Штамповые испытания грунтов

Специалисты нашей компании выполнят все работы с гарантией и в сжатые сроки.
Оставляйте заявку , наш менеджер перезвонит вам!

Сокращение сроков согласования
-30%
Инженерные изыскания
Штамповые испытания грунтов — это полевой метод испытания, который используют для определения деформационных характеристик основания. Метод позволяет получить значения модуля деформации, осадки грунта и несущей способности в условиях, максимально приближенных к реальным. Полученные данные применяются при расчёте фундаментов, свай, плит и других конструкций.
Штамповые испытания проводят на этапе инженерных изысканий перед проектированием. Результаты позволяют оценить поведение грунта под нагрузками и снизить риск неравномерных осадок и деформаций.
Что такое штамповые испытания
Метод испытания грунтов штампами заключается в нагружении поверхности массива плоским или винтовым штампом с регистрацией приращения осадки при каждой ступени давления. Нагрузка передается на грунт через подошву штампа, после чего фиксируются перемещения.
Испытания выполняют статическим способом. Нагрузку прикладывают ступенями. После каждой ступени ожидают время условной стабилизации деформации. По результатам строят график зависимости осадки от давления.

Метод применяется для получения характеристик деформируемости непосредственно в массиве грунта.
Для каких задач применяются
Штамповые испытания используют для решения следующих задач:
  • Определения модуля деформации грунта;
  • Оценки несущей способности основания;
  • Установления осадок грунта под нагрузкой;
  • Уточнения расчетных параметров для фундаментов;
  • Проверки данных лабораторных испытаний;
  • Выбора типа фундамента.
Метод особенно эффективен при строительстве зданий, мостов, дорог, промышленных сооружений и инженерных сетей.
Нормативные документы и ГОСТ
Проведение штамповых испытаний регламентируется действующим стандартом ГОСТ 20276.1-2020 «Грунты. Методы испытания штампом».

Документ устанавливает:
·  требования к оборудованию;
·  размеры штампов;
·  схему нагружения;
·  порядок проведения испытаний;
·  правила обработки результатов.

Все этапы испытаний должны соответствовать требованиям ГОСТ. Отклонения допускаются только в случаях, предусмотренных нормативом.
Какие характеристики грунтов определяют
В ходе испытаний определяют:

·  модуль деформации;
·  деформационные свойства грунтов;
·  осадки грунта;
·  начальное просадочное давление;
·  несущую способность основания;
·  коэффициенты сжимаемости.

Эти показатели используют при расчетах фундаментов и проверке устойчивости сооружений.
Виды штампов и их особенности
В практике применяются несколько типов штампов:

·  плоский круглый штамп;
·  плоский квадратный штамп;
·  винтовой штамп.

Плоские штампы устанавливают на дно выработки. Винтовые штампы погружают в массив грунта завинчиванием.

Размеры штампа зависят от типа грунта и условий испытаний. Наиболее распространённые площади — 2500 и 5000 см².
Где и как проводят испытания
Штамповые испытания проводят:
·  в котлованах;
·  в шурфах;
·  в дудках;
·  в скважинах.

Выбор места зависит от глубины залегания слоя, типа грунта и проектных требований. Испытания выполняют ниже подошвы будущего фундамента или на отметке залегания расчетного слоя.
Подготовка к проведению испытаний
Перед началом испытаний выполняют подготовку выработки. Дно котлована или шурфа выравнивают. Поверхность должна быть плотной и ровной. Разрыхленный слой удаляют.
Глубина установки штампа зависит от типа грунта и целей испытания. В песчаных и глинистых грунтах подошва штампа должна находиться на проектной отметке. При испытаниях в скважинах забой очищают от шлама.

Важно! Основание под штампом должно соответствовать естественной структуре массива. Нарушение структуры влияет на достоверность результатов.

После подготовки фиксируют отметку установки. Устанавливают реперную систему для измерения перемещений.
Оборудование и измерительная система

Для проведения испытаний используют комплект оборудования:

· плоский или винтовой штамп;

· гидравлический домкрат;

· грузовые или анкерные устройства;

· измерительные приборы;

· датчики перемещений;

· систему фиксации показаний.


Нагрузка передается через домкраты. Усилие контролируют по манометру или по тарированному датчику давления. Измерения осадки выполняют индикаторами часового типа или электронными датчиками.


Измерительная система должна обеспечивать точность и стабильность показаний. Прогибомеры и датчики закрепляют на независимой реперной раме. Это исключает влияние деформации платформы или оборудования.

Методика проведения штамповых испытаний

Испытания проводят ступенями нагружения. Каждая ступень нагрузки устанавливается в заданном диапазоне давления. После приложения нагрузки фиксируют начальное показание.


Далее наблюдают за развитием деформации. Время условной стабилизации зависит от типа грунта. Для песков стабилизация происходит быстрее. Для глин и водонасыщенных грунтов требуется больше времени.


Нагружение продолжают до достижения расчетного давления или до появления признаков предельного состояния. После завершения выполняют разгрузку.


Основные этапы метода:

1.Установка штампа.

2. Монтаж нагружающего устройства.

3. Приложение первой ступени давления.

4. Фиксация осадки во времени.

5. Переход к следующей ступени.

6. Достижение максимальной нагрузки.

7. Разгрузка и контроль остаточных деформаций.


В процессе испытаний ведут журнал наблюдений. В него заносят дату, время, величину нагрузки и показания приборов.

Ступени нагрузки и время условной стабилизации

Размер ступени давления зависит от типа грунта. Для водонасыщенных просадочных грунтов при методе «двух кривых» принимают ступени не более 0,025 МПа. Время условной стабилизации составляет до двух часов.


Для крупнообломочных и песчаных грунтов применяют иные значения. Ниже приведены ориентировочные параметры.


Тип грунта

Ступень давления, МПа

Время условной стабилизации

Пески плотные

0,05–0,1

30–60 минут

Пески средней плотности

0,025–0,05

60 минут

Глинистые грунты

0,025

1–2 часа

Просадочные грунты

до 0,025

до 2 часов

Испытания
  • Испытания в скважинах
    При испытаниях в скважинах используют плоский или винтовой штамп. Глубина завинчивания винтового штампа ниже забоя должна составлять:

    · не менее 50 см для глинистых грунтов и водонасыщенных песков;
    · не менее 30 см для остальных грунтов.

    Погружение выполняют механически или вручную. Важно обеспечить плотный контакт лопастей с массивом.

    Метод позволяет проводить испытания на значительной глубине без разработки котлована.
  • Испытания в котлованах, шурфах и дудках
    При испытаниях в открытых выработках штамп с плоской подошвой устанавливают на дно. Поверхность предварительно подготавливают.

    После установки монтируют устройство нагружения и измерительную систему. Нагрузка передается через домкрат на реакционную систему. В качестве противовеса используют анкерное устройство или груз.

    Метод применяется при небольшой глубине залегания слоя. Он обеспечивает прямой контакт штампа с грунтом.
  • Испытания винтовым штампом
    Винтовой штамп типа IV применяют при испытаниях в скважинах и при невозможности разработки открытых выработок. Погружение выполняют завинчиванием в массив грунта.

    Преимущества способа:
    · возможность работы на глубине;
    · минимальное нарушение структуры грунта;
    · сокращение объемов земляных работ.

    Однако следует учитывать зависимость результатов от качества завинчивания и плотности контакта.
Обработка и интерпретация результатов
После завершения полевых испытаний выполняют обработку полученных данных. По журналу наблюдений строят график зависимости осадки штампа от приложенного давления.

График используют для анализа характера деформаций и выделения участков упругой и пластической работы грунта. При методе «двух кривых» отдельно рассматривают участок до замачивания и участок после водонасыщения.

В процессе обработки:
· проверяют корректность измерений;
· исключают ошибочные показания;
· рассчитывают средние значения осадок;
· определяют приращения осадки для каждой ступени.

Результаты оформляют в виде таблиц и графиков.
Особенности испытаний различных типов грунтов
  • Песчаные грунты
    Для песков характерна быстрая стабилизация деформаций. Ступени нагрузки допускается принимать более крупными. Время ожидания обычно составляет до одного часа.
  • Просадочные грунты
    Испытания проводят с замачиванием. Грунт доводят до коэффициента водонасыщения более 0,8 на глубину не менее двух диаметров штампа ниже подошвы.
  • Глинистые грунты
    Для глин и суглинков стабилизация происходит медленнее. Требуется увеличенное время наблюдений. Особое внимание уделяют ползучести и вторичной деформации.
  • Водонасыщенные грунты
    Используют уменьшенные ступени давления. Контролируют развитие порового давления и устойчивость контакта штампа с массивом.
Что входит в технический отчет
Отчет по результатам испытаний включает:
· описание площадки;
· сведения о грунтах;
· схему установки штампа;
· таблицы измерений;
· графики;
· расчеты модуля деформации;
· выводы и рекомендации.

Документ используется
проектировщиками при расчетах оснований.
Связяться
  • Преимущества метода
    Штамповые испытания обладают рядом преимуществ:
    · получение данных в естественных условиях;
    · высокая достоверность;
    · возможность определения нескольких характеристик;
    · применимость для разных типов грунтов;
    · соответствие требованиям ГОСТ.

    Метод широко применяется при проектировании ответственных сооружений.
  • Ограничения метода
    Метод не всегда целесообразен:
    · при скальных грунтах;
    · при наличии крупных включений;
    · в условиях плотной застройки без возможности установки реакционной системы.

    В таких случаях применяют альтернативные полевые методы.

Часто задаваемые вопросы

Хотите обсудить проект?
Заполните форму и мы свяжемся с вами в ближайшее время!
Made on
Tilda