Штамповые испытания грунтов

Штамповые испытания грунтов — это важный метод исследования свойств грунта, используемый в геотехническом инженерии для оценки несущей способности и деформируемости грунтов, особенно при подготовке проектных решений для подземных и наземных сооружений. Эти испытания обычно проводятся на площадке строительства и служат для определения характеристик и преимуществ как органических, так и минеральных грунтов, включая песчаные, органо-минеральные, дисперсные и крупнообломочные грунты.

Процесс испытания начинается с подготовки грунта, при этом учитывается его толщина, пористость, и водонасыщенность. Используя специализированное оборудование, такое как штампы и дудки, установленные на определенном расстоянии друг от друга, грунт нагружается статическими или вращательными силами. Важно, чтобы скорость погружения и нагружения штампа соответствовала стандартным рекомендациям, таким как СНиП или ГОСТ. При этом величина нагружения не должна превышать предельно допустимые значения, определяемые в соответствии с проектными параметрами.

В процессе нагружения и разгрузки грунта стоит учитывать изменения его объема и давления. Эти данные позволяют строить графики и кривые, отражающие изменение и погрешность упругости и деформируемости грунта. Особое внимание уделяется точкам, где наблюдается максимальное приращение давления и минимальная деформация, так как они могут указывать непосредственно на  предельную несущую способность грунта.

Важной частью испытания является анализ полученных данных. Согласно результатам определяют насколько грунт способен выдерживать нагрузки от будущего строительства без значительных просадок, сдвигов и других видов критерий. Это особенно важно для обеспечения безопасности и устойчивости строений, особенно в условиях когда  геологические, геофизические и гидравлические условия являются сложными.

Штамповые испытания применяются часто, как мы указывали выше,  и  являются неотъемлемой частью геотехнических исследований особенности грунтов, они необходимы для научно обоснованного подхода к строительству и обеспечивают современные эффективные и безопасные способы ведения строительных работ.

Штамповые испытания являются одним из основных методов определения прочности и устойчивости залегающих грунтов на определённой области территории и имеют свои особенности и преимущества. Цель этих испытаний – определить условную плотность и начальное напряжению в грунтах, а также возможность их изменения под воздействием грузом.

Для проведения штамповых испытаний используют специализированные установки. Основной частью такой установки является круглый штамп, обычно с площадью в двух формах и диаметром, который должен соответствовать нормативным значениям. Нагрузка на грунт осуществляется с помощью вертикальной грузовой системы. Важно обеспечивать центрированную нагрузку для получения точных показаний.

В процессе испытания журнал показаний обязательно должен вестись геологом или ведущим инженером,имеющим должный опыт . Это позволяет точнее определять изменения в структуре грунта и делать соответствующие выводы. Все данные, как правило, фиксируются в электронной форме, а программы для обработки результатов могут быть доступны в интернет-сети.

Буровые работы, проводимые для отбора проб, могут выполняться в различных условиях: на подошве котлованах, при бурении или даже при использовании анкерного бурения. Однако, несмотря на технологии бурения, основные принципы проведения штамповых испытаний остаются неизменными.

Деформационные свойства грунта — важный параметр, от точности измерения которого зависят прочностные характеристики будущего фундамента и всего сооружения в целом. Исследованию данного параметра уделяется важное значение, а потому совершенствование методов испытания и зондирования грунтов никогда не останавливается.

Суть штамповых испытаний

В полевых условиях хорошо зарекомендовал себя метод штамповых испытаний. Его суть состоит в следующем: жёсткие штампы, установленные в породах, поэтапно нагружаются, а в это время приборами снимаются показатели осадки. Испытания производятся в пределах границ взаимодействия грунта с сооружением. Параметр деформационных свойств грунта вычисляется по осадку штампа на каждом отдельном этапе нагрузки. Исследуется также и характер деформации во времени.

В отличие от зондирования грунтов, данный метод отличается большой трудоёмкостью и сложностью. Это связано с необходимостью применения крупногабаритного геологического оборудования, которое к тому же имеет достаточно большой вес. Кроме того, перед началом испытания грунтов их нужно тщательно подготовить.

Ещё один нюанс связан с временными затратами: для изучения характера осадки может потребоваться много времени. В связи с этим испытания грунтов штампами осуществляется в подавляющем большинстве случаев уже на завершающих стадиях инженерно-геологических изысканий, когда ориентировка сооружения и его габариты уже определены, а место под посадку выбрано. Желательно также, чтобы были заранее известны передаваемые на грунт нагрузки, а также геологическое строение участка. Не менее важна и информация о том, насколько глубоко будет закладываться фундамент и какой его тип будет использоваться.

Регламент проведения испытаний штампами, а также методы трактовки результатов изложены в ГOСТе 12374-77.

В соответствии с нормами ГОСТ 20276.1-2020, аппаратура для выполнения штамповых испытаний обязана обеспечивать адекватную жесткость структуры для передачи уровней давления, определенных в плане штамповых тестов. Кроме того, она должна быть надежной и соответствовать стандартам безопасности на строительных площадках.

Компоненты установки для штамповых испытаний грунта в котловане включают:

• Прочный круглый штамп;
• Механизм для генерации внешней нагрузки, например домкраты;
• Систему для улавливания обратной силы, обычно это калиброванный вес, тяжелое строительное оборудование, грузовики, дорожные катки или грузовые платформы;
• Фиксированную систему для исключения воздействия грунта за пределами штампа. Из-за распределительного эффекта грунта, напряжения и деформации от штампа распространяются вокруг на определенное расстояние, зависящее от свойств грунта и уровня контактного давления под штампом. В таком случае расположение измерительных устройств рядом со штампом может привести к ошибкам, связанным с зоной воздействия при нагружении штампа;
• Индикаторы для обеспечения точности измерений не менее 0,1 мм;
• Контрольный датчик перемещений, используемый для определения температурных деформаций в процессе штамповых испытаний.