Статическое зондирование

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»

(МГРИ)

Факультет технологии разведки и разработки

Реферат

по дисциплине «Бурение инженерно-геологических скважин» на тему Статическое зондирование

Выполнил:

студент группы ЗРТ-17

Степанян Т.Ю.

Москва - 2022 г.

Содержание

Введение

1. История статического зондирования

2. Цели и методы, решаемые статическим зондированием

3. Порядок выполнения статического зондирования

4. Метод статического зондирования в сочетании с другими видами инженерно-геологических исследований

5. Интерпретация результатов

Заключение

Список используемых источников

Введение

Испытание грунтов статическим зондированием впервые было проведено в 30-е годы прошлого столетия на территории Голландии, где работали лучшие инженеры в мире. После этого этот метод распространился по другим странам: Японии, США, Австралии и другим. Каждый, кто впервые пробовал данную методику, отмечал массу положительных достоинств. С течением времени такое исследование стало использоваться на территории РФ. Актуальность темы исследования данной работы обусловлена тем, что при проведении инженерно-геологических исследований специалисты прибегают к методу статического зондирования грунтов, т. к. он по праву считается наиболее эффективным из всех используемых методов.

Последние десятилетия во всех развитых странах проводились обширные исследования статического зондирования. Этому методу посвящено большое число публикаций, систематически проводятся международные симпозиумы по вопросам его применения. Разработаны национальные и международные стандарты, регламентирующие применение статического зондирования. Ряд фирм специализируется на изготовлении, продаже и использовании оборудования для статического зондирования. Специалисты таких фирм уже длительное время работают во многих странах, а в последние годы и в России.

1. История статического зондирования

статический зондирование геологический

Статическое зондирование как метод испытания грунта с помощью механизированных установок появилось в XX веке, однако в упрощенном виде оно применялось не менее 200 лет. В «Записке об исследовании грунтов земли» некоего «подполковника Волкова», изданной в Санкт-Петербурге в 1836 году, приводится описание ручных зондов, которые рассматриваются автором как нечто давно известное строителям его времени.

Описанные устройства предусматривали также возможность визуальной оценки грунта путем извлечения мелких проб. Для этого на боковой поверхности щупов делались нарезки, для заполнения которых рекомендовалось поворачивать щуп вокруг продольной (вертикальной) оси. У малого ручного щупа единственная нарезка находилась в нижнем конце, у большого щупа делалось несколько ниш-нарезок (через 0,5... I м).

На протяжении XIX века ручные щупы, как вдавливаемые (статические), так и забиваемые (динамические), повидимому, применялись довольно часто, однако публикаций по вопросам инженерных изысканий в XIX веке было чрезвычайно мало, в связи с чем сведения, приводимые различными авторами, довольно противоречивы. Например, Ж. Косте и Г. Санглера считают, что ручной зонд впервые был применен для оценки свойств глинистого грунта во Франции А. Колленом в 1846 году. Другие авторы называют более поздние сроки возникновения зондирования, причем большинство их относит уже к XX веку.

В 1917 году Министерство железных дорог Швеции разработало простейший прибор для зондирования, который представлял собой усовершенствованный вариант рассмотренных выше зондов-щупов. От щупов он отличался наконечником, имевшим винтовую форму, и возможностью установления на нем специальных грузов. Прибор использовался для оценки консистенции глинистых грунтов. После вдавливания на глубину, достижимую физическим усилием испытателя, такой зонд нагружался ступенями до 100 кг. При этом измерялось погружение, вызываемое каждой ступенью нагрузки. Далее испытание продолжалось путем ручного завинчивания зонда, в процессе которого замерялось погружение за каждые 50 оборотов. Разработанный прибор и методика его использования на многие годы пережили своих разработчиков и применяются до настоящего времени.

Ручные устройства с коническими наконечниками (как правило, без винтовой нарезки) в дальнейшем получили широкое распространение в Дании, Голландии, Швейцарии, Норвегии и ряде других стран. Однако в процессе их применения стало очевидным, что в условиях строительства XX века нужны не ручные зонды, погружаемые физическими усилиями испытателей, а достаточно мощные устройства, способные погружать зонды на значительные глубины (не менее 10 м) в любые дисперсные грунты (глинистые или песчаные). При этом параметры зонда и измерительный комплекс должны обеспечивать достаточно высокую надежность и точность результатов измерений. В этой связи, начиная с 30-х годов, усилия специалистов многих стран были направлены на создание именно таких устройств.

Наибольшее внимание этой проблеме уделяли нидерландские (голландские) специалисты. Ими были сконструированы первые механизированные установки, которые, как показала последующая практика, на многие годы предопределили развитие зондировочного оборудования во всем мире. В этих установках зонд вдавливался в грунт механическими устройствами - домкратами (гидравлическими или реечными), с помощью цепей, талей, различных противовесов.

2. Цели и методы, решаемые статическим зондированием

Согласно актуализированному в 2012 году ГОСТ 19912-2012, статическое зондирование применяют в комплексе с другими видами инженерно-геологических работ или отдельно для:

* выделения инженерно-геологических элементов (толщины слоев и линз, границ распространения грунтов различных видов и разновидностей);

* оценки пространственной изменчивости состава, состояния и свойств грунтов;

* определения глубины залегания кровли скальных, крупнообломочных и мерзлых грунтов;

* количественной оценки характеристик физико-механических свойств грунтов (плотности, модуля деформации, угла внутреннего трения и сцепления грунтов и др.);

* определения степени уплотнения и упрочнения грунтов во времени и пространстве;

* оценки возможности забивки свай и определения глубины их погружения;

* определения сопротивлений грунта под нижним концом и по боковой поверхности свай;

* выбора мест расположения опытных площадок и глубины проведения полевых испытаний, а также мест отбора образцов грунтов для лабораторных испытаний;

* контроля качества геотехнических работ.

Цель испытаний:

Зондирование выполняется для выделения инженерно-геологических элементов (мощности, границы распространения отложений различного состава и строения);

Определения однородности пород по площади и глубине;

Выяснения глубины залегания кровли скальных и крупнообломочных пород;

Приближенной оценки физико-механических характеристик пород (плотности сложения, угла внутреннего трения, модуля деформации и т.д.);

Определения степени уплотнения и упрочнения во времени искусственно сложенных (насыпных и намывных) грунтов;

Изучения пространственной изменчивости пород и выбора мест расположения опытных площадок для этой цели;

Определение несущей способности свай.

Методы зондирования:

Динамическое зондирование (ударное и ударно-вибрационное);

Статическое зондирование.

3. Порядок выполнения статического зондирования

Подготовка к испытанию:

Вынос в натуру точек зондирования;

Горизонтальная планировка площадки;

Проверка вертикальности установки мачты;

Проверка прямолинейности звеньев (штанг) зонда;

Проверка степени износа наконечника зонда;

Проверка соответствия параметров применяемого оборудования установленным стандартам.

Статическое зондирование.

Статическое зондирование - процесс погружения зонда в грунт под действием статической вдавливающей нагрузки с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда.

Условия применения.

Применяется для испытания песчаных и глинистых немерзлых пород с содержанием частиц крупнее 10 мм до 25%.

Сущность метода.

Статическое зондирование производится вдавливанием зонда в породу с одновременным измерением непрерывно или через заданные интервалы по глубине показателей сопротивления породы:

- удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда q_с;

- общее сопротивление грунта на боковой поверхности Q_s.

Преимущества и недостатки метода.

Статическое зондирование - это один из наиболее эффективных и общепризнанных методов.

Основные его преимущества - быстрота опыта, надежность результатов, широкие возможности для механизации и автоматизации работ.

К недостаткам метода следует отнести ограниченную по сравнению с динамическим зондированием глубину погружения зонда в плотных породах, а также необходимость восприятия реактивного усилия вдавливания, что осложняет выполнение работ.

Оборудование.

В состав установки для испытания грунта статическим зондированием должны входить:

- зонд (набор штанг и конический наконечник);

- устройство для вдавливания и извлечения зонда;

- устройства для измерения нагрузки и показателей сопротивления грунта.

Проведение испытаний.

- Статическое зондирование следует выполнять путем непрерывного вдавливания зонда в грунт, соблюдая порядок операций, предусмотренный инструкцией по эксплуатации установки.



- Перерывы в погружении зонда допускаются только для наращивания штанг зонда.

- В процессе зондирования необходимо осуществлять постоянный контроль за вертикальностью погружения зонда.

- Показатели сопротивления грунта следует регистрировать непрерывно или с интервалами по глубине погружения зонда не более 0,2 м.

- Скорость погружения зонда в грунт должна быть (1,2 ± 0,3) м/мин.

- Испытание заканчивают после достижения заданной глубины погружения зонда или предельных усилий. По окончании испытания зонд извлекают из грунта, а скважину тампонируют.

- Регистрацию показателей сопротивления грунта внедрению зонда производят в журнале испытания, на диаграммной ленте или в блоке памяти системы регистрации.

Обработка результатов.

По данным измерений, полученных в процессе испытания, вычисляют значения Q_s, q_c и строят графики изменения этих величин по глубине зондирования.

Графики статического зондирования анализируют совместно с инженерно-геологическими колонками и разрезами.

По данным статического зондирования определяют плотность сложения песков, консистенцию глинистых пород и ориентировочные значения физико-механических характеристик песчано-глинистых пород, которые можно использовать в тех же случаях, что и характеристки, полученные по данным динамического зондирования.

На основании данных о плотности в соответствии со СНиП 2-15-74 назначают условное расчетное давление на пески.

Одно из главных направлений в использовании статического зондирования - определение несущей способности свай. Расчет производится в соответствии со СНиП 2-17-77 «Свайные фундаменты».

4. Метод статического зондирования в сочетании с другими видами инженерно-геологических исследований

Статическое зондирование является одним из наиболее эффективных методов исследования грунтов в условиях их естественного залегания.

В соответствии с ГОСТ 20069 - 74 метод статического зондирования в сочетании с другими видами инженерно-геологических исследований (динамическое и ударно-вибрационное зондирования) следует применять для определения:

инженерно-геологических элементов (мощности, границы распространения грунтов различного состава и состояния);

однородности грунтов по площади и глубине;

глубины залегания кровли скальных и крупнообломочных грунтов;

приближенной количественной оценки характеристик свойств грунтов (плотность, угол внутреннего трения, модуль деформации);

сопротивления грунта под сваей по ее боковой поверхности;

степени уплотнения и упрочнения во времени искусственно сложенных грунтов.

Зондирование следует выполнять по программе, составляемой согласно требованиям СНиП II-9-78 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».

Глубина зондирования должна быть, как правило, не менее 10 м. Она может быть менее 10, но не менее 5 м при изысканиях под застройку сравнительно легкими сооружениями. Глубина зондирования может также быть менее 10 м при близком залегании к поверхности коренных пород, а также твердых глинистых или плотных несвязных грунтов высокой несущей способности. При этом необходимо убедиться, что под конусом зонда находится несущий слой достаточной мощности. Убедиться в это можно, пробурив хотя бы одну скважину и заглубив ее в плотный слой минимум на три метра.

Статическое зондирование осуществляется циклами, в состав которых входит:

равномерное вдавливание зонда с периодической - через 20 см - регистрацией величин сопротивления грунта вдавливанию или непрерывной автоматической записью на диаграммных лентах.

поднятие штока домкрата в верхнее положение или наращивание следующего звена штанг;

Испытание заканчивается после достижения конусом зонда заданной глубины или предельных усилий на конус или на зонд в целом.

При использовании результатов статического зондирования для определения физико-механических свойств грунтов необходимо иметь в виду следующее. Поскольку данные статического зондирования используют для определения нормативных характеристик грунтов, при обработке результатов зондирования следует определять вначале среднеарифметическое значение для выделенного инженерно-геологического слоя по данным одного зондирования, а затем среднеарифметические значения для данного слоя по данным всех относящихся к рассматриваемой площадке точек зондирования.

5. Интерпретация результатов

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.

Для классификации грунтов существует несколько методов:

Интерпретация грунтов по П.К. Робертсону. Классификация по П.К. Робертсону основана на типовых моделях грунтов в виде точечных зональных графиков.

Интерпретация по отечественным нормативно-техническим документациям. Основным нормативным документом для проведения статического зондирования является ГОСТ-19912-2012, в котором описывается сущность метода, оборудование, проведение испытания и т.д. Для интерпретации статического зондирование используют следующие документы: СП 11-105-97 и СП 47.13330.2012. Указания по определению состояния, физико-механических свойств грунтов и несущей способности свай для талых и оттаявших грунтов приведены в СП 47.13330.2012 и СП 24.13330.2011, для вечномёрзлых (многолетнемерзлых) грунтов -- в СП 25.13330.2012.

Заключение

Статическое зондирование - это метод, дающий весьма точные показания относительно плотности грунта, а также подробные косвенные данные, которые позволяют определить химический состав грунта. Экономичность и простота решения - это ещё одно его преимущество, переоценить которое на проектном этапе строительства сложно. Испытание грунтов статическим зондированием впервые было проведено в 30-е годы прошлого столетия на территории Голландии, где работали лучшие инженеры в мире. После этого этот метод распространился по другим странам. В России метод зондирования стал применяться только в 60-е годы. Результаты статического зондирования грунтов получают посредством работы специальной установки, осуществляющей постепенное погружение зонда в почву. Метод такого исследования почвы используется для того, чтобы рассчитать несущую способность забивной и буронабивной сваи любых сечений.

При помощи статического зондирования можно оценить надобность использования свайного фундамента, и выявить показатели, важные для проектировки будущего здания. Именно при помощи такого изыскания можно максимально минимизировать затраты на использование дорогостоящих устройств, а также достаточно тяжелых испытаний при вбивании каждой сваи. По результатам при зондировании специалисты составляют графики проникновения оборудования в грунт, а также особенности и интервалы бурения. Учитывается каждая, даже самая мельчайшая деталь, чтобы при будущем возведении фундамента не возникало проблем и не стыковок.

Список используемых источников

1. Рыжков И.Б., Исаев О.Н. Статическое зондирование грунтов. - М.: Изд-во АСВ, 2010.

2. СП 24.13330.2011 «Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85* Свайные фундаменты».

3. СП 25.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах».

4. Трофименков Ю.Г., Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. - М.: Стройиздат. 1981.

5. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://wp.wiki-wiki.ru/wp/index.php/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%B7%D0%BE%D0%BD%D0%B4%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5.

6. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://geocompani.ru/poleznoe/stati/staticheskoe-zondirovanie-gruntov/.

7. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.rts-tender.ru/poisk/gost/19912-2012.

8. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://studfile.net/preview/5166263/page:4/.

Размещено на Allbest.ru

...