Инженерно-геологические изыскания и отбор образцов для лабораторных исследований

О.М. Семид’янова, асистент

 

Відповідальний за випуск: зав. каф. ПЦБ

Д.т.н., проф. І.Д. Павлов

 

 

Достоверная оценка свойств грунтов даёт возможность экономично и правильно выбрать тип и конструкцию фундаментов, обеспечить необходимую инженерную подготовку строительной площадки, определить методы производства работ, снизить стоимость и сократить сроки строительства.

Перед началом лабораторных работ студент обязан изучить теоретическую часть курса.

Лабораторные работы выполняются студентами индивидуально или по подгруппам. Каждому студенту или подгруппе выдаётся индивидуальное задание в последовательности, указанной преподавателем.

 

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ И ОТБОР ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для обеспечения прочности, устойчивости и долговечности промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий и сооружений проводят инженерные изыскания, которые состоят из экономических и технических изысканий. Технические изыскания заключаются в изучении природных условий района для наиболее рационального размещения зданий и сооружений с учётом инженерно-геологических условий. Инженерно-геологические изыскания в большинстве случаев выполняются в два этапа: на стадии проектного задания (на площадке в целом) и на стадии рабочих чертежей (под пятном будущего сооружения). При проведении инженерно-геологических изысканий особое внимание уделяется нескальным грунтам.

Согласно ГОСТ 25100-95:

грунт — горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Грунты могут служить:

1) материалом оснований зданий и сооружений;

2) средой для размещения в них сооружений;

3) материалом самого сооружения.

Грунт скальный — грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.

Грунт полускальный — грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа.

Условная граница между скальными и полускальными грунтами принимается по прочности на одноосное сжатие (R_c ³ 5 МПа — скальные грунты, R_c < 5 МПа — полускальные грунты).

Грунт дисперсный — грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения.

Основными показателями, характеризующими физические свойства грунта как дисперсного тела, являются: гранулометрический состав, плотность в состоянии природного сложения и влажности, плотность частиц грунта, весовая влажность, пределы пластичности. Производными характеристиками, определяемыми расчётным путём на базе найденных характеристик лабораторным способом, являются: пористость, коэффициент пористости, плотность сухого грунта, степень влажности, потери при прокаливании и др.

С помощью физических характеристик определяют: вид, состояние, прочность и несущую способность грунта, осадку основания, давление на ограждающие конструкции, устойчивость откосов и насыпей и пр.

Для изучения в лабораторных условиях свойств грунтов, слагающих основание, на строительной площадке в процессе инженерно-геологических изысканий отбирают образцы грунтов как естественной, так и нарушенной структуры. Образцы грунта естественной (ненарушенной) структуры – это пробы с полным сохранением целостности, внутренних структурных связей и природной влажности, соответствующих условиям залегания в массиве основания. При разрушении структурных связей между частицами проба грунта будет иметь нарушенную структуру.

Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов производится согласно ГОСТ 12071-2000.

Отбор образцов грунта нарушенного или ненарушенного сложения (монолитов) следует осуществлять в зависимости от свойств грунта и целевого назначения инженерно-геологических работ. Образцы грунта отбирают из зачищенных забоя и стенок горных выработок (шурфов, котлованов, буровых скважин и т.п.), естественных и искусственных обнажений и дна акваторий. Монолиты сразу после отбора должны быть ориентированы (отмечают верх монолита). Размеры образцов и их число должны быть достаточными для выполнения необходимого комплекса лабораторных работ по определению состава, состояния и свойств грунта и отвечать требованиям соответствующих стандартов на методы определения характеристик грунтов.

Горны выработки, из которых производят отбор образцов, должны быть защищены от проникновения поверхностных вод и атмосферных осадков, а в зимнее время - от промерзания.

Для упаковки образцов грунта нарушенного сложения применяют тару, обеспечивающую сохранение мелких частиц грунта (мешочки из синтетической пленки, плотной ткани или водостойкой бумаги); для образцов, требующих сохранения природной влажности, применяют металлические коррозионно-стойкие или пластмассовые банки с герметически закрывающимися крышками.

Для упаковки монолитов тару следует изготовлять из коррозионно-стойких материалов (парафинированная бумага, пластмасса и т.п.). Для изоляции монолитов применяют парафин нефтяной марки НВ 56-58 по ГОСТ 23683 с добавкой 35-50 % (по массе) гудрона, марлю, изоляционную ленту.

Образцы грунта нарушенного сложения, для которых не требуется сохранение природной влажности, укладывают в тару, обеспечивающую сохранение мелких частиц грунта. Образцы грунта нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности, укладывают в тару с герметически закрывающимися крышками. Грунт должен заполнить тару полностью. Образцы грунта, предназначенные для определения влажности, необходимо взвесить сразу после отбора.

Монолит немерзлого грунта, отобранный без жесткой тары, следует немедленно изолировать способом парафинирования, туго обматывая его слоем марли, пропитанной смесью парафина с гудроном. Затем весть монолит в марле надлежит покрыть слоем смеси парафина с гудроном, обмотать вторым слоем марли, пропитанной смесью парафина с гудроном, и еще раз покрыть слоем парафина с гудроном толщиной не менее 2 мм. Монолиты немерзлого грунта, отобранные в жесткую тару или помещенные в нее после отбора, должны быть немедленно упакованы. Открытые концы следует закрыт жесткими крышками с резиновыми прокладками. При отсутствии резиновых прокладок место соединения крышки с тарой покрывают двойным слоем изоляционной ленты или парафинируют.

В лабораторию, расположенную вблизи места отбора, образцы допускается транспортировать без ящиков, но с обязательным соблюдением мер защиты от повреждения изоляционного слоя образцов и подсыхания грунта. Монолиты грунта при транспортировании не должны подвергаться резким динамическим и температурным воздействиям.

При определении физических показателей в лабораторных условиях следует придерживаться следующей точности:

0,02 г	– массы образца
0,1 мм	– геометрических размеров образца и рабочего (режущего) кольца
0,01 мм	– деформаций образца
5%	– прикладываемой нагрузки от ступени нагрузки;
0,1ºC	– температуры воздуха в помещении с отрицательной температурой

 

При обработке результатов испытаний вычисляют с точностью:

0,01 г/см	– плотность грунта
0,1%	– влажность до 30% включительно
1%	– влажность 30% и выше
1°	– угол внутреннего трения
1 кПа	– удельное сцепление
0,01 мм	– абсолютную вертикальную деформацию образца
0,001	– относительную вертикальную деформацию образца
0,001	– относительную объемную деформацию образца