Статическое зондирование

1. Задачи, решаемые при статическом зондировании

Метод полевого испытания грунтов статическим зондированием в сочетании с другими видами инженерно-геологических исследований грунтов применяют для решения следующих задач:

- выделения инженерно-геологических элементов;

- определения глубины залегания кровли скальных и крупнообломочных грунтов;

- определения однородности грунтов по площади и глубине (приближенно);

- количественной оценки характеристик физико-механических свойств грунтов (плотность, угол внутреннего трения, модуль деформации и т.д.);

- определения сопротивления грунта под нижним концом сваи и по ее боковой поверхности;

- определения степени уплотнения и упрочнения во времени искусственно сложенных грунтов;

- выбора мест опытных площадок для детального изучения физико-механических свойств грунтов.

Для испытаний песчаных и глинистых грунтов статическим зондированием применяются зонды трех типов, в зависимости от способа измерения сопротивления трения грунта .

Зонд первого типа позволяет измерять сопротивление по всей боковой поверхности зонда и под конусом.

Зонды второго и третьего типов позволяют измерить сопротивление грунта под конусом и удельное (локальное) сопротивление грунта на участке боковой поверхности, примыкающем к конусу зонда (муфте трения).

В комплект оборудования установок включается:

- зонд, состоящий из головки зонда в виде конуса, основание которого 36 мм;

- штанги зонда - диаметр 36 мм, длина звена не менее 1,0 м;

- вдавливающее устройство;

- измерительное устройство.

2. Методика проведения исследований

Статическое зондирование грунтов заключается во вдавливании в грунт зонда, с одновременным измерением значений сопротивлений под наконечником и по боковой поверхности зонда.

Глубину вдавливания зонда в грунт определяют по мерной рейке или диаграммным лентам. Величины сопротивлений грунта фиксируют в процессе зондирования с интервалом по глубине не более 0,25 м.

Статическое зондирование следует выполнять непрерывно со скоростью не более 1 метра в минуту. Остановки допускаются только для наращивания штанги зонда.

Регистрацию результатов полевого испытания производят в журнале статического зондирования.

Испытание заканчивают после достижения конусом зонда заданной глубины или предельных усилий на конце зонда.

3. Обработка результатов зондирования и их интерпретация

Результаты статического зондирования оформляют в виде совмещенных графиков изменения по глубине показателей зондирования.

В результате полевых испытаний грунтов статическим зондированием получают следующие данные:

- удельное сопротивление грунта конусу зонда при его погружении q_s,в МПа (кгс/см2).

- сопротивление трения грунта по боковой поверхности зонда — F_s, в кН

Полученные данные зондирования наносят на геолого-литологические разрезы. Графики статического зондирования совмещают с инженерно-геологическими колонками (скважинами). Графики статического зондирования следует выполнять в масштабах:

- по вертикали - глубина зондирования 1:100.

- по горизонтали - удельное сопротивление грунта конусу зонда при его погружении:

в 1 см – 2 МПа; удельное сопротивление трения грунта на участке боковой поверхности зонда:

в 1 см – 10 кН .

По результатам зондирования определяются следующие количественные характеристики:

- плотность сложения грунтов;

- показатели деформационных свойств грунтов;

- показатели прочностных свойств грунтов.

Коэффициент пористости грунта е определяется по формуле:

e = 0,765-0,185∙lg (q_s/q_s⁰)

где: q_s⁰= 1 Мпа

Глубина зондиро-вания, м	Вариант 3
	qs	Fs	найм. грунт.
0,00	0	0	1
0,25	1,0	0
0,50	6,8	0
0,75	6,0	0
1,00	3,4	6
1,25	6,0	7	2
1,50	4,0	10
1,75	6,0	13
2,00	5,4	14
2,25	4,4	15
2,50	5,0	17
2,75	6,8	19	3
3,00	4,8	22
3,25	5,8	24
3,50	6,0	26
3,75	4,4	28
4,00	4,2	29
4,25	4,4	31
4,50	4,8	33
4,75	5,0	34
5,00	5,1	36
5,25	5,2	39
5,50	4,8	41
5,75	5,2	43
6,00	4,8	45
6,25	4,2	46
6,50	4,8	50
6,75	7,2	52
7,00	8,0	53
7,25	9,0	55	5
7,50	9,0	56
7,75	9,1	60
8,00	9,2	63
8,25	9,0	64
8,50	9,1	65
8,75	9,0	67
9,00	8,9	70
Абсолютная отметка устья скв., м			24,5 м

1 – песок; 2 – песок; 3 – суглинок; 5 – песок.

1. H= 1,0м q_s= 4,2 F_s= 29

1. Определяем коэффициент пористости грунта

e = 0,765-0,185∙lg (q_s/q_s⁰)

q_s⁰= 1 МПа

e = 0,765-0,185∙lg (4,2/1) = 0,6497

2. Определяем плотность сложения песчаных грунтов в зависимости от q_s или e.

Данные пески – средней крупности

3. Определяем модуль деформации

E = 3∙ 4,2 = 12,6 МПа

4. Определяем предельное сопротивление грунта под нижним концом сваи.

R_s = β₁∙q_scp

β₁- коэф., принимаемый при q_scp = 1МПа – 0,9 , при q_scp = 30МПа – 0,2

q_scp = 4,56 β₁= 0,814

R_s = 0,814 ∙ 4,56 = 3,712 МПа

5. Определяем показатели прочностных свойств грунтов

С = 1,6 - удельное сцепление

φ = 31,2° - угол внутреннего трения

6. Определяем среднее значение грунта по боковой поверхности

F = β₂ ∙ F_s

F_s – среднее значение сопротивление грунта по боковой поверхности

β₂ – коэф. принимаемый при F_s = 20 кПа – 2,4 , при F_s = 120 кПа принимаем равным 0,75

F_s =31 β₂ = 2,219

F = β₂ ∙ F_s = 68,774 МПа

2. H=1,5 м q_s= 4,8 F_s= 22

1. e = 0,765-0,185∙lg (4,8/1) = 0,475

2. Пески средней крупности

3. E = 3∙ q_s = 3∙ 4,8 =14,4 МПа

4. R_s = β₁∙q_scp

q_scp = 5,133 β₁=0,8

R_s =5,133∙0,8 = 4,107 МПа

5. С = 5

φ = 32°

6. F_s =22 β₂ = 2,367

F = β₂ ∙ F_s = 2,367 ∙ 22 = 52,074

3. H=4,5 м q_s=8 F_s=53

1. e = 0,765-0,185∙lg (8/1) =0,598

2. Суглинок

3. E = 7∙q_s = 7∙8 = 56 МПа

4. R_s = β₁∙q_scp

q_scp = 5,306 β₁= 0,796

R_s = 0,796 ∙ 5,306 = 4,223 МПа

5. С =8

φ = 39°

6. F_s = 53 β₂ = 1,806

F = β₂ ∙ F_s =53 ∙ 1,806 = 95,718 МПа

5. H=2 м q_s= 9,1 F_s= 65

1. e = 0,765-0,185∙lg (9,1/1) = 0,588

2. Пески

3. E = 3∙ 9,1 = 27,3 МПа

4. R_s = β₁∙q_scp

q_scp = 9,038 β₁= 0,706

R_s = 0,706 ∙ 9,038 = 6,38 МПа

5. С =3,16

φ = 34,6°

6. F_s = 65 β₂ = 1,658

F = β₂ ∙ F_s = 1,658 ∙ 65 =107,77 МПа