Испытания грунтов на растяжение
Испытание грунтов — это этап строительства, предшествующий проектированию фундамента. Испытание грунтов производится на плотность и на сдвиг. Конечной целью является определение деформируемости грунта в зависимости от различных факторов.
Для чего нужно испытание грунтов
В процессе эксплуатации сооружения грунт под ним испытывает статические нагрузки и под их воздействием деформируется. Степень деформации зависит от характеристик грунта. Чтобы избежать разрушения постройки, перед началом строительства проводят испытания грунта и с учетом полученных данных вносят коррективы в проект.
Испытание грунта на сдвиг
Определяется характер зависимости и соотношение между нормальным (внешним) давлением и сопротивляемостью грунта сдвигу.
Рис. 1 Работы по испытанию грунта на сдвиг
Испытание грунта на плотность
Определяются следующие параметры:
- Плотность.
- Коэффициент уплотнения.
- Влажность.
- Коэффициент фильтрации.
- Крупность, гранулометрический состав.
Рис. 2 Испытание грунта на плотность
Испытания грунтов проводятся лабораторным и полевым методом.
Лабораторные испытания грунтов
Определяются следующие характеристики грунта (в скобках соответствующий норматив ГОСТ):
- Просадочность (23161-78).
- Прочность, деформируемость (12248-96).
- Набухание, усадка (24143-80).
- Коэффициент фильтрации (25584)
Рис. 3 Анализ грунта в лабораторных условиях
Полевые испытания
Проводятся на месте будущего сооружения. Кроме постоянных параметров грунта определяются особенности его поведения при различных воздействиях в ходе строительства.
- 1. Испытания на деформируемость (20276-85).
- 2. На срез в массиве и в скважине (21719-80).
- 3. На срез в горной выработке (23741-79).
- 4. Метод статического зондирования (20069-81).
Рис. 4 Испытания грунта на месте будущего сооружения
Методы испытания грунтов
К лабораторным методам относятся компрессионные (одноосные) и стабилометрические (трехосные). Полевые испытания проводятся с применением штампа или свай.
Компрессионный метод
Грунт испытывается на одноосное сжатие при отсутствии возможностей для бокового расширения. Аналогичную нагрузку испытывает грунт под центром фундамента. Определяются следующие характеристики:
- Коэффициент сжимаемости.
- Коэффициент относительной сжимаемости.
- Общая деформация, модуль.
- Структурная прочность.
Рис. 5 Компрессионный метод испытания грунта
Стабилометрический метод
То же самое на трехосное сжатие:
- Уплотнение сверху (совокупный вес грунта и сооружения).
- Снизу (плотность на глубине с учетом деформации и напряжения от вертикальной нагрузки).
- Боковое (давление с учетом напряжения боковой деформации).
Рис. 6 Схема стабилометра
Испытания штампом
Грунт подвергается нагрузке, сопоставимой с давлением будущей конструкции. Метод используется для следующих типов грунта:
- Глинистый.
- Песчаный.
- Крупнообломочный.
Рис. 7 Испытания грунта штампом
Если толща однородна, достаточно испытаний на уровне будущего фундамента. Если слои различаются по составу и свойствам, необходимо испытывать каждый. В зависимости от этого проводятся штамповые испытания в шурфах (карьерах, шахтах) либо в скважинах. Скважины предпочтительны также при высоком уровне подземных вод.
Испытание грунтов сваями
Способы:
- Статическая вдавливающая нагрузка.
- Выдергивающая.
- Горизонтальная.
- Динамические испытания.
Рис. 8 Испытания грунтов сваями
Образцы свай:
- Натурная – обычная строительная.
- Эталонная: составная металлическая, D = 114 миллиметров, забивная.
- онд: то же самое, D = 127 миллиметров, наличие муфты трения и конического наконечника.
Оборудование для испытания грунтов
Необходимое оборудование используемое при различных видах испытания грунтов.
Лабораторные приборы
- Одометр
Контейнер со стенками из толстого металла, препятствующими боковому расширению. Поршневая нагрузка прикладывается сверху.
- Стабилометр
Внутри камеры присутствует эластичная оболочка. Емкость оснащена манометрами бокового и порового давления.
Полевое оборудование
Штампы
- для шурфов, котлованов и т.д. D = 56,4 и 79,8 см, площадь 2500 и 5000 кв. см соответственно. Реже 10 тыс. кв. см.
- для скважин – 27,7, площадь 600.
- Кроме самого штампа в комплект оборудования входит устройство для передачи нагрузки и аппаратура для измерений.
Оборудование для испытания сваями
Для свайных испытаний:
- эталонная свая или зонд;
- опора (платформа или система ферм);
- оборудование для нагружения (домкрат и т.д.);
- измерительные приборы;
- для мерзлоты – термометры для грунта.
Для заказа работ по испытанию свай, свяжитесь с нами.
Источник
В статье рассказывается о трех основных методах определения предела прочности горных пород при одноосном растяжении/сжатии образцов. В связи с тем, что подобные испытания проводятся всё в большем количестве, а сроки, отводящиеся на их выполнение, становятся все более сжатыми, автор предлагает применение метода, который заключается в разрушении образцов произвольной формы встречными сферическими инденторами. Для проведения испытаний в статье рекомендуется применение нового оборудования ПСН-0.16.10 и ПСН-1.14.10, разработанного специалистами ООО «ПрогрессГео».
Игорь Озмидов
Генеральный директор ООО «ПрогрессГео», советник РАЕН
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Подробнее: Современные методики и оборудование для определения механических свойств скальных грунтов и горных…
Настоящий стандарт распространяется на твердые горные породы с пределом прочности при одноосном растяжении не менее 0,5 МПа и устанавливает следующие методы определения предела прочности при одноосном растяжении породы по образцам, изготовляемым из представительной породной пробы:
метод разрушения цилиндрических и призматических образцов прямым растяжением;
метод разрушения цилиндрических образцов сжатием по образующим;
метод разрушения образцов произвольной формы встречными сферическими инденторами;
метод комплексного определения пределов прочности при одноосном растяжении и сжатии.
Стандарт не распространяется на мерзлые горные породы.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
Подробнее: ГОСТ 21153.3-85 «Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении»
К строительным материалам относится продукция, которая используется в строительстве зданий и сооружений, в качестве отделочных, облицовочных и лакокрасочных материалов:
- лесоматериалы и изделия деревянные строительные;
- щебень, песок, глина, камень, керамзит, блоки, плиты;
- материалы из природного камня;
- цемент;
- материалы стеновые и перегородочные,
- известь, гипс, смеси бетонные;
- изделия керамические: плитки, трубы;
- черепица;
- материалы тепло и звукоизоляционные;
- материалы отделочные полимерные, кровельные, гидроизоляционные;
- линолеум;
- мастики, пасты, эмульсии кровельные и гидроизоляционные;
- строительные нетканые материалы и др
Подробнее: Испытания на прочность строительных материалов: кирпич, плитка, песок
Методика испытаний бетонов и асфальтобетонов
Основные показатели, которые тщательно проверяются на соответствие стандарту ГОСТ, это прочность на сжатие, на осевое растяжение, морозостойкость, водонепроницаемость и средняя плотность.
Испытания прочности бетона проводятся в лаборатории и путем проведения измерений на строительной площадке.
В лаборатории проводят испытание кубиков бетона. Берут кубик 10х10х10 и применяют к нему давление, определяя граничную силу нажима, при котором материал начинает разрушаться. Таким образом подтверждается марка бетона на прочность (В). Образец должен быть выдержан 28 суток, но возможно определение прочности и для 7-дневного бетона, или выдержанного всего 3 или 14 дней. В таком случае будет определена прочность промежуточной стадии твердения. Например, считается, что 7-суточный бетон имеет 70% прочности.
Виды испытаний бетона
Подробнее: Испытания на прочность строительных материалов: бетон и асфальт
Стандарт устанавливает методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона бетона
Призменную прочность, модуль упругости и коэффициент Пуассона следует определять на образцах-призмах квадратного сечения или цилиндрах круглого сечения с отношением высоты к ширине (диаметру), равным 4. Ширина (диаметр) образцов должна приниматься равной 70, 100, 150, 200 или 300 мм в зависимости от назначения и вида конструкций и изделий. За базовый принимают образец размерами 150´150´600 мм.
Размеры образцов в зависимости от наибольшей крупности заполнителя должны удовлетворять требованиям ГОСТ 10180-78
Подробнее: ГОСТ 24452-80 БЕТОНЫ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
1. Классификация грунтов по пределу прочности на одноосное сжатие | |||
Разновидность грунтов | Предел прочности на одноосное сжатие | ||
| Очень прочный | > 120 | ||
| Прочный | 120 — 50 | ||
| Средней прочности | 50 — 15 | ||
| Малопрочный | 15 — 5 | ||
| Пониженной прочности | 5 — 3 | ||
| Низкой прочности | 3 — 1 | ||
| Очень низкой прочности | < 1 | ||
Подробнее: Классификация грунтов по пределу прочности на одноосное сжатие
Для характеристики деформационных свойств грунтов используются: модуль деформации E (модуль упругости Еу и модуль общей деформации Еобщ), коэффициент поперечного расширения р., модуль сдвига G и модуль объемного сжатия К.
Показатели деформационных свойств в пределах справедливости закона Гука связаны определенными зависимостями, которые позволяют по двум любым показателям определять остальные.
Модуль упругости Eу равен отношению напряжения при одноосном сжатии к относительной обратимой деформации.
Подробнее: Деформационные свойства скальных грунтов
Испытания образцов на одноосное сжатие являются простейшими и применяются для прочных скальных, полускальных, мерзлых и плотных глинистых грунтов, из которых можно вырезать образец цилиндрической и призматической формы с диаметром или стороной поперечного сечения 40— 45 мм. Особенностью такого испытания является отсутствие боковых напряжений (σх=σу=0), т.е. возможность свободных боковых деформаций грунта (εх = εу—∞).
Согласно рис. 1а относительная деформация образца грунта
(5.1)
Рис. 1. Испытание грунта на одноосное сжатие: а — схема испытания; б — диаграмма деформаций
Связь между напряжением и деформацией устанавливается согласно известному из сопротивления материалов закону Гука σ=εЕ, где Е— модуль упругости грунта.
Таким образом, испытание грунта на одноосное сжатие в наименьшей степени соответствует действительным условиям деформирования грунта в массиве, так как не учитывает реакции окружающего его грунта, который ограничивает боковые перемещения.
Источник
Лабораторные исследования грунтов и воды помогают узнать, как участок будет вести себя в условиях статической нагрузки и динамического воздействия извне: для этого искусственно создают нагрузку, соответствующую уровню той, что появится в месте строительства после возведения объекта. Все свойства, выявленные в лаборатории, отличаются достоверностью и высокой точностью.
Какую информацию дают лабораторные исследования грунтов?
Обязательный этап любого строительства — это проведение инженерных изысканий. При проведении этих работ грунт исследуют в полевых условиях и набирают образцы для лабораторного анализа. Это нужно, чтобы протестировать пробы в условиях, которые нельзя воссоздать на участке: бывает так, что имитация воздействия нужного масштаба на поле невозможна.
Во время лабораторных испытаний грунт проверяют не только статичными нагрузками, но и динамическими. Для этого искусственно создают воздействие, уменьшенное по силе пропорционально объему грунта, и фиксируют результаты испытаний.
В каких случаях нужно нельзя провести полевые испытания
К воздействию извне, которое нельзя отследить в месте естественного залегания грунтов, относят, например, снижение нагрузки при рытье котлована под фундамент и последующее возрастание давления, которое возникает при строительстве.
Тесты на динамическое воздействие нужны, если возле будущего объекта пролегают трамвайные линии, железнодорожные пути или шоссе с большой проходимостью. Не важно, на в каком состоянии инфраструктура — уже есть или строительство путей начнется в отдаленном будущем, — рассчитать дополнительную динамическую нагрузку, которую дает такое соседство, возможно только в искусственно смоделированных условиях.
Лабораторные исследования грунтов
Выявление физических свойств грунта
Исследование этих показателей позволяет выявить параметры, которые опасно игнорировать при проектировании: если заложить объект, который даст нагрузку больше, чем способен вынести участок, грунт сместится, и начнется разрушение здания.
Когда почва проседает под весом здания, возникает асимметрия, и давление перераспределяется. Это происходит неравномерно, фундамент и стены могут дать трещины, и тогда дальнейшая эксплуатация постройки станет опасной или вовсе невозможной.
Чтобы не допустить неграмотного проектирования, определяют следующие физические параметры грунтов:
- минеральный состав: это важно, потому что почва состоит из сотен различных минералов, каждый из которых имеет собственный химический состав и строение;
- естественная влажность — она определяется влагой, которая есть в порах. Как правило, нормальный показатель колеблется в рамках 3–8%;
- порозность и плотность почвы: показатели дают представление о физико-химических процессах, которые происходят в грунтах;
- предрасположенность горных пород к набуханию и усадке: эти два аналогичных процесса могут значительно повредить фундаменту сооружения, т.к. в случае изменения объема грунта под основанием происходит деформация.
Все эти данные позволяют определить или подтвердить вид и послойный состав грунтов, что, в свою очередь, поможет рассчитать максимально допустимые значения нагрузок и оптимально подобрать строительные материалы.
Определение химического состава
Залог надежного сооружения — это его фундамент. Основание объекта неизбежно подвергается воздействию окружающих его веществ — химических соединений, которые содержатся в грунте. Чтобы определить, насколько агрессивно его слои ведут себя по отношению к металлическим и бетонным конструкциям, определяют химические показатели проб, взятых на участке. Также специалисты выявляют липкость слоев, измеряют, насколько каждый из них водопроницаем и подвержен размытию, и рассчитывают вероятность размягчения грунтов.
Все нормативы проведения химического исследования грунтов закреплены в соответствующих документах — ГОСТ 25100-2011, ГОСТ 12248-2010, ГОСТ 12536-79, ГОСТ 5180-84, ГОСТ 25584-90, ГОСТ 12148-96.
Для химического анализа берут три пробы грунта на каждый из необходимых инженерно-геологических элементов. Чтобы оценить коррозионную активность по отношению к стали, алюминию и свинцу, проводят анализ не менее, чем трех образцов грунтовых вод.
Во время выполнения тестов особое внимание уделяют ряду параметров:
- определяют, насколько устойчивы горные породы к размыванию;
- тестируют пробы на содержание карбонатов;
- проверяют наличие и концентрацию растворимых в воде солей;
- выявляют общий состав веществ, которые содержит грунт, и определяют их количество.
Физико-химические параметры грунтов на участке могу сыграть против строительства, поэтому выбирать материалы наугад категорически нельзя. Чтобы найти оптимальное решение, следует отталкиваться от результатов лабораторного исследования.
Для химического анализа берут три пробы грунта на каждый из необходимых инженерно-геологических элементов
Определение механических параметров
Изучение механических свойств грунта главным образом помогает выявить деформационные характеристики.
Лабораторные методы исследования грунтов для выявления физико-механических качеств направлены на получение перечисленных ниже данных.
Уровень прочности:
- при компрессии почвы в одну ось;
- при растяжении почвы в одну ось;
- в процессе сдвига.
Деформативные характеристики почвы:
- измерение просадочного давления и моделирование ситуации с его увеличением — чтобы просчитать просадку грунта в этих условиях;
- изучение угла откоса, который возникает в естественных условиях;
- собственно, способность к деформации каждого из слоев.
Знание этих особенностей позволит спрогнозировать поведение почвы в разных условиях: застройщик будет точно знать максимально допустимую нагрузку на участке, и это позволит спроектировать безопасное сооружение.
Изучение механических свойств грунта
Как выбрать исполнителя работ?
Прежде чем сдавать образцы на лабораторные исследования грунтов, нужно выбрать проверенного подрядчика, который для вас эти образцы добудет. Выгоднее заказывать две услуги одновременно — брать пробы во время проведения инженерно-геологических изысканий. Специалисты пригонят на участок технику и проведут полевые испытания, в ходе которых и наберут нужное количество образцов. Оптимален вариант, когда компания, которая выполняет изыскания, занимается и лабораторными работами: так заказчик получает все необходимые сведения в одном отчете, который в итоге пойдет на согласование в надзорные органы и поможет спроектировать безопасное сооружение.
Лицензии — это не просто бумага
Технический отчет имеет юридическую силу, если у компании, которая его выдала, есть все необходимые разрешающие документы. Если отчет будет выдан фирмой без лицензии или с просроченными документами, документ не будет считаться действующим.
Лабораторные исследования дают исчерпывающую информацию о свойствах грунтов и позволяют спрогнозировать их поведения в условиях нагрузки, которую даст будущий объект. В совокупности с геологическими, геофизическими и другими инженерными изысканиями результаты лабораторных испытаний помогут самым точным образом спроектировать надежное и безопасное сооружение.
Больше материалов читайте на сайте.
—
Обзор подготовили специалисты компании ОмгГео.
Источник