4. Статичне зондування

4.1. Задачі, розв'язувані при статичному зондуванні

Метод польового випробування грунтів статичним зондуванням у сполученні з іншими видами інженерно-геологічних досліджень грунтів застосовують для рішення таких задач:

- виділення інженерно-геологічних елементів;

- визначення глибини залягання покрівлі скельних і крупноуламко-вих грунтів;

- визначення однорідності грунтів по площі і глибині (приблизно);

- кількісної оцінки характеристик фізико-механічних властивостей грунтів (щільність, кут внутрішнього тертя, модуль деформації і т.ін.);

• визначення опору грунту під нижнім кінцем палі і по її бічній по­верхні;

• визначення ступеня ущільнення і зміцнення в часі штучно складе­них грунтів;

• вибору місць дослідних майданчиків для детального вивчення фі­зико-механічних властивостей грунтів.

Для випробовувань піщаних і глинистих грунтів статичним зонду­ванням застосовуються зонди трьох типів, у залежності від засобу ви­міру опору тертя грунту (рис.. 4.1).

Зонд першого типу дозволяє вимірювати опір по всій бічній поверхні зонда і під конусом.

Зонди другого і третього типів дозволяють виміряти опір грунту під конусом і питомий (локальний) опір грунту на ділянці бічної поверхні, що примикає до конуса зонда (муфті тертя). У комплект устаткування установок включається:

- зонд, що складається з голівки зонда у вигляді конуса, основа якого 35,7 мм;

• штанги зонда - діаметр 36 мм, довжина ланки не менше 1,0 м;

• устрій, що вдавлює;

• вимірювальний устрій.

4.2. Методика проведення досліджень

Статичне зондування грунтів полягає у вдавлюванні в грунт зонда, з одночасним виміром значень опорів під наконечником і по бічній поверхні зонда.

Глибину вдавлювання зонда в грунт визначають по мірній рейці або диаграмній стрічці. Розміри опорів грунту фіксують у процесі зондування з інтервалом по глибині не більш 0,25 м.

Статичне зондування варто виконувати безупинно зі швидкістю не більш 1 метра в хвилину. Припинення припускаються тільки для нарощування штанги зонда.

Результати польового випробовування реєструють у журналі стати­чного зондування.

Випробовування закінчують після досягнення конусом зонда заданої глибини або граничних зусиль на кінці зонда.

Опрацювання результатів зондування і їхньої інтерпретації

Результати статичного зондування оформляють у вигляді сполуче­них графіків зміни показників по глибині зондування.

В результаті польових випробовувань грунтів статичним зондуван­ням одержують такі дані:

- питомий опір грунту конусу зонда при його зануренні q_s, МПа (кгс/см²).

- опір тертя грунту по бічній поверхні зонда - f_s, кН.

Отримані дані зондування наносять на геолого-літологічні розрізи, рис. 4.2. Графіки статичного зондування сполучають з інженерно-геологічними колонками (свердловинами). Графіки статичного зонду­вання варто виконувати в масштабах:

- по вертикалі - глибина зондування 1:100.

- по горизонталі - питомий опір грунту конусу зонда при його зану­ренні: у 1 см - 2 МПа; питомий опір тертя грунту на ділянці бічної поверхні зонда: у 1 см - 10 кПа.

За результатами зондування визначаються такі кількісні характеристики:

• щільність нашарування грунтів;

• показники деформаційних властивостей грунтів;

• показники міцностних властивостей грунтів.

Коефіцієнт пористості грунту е визначається за формулою:

е = 0,765 – 0,185 lg (4.1)

Рис. 4.2.

Графіки статичного зондування

где: = 1 Мпа

Щільність нашарування пісчаних грунтів визначається в залежності від величин q_s або е. Класифікація пісків по цих показниках приведена в таблиці 4.1.

Класифікація щільності складання пісків

Таблиця 4.1.

Вид пісків	Щільність складання
	Щільні	Середній щільності	Пухки
По питомому опору грунту під наконечником зонда qs, Mпa
Піски великі і ср. крупності	Більш 15	Від 15 до 5	Менш 15
Піски дрібні	Більш 12	Від 12 до 4	Менш 4
Піски пулуваті маловологі водонасищен.	Більш 10 Більш 7	Від 10 до 3 Від 7 до 2	Менш 3 Менш 2
По коефіцієнту пористості е.
Піски великі і ср. крупності	Менш 0,55	Від 0,55 до 0,70	Більш 0,70
Піски дрібні	Менш 0,60	Від 0,60 до 0,75	Більш 0,75
Піски пилуваті	Менш 0,60	Від 0,60 до 0,80	Більш 0,80

Основним показником деформаційних властивостей грунтів є мо­дуль деформації Е, що визначається в залежності від розміру q_s по таблиці 4.2.

Показниками міцностних властивостей грунтів є:

• кут внутрішнього тертя, ;

• питоме зчеплення, с.

Показники міцностних властивостей пісчаних грунтів визначаються по таблиці 4.3.

Граничний опір грунту під нижнім кінцем палі за даними зондуван­ня визначається за формулою:

R_s = ₁ q_sср , (4.2)

де: ₁ – коефіцієнт, що приймається при q_sср = 1 МПа – 0,9, при q_sср = 30 МПа і більш – 0,2, для проміжних значень приймається по інтерполяції;

q_sср – середнє значення опору грунту під наконечником зонда на ділянці, розташованій в межах одного діаметру вище і чотирьох діаметрів нижче за відмітку кінця проектованої палі.

Визначення модуля деформації грунтів

Таблиця 4.2.

Грунти	Модуль деформації грунту Е, Мпа
Піски	3 qs
Суглинки и глини	7 qs
Торф	0,366 qs

Значення показників міцностних характеристик пісків

Таблиця 4.3

Піски	Значення нормативних характеристик при питомому опорі грунту під наконечником зонда qs , МПа
	50	27,5	15	8	5	3	1,5
Крупні	2	2	1	1	0	0	–
	43	42	40	39	38	35
Средньої крупності	3	3	2	3	1	-	–
	40	39	38	34	32	32
Дрібні	6	5	4	3	2	1	0
	38	36	35	34	32	30	28
Пилуваті	8	7	6	5	4	3	2
	36	35	34	32	30	28	26

Примітка: У чисельнику приведені значення питомого зчеплення в кПа, у знаменнику - кут внутрішнього тертя, в град.

Середнє значення опору грунту на бічній поверхні забивної палі визначається за формулою:

f = ₂ f_s , (4.3)

де: f_s – середнє значення опору грунту на бічній поверхні зонда;

₂ – коефіцієнт, що приймається при f_s = 20 кПа – 2,4 для піщаних грунтів і 1,5 для пилувато-глинистих, а при f_s = 120 кПа і більш приймається відповідно рівним 0,75 і 0,40; для проміжних значень – по інтерполяції.

Варіанти завдань для побудови графиків статичного зондування, приведені в додатку 4.