Обстеження, випробування,
моніторинг споруд
+3 8 (044) 599-34-45
Наши услуги

ґрунтова лабораторія (випробування ґрунтів)

Інженерні вишукування є дуже важливою складовою будівельної галузі, оскільки від якості виконання досліджень багато в чому залежить вартість будівництва, а також надійність і довговічність збудованих споруд.

Наша ГРУНТОВА ЛАБОРАТОРІЯ здійснює широкий спектр, як лабораторних досліджень, так і польових вишукувань на об'єктах Замовника.

Інженерні вишукування є дуже важливою складовою будівельної галузі, оскільки від якості виконання досліджень багато в чому залежить вартість будівництва, а також надійність і довговічність збудованих споруд. Це твердження особливо актуально для теперішнього часу, коли в силу цілого ряду причин виникає необхідність будівництва інженерних споруд серед існуючої міської забудови, на територіях, які раніше не були використані на увазі їх обмеженою придатності для будівництва. При цьому, слід мати на увазі тенденцію проектування все більш складних інженерних конструкцій, які потребують більш надійної оцінки стану і властивостей основи цих споруд, у тому числі і в часі.

За результатами виконаних інженерно-геологічних вишукувань при необхідності будується математична модель просторового напружено-деформованого стану грунтів основи c урахуванням етапів зведення проектованих споруд. За даними моделювання уточнюється зона впливу проектованого котловану і зводяться в ньому споруд, визначаються величини можливих при цьому деформацій у різних точках проектованого котловану, опади і прогини фундаментів, вплив будівництва на розташовані поруч будівлі.

Ще однією особливістю сучасного будівництва можна вважати максимально можливе перебудову, як правило, розширення, надбудова існуючих будівель і споруд. Проектною рішенням такого перебудови повинна передувати оцінка працездатності існуючої конструкції та несучої здатності фундаменту існуючого споруди, яка обумовлена ​​станом і властивостями ґрунтів, на яких воно побудовано.

1.Електротомографія

Метод електричних опорів заснований на вивченні питомих електричних опорів гірських порід і ґрунтів. При пропущенні струму через живлять електроди (С1 і С2 - струмові електроди, звичайно що виконуються у вигляді металевих штирів), у навколишньому середовищі створюється електричне поле. Приймальні електроди (Р1 і Р2), як правило, розташовуються на напрямку, що з'єднує живлять електроди. Між електродами Р1 і Р2 вимірюється різниця потенціалів V.

Для вимірювання електричного опору застосовують різні типи установок, що відрізняються одна від одної числом струмових (живлять) і вимірювальних (приймальних) електродів і взаємним їх розташуванням. Як правило, тип установки визначається особливостями розв'язуваної задачі і геоелектричних розрізом об'єкта досліджень. Так як вимірюється опір залежить від конфігурації установки, воно називається "здається опір".

Глибина проникнення електричного струму вглиб ґрунту або масиву гірських порід у всіх електродних установках визначається відстанню між струмовими (іліпріемнимі) електродами, тому збільшення відстані між ними веде до збільшення глибини досліджуваних об'єктів.

Одномірні електродні установки, широко застосовувалися до середини дев'яностих років минулого століття, незважаючи на те, що практично всі геологічні, геоінженерні і геоекологічні об'єкти є тривимірними. Дослідження, як правило, проводили або у вигляді вертикальних електричних зондувань (ВЕЗ), або у вигляді профілювання. При проведенні ВЕЗ зазвичай при незмінному положенні центру установки поступово збільшували відстань між живлячими електродами ("рознос"), таким чином збільшуючи глибину вимірювань. Профілювання полягає у вимірюванні здаються опорів за допомогою установок постійного розміру вздовж заданих напрямів (профілів).

Швидкий розвиток комп'ютерної техніки, спеціального програмного забезпечення та польового обладнання дозволили перейти від одновимірних вимірювань електричного опору до двомірним (2D) (рис.1) і навіть тривимірним (3D) (рис.2) вимірювальним схемами.

Рисунок 1. Двомірне подання (2D).

 

Рисунок 2. Тривимірне подання (3D).

Двомірні (2D) і тривимірні (3D) вимірювання засновані на застосуванні мультіелетродних установок замість чотириелектродні. Вимірювальний комплекс, в цьому випадку, складається з джерела струму, вимірювачів струму та різниці потенціалів 15 або більше електродів, з'єднаних в єдиний ланцюжок, і центрального комп'ютера, керуючого роботою всієї системи. Центральний комп'ютер звертається до певної четвірці електродів і виробляє вимірювання електричного опору ґрунту (або гірських порід), після чого, слідуючи спеціальною програмою, перемикає роботу системи на наступну четвірку електродів і т.д. до тих пір, поки всі можливі комбінації електродів не будуть задіяні. Т.ч., дво- і тривимірні схеми являють собою якусь комбінацію великої кількості вертикальних електричних зондувань і профілювання, причому вимірювання проводяться в автоматичному режимі. Розглянутий метод отримав назву електротомографія. Особливістю електротомографіі є збільшення продуктивності та якості геофізичних робіт, можливості застосовувати ефективні алгоритми інверсії для двовимірних і тривимірних об'єктів.

Для електротомографічних вишукувань наша компанія використовує устаткування (Sting R1, США), яке складається з джерела струму, вимірювачів струму та різниці потенціалів, 30 електродів, з'єднаних в єдиний ланцюжок, і центрального комп'ютера, керуючого роботою всієї системи. Обробка даних польових спостережень здійснюється сучасної програмою для двох або тривимірної інверсії (EarthImager 2D, 3D). Застосовуваний комплекс методів дозволяє впевнено виділити окремі геологічні одиниці в геологічному розрізі, визначити можливі зони тектонічний порушень і зони зсувів.         

Приклад. Розвідка прихованих провалів і суфозія.

1 - алювіальні породи
2 - конгломерати
3 - піски
4 - мергелі
5 - зона провалу 
2. Випробування грунтів штампом в котлованах, шурфах і в свердловинах Підготовка до випробувань        

Для випробувань в котлованах і шурфах слід застосовувати жорсткий круглий штамп з плоскою підошвою площею 2500 см2 при великоуламкових відкладеннях, щільних пісках і глинистих грунтах з показником консистенції JL> 0,25.   Допускається використовувати центральний штамп площею 1000 см2 з кільцевим симетрично розташованим штампом площею не менше 5000 см2. Кільцевій штамп призначений для створення навколо основного штампа пригрузки з інтенсивністю, рівної по величині природного тиску.     Для випробувань грунтів в свердловинах рекомендується використовувати жорсткий круглий штамп з плоскою підошвою площею не менше 600 см2.     Форму і розміри поперечного перерізу в плані шурфів призначають виходячи зі зручності виконання робіт по установці штампа, монтажу і демонтажу випробувальної і реперних установок. Мінімальний розмір шурфу, в плані 1,5 х1, 5 м. Способи проходки шурфів, свердловин та інших виробок повинні забезпечити збереження природного стану грунтів забою виробки.     Для випробування слід використовувати свердловини діаметром не менше 33 см.   Свердловини в грунтах слід бурити вертикально з інвентарними обсадними трубами до позначки випробування. При випробуванні несучої здатності нескельних грунтів в свердловинах їх слід бурити верстатами обертального дії. При бурінні свердловин для випробування водонасичених грунтів не допускається зниження рівня грунтових вод в свердловині в порівнянні з природним.      Дно свердловини повинно розташовуватися на 0,1-0,2 м вище рівня установки підошви штампа. Зачистку залишився грунту виробляють безпосередньо перед установкою штампа.     Завантаження штампів можна проводити за допомогою гідравлічного домкрата або тарованого вантажу, зусилля від яких має прикладатися до центру штампа.   Випробувальні установки дли завантаження штампа за допомогою гідравлічного домкрата і завантажувальної платформи відповідати таким вимогам:    а) вага завантажувальної платформи повинен перевищувати не менш ніж в 1,5 рази величину максимальної випробувальної навантаження, що призначається проектною організацією;б) завантажувальна платформа повинна спиратися на чотири точки, по дві з кожного боку котловану або шурфу.                     

Місця кріплення реперної установки повинні бути видалені не менше ніж на 1 м від країв виробітку, в якій проводиться випробування, або на 1,5 м від бічної поверхні штампа.               

У сухих або осушених котлованах і в шурфах, штамп слід встановлювати на сплановану площадку підстави. Що стосується труднощів із здійсненням безпосередньої зачистки грунту планування площадки рекомендується зробити шляхом відсипання маловологі піску шаром товщиною до 5 см на поверхню великоуламкових відкладень і до 2 см на поверхню глинистих грунтів.                       

Для забезпечення щільного прилягання штампа до грунту слід його підошву змастити технічний маслом, а після установки на грунт або піщану підготовку повернути навколо вертикальної осі кілька разів на чверть обороту в протилежних напрямках.         

Зв'язний грунт в межах зони розташування штампа в період позитивних температур повітря слід захищати від надлишкового зволоження шляхом пристрою відводів води, а при негативних температурах повітря - від промерзання шляхом влаштування теплоізолюючого покриття штампа і прилеглої до нього зони грунтів.               

 СХЕМИ УСТАНОВОК ДЛЯ ВИПРОБУВАННЯ грунтів штампами 

 

1 - алювіальні породи

2 – конгломерати

3 – піски

4 – мергелі

5 - зона провалу 

2. Випробування ґрунтів штампом в котлованах, шурфах і в свердловинах 

Підготовка до випробувань     

Для випробувань в котлованах і шурфах слід застосовувати жорсткий круглий штамп з плоскою підошвою площею 2500 см2 при великоуламкових відкладеннях, щільних пісках і глинистих ґрунтах з показником консистенції JL> 0,25. 

Допускається використовувати центральний штамп площею 1000 см2 з кільцевим симетрично розташованим штампом площею не менше 5000 см2. Кільцевій штамп призначений для створення навколо основного штампа пригрузки з інтенсивністю, рівної по величині природного тиску.     

Для випробувань ґрунтів в свердловинах рекомендується використовувати жорсткий круглий штамп з плоскою підошвою площею не менше 600 см2.  

  • Форму і розміри поперечного перерізу в плані шурфів призначають виходячи зі зручності виконання робіт по установці штампа, монтажу і демонтажу випробувальної і реперних установок. Мінімальний розмір шурфу, в плані 1,5 х1, 5 м. Способи проходки шурфів, свердловин та інших виробок повинні забезпечити збереження природного стану грунтів забою виробки.   
  • Для випробування слід використовувати свердловини діаметром не менше 33 см.   
  • Свердловини в ґрунтах слід бурити вертикально з інвентарними обсадними трубами до позначки випробування. При випробуванні несучої здатності нескельних ґрунтів в свердловинах їх слід бурити верстатами обертального дії. При бурінні свердловин для випробування водонасичених ґрунтів не допускається зниження рівня ґрунтових вод в свердловині в порівнянні з природним.      
  • Дно свердловини повинно розташовуватися на 0,1-0,2 м вище рівня установки підошви штампа. Зачистку залишився ґрунту виробляють безпосередньо перед установкою штампа.     
  • Завантаження штампів можна проводити за допомогою гідравлічного домкрата або тарованого вантажу, зусилля від яких має прикладатися до центру штампа.   
  • Випробувальні установки для завантаження штампа за допомогою гідравлічного домкрата і завантажувальної платформи відповідати таким вимогам:    

а) вага завантажувальної платформи повинен перевищувати не менш ніж в 1,5 рази величину максимальної випробувальної навантаження, що призначається проектною організацією;

б) завантажувальна платформа повинна спиратися на чотири точки, по дві з кожного боку котловану або шурфу.                     

Місця кріплення реперної установки повинні бути видалені не менше ніж на 1 м від країв виробітку, в якій проводиться випробування, або на 1,5 м від бічної поверхні штампа.               

У сухих або осушених котлованах і в шурфах, штамп слід встановлювати на сплановану площадку підстави. Що стосується труднощів із здійсненням безпосередньої зачистки ґрунту планування площадки рекомендується зробити шляхом відсипання маловологі піску шаром товщиною до 5 см на поверхню великоуламкових відкладень і до 2 см на поверхню глинистих ґрунтів.                       

Для забезпечення щільного прилягання штампа до ґрунту слід його підошву змастити технічний маслом, а після установки на ґрунт або піщану підготовку повернути навколо вертикальної осі кілька разів на чверть обороту в протилежних напрямках.         

Зв'язний ґрунт в межах зони розташування штампа в період позитивних температур повітря слід захищати від надлишкового зволоження шляхом пристрою відводів води, а при негативних температурах повітря - від промерзання шляхом влаштування теплоізолюючого покриття штампа і прилеглої до нього зони ґрунтів.                 

СХЕМИ УСТАНОВОК ДЛЯ ВИПРОБУВАННЯ ґрунтів штампами

                     

              

проведення випробувань 

Випробування ґрунтів штампом проводять ступінчасто-зростаючої вдавлюють навантаженням.  

Випробування починають з попереднього ущільнення ґрунту навантаженням, що створює природне тиск на ґрунт у рівні підошви штампа, але не менше 0,5 кгс/см2.  

Попереднє ущільнення ґрунту і подальше навантаження штампа виробляють ступенями, що створюють тиску в рівні підошви штампа:            

а) для великоуламкових і щільних піщаних ґрунтів - 1 кгс/см2;

б) для піщаних ґрунтів середньої щільності - 0,5 кгс/см2;

в) для глинистих ґрунтів в залежності від їх показника консистенції JL і пористості E - згідно таблиці

Показник консистенції ґрунтів

Тиск на ступеня навантаження, кгс/см2, при пористості Е

Е < 0,5

0,5 £ Е £ 0,8

Е > 0,8

JL < 0,25

1

1

0,8

0,25 £ JL £ 0,75

1

0,5

0,5

При випробуваннях ґрунтів до четвертинного періоду ступені навантажень можуть бути прийняті відповідними тискам до 2 кгс/см2.
При призначенні величини першого ступеня навантаження для попереднього ущільнення ґрунту штампом слід враховувати вагу елементів випробувальної установки, що передає тиск на штамп.
У процесі попереднього ущільнення ґрунту штампом кожен ступінь навантаження рекомендується витримувати не менше:
а) при великоуламкових і піщаних ґрунтах - 5 хв;
б) при глинистих ґрунтах - 30 хв.
Останню сходинку навантаження попереднього ущільнення і всі наступні ступені слід витримувати до умовної стабілізації опади підстави.
За умовну стабілізацію опади підстави на кожному ступені навантаження приймають приріст опади штампа не більше 0,1 мм протягом 30 хв при великоуламкових і піщаних ґрунтах і 1 год при глинистих ґрунтах. Час витримки кожної наступної ступені навантаження повинно бути не менше часу витримки попередньої.
Загальна кількість ступенів навантаження штампа, включаючи останню сходинку навантаження попереднього ущільнення ґрунту, повинно бути не менше п'яти.
Осадку штампа слід визначати як середнє арифметичне значення з показань двох прогиноміри, що вимірюють з точністю 0,1 мм осадку двох протилежних сторін штампа.

Обробка результатів

За результатами випробування ґрунтів статичними навантаженнями оцінюють їх стисливість, кількісної характеристикою якої служить модуль деформації К. Для обчислення модуля деформації будують графік залежності опади від тиску, відкладаючи по осі абсцис значення Р (в масштабі 1 см - 0,025 МПа) і по осі ординат відповідні їм умовно стабілізовані значення S (у масштабі 1 см - 1 мм опади). Через нанесені на графік чотири досвідчених точки кожного ступеня навантаження необхідно провести осереднену пряму методом найменших квадратів. За початкові значення Р0 і S0 (перша точка, що включається в осереднення) слід приймати тиск, рівний природному тиску Рб і відповідну осадку; за кінцеві значення РП і SП-значення Рi і Si, відповідні четвертої точці графіка на прямолінійній ділянці. Якщо при тиску Рi приріст осідання буде вдвічі більше, ніж для попереднього ступеня тиску Рi-1, а при наступному рівні тиску Рi +1 прирощення опади дорівнюватиме або більше приросту опади при Рi, то зa кінцеве значення РП і SП слід приймати Рi-1 і Si-1. При цьому число включаються в осереднення точок має бути не менше трьох. В іншому випадку при випробуванні ґрунту необхідно застосовувати менші за величиною ступеня тиску. Для побудови осереднюються прямий допускається використання графічних методів.

Модуль деформації ґрунту E слід обчислювати для прямолінійного ділянки графіка S = f (Р) за формулою 1. Результати визначення модуля деформації слід висловлювати з точністю: 1,0 МПа при Е> 10,0 МПа; 0,5 МПа при Е = 2,0 ÷ 10,0 МПа і 0,1 МПа при E <2,0 МПа.

Одержуваний за результатами випробувань графік S = f (Р) часто відрізняється від ідеалізованої, кривий. Нижче наведені графіки, що зустрічаються на практиці (рис).

Розглянемо найбільш характерні.                      

1. На перших щаблях навантаження опади відсутні, і крива графіка починається не з нуля (див. рис. 4, крива 1). Відсутність опади на перших щаблях намагаються пояснити тим, що вимірювальні прилади встановлюються після монтажу всієї установки, і, таким чином, можливі опади під дією ваги установки, які не були виміряні в процесі навантаження першими ступенями тиску. Проте деякі дослідники вважають, що таке пояснення графіка можливе лише для сильно тиснучих слабких ґрунтів, так як установки при площі штампа 5000 см2 створюють тиск від власної ваги рідко перевищує 0,01 МПа, Вони ж схильні пояснювати це явище властивостями самого ґрунту, його структурної міцністю, а також тим, що ґрунт знаходиться в переущільненому стані. В даному випадку невиміряної осаду (+ ΔSН) повинна бути врахована при інтерпретації результатів і додана до загальної осаді ґрунтів під штампом, а графік повинен бути паралельно перенесений вниз.

2. На початкових ділянках графіка спостерігається значне зростання опади, яка потім зменшується (див. рис., Крива 2). Така осаду є наслідком поганої зачистки ґрунту під штампом або наявністю виступаючих твердих включень у породі. При інтерпретації графіка невиміряної осадку (- ΔSН) слід відняти від загальної опади ґрунтів під штампом, а виправлений графік слід перемістити вгору.

3. Опади, закономірно зростають із збільшенням навантаження, при досягненні деякого тиску починають зменшуватися і крива графіка стає більш пологою (див. рис., Крива 3). Такий вид графіка свідчить про наявність на невеликій глибині під штампом або прошарку більш щільного ґрунту в стисливою зоні, або великих включень (гальок, каменів, валунів). Результати такого випробування не можуть бути використані. ґрунт під штампом повинен бути перевірений шляхом поглиблення виробки, а випробування повторено на іншому місці.

Зазвичай графік залежності S = f (P) поєднують з графіками залежності опади від часу S = f (t) при кожному ступені навантаження Рi = const. При необхідності графік S = f (P) доповнюють гілкою розвантаження. Розвантаження штампа проводиться ступенями вдвічі перевищують рівень навантаження, спостереження за відновленням опади у часі здійснюється протягом однієї години для кожного ступеня розвантаження.