книги из ГПНТБ / Трофименков Ю.Г. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов

Ю. Г. ТРОФИМЕНКОВ, Л. Н. ВОРОБКОВ, кандидаты техн. наук

ПОЛЕВЫЕ МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ

СТРОИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

Издание 2-е, переработанное и дополненное

УДК 624.131.38

Ю. Г. Трофименков, Л. Н. Воробков. Полевые ме­ тоды исследования строительных свойств грунтов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1974, 176 с.

В книге рассматриваются полевые методы исследо­ вания физико-механических свойств грунтов в услови­ ях их естественного залегания. Содержатся сведения об

испытаниях. Описано применяемое оборудование и да­ ны рекомендации по определению строительных свойств грунтов на основании результатов испытаний. Приво­ дятся примеры составления программ изысканий с при­ менением полевых методов исследований.

Книга предназначена для инженерно-технических работников проектно-изыскательских и строительных организаций, занимающихся исследованием грунтов для строительных целей.

Табл. 33, рис. 96, описок лит.: 47 назв.

1 r«ö. публичная

© Стройиздат, 1974

047(01)—74

П Р Е Д И С Л О В И Е

Полевые •методы исследований строительных свойств грун-. тов приобретают в последние гады все более широкое распрост­ ранение. Это объясняется тем, что полевые методы исследований дают возможность, во-иервых, исследовать свойства таких грун­ тов, образцы которых практически невозможно отобрать для ис­ пытания в лаборатории, и, во-вторых, более полно оценить стро­ ительные свойства грунтов, образцы которых испытаны в лабо­ ратории. Использование полевых методов исследований свойств грунтов позволяет во многих случаях снизить стоимость изыска­ ний и, что еще важнее, стоимость строительства.

Авторы стремились отразить в книге многолетний опыт иссле­ дования грунтов штампами и работы последних лет по разра­ ботке оборудования, методов испытаний и оценки результатов зондирования, лопастных испытаний, а также испытаний пресеиометром. При этом был использован как отечественный опыт полевых исследований, накопленный в последние годы, так и за­ рубежный.

За время, прошедшее после выхода в свет первого издания этой книги, разработано новое оборудование, получены практи­ ческие данные по исследованию грунтов различными полевыми методами в сочетании с традиционными, издано много литерату­ ры и проведены совещания как по общим вопросам полевых исследований, так и по частным (зондированию, іпрессиометрическим испытаниям и др.). Это позволило разработать ряд ведомственных и локальных указаний и рекомендаций по приме­ нению полевых методов исследований, а затем и утвержденные Госстроем GGGP «Указания шо зондированию грунтов для строительства» СН 448-72. На испытание грунтов статическим зондированием и прессиометрами разрабатываются ГОСТы. Все это потребовало коренной переработки и дополнения пер­ вого издания книги.

В данной книге описаны разработанное в последние годы и применяемое для полевых испытаний оборудование и методы проведения испытаний, а также обоснован ряд положений нор­ мативных документов. Приведены результаты полевых испыта­ ний, во многих случаях выполнявшихся при отсутствии теорети­ ческих решений, связывающих эти результаты с физико-механи­ ческими характеристиками грунтов, что делает особенно ценны­ ми сопоставительные испытания грунтов полевыми и традицион-

В В Е Д Е Н И Е

Правильная оценка строительных свойств грунтов имеет су­ щественное значение для снижения стоимости строительства. Большие расходы вызывают как строительство но проектам с излишним запасом прочности оснований сооружений, так и до­ полнительные раіботы но устранению недопустимых деформаций или даже аварий вследствие неправильной оценки лрунтов.

Принцип проектирования оснований зданий и сооружений по предельным состояниям, заложенный в действующих Строитель­ ных нормах и правилах, повышает значение правильной оценки строительных свойств грунтов. Опыт показывает, что только комплексные исследования строительных свойств грунтов с по­ мощью лабораторных и полевых методов позволяют всесторон­ не оценить физико-механические свойства грунтов и обеспечить необходимую достоверность этих данных для оценки инженер­ но-геологических условий строительной площадки © целом.

В течение долгого времени основным методом оценки строи­ тельных свойств грунтов были лабораторные исследования, тех­ ника которых непрерывно совершенствовалась. Однако резуль­ таты лабораторных исследований не всегда правильно отобра­ жают строительные свойства грунтов. Объясняется это тем, что практически в лаборатории на образцах малых размеров испы­ тывается грунт с нарушенной структурой. Структура грунта на­ рушается в процессе отбора образца, при его транспортировке, а также при обработке в лаборатории. Вследствие значитель­ ных нарушений структуры грунтов их строительные свойства из­ меняются, и характеристики грунтов, определенные в лаборато­ рии, значительно отличаются от действительных. Известно, нап­ ример, что для глинистых четвертичных грунтов, находящихся в пластичном состоянии и имеющих коэффициент пористости 0,9— 0,5, модуль деформации, определенный по компрессионным ис­ пытаниям в лаборатории, оказывается в 3—5 раз меньше моду­ ля деформации, определенного испытаниями штампом в полевых условиях.

В некоторых грунтах (рыхлых песках и глинистых грунтах текучей и текучеплаетичной консистенции) вообще .невозможно отобрать образцы с ненарушенной структурой, а ведь правиль­ ная оценка именно этих грунтов особенно необходима для успеш­ ного проектирования оснований сооружений.

5

Кроме того, отбор образцов грунта, необходимых для лабо ■раторных исследований, .связан с 'бурением большого числа скважин, что удорожает строительство и удлиняет сроки изыска­ тельских работ.

В связи со сказанным выше в последние годы .приобрело ши­ рокое распространение исследование .грунтов в условиях их ес­ тественного залегания— .полевые методы исследования грунтов.

К полевым методам исследований авторы относят те испыта­ ния в полевых условиях, которые моделируют процессы, возни­ кающие при нагружении оснований, или процессы, соответствую­ щие предельным состояниям при работе оснований. Некоторые из них (такие, как испытания грунтов штампами для определе­ ния модуля деформации и испытания на сдвиг целиков грунта для определения параметров сопротивления грунта сдвигу) из­ вестны и применяются уже давно. В последние годы получили распространение зондирование грунтов (динамическое и статиче­ ское), вращательный срез в скважинах и определение модуля деформации грунта путем лресеиометрических испытаний.

Кполевым методам относятся также определение влажности

иплотности грунта, основанное на использовании радиоактив­

ных свойств элементов, а также -геофизические методы исследо­ ваний. Эти специфические методы в данной книге .не рассматри­ ваются.

Динамическое и статическое зондирование позволяют быстро и надежно определить степень неоднородности грунтов площад­ ки в плане и по глубине для уточнения точек бурения инженерногеологических скважин. Количественные показатели, получае­ мые при зондировании, дают возможность определять основные физико-механические характеристики грунтов, входящие в расче­ ты оснований сооружений. Статическое зондирование является основным методом для определения несущей способности забив­ ных свай.

Грунтомер — пенетрометр был первым научным прибором,

примененным для оценки механической прочности грунта Лу­ ны [26].

Метод вращательного среза в скважине применяют для рас­ чета устойчивости слабых глинистых оснований, отбор образцов из которых для лабораторных исследований практически невоз­ можен.

В связи с требованиями Строительных норм и правил о рас­ чете оснований сооружений по деформациям необходимо опре­ делять модуль деформации грунтов. В настоящее время наибо­ лее достоверным способом оценки сжимаемости считается испы­ тание грунтов в полевых условиях с помощью штампа. Однако сложность, трудоемкость и длительность этих испытаний огра­ ничивают их применение в инженерно-геологических изыскани­ ях. В этих условиях получают распространение прессиометричес-

6

Глава I

ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ

В практике промышленного и гражданского строительства в качестве основания сооружений чаще всего используются грун­ ты четвертичных отложений и значительно реже — дочетвертичных. Поэтому приводимые в книге данные по применению поле­ вых методов основаны на исследованиях свойств четвертичных грунтов и главным образом на них распространяются.

Характеристики, служащие для оценки состояния и строитель­ ных свойств грунтов, по способу их определения разделяются на прямые (определяемые непосредственно путем лабораторных или полевых испытаний) и производные (определяемые расчета­ ми по значениям прямых).

К прямым характеристикам грунта, определяемым с соблюдеиием требований соответствующих ГОСТов,относятся: удель­ ный вес материала частиц грунта у,, (ГОСТ 5181—64); объем­ ный вес грунта у0 (ГОСТ 5182—64); природная весовая влаж­ ность грунта W (ГОСТ 5179—64); весовая влажность на грани­ це раскатывания (ГОСТ 5183—64); весовая влажность на границе текучести (ГОСТ 5184—64); сопротивление срезу т для определения величин сцепления с и угла внутреннего тре­ ния Ф (ГОСТ 12248—66); модуль деформации Е (ГОСТ 12374—66); гранулометрический состав (ГОСТ 12536—67).

Главными из этих характеристик являются: объемный вес, сопротивление грунта сдвигу и модуль деформации, численные значения которых используются для определения бытового дав­ ления, устойчивости откосов, давления грунта на подпорные стенки, нормативного давления на основание, осадок сооруже­ ний и в случаях их неравномерности—крена сооружений, а также в ряде других случаев.

Остальные характеристики, относящиеся к прямым, являют­ ся либо классификационными, либо вспомогательными и служат для вычисления производных характеристик или для косвенной качественной оценки прочности и деформационных свойств грунтов.

К производным характеристикам грунтов относятся: объем­ ный вес скелета грунта уск; пористость п; коэффициент пори-

8