ФГБОУ Московский государственный строительный университет

Кафедра инженерной геологии и геоэкологии

Отчет по инженерно-геологической практике

Составили студенты группы ИСА 1-1:

Малахов П.(бригадир)

Полудкин В.

Огурцова Н.

Мкртчан М.

Шишкин А.

Руководитель практики:

к.т.н. профессор Сенющенкова И.М.

Москва 2013

Структура отчета

1)титульный лист

2)состав бригады

3)введение

4)роль Инженерно-геологических изысканий

5)цели, задачи, состав инженерно-геологических изысканий

6)этапы инженерно-геологических изысканий

7)Требования, предъявляемые к техническому заданию на инженерные изыскания

8)Виды Инженерно-Геологических изысканий

9) Лабораторные способы исследования грунта

10)Список использованной литературы

11)Отчет о маршруте

12)Задачи 9,10,13

Состав бригады.

1)Малахов Павел ИСА 1-1 (бригадир)

Отбор материала, оформление работы, решение практических задач.

2) Полудкин ВладимирИСА 1-1

Решение практических задач, анализ информации из различных информационных источников.

3)Огурцова Наталья ИСА 1-1

Отчет о геологическом маршруте, решение практических задач.

4)Мкртчан Менуа ИСА 1-1

Решение практических задач

5)Шишкин Алексей ИСА 1-1

Решение практических задач

Введение

Данная работа представляет собой отчет о геологической практике. Авторами были проанализированы различные источники информации, как официальной( СНиП-ы и СП), так и научно-популярной(различные интернет ресурсы связанные с строительными работами). В работе представлены основные виды инженерных изысканий, методы их производства и анализ полученной информации. Так же в данной работе представлен отчет о прохождении геологического маршрута.

Роль инженерно-геологических изысканий

Роль геологических изысканий является ключевой в предпроектных работах для современного строительства. Не так давно изыскания под строительство практически не производились, особенно при возведении малоэтажного жилья, что в итоге приводило к различным проблемам: подтопляемости зданий, неравномерным осадкам и т.д. Сегодня у потребителей изменился подход к этим вопросам: они стали серьезнее относиться к инженерным изысканиям для строительства и чаще их заказывать. Иногда еще до покупки участка земли они стараются выяснить его геологические условия, чтобы избежать различных проблем в будущем.

Геологические исследования проводятся как перед возведением небольших жилых домов, так и для проектирования больших по площади заводских комплексов и других масштабных построек. Для реконструкции и проектирования зданий и сооружений специалистам требуются физические и механические характеристики грунтов, которые залегают под фундаментом. В зависимости от этого меняется и объем изыскательских работ и методика их выполнения. В результате комплексного производственного процесса инженерных изысканий проектировщики получают исходные данные, необходимые для строительства.

Цели задачи, состав геологических изысканий

инженерно-геологические изыскания-комплекс полевых, лабораторных и камеральных работ направленных на изучение инженерно-геологических условий площадки строительства конкретного объекта.

Основные правила производства изысканий отражены в СНиП-е №11-02-96(инженерные изыскания для строительства) и в СП(свод правил) 11-105-97(инженерно-геологические изыскания для строительства)

Инженерно-геологические изыскания (исследования) проводят для обоснования проектирования различных видов строительства, разведки, эксплуатации месторождения полезных ископаемых, а также для осуществления других различных мероприятий.

Основой инженерно-геологических исследований являются изучение геоструктурных, геоморфологических, гидрогеологических условий, геологические процессы; определение свойств горных пород, обоснование рентабельности проектного строительства и нормальной эксплуатации инженерных сооружений.

К числу важных факторов относится: распространение, условия залегания, генезис, возраст, мощность, инженерно-геологические свойства горных пород, состав и свойства приуроченных к ним подземных вод, все виды современной геологии и инженерно-геологических процессов.

Явление геологической среды с инженерными сооружениями, носят название инженерно-геологических. При определении программы, методики, системы, инженерно-геологических исследований очень важно учитывать степень сложности инженерно-геологических условий рассматриваемой территории Обычно разделяют на 3 группы территорий:

1. С простыми условиями.

2. Средней сложности.

3. Весьма сложные.

К первой относится территории со спокойным рельефом, без сколько-нибудь заметного расстояния эрозионными взрезами, в геологическом строении которых принимает участие однообразный комплекс осадочных, изверженных или метаморфических пород. Стратиграфический разрез прост. Взаимоотношения между отдельными типами горных пород простые. И каждый из них хорошо прослеживает по простиранию и мощности в пределах района. Залегание горных пород горизонтальное или моноклинальное пологое, тектонических нарушений не наблюдается. Плотность, прочность и устойчивость горных пород удовлетворяет и не требуется особых приёмов, методов, и изучения и оценки обводненности горных пород слабая, грунтовые воды залегают на сравнительно значительной глубине, воды коренных пород безнапорные, водоносные, горизонты малой производимости.

Геологические процессы проявляются слабо, их развитие не представляет угрозы нарушения. Следовательно, инженерно-геологические условия территорий 1 категорий (групп) сложности не отличается сколько-нибудь заметной однородностью и изменчивостью на значительных расстояниях и площадях. Они благоприятны для различных видов строительства и хозяйственного использования. Выполнение инженерных изысканий на таких территорий не вызывает затруднений.

Ко второй относится поверхность отдельных элементов рельефа, они имеют заметную крутизну.

В геологическом строении таких территорий принимают участие различные осадочные породы, или те, или другие, но находятся в пространственном состоянии толщи пород, их соли, разности, достаточно выдержаны по простиранию и мощности их залегания горизонтальное, наклонное, моноклинальное. Либо они собраны в простые складки. Тектоника характеризуется развитием преимущественно пликативных дислокаций. Плотность, прочность и устойчивость различных типов и разностей горных пород отмечается известной неоднородностью, что требует большого внимания при их изучении и оценки. Гидрогеологические условия по сравнению с территориями первой категории характеризуется большой сложностью. Грунтовые воды залегают на меньшие и местами даже на малой глубине (1-2 м). В разрезе коренных пород выделяются несколько водоносных горизонтов, хотя водообильность их небольшая. Геологические процессы не имеют широкого развития.

Территории II категории сложны, инженерно-геологические условия, в общем, благоприятны для различных видов строительства, хотя в целом и отличаются заметной неоднородностью и изменчивостью наибольших расстояний и площадях.

При их освоении может возникнуть необходимость в выполнении работ по осуществлению планировки, по предупреждению развития геологических процессов или показателей их опасного воздействия. На таких территориях требуется детально выполнять инженерно-геологические исследования.

Территория III категории сложности отличаются разнообразие форм рельефа различного происхождения. В целом рельеф не спокоен. Отдельные элементы имеют большие уклоны поверхности. Геологическое строение территории сложное, характеризуется разнообразным комплексом магнетических, метаморфических и осадочных пород. В геологическом разрезе встречаются породы слабые, малой прочности. Тектоника сложная, пликативная дизъюнктивная. Часто наблюдается значительные неоднородности и изменчивость в геологическом строении вследствие не выдержанности распространения толщ, комплексов. Обводнённость пород значительная. Грунтовые воды залегают на малой или небольшой глубине. В коренных породах выделяются несколько водоносных горизонтов, зон или комплексов с напорными водами. Широко развиты геометрические процессы. В целом инженерно геологические условия таких территорий встречаются определённые трудности. На таких территориях всегда возникает необходимость в выполнении значительных работ по их подготовке — планировке, осушении и др. Инженерные изыскания на территории III категории сложности выполняются значительно более детально.

Характерной особенностью изученных горных пород в инженерно- геологическом исследовании является оценка их способности сопротивления механизму, физическому и другим видам воздействия определяющим водопроницаемость пород, их способности сохранять и соответственно менять свои свойства, когда они становятся объектом инженерной деятельности человека. Рекомендуется пользоваться данными инженерно-геологических исследований при проектировании сооружений для обоснования:

Выбор места, наиболее благоприятного по геологическим условиям для размещения строительства и сооружения.

Соответствующие принципиальные требования в отношении типов конструкции и методы работ при возведении сооружений и их эксплуатации.

Мероприятия, которые могут улучшить инженерно-геологические использованные мощности.Подготовительные работы включают изучение региона по имеющимся архивам, фондам, а также о реализации работ и подготовку к выезду в поле.В полевые работы входят: инженерно-геологическая съёмка, буровые и горно-разведочные работы в сочетании с геофизическими, геологическими, радиоактивными и другими методами исследований; опытные полевые работы и обработка полевых материалов.

Лабораторные работы предусматривают изучение состава, состояния и свойств горных пород, определённая агрессивность по отношении к металлическим и бетонным конструкциям. Камеральные работы состоят в обработке разрезов полевых исследований и составлении отсчётов.

Этапы инженерно-геологических изысканий

Этап изысканий	Объект изысканий	Основные задачи
		изысканий	проектирования
Сбор и обобщение данных о природных условиях	Район строительства	Разработка рабочей гипотезы об инженерно-геологических условиях района и составление программы изысканий	Установление перспективных вариантов расположения объекта строительства
Инженерно-геологическая рекогносцировка	Территория намеченных вариантов расположения объекта строительства	Сравнительная оценка инженерно-геологических условий по намеченным вариантам	Выбор участка (площадки) строительства
Инженерно-геологическая съемка	Выбранный участок (площадка) строительства	Комплексная оценка инженерно-геологических условий участка (площадки) строительства	Компоновка зданий и сооружений.
Инженерно-геологическая разведка	Сфера взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой	Получение инженерно-геологических характеристик грунтов в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой	Выбор типов фундаментов Проектирование отдельных зданий и сооружений

Требования, предъявляемые к техническому заданию на инженерные изыскания

Техническое задание на выполнение инженерных изысканий для строительства составляется заказчиком, как правило, с участием исполнителя инженерных изысканий. Техническое задание подписывается руководством организации (заказчиком) и заверяется печатью.

Техническое задание на выполнение инженерных изысканий может выдаваться как на весь комплекс инженерных изысканий, так и раздельно по видам инженерных изысканий и стадиям проектирования.

В случае если исполнитель инженерных изысканий и заказчик представляют одну проектную (проектно-изыскательскую) организацию, техническое задание подписывает со стороны заказчика главный инженер проекта (ГИП) и утверждает руководитель (заместитель руководителя) организации.

Техническое задание на выполнение инженерных изысканий для строительства, как правило, должно содержать следующие сведения и данные:

наименование объекта;

вид строительства (новое строительство, реконструкция, расширение, техническое перевооружение, консервация, ликвидация);

сведения о стадийности (этапе работ), сроках проектирования и строительства;

характеристику проектируемых и реконструируемых предприятий (геотехнические категории объектов), уровни ответственности зданий и сооружений (по ГОСТ 27751-88);

характеристику ожидаемых воздействий объектов строительства на природную среду с указанием пределов этих воздействий в пространстве и во времени и воздействий среды на объект в соответствии с требованиями СНиП 22-01-95;

необходимые исходные данные для обоснования мероприятий по рациональному природопользованию и охране природной среды, обеспечению устойчивости проектируемых зданий и сооружений и безопасных условий жизни населения;

сведения и данные о проектируемых объектах, мероприятиях инженерной защиты территорий, зданий и сооружений в соответствии с требованиями СНиП 2.01.15-90 и СНиП 2.06.15-85, о необходимости санации территории;

цели и виды инженерных изысканий;

перечень нормативных документов, в соответствии с требованиями которых необходимо выполнять инженерные изыскания, включая территориальные строительные нормы субъектов Российской Федерации;

данные о местоположении и границах площадки (площадок) и (или) трассы (трасс) строительства;

сведения о ранее выполненных инженерных изысканиях и исследованиях, данные о наблюдавшихся в районе объекта строительства (на площадке, трассе) осложнениях в процессе строительства и эксплуатации сооружений (деформациях и аварийных ситуациях)*;

 

* Сведения о степени изученности и основные характеристики природных и техногенных условий территории строительства должны быть приведены по материалам и данным государственных федеральных, территориальных и ведомственных фондов.

 дополнительные требования к производству отдельных видов инженерных изысканий, включая отраслевую специфику проектируемого сооружения;

требования к точности, надежности, достоверности и обеспеченности необходимых данных и характеристик при инженерных изысканиях для строительства;

требования к составлению и содержанию прогноза изменений природных и техногенных условий;

сведения о необходимости выполнения исследований в процессе инженерных изысканий;

требования к оценке опасности и риска от природных и техноприродных процессов;

требования к составу, срокам, порядку и форме представления изыскательской продукции заказчику;

требование о составлении и представлении в составе договорной (контрактной) документации программы инженерных изысканий на согласование заказчику;

наименование и местонахождение организации заказчика, фамилия, инициалы и номер телефона (факса) ответственного его представителя.

К техническому заданию должны прилагаться графические и текстовые документы, необходимые для организации и проведения инженерных изысканий на соответствующей стадии (этапе) проектирования:

копии имеющихся топографических карт, инженерно-топографических планов, ситуационных планов (схем) с указанием границ площадок, участков и направлений трасс, генеральных планов (схем) с контурами проектируемых зданий и сооружений, картограммы, копии решений органа местного самоуправления о предварительном согласовании места размещения площадок (трасс) или акта выбора площадки (трассы) строительства, копия решения органа исполнительной власти субъекта Российской Федерации или местного самоуправления о предоставлении земель для проведения изыскательских работ и исследований, копии договоров с собственниками земли (землепользователями) и другие необходимые материалы.

Предусмотренные в техническом задании требования к полноте, достоверности, точности и качеству отчетных материалов могут уточняться исполнителем инженерных изысканий при составлении программы работ и в процессе выполнения изыскательских работ по согласованию с заказчиком.

В техническом задании не допускается устанавливать состав и объем изыскательских работ, методику и технологию их выполнения.

При  выдаче   технического  задания  заказчик  должен

передать исполнителю  инженерных  изысканий во временное пользованиеимеющиеся  у него материалы  и другую информацию о ранее выполненныхинженерных изысканиях  на площадке  (участке, трассе) проектируемого строительства  (реконструкции) объекта, а также данные  о  природных и техногенных условиях района и выполненных согласованиях,  сведенияо информационных  системах   поселений,   государственных  кадастров (градостроительного и др.).

Виды Инженерно-Геологических изысканий

Общие понятия о дистанционных методах

Дистанционными методами исследования природной среды называются методы, позволяющие получать полезную информацию об исследуемом природном объекте без прямого контакта с ним.

Дистанционные методы для получения геологической и инженерно-геологической информации могут использовать изучение и анализ:

различных физических полей, создаваемых объектами;

особенностей их проводимости различного вида волн и электропроводности;

собственного и отраженного излучения в различных частях спектра;

особенностей электромагнитной индукции, т.е. изучение тех признаков объектов, которые могут фиксироваться различными приемниками на том или ином расстоянии.

Наземные инженерно-геологические изыскания

позволяют не только составить геологическое строение участка, но и определить физико-механические свойства грунта. Все наземные способы можно разделить на 2 вида

-буровые

-горно-проходческие

При этом все они делятся на открытые и закрытые

-открытые выработки позволяют спуститься в них человеку и проанализировать геологическое строение и отобрать монолиты грунта. Она дают более точную информацию, но трудоемки и дороги.

-Закрытые горные выработки позволяют более производительно пройти толщу, но имеют погрешность и как правило не позволяют отобрать монолит грунта

Буровые и горно-проходческие разведочные работы являются суще-сгвенной частью инженерно-геологических и гидрогеологических полевых исследований. С помощью буровых скважин и горных выработок выясняют геологическое строение и гидрогеологические условия строительной площадки на необходимую глубину, отбирают пробы фунтов и подземных вод, проводят опытные , работы и стационарные наблюдения.

К главнейшим разведочным выработкам относят расчистки, канавы, штольни, шурфы и буровые скважины. При инженерно-геологических работах наиболее часто используют шурфы и буровые скважины. Расчистки, канавы и штольни относят к горизонтальным выработкам. Их целесообразно применять на участках, сложенных крутопадающими слоями. При слабонаклонном и горизонтальном залегании слоев следует проходить шурфы и буровые скважины.

Расчистки—выработки, применяемые для снятия слоя рыхлого делювия или элювия с наклонных поверхностей естественных обнажений горных пород.

Канавы (траншеи) —узкие (до 0,8 м) и неглубокие (до 2 м) выработки, выполняемые вручную или с помощью техники с целью обнажения коренных пород, лежащих под наносами.

Штольни—подземные горизонтальные выработки, закладываемые на склонах рельефа и вскрывающие толщи горных пород в глубине массива. Стены штольни, как правило, крепятся, если их проходят в нескальных породах.

Шурфы-колодцеобразные вертикальные выработки прямоугольного или квадратного сечения. Шурф круглого сечения называют дудкой. Проходку дудок легче механизировать, но по прямоугольным шурфам можно проще и точнее определить положение слоев в пространстве. Шурфы помогают детально изучать геологическое строение участка, производить отбор любых по размеру образцов с сохранением их структуры и природной влажности. Недостатком является высокая стоимость и трудоемкость работ по отрывке шурфов, особенно в водонасыщенных породах. Следует отметить, что за последнее время появились специальные шурфокопательные машины, позволяющие проходить шурфы круглого сечения. Размер шурфов в плане зависит от их предполагаемой глубины.

По мере проходки шурфа непрерывно ведут геологическую документацию - записывают данные о вскрываемых породах, условиях их залегания, появлении грунтовых вод; производят отбор образцов. По всем четырем стенкам и дну делают зарисовку и составляют развертку шурфа. Это позволяет более точно определить толщину слоев и элементы их залегания в пространстве.

По окончанию разведочных работ шурфы засыпают, грунт утрамбовывают, а поверхность земли выравнивают.

Буровые скважины представляют собой круглые вертикальные или наклонные выработки малого диаметра, выполняемые специальным буровым инструментом. В буровых скважинах различают устье, стенки и забой.

Бурение является одним из главнейших видов разведочных работ, применяется в основном для исследования горизонтальных или пологопадающих пластов. С помощью бурения выясняют состав, свойства, состояние грунтов, условия их залегания. Вся эта работа основывается на исследовании образцов пород, которые непрерывно извлекаются из скважины по мере ее углубления в процессе бурения. В зависимости от способа бурения и состава пород образцы могут быть ненарушенной или нарушенной структуры. Образцы ненарушенной структуры получили название керна.

К преимуществам бурения относят: скорость выполнения скважин, возможность достижения больших глубин, высокую механизацию производства работ, мобильность буровых установок. Бурение имеет свои недостатки: малый диаметр скважин не позволяет производить осмотр стенок, размер образцов ограничивается диаметром скважины, по одной скважине нельзя определить элементы залегания слоев.

Диаметр скважин, используемых в практике инженерно-геологических исследований, обычно находится в пределах 100—-150 мм. При отборе образцов на лабораторные испытания скважины следует бурить диаметром не менее 100 мм. Глубина скважин определяется задачами строительства и может составлять десятки метров. При гидротехническом строительстве достигает сотен метров, при поисках нефти и газа несколько километров.

При инженерно-геологических исследованиях применяют такие виды бурения, которые позволяют получать образцы пород.

Проходка скважин в слабых и водонасыщенных породах бывает затруднена вследствие обваливания и оплывания стенок. Для их крепления применяют стальные обсадные трубы, которые опускают в скважины и продолжают бурение.

По мере проходки буровой скважины оформляется геологическая документация в виде геолого-литологической колонки, на которой видно, как залегают слои, их толщина, литологический тип, глубина залегания уровня грунтовых вод, места отбора образцов пород в виде керна, возраст пород в индексах. После завершения бурения скважина засыпается.

Методы бурения

Колонковое бурение - наиболее широко распространенный способ проходки скважин. Основным преимуществом такого вида бурения являются универсальность (возможность проходки скважин почти во всех разновидностях горных пород), возможность получения керна с незначительными нарушениями природного сложения грунта, сравнительно большие глубины бурения, хорошая освоенность технологии. Существенные недостатки - малый диаметр скважин.

Медленновращательное бурение. Сущность его состоит в том, что скважина углубляется инструментом режущего типа путем срезания с забоя сплошной стружки. Способ бурения отличается простотой технологии.

Шнековое бурение. Особенность способа состоит в том, что процессы углубления скважины и продуктов разрушения совмещены. Преимущества: высокая механическая скорость, сравнительно большой диаметр скважин, не нужна вода для промывки.

Винтовое бурение. Применяется редко. Сущность состоит том, что винтовой породоразрушающий инструмент завинчивается в грунт, а затем извлекается на поверхность. При этом размещенный на лопастях инструмента грунт срезается по боковым поверхностям. Способ может использоваться только в рыхлых и мягких грунтах.

Роторное бурение. Применяется только для бурения гидрогеологических скважин на воду, позволяет бурить скважины любого диаметра на любую глубину.

Ударно-канатное бурение. Отличается простотой технологии, высокой производительностью (до 15м/смену и более). Недостатки метода: невозможность проходки скважин в скальных грунтах, малая длина рейса, невозможность отбора качественных монолитов.

Вибрационный метод бурения. Наиболее производительный метод (до 50-70 м/смену). Вибрационное бурение обеспечивает проведение качественной геологической документации исследуемого разреза.

Отбор образцов пород и проб воды.

Отбор образцов производят из обнажений, буровых скважин, шурфов и других выработок. Пробы отбирают каждые 0.5-1.0 м. Наиболее детально опробуется слой, который будет несущим основанием сооружений. Из всех образцов, полученных при инженерно-геологических исследованиях, 5—10 % отбирают для последующих лабораторных анализов.

Для инженерно-геологических работ обязателен отбор монолитов - образцов с сохранением их структуры. Особенно это важно при отборе образцов из слоев связных дисперсных пород (глины, суглинки» в которых кроме структуры необходимо сохранить природную вла* ность. В шурфах и обнажениях отбирают монолиты в форме, близкой к кубу, с размерами от 10 * Ю х 10 см до 30 х 30 х 30 см. Из буровых скважин с помощью грунтоносов отбирают цилиндрические монолиты высотой 20—30 м. Монолиты немедленно парафинируют для сохранения их естественной влажности, т. е. обматывают слоем марли пропитанной парафиногудронной смесью, подогретой до 60—65 "с. Монолиты предохраняют от сотрясения и промерзания и хранят не более 1,5 месяцев.

Помимо монолитов, отбирают образцы нарушенной структуры и образцы рыхлых пород. Вес каждой такой пробы составляет до 0,5 кг. Пробы подземной воды берут из каждого водоносного горизонта в количестве от 0,5 до 2 л. Количество отбираемой пробы зависит от вида химического анализа (полный или сокращенный) и степени минерализации воды. Вода набирается в емкость и тщательно закупоривается.

Геофизические методы исследования обычно сопутствуют разведочным работам и в ряде случаев позволяют значительно сократить объем шурфования и бурения. В большинстве случаев они применяются параллельно с другими исследованиями. С их помощью можно изучать физические и химические свойства пород и подземных вод, условия залегания, -движение подземных вод, физико-геологические и инженерно-геологические явления и процессы.

В практике инженерно-геофизических изысканий основное место занимают электрометрия и сейсмометрия.

Сейсмические методы основаны на различии в скоростях распространения упругих колебаний, возникающих как от естественных причин, так и от специально проводимых взрывов. В последнее время в инженерно-геологических работах используют од-ноканальные микросейсмические установки. С их помощью можно установить глубину залегания скальных пород под наносами, выявить » дно речных долин, карстовые полости, уровень грунтовых вод, мощность талых пород в вечной мерзлоте и т. д.

В сложных сейсмических условиях этот метод недостаточно точен.

Электроразведка основана на исследовании искусственно создаваемого в массивах пород электрического поля. Каждая порода, в том числе сухие и насыщенные водой, характеризуются своим удельным электрическим сопротивлением. Чем больше разнятся эти удельные сопротивления между собой, тем точнее результаты электроразведки для данной строительной площадки.

Наибольшее применение при инженерно-геологических исследованиях нашли электропрофилирование и вертикальное электрозондирование (ВЭЗ)

При элеткропрофилировании на исследуемом участке забивают в грунт серию створов и на каждом из них измеряют сопротивление пород путем перемещения прибора с фиксированным положением электродов. Это дает сведения об изменении на участке удельного сопротивления, что может быть связано с наличием пустот карстового происхождения.

Вертикальное электрическое зондирование позволяет определить глубину залегания коренных пород и уровень подземных вод, дна речных долин, выделять слои различного литологического состава, в том числе водопроницаемые и водоупорные пласты и Т.Д. Сущность этого метода заключается в том, что по мере увеличения расстояния между питающими электродами линии токов перемещаются в глубину. Глубина электрического зондирования зависит от расстояния между точками.

Лабораторные способы исследования грунта

Рассмотрим, прежде всего, те приборы, с помощью которых определяются эти способы.

Исследуем грунт ненарушенной структуры, помещая его в одометр, иначе называемый компрессионным прибором (см. рисунок).

Общий вид компрессионного прибора (автоматизированная система).

При испытании прикладываем на образец грунта нагрузку Р₁ – произойдет уплотнение грунта, и коэффициент пористости станет е₁.

Затем прикладываем нагрузку Р₂, получим е₂ и т.д. (4–5 ступеней).

После заданного нагружения будем снимать нагрузку и наблюдать за результатами. По результатам испытаний строим график компрессионной кривой (к.к).

Графическое представление компессионных испытаний в одометре с построением прямой и обратной ветвей компрессионных кривых (к.к.).

Компрессия – это сжатие грунта без возможного бокового расширения.

Схематично условие компрессии можно представить при рассмотрении следующих инженерных задач:

1. Уплотнения слоя грунта при сплошной равномерно распределенной нагрузке (плотина, насыпь и т.д.);

2. Уплотнение слоя грунта толщиной h≤0,5 b под центром под центром тяжести подошвы фундамента.

Эти условия можно представить ниже приведенными схемами.

Из графика компрессионной кривой видно, что происходит необратимое уплотнение грунта. Нас интересует в основном только прямая ветвь компрессионной кривой.

Обратная ветвь к.к. – возможность поднятия дна котлована, имеет значение при глубоких котлованах(гидротехническое строительство).

Изобразим снова компрессионную кривую.

На небольшом участке рассмотрим приращение нагрузки ∆Р и получим соответственно ∆е. Заменим дугу прямой и рассмотрим угол α.

∆е = –tgα∆Р

В этой формуле знак (–) означает, что с увеличением нагрузки α – уменьшается. В дифференциальной форме:

dе = –tgαdР

tgα = m_о и тогда de = –m_оdP – основная математическая форма закона компрессии.

Относительное изменение коэффициента пористости пропорционально изменению нагрузки (для малых интервалов нагрузок).

Компрессионная кривая позволяет судить о сжимаемости грунта.

α – может характеризовать сжимаемость.

Пример изменения угла наклона к.к. для мало и сильно сжимаемого грунтов.

Возьмем произвольную точку i на прямой, в пределах отрезка Р₁ – Р₂. Составим уравнение для этой точки, исходя из начального параметра е₀.

е_i = е₀ – р_i tgα – это основное уравнение, характеризующее компрессию в выбранном варианте.

Рассмотрим подробнее .

где m<_o – коэффициент сжимаемости грунта.

Для того чтобы получить m_o, необходимо выделить определенный интервал давлений.

• Р₁ – напряжение от собственного веса грунта

• Р – дополнительное давление от внешней нагрузки

• Р₂ – полное напряжение (Р₂ = Р₁ + Р)

Окончательно: 

В соответствии с полученными значениями коэффициента относительной сжимаемости СП (СНиП) определяет 3 категории грунта:

• m_o < 0,005 – грунт мало сжимаемый.

• m_o = 0,005÷0,05 – грунт средне сжимаемый.

• m_o > 0,05 – грунт сильно сжимаемый.

Испытания грунтов пробными статическими нагрузками и определение модуля деформации

Выполняя отбор проб для испытания грунтов, мы нарушаем его структуру и, следовательно, нарушаем его свойства, поэтому практикуются полевые испытания грунта штампами: большого и малого диаметра (см. рисунок).

Схема штампового испытания грунта в полевых условиях с построением кривой осадки и последующим вычислением модуля общей деформации.

Для испытаний грунтов оснований используется стандартный штамп F = 5000 см². Нагрузка увеличивается ступенями = 0,05 МПа.

Во время испытаний наблюдаем за осадкой нашего штампа. Так как нагрузку задаем сами, то в любой момент времени знаем Р.

Такая задача решена в теории упругости.

 – формула Шлейхера–Буссинеску

Где:

• ω– коэффициент, зависящий от жесткости штампа;

• b – ширина штампа;

• μ – коэффициент бокового расширения грунта (коэффициент Пуассона);

• Е₀ – модуль общей деформации.

Достоинство:

• испытание грунта ненарушенной структуры.

Недостатки:

• трудоёмкость;

• продолжительность испытаний.

По результатам испытаний, зная измеренные величины, представляется возможность определить модуль общей деформации грунта:

Список использованной литературы

1. СНиП 11-02-96

2. СП 11-105-97

3. http://mirizyskaniya.ru

4. http://www.referat.ru

5. Инженерная геология: учебник для вузов, Передельский Л.