Статическое зондирование грунтов
Тел: +7 (495) 728-94-19 e-mail: mail@buroviki.ru выполняем работы по г. Москве
Заказать геологию
Геологические изыскания
Тел: +7 (963) 659-59-00
Москва, Олонецкий пр. д. 4/2
и всей Московской области
Библиотека
Статическое зондирование:
История стат. зондирования
Общие сведения по зондированию
Применение зондирования
Основные решаемые задачи
модулей деформации
мелкозаглубленные фундаменты
несущая способность свай
литологические разновидности
Физикомеханические процессы
конструкции и размеры зондов
теоретические зависимости
влияние условий выполнения
роль точности и числа измерений
Типичные проблемы исследования
Обобщения практического характера
Библиотека
Нормативы, CНиПы, СП
Статьи по геологическим изысканиям
Новости отрасли
Полезные ресурсы
Статическое зондирование грунтов
Фундамент - общие сведения
Грунтовые воды
Опасные геологические явления
Лабораторные исследования грунтов
Общие сведения о грунтах
Бурение геологических скважин
Свойства строительных материалов
Для студентов
ООО «Буровики»:
Контакты
Рекомендательные письма
Допуски и Лицензии
Цены и сроки, прайс лист
Написать письмо
Геология Порядок работ Библиотека Цены Контакты
Главная / Библиотека / Статическое зондированиев / Эмпирические и теоретические зависимости
Эмпирические и теоретические зависимости в практике статического зондирования
На результаты зондирования могут оказывать влияние не только рассмотренные выше особенности применяемого оборудования (зондов), но и сама методика зондирования, а также условия, при которых проводятся измерения. К таким факторам методического характера следует отнести:
1 400 рублей за метр. Подробнее
Почему стоит заказать именно у нас
- общий принцип определения сопротивлений грунта, т.е. их измерений в процессе равномерного погружения зонда, измерений в процессе условного статического равновесия либо при других режимах испытаний;
- скорость погружения зонда (при первом из упомянутых выше принципов измерения);
- изгиб штанг зонда;
- температура, при которой производится зондирование;
- стабильность работы измерительных устройств, особенно
- электронных, эффективность методов контроля этих устройств и др.
Общий принцип выполнения зондирования стал объектом изучения в связи со стремлением специалистов уменьшить различие в условиях работы грунта под зондом и под реальным фундаментом. Скорости деформаций грунта под зондом на несколько порядков выше скоростей, возникающих под фундаментами сооружений. Очевидно, что поведение грунта, как и любого другого материала, при быстрых воздействиях не тождественно поведению в условиях его статического нагружения. Так как изыскателя и проектировщика интересует поведение грунта именно под фундаментом, предпринимались попытки модернизации зондирования в направлении уменьшения упомянутого нежелательного различия. Например, предлагалось уменьшить скорость погружения зонда до 2 см/мин или вместо измерений в процессе движения зонда производить его статические испытания (определять зависимость «осадка-нагрузка») на заданных глубинах. При таком подходе скорости деформаций действительно уменьшаются, однако утрачивается главное преимущество зондирования - его быстрота, возможность выполнения большого числа измерений в минимальные сроки с минимальными затратами. По этой причине упомянутый подход в «чистом виде» практика отвергла, но идея измерения статических деформаций нашла свое выражение в других видах. Во-первых, она стала основой для ряда специальных методов определения несущей способности свай, предполагающих погружение в грунт и испытания инвентарных свай малого диаметра, представляющих в определенном смысле аналог зондов (сваи-зонды, эталонные сваи и проч.. Во-вторых, она породила новые методы зондирования, не отвергающие, а дополняющие традиционный подход. В монографии Т. Лунна и др. описываются «диссипационные» испытания, при которых зонд, снабженный пьезометром, останавливается на заданной глубине, после чего регистрируется процесс падения (рассеивания) порового давления в прилегающем грунте. В песках такое рассеивание происходит быстро, в глинистых грунтах оно может продолжаться несколько дней (в расчетах рекомендуется ориентироваться на степень рассеивания порового давления, соответствующую 50%). С помощью таких испытаний определяются в основном фильтрационные и консолидационные характеристики грунта. По мнению авторов, полезно регистрировать в процессе подобных испытаний не только норовое давление, но и удельные сопротивления грунта под конусом зонда и на его муфте трения. Такие испытания применяются многими специалистами и накоплен определенный опыт их проведения.
Влияние температуры на результаты зондирования изучалось в основном применительно к тенизометрическим зондам, особенно при наличии в них пьезометров. Применительно к механическим зондам I типа такой вопрос особых дискуссий не вызывал, так как используемые в них динамометры и манометры обычно приспособлены для работы в широком диапазоне температур. Как уже отмечалось выше, у таких зондов проблемы создают совершенно другие их недостатки.
Современные датчики тензометрических зондов в целом достаточно точно отражают интервалы изменения напряжений при различных температурах. Однако проблемы создает температурный «дрейф» нулевых показаний, т.е. температурные смещения показаний датчиков при отсутствии нагрузок. Смещение нулевых показаний практически означает смещение всей измерительной шкалы (т.е. возникновение систематической погрешности). По этой причине использование датчиков обязательно должно предусматривать либо автоматическое введение поправок на температуру, либо компенсацию температурных воздействий (термокомпенсацию). Наиболее распространенным способом является «схемная термокомпенсация», при которой датчики функционируют таким образом, что их температурные погрешности взаимно компенсируются. Такое решение, например, реализовано в зонде установки С-832, где система датчиков (как конуса, так и муфты трения) выполнена в виде электронных мостов. В настоящее время такой подход принят во многих типах тензометрических зондов.
Практика показывает, что по мере износа используемой системы тензодатчиков их устойчивость к температурным воздействиям всегда в той или иной мере снижается. По этим причинам требуется систематический контроль качества работы измерительной аппаратуры тензометрических зондов. В частности, Т. Лунн и др. рекомендуют до начала и после окончания зондирования проводить поверку нулевых показаний тензоизмерительной аппаратуры, обращая особое внимание на то, чтобы температура, при которой делается поверка, была такой же, как и в толще изучаемого грунта.
Согласно исследованиям М.Л. Поста и X. Неббелинга температурные погрешности тензометрических зондов сравнительно невелики. Для зондов типа Фугро, с которыми они проводили эксперименты, изменения температуры окружающего грунта на ±5° вызывали изменения сопротивлений грунта под конусом на ±10 кПа. Наибольшая температурная погрешность в их экспериментах составила 130 кПа. По этой причине в песках температурные погрешности существенных осложнений создавать не должны, так как сопротивления таких фунтов под конусом чаще всего исчисляются десятками мегапаскалей, поэтому температурные погрешности в них будут составлять доли процента. Однако в грунтах с низкими сопротивлениями зондированию, в первую очередь в слабых глинистых грунтах, влияние температуры заслуживает внимания, так как оно может заметно искажать сопротивления грунта. Авторы обращают особое внимание на возможности возникновения значительных погрешностей при переходе зонда из песчаного пласта в глинистый. В маловлажных песках температура поверхности зонда может повышаться (из-за трения песчаных частиц о поверхность зонда) более чем на 30 °С. По этой причине они рекомендуют после прохождения песка, при входе в глинистый слой делать остановку зонда, так чтобы его температура успела понизиться до температуры окружающего глинистого грунта.
Аналогичным образом решаются и вопросы защиты от температурных воздействий пьезозондов, т.е. зондов, снабженных пьезометрами. Температурные воздействия в таких зондах также должны преодолеваться (уменьшаться) либо путем автоматического введения поправок на температуру, либо путем «схемной» термокомпенсации. В последнем случае датчики порового давления устанавливаются так, чтобы происходила компенсация температурных воздействий, т.е. температурные погрешности различных датчиков взаимно компенсировались.
Стабильность работы измерительной аппаратуры заслуживает наибольшего внимания применительно к тензометрическим зондам. При использовании механических зондов погрешности обычно связаны не столько с работой измерительных приборов (динамометров, манометров), сколько с конструкцией зонда в целом (изгиб, заклинивание его штанг или других элементов). У тензометрических же зондов работа измерительной аппаратуры является основным фактором, определяющим качество получаемых результатов.
Стабильность работы измерительной аппаратуры тензометрических зондов зависит от множества факторов. Кроме уже рассмотренного температурного воздействия на результаты могут влиять влага (при нарушении герметичности наконечника зонда), проникающие в наконечник частицы грунта, изгиб наконечника, различные повреждения датчиков и проч. Большое значение имеет качество изготовления таких зондов, условия их эксплуатации и степень физического износа.
Аппаратура установок с тензометрическими зондами, как правило, работает с большой нагрузкой в сложных условиях. Поэтому, несмотря на все достоинства современной тензометрической аппаратуры, сбои в ее работе полностью исключить невозможно. Естественно, что манометры или динамометры в механических или гидравлических зондах также могут давать дефектные показания. По этой причине отечественные и международные стандарты требуют систематического контроля точности измерительных устройств у любых зондов.
Манометры и динамометры механических зондов должны систематически проходить стандартный метрологический контроль. В международных нормативных документах указано, что манометры должны проходить поверку не реже чем через 6 месяцев.
Для тензометрических зондов такой контроль реализуется в форме периодического тарирования (калибровки) измерительной аппаратуры. Процедура тарирования состоит в сравнении показаний измерительной аппаратуры зонда с «контрольными» нагрузками на зонд, создаваемыми, например, с помощью вдавливающей системы зондировочной установки и замеряемыми динамометрами или другими приборами, не зависящими от измерительной аппаратуры зонда.
Тарирование может производиться в полевых или лабораторных условиях. В первом случае нагрузка на зонд создается самой зондировочной установкой, причем зонд не погружается в грунт, а упирается в специальное приспособление через динамометр. В процессе тарирования нагрузка ступенчато возрастает или убывает. Показания динамометра сравниваются с показаниями измерительной аппаратуры зондировочной установки, на основании чего строится тарировочная кривая и регулируется измерительная аппаратура. Обычно тарировочная линия представляет прямую, в которой после регулировки аппаратуры становится равным 1.
В лабораторных условиях зонд проверяется отдельно от зондировочной установки, нагрузка на него создается с помощью специальных гидродомкратов.
В отечественной практике тарирование производится, как правило, в полевых условиях.
Отечественные и международные стандарты требуют проведения тарирования аппаратуры зондов не реже чем через три месяца.
Как уже отмечалось, основная проблема возникает в результате смещения «нулевых показаний», создающих систематические погрешности измерений. Кроме того, погрешности могут быть обусловлены нелинейностью связи показаний шкалы прибора и фактических нагрузок, отличием от 1 углового коэффициента и та-рировочной (калибровочной) кривой. Упомянутая нелинейность и искажение наклона тарировочной кривой, т.е. «ошибки калибровки», обычно являются следствием проникания в наконечник зонда влаги или частиц грунта.
Многолетний опыт применения установки С-832 показывает, что характер нарушений работы тензодатчиков имеет свою специфику (по крайней мере, применительно к конкретному типу тензодатчиков). Например, дефектные результаты измерений практически не встречаются как единичные («выскакивающие») значения, они всегда охватывают большой диапазон глубин - всю глубину зондирования в какой-либо одной или в нескольких точках. Общий характер изменений сопротивлений по глубине при этом обычно сохраняется.
В работе Л.Х. Шаапа и Х.М. Цейдберга приводятся результаты выборочной проверки стабильности работы тенизометрических зондов фирмы Фугро (из 150 имеющихся у фирмы зондов они проверили 6). Проверка каждого зонда проводилась после 75 зондирований на глубину 20 м, причем тарирование выполнялось до начала проверки и после 75 зондирований. Проверка показала, что погрешности измерений составляли 2...3%. Главными источниками погрешностей авторы считают смещение нулевого отсчета и «ошибки калибровки». Для снижения этих погрешностей необходимы постоянный контроль и очистка наконечников зондов.
Примерно такие же погрешности измерений обнаруживались у зонда установки С-832.
Практика, однако, показывает, что фактические погрешности при зондировании больше погрешностей, обнаруживаемых при тарировании измерительной аппаратуры. Сложные условия работы тензодатчиков в грунте неизбежно увеличивают возникающие погрешности. По этой причине ГОСТ СНГ дифференцированно подходит к установлению погрешностей при измерении прикладываемой нагрузки, т.е. при «обычном» тарировании и при измерении сопротивлений грунта в процессе зондирования. При измерении прикладываемой нагрузки допустимой погрешностью считается 5% от прикладываемой нагрузки, а при измерении показателей сопротивления грунта 10% (но не более 5% максимально измеренного значения). Тем не менее оценка погрешностей измерения сопротивлений грунта представляет технологически весьма сложную задачу. В условиях реальной неоднородности грунта такая оценка возможна лишь путем сравнения средних значений получаемых при многократном зондировании небольшого участка различными зондами - проверяемыми и эталонным. При этом точки зондирования должны размещаться в плане вперемешку на небольших расстояниях друг от друга. В лабораторных условиях такая проверка также затруднительна, так как для нее должен использоваться специальный лоток с грунтом, однородность которого должна быть очень высокой, что практически достигнуть чрезвычайно трудно. По этой причине на практике, как правило, ограничиваются контролем в форме описанного выше «обычного» тарирования.
Геологические изыскания под частный дом
Стоимость геологических изысканий
Как происходит работа: Договор > Бурение > Технический отчет
Содержание технического отчета
Сделать заказ на геологические изыскания