий под жилищное и промышленное строительство, строительство дорог, возведение ЛЭП, газо- и нефтепроводов и т.д. Из-за простоты конструкций зондировочных установок, их небольшой массы, удобства в обслуживании (бригада из двух человек) этот метод широко применяется как в СССР, так и за рубежом.

Динамическое зондирование значительно сокращается стоимость изысканий и срок проведения полевых работ, так как зондировочные испытания выполняются гораздо быстрее и их стоимость значительно ниже буровых и горнопроходческих работ, лабораторных исследований и других опытных испытаний грунтов. Так, геологический разрез глубиной 15-20 м получается в 2-3 раза быстрее, чем с помощью данных бурения, а его стоимость в 3-4 раза дешевле.