Испытание грунтов статическими нагрузками (штампами)

В настоящее время возникла необходимость оценить возможные осадки и свойства строительных грунтов до того как сооружение будет построено, т.е. чтобы проектировщик уже имел цифры для расчета фундамента конструкции. Поэтому для того чтобы сделать комплекс изысканий, сразу чтобы уже знать что будет с эти зданием и не дожидаться пока оно начнет осаживаться в процессе строительства, были созданы сложнейшие методы строительства, которые существуют уже около 100 лет.

В Геосервисе производиться ряд различных методов инженерно-геологических изысканий. Здесь имеется установка голландского статического зондирования. Действие этой установки заключается в том что под определенным усилием эта установка задавливает в грунт зонд, при этом датчики на зонде регулируют давление под конусом и силы трения на боковой поверхности данного грунта. При этом можно усложнить опыт: можно установить зонд, который будит регистрировать радиоактивность, измерять пористость грунта, определять зеркало грунтовых вод и др. Первоначально статическое зондирование появилось как свайные фундаменты. Также здесь находится здание, в котором хранятся эти радиоактивные источники, а сами они используются в мини рационной куртажной установке. Также здесь есть механизм, который является старым механическое зондирование соединенное с куртажем. Есть еще динамическое зондирование, при котором ретмичные удары молотом загоняют его в грунт, при этом регесрируеся за определенное количество ударов во сколько он зашел в грунт. Здесь также имеются буровые установки. При бурении двойной колобковой трубой отбирается образец грунта, т.е. здесь считается что грунт как был в массиве так и был перемещен в данную капсулу, т.е. не нарушены структурные связи, пористость та же самая, влажность, но конечно с определенным периодом времени характеристики изменяются и поэтому его изучают в течении 1-2 месяцев.

Когда грунт приходит в лабораторию изучаются сразу его основные свойства, из которых потом расчетным путем устанавливаются остальные. Одним из самых важных свойств является хронометрический механический состав, т.е. из какого размера частиц этот образец состоит. Частицы бывают самых разных размеров вплоть до 5000 доли мм и валуны которые могут быть больше роста человека. Методы изучения этих фракций частиц самые разные, потому что свойства частиц различны. В данной лаборатории имеются различные сита, которые необходимы для просеивания песчаных грунтов, сначала грунты высушиваются в печи, потом есть специальная мельница. И потом составляется график кривой гранулометрического состава. По этой кривой можно понять свойства грунта на 80% и позволяет классифицировать грунт. Для более мелких грунтов, например пылеватых, есть другие методы.

В данной лаборатории имеется также имеется прибор кольцеметр, который в некоторых случаях позволяет отличить глинистый грунт от мергеля. Мергель сам по себе опасен тем что он больше чем на половину состоит из карбоната кальция – это очень опасный компонент, он может выщелачиваться. Для того чтобы отличить его от простого глинистого грунта определяют его на содержание CaCO₃. Действует этот прибор следующим образом: имеется капсула внутри, в которую насыпается грунт и заливается кислотой; прибор соединяется таким образом, что продукты реакции вытесняют столб воды и по этим отметкам можно вычислить сколько там CaCO_3. В Беларуси эти грунты не очень часто встречаются.

Есть разные методы изучения гранулометрического состава: световой метод применим для песков, а для более мелких частиц, в основном пылеватых, используется ареометрический метод, прибор называется ареометр. Действие этого метода заключается в следующем: готовится суспензия грунта, т.е. частички свободно взвешиваются и опускается, по мере того как частички более крупные опадают в осадок плотность данной суспензии соответственно уменьшается и ареометр погружается все глубже и глубже, по имеющейся линейке определяют показания через определенные промежутки времени, т.о. строят кривую изменения плотности, потом по этой кривой изучают по формулам или другим методам гранулометрический состав, т.е. размер частиц от 5 сотых до 5 тысячных.

Также имеется метод по определению текучести и пластичности. В зависимости от влажности грунт может быть пластичным, т.е. сохранять сплошность. Этот метод называется методом балансированного конуса. Действует следующим образом: готовят специальную пасту грунта с определенной заданной влажностью, а потом этот конус под собственной массой опускает грунт, если он за 5 секунд погружается на глубину 10мм, то считается что грунт имеет влажность на границе текучести. Предел пластичности определяется тоже вручную. Эта же паста грунтовая раскатывается на пластинке на фарфоровый жгут величиной примерно 3-4мм. Этот жгут, когда он начинает распадаться на кусочки(потерял пластичность) и т.о. останавливают опыт, берут этот грунт и определяют его влажность. Эта влажность называется влажностью на границе пластичности, т.е. между текучестью и пластичностью грунт находится в пластичном состоянии, до этого он жидкий, а после этого теряет пластичность. Предел влажности записывается для всех грунтов, это очень важно потому, что используются при последующих расчетах.

В данной лаборатории имеются компрессионные приборы, для крупных массовых работ. Вырезается часть грунта и помещается в колбу с толстыми стенками и устанавливается шток, через которую накладывается нагрузка, т.о. получается что грунт сжимается и не может расширяться, потому что основная деформация будет вытекать, а основной деформации можно пренебречь. По результатам этих работ строится дифракционная кривая.

Имеется также прибор стабилометр – прибор трехосного сжатия. Действует следующим образом: вырезается образец грунта, этот образец помещается в мембрану, после этого собирается вся конструкция и помещается в штоксель, передающий вертикальную нагрузку. После этого в камере, в которой установлен этот образец нагнетается вода, эта вода создает обжимающую нагрузку. Есть различные режимы испытаний: недренированный, когда вода не подается; дренированная, когда вода будет подаваться через образец через шланги. Режимов испытаний очень много.