Прессиометрические испытания грунтов

0

Прессиометрия – это сравнительно новый, но уже зарекомендовавший себя метод испытания грунтов, который используется для определения прочности и модуля деформации грунтов практически любого типа. Метод стал особенно популярен как только стало ясно, что он является отличной альтернативой традиционным технологиям: испытания штампом (для этой технологии необходимо обустраивать отдельный шурф), а также лабораторным испытаниям, которые, чаще всего, дополняют испытания штампом. Обратите внимание на испытания грунтов!

По сути своей прессиометрия грунтов может рассматриваться – если сравнивать результаты – как аналог метода штампа и лабораторных испытаний: вполне понятно, почему все чаще и чаще организации, оказывающие услуги по проведению инженерных изысканий и испытаний грунтов, склоняются к использованию именно её.

Технология прессиометрии грунта
Первые механизмы, которые призваны были заменить штампы в скважинах для измерения модуля деформации, не слишком отличались от своих предшественников. Вместо одного штампа использовалось два (их называли лопастями), которые упирались в стенки скважины или шурфа. Регулировка давления производилась механически – что тоже не прибавляло технологии популярности. Зато дальнейшее развитие технологии прессиометрии грунтов стало настоящим подарком для изыскательных организаций. Основа всех поздних прессиометрических механизмов – камера, которая может расширяться и сжиматься: давление, оказываемое стенками камеры на стенки скважины, и было тем контролируемым воздействием, оценивая результаты которого можно было судить о модуле деформации.

Рис.1 — Радиальное напряжение справа от прессиометра; Рис.2 — Схематичное изображение гидравлического прессиометра

Рис.1 — Радиальное напряжение справа от прессиометра; Рис.2 — Схематичное изображение гидравлического прессиометра

Различаются лишь способы нагнетания рабочей среды в камеру. В зависимости от них прессиометры, которыми оснащается геологическое оборудование, относятся к электропневматическим и гидравлическим. Последние разделяются на обычные и пневмогидравлические. Впрочем, выбор между тем или иным вариантом расширения камеры обусловлен не столько эффективностью и экономичностью, сколько доступностью источников энергии – тем более что прессиометрия – это всегда работа в поле, где доступ к источникам энергии бывает ограниченным, либо их возможности не так велики.

Для чего нужны прессиометрические испытания
Необходимость получения точных данных по модулю деформации грунта обусловлена требованиями, прописанными в строительных нормах и правилах в части, касающейся обустройства фундаментом. Неточная оценка модуля деформации, а также таких показателей как удельное сцепление грунта и угол внутреннего трения, может привести либо к ошибкам в проектировании фундаментов (и обрушению – в худшем случае) здания, либо к чрезмерно осторожному проектированию и попыткам сделать фундамент настолько прочным и заглубленным, насколько это возможно. Последнее приводит к тому, что стоимость фундамента возрастает в разы, делая проект строительства экономически невыгодным.

Точность, обеспечиваемая прессиометрией, а также ряд других преимуществ метода по сравнению с традиционными технологиями испытания грунтов и получения цифр по модулю деформации, сделали метод весьма конкурентоспособным – уже сегодня он вытесняет штамп.

Преимущества технологии прессиометрии
Помимо уже упомянутого – куда большей эффективности и экономичности – преимущества, технология прессиометрии, используемая для определения модуля деформации грунта и его прочностных характеристик, может похвастаться целым рядом плюсов. В частности:

Глубина проведения испытаний грунта может быть весьма значительной (условным пределом для прессиометрии считается глубина порядка 50 метров, хотя, при условии, что грунт не сыпучий и стенки скважины не обваливаются, она может быть куда больше);
Широкий диапазон типов грунта, с которыми можно проводить испытания, не опасаясь за потерю в точности или повреждения инструмента измерения;
Минимальный объем подготовительных работ (нужна скважина совсем небольшого диаметра – благодаря этому испытания могут проводиться на площадках небольшой площади, с уже готовыми скважинами под сваи);
Для подготовки к исследованию и его проведения нужен совсем небольшой комплект оборудования, которое, к тому же, весьма компактно, легко транспортируется и перемещается с места на место в пределах площадки, где проводится испытание;
Быстрота проведения исследования (в среднем, на оценку модуля деформации грунта водной скважине затрачивается не более получаса);
Невысокая себестоимость работ – и, как следствие, возможность делать совсем небольшую наценку на услуги, возможность снизить цену проекта строительства в части, касающейся инженерных изысканий.
Некоторые преимущества технологии нуждаются в более подробном рассмотрении.

Начнем с точности замеров. Она действительно превосходит точность метода штампа. Настроенные датчики, расположенные таким образом, чтобы регистрировать только «свои» деформацию и давление, снабжают оператора более чем достаточной информацией о характеристиках грунта на исследуемой глубине.

Что касается диапазона грунтов, для которых подходит прессиометрия, то здесь ограничений практически нет: в зависимости от модели прессиометра измерению поддаются характеристики как достаточно разреженных (песчаных, песчано-глинистых) грунтов, так и таких, в которых около трети от массового объема составляют мелко- и среднефракционные камни и куски твердой породы. Выпускается геологическое оборудование для проведения прессиометрии, которое способно работать со скалистыми грунтами. Наиболее точные результаты измерений получаются при использовании прессиометрического оборудования для исследования песчаных и глинистых грунтов, а также грунтов смешанного типа.

Наконец – невысокая себестоимость проведения измерений и высокая скорость. Это важные показатели в ситуациях, когда объем изыскательных работ велик, а бюджет – мал. Использование методики позволяет браться за проведение измерений даже в условиях цейтнота, нехватки средств у строительной или проектной организации на оплату услуг по проведению изысканий. Да и компактность оборудования – одна из причин невысокой себестоимости — дает возможность браться за исследование грунта даже там, где пасуют другие методы, требующие куда более длительной подготовки и габаритного оборудования.

Ограничение в использовании прессиометрии
Разумеется, методика имеет и ограничения и даже противопоказания к использованию. Например, максимальная глубина, на которой может проводиться прессиометрия, не должна превышать 50 метров. Правда, правило это регулярно нарушается – без видимых последствий для точности измерений.

Кроме того, использование прессиометрии затруднено при наличии в скважине осыпающихся стенок. Справиться со сложностями можно, заменив емкость с закачивающимся газом на оборудование для лопастной прессиометрии.

Тип грунта и тип прессиометрического оборудования
По мере развития технологии – от лопастного до гидравлического или пневматического прессиометра – технология стала располагать оборудованием, подходящим для проведения испытаний любого типа грунта.

Лопастные – самые ранние типы – годятся в ситуациях, когда современные гидравлические пневматические типы не могут быть использованы (мы уже упоминали, что это скважины с осыпающимися стенками, а также грунты с ярко выраженными анизотропными характеристиками).

Впрочем, анизотропия грунтов легко «побеждается» использованием самых современных типов прессиометрического оборудования, в котором изменено расположение датчиков, регистрирующих уровень давления.

Пневматические типы оборудования и гидравлика могут считаться универсальными: если лопастной тип применяется только для песчаных и глинистых вариантов грунта, то «пневматика» и «гидравлика» справляются с замерами как перечисленных типов, так и грунтов скальных или просто насыщенных твердыми каменистыми включениями.

Резюме
Итак, в лице прессиометрической методики испытания грунтов мы получаем надежный, точный и экономичный инструмент, с помощью которого легко определяются наиболее важные показатели грунта: модуль деформации, а также удельного сцепления. Методика позволяет в сжатые сроки, в условиях ограниченного бюджета на изыскания получить данные, которые оказывают огромное влияние на разработку проекта строительства.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here