Документ "ГОСТ 19912-2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием"

ГОСТ 19912-2001

Группа Ж39

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ГРУНТЫ

Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

Soils.

Field test methods by static and dynamic sounding

ОКС 13.080.20

ОКСТУ  5709

Дата введения 2002-01-01

Предисловие

1  РАЗРАБОТАН Федеральным государственным  унитарным предприятием - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова (НИИОСП им. Герсеванова)

ВНЕСЕН  Госстроем России

2  ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС) 30 мая 2001 г.

За  принятие проголосовали     

3  ВЗАМЕН ГОСТ 19912-81, ГОСТ 20069-81

4  ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 января 2002 г. в качестве государственного стандарта Российской Федерации постановлением Госстроя России от 22 августа 2001 г. N 99

     1 Область применения

Настоящий  стандарт распространяется на дисперсные природные, техногенные и мерзлые грунты, состав и состояние которых позволюет производить непрерывное внедрение зонда, и устанавливает методы полевых испытаний зондированием при их исследовании для строительства.

Стандарт  не распространяется на грунты, содержащие частицы крупнее 10 мм более 25% по массе, при статическом зондировании и грунты, содержащие частицы крупнее 10 мм более 40% по массе, при динамическом зондировании.

     2 Нормативные ссылки

В  настоящем стандарте использована ссылка на стандарт:

ГОСТ  30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения

     3 Определения

Термины,  применяемые в настоящем стандарте, приведены в приложении А.

     4 Общие положения

4.1  Настоящий стандарт устанавливает следующие методы полевых испытаний грунтов зондированием:

статическое  зондирование;

динамическое  зондирование.

4.2  Общие требования к полевым испытаниям грунтов, оборудованию и приборам, подготовке площадок для испытаний приведены в ГОСТ 30672.

4.3  Методы полевых испытаний грунтов зондированием применяют в комплексе с другими видами инженерно-геологических работ или отдельно для:

выделения  инженерно-геологических элементов (толщины слоев и линз, границ распространения грунтов различных видов и разновидностей);

оценки  пространственной изменчивости состава и свойств грунтов;

определения  глубины залегания кровли скальных и крупнообломочных грунтов;

количественной  оценки характеристик физико-механических свойств грунтов (плотности, модуля деформации, угла внутреннего трения и сцепления грунтов и др.);

определения  степени уплотнения и упрочнения грунтов во времени и пространстве;

оценки  возможности забивки свай и определения глубины их погружения;

определения  данных для расчета свайных фундаментов;

выбора  мест расположения опытных площадок и глубины проведения полевых испытаний, а также мест отбора образцов грунтов для лабораторных испытаний;

контроля  качества геотехнических работ.

4.4  Зондирование грунтов производят вдавливанием в грунт зонда при статическом зондировании, забивкой или вибропогружением в грунт зонда при динамическом зондировании с одновременным измерением непрерывно (или через заданные интервалы по глубине) показателей, характеризующих сопротивление грунта внедрению зонда.

4.5  Количественную оценку характеристик физико-механических свойств грунтов проводят на основе статистически обоснованных зависимостей между  показателями сопротивления грунта внедрению зонда и результатами определения характеристик другими стандартными методами.

4.6  Метод зондирования, глубина зондирования и расположение точек зондирования определяют программой инженерно-геологических изысканий.

Часть  точек зондирования должна быть расположена в непосредственной близости от горных выработок (2-5 м) с целью получения данных, необходимых для интерпретации результатов зондирования.

4.7  В процессе проведения испытаний зондированием следует вести журналы испытаний по формам, приведенным в приложении Б, с приложением автоматических записей при их наличии, а результаты испытаний - оформлять в виде графиков изменения параметров сопротивления грунта внедрению зонда в зависимости от глубины зондирования.

Масштабы  графиков допускается изменять по сравнению с установленными настоящим стандартом при обязательном сохранении соотношения между масштабами вертикальных и горизонтальных координат.

Графики  испытаний должны сопровождаться инженерно-геологическим разрезом по ближайшей к точке зондирования горной выработке.

     5 Статическое зондирование

5.1  Сущность метода

5.1.1  Испытание грунта методом статического зондирования проводят с помощью специальной установки, обеспечивающей вдавливание зонда в грунт.

5.1.2  При статическом зондировании по данным измерения сопротивления грунта под наконечником зонда и на боковой поверхности зонда определяют:

удельное  сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда q;

общее  сопротивление грунта на боковой поверхности Q (для зонда типа I);

удельное  сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда f (для типа II).     

Примечания

1  По специальному заданию возможно измерение порового давления, возникающего в поровой воде при зондировании, с применением датчиков порового давления. Датчики устанавливают на конусе зонда (пьезо-конусы) или сразу после конуса (пьезо-зонды).

2  При использовании специально оборудованных зондов в процессе зондирования могут измеряться плотность, объемная влажность и естественный гамма-фон грунта с помощью радиоактивного каротажа, температура грунта и электрическое сопротивление грунта.          

5.2  Оборудование и приборы

5.2.1  В состав установки для испытания грунта статическим зондированием должны входить:

зонд  (набор штанг и конический наконечник);

устройство  для вдавливания и извлечения зонда;

опорно-анкерное  устройство;

устройства  для измерения нагрузки и показателей сопротивления грунта.

5.2.2  В зависимости от усилий, необходимых для вдавливания зонда в различных грунтовых условиях, и диапазонов значений измеряемых показателей сопротивления грунта установки подразделяют в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1     

5.2.3  В зависимости от конструкции наконечника зонды могут быть следующих типов:

I  - зонд с наконечником из конуса и кожуха;

II  - зонд с наконечником из конуса и муфты трения.

Схемы  конструкций зондов и их основные параметры приведены в приложении В.

Примечание  - Для зонда типа II допускается применение уширителя, расположенного не ближе 1000 мм от конуса.

5.2.4  Периодически (но не реже чем через 15 точек зондирования) необходимо проверить прямолинейность штанг зонда и степень износа наконечника.

Прямолинейность  штанг проверяют путем сборки звеньев в отрезки длиной 3 м на ровной поверхности. Отклонение отрезков штанг от прямой линии не должно превышать 3 мм в любой плоскости по всей длине проверяемого отрезка.

Уменьшение  высоты конуса наконечника не должно превышать 5 мм, а уменьшение его диаметра - 0,3 мм.

5.2.5  Опорно-анкерное устройство должно воспринимать реактивные усилия, возникающие при вдавливании и извлечении зонда.

5.2.6  Основная погрешность измерительных устройств (приборов) должна быть не более:

5%  - при измерении прикладываемой нагрузки;

10%  - при измерении показателей сопротивления грунта (но не более 5% максимально измеренного значения);

1,0  см - при измерении глубины погружения зонда.

5.2.7  Устройства для измерения показателей сопротивления грунта внедрению зонда могут быть механическими или автоматическими. Возможно применение комбинации этих устройств.

При  этом предусматривают регистрацию информации в ходе испытания на диаграммной ленте, в блоке памяти системы регистрации и др.

5.2.9  Измерительные устройства (приборы) необходимо тарировать в соответствии с паспортными данными (но не реже чем через 3 мес.).         

5.3  Подготовка к испытанию

5.3.1  Подготовку к работе установки для испытания грунта статическим зондированием выполняют в соответствии с требованиями инструкции по ее эксплуатации.

5.3.2  При необходимости проверяют прямолинейность штанг и степень износа наконечника в соответствии с 5.2.4.

5.3.3  Отклонение мачты установки от вертикали не должно превышать 2°.   

5.4  Проведение испытания

5.4.1  Статическое зондирование следует выполнять путем непрерывного вдавливания зонда в грунт, соблюдая порядок операций, предусмотренный инструкцией по эксплуатации установки.

5.4.2  Перерывы в погружении зонда допускаются только для наращивания штанг зонда.

5.4.3  В процессе зондирования необходимо осуществлять постоянный контроль за вертикальностью погружения зонда.

5.4.4  Показатели сопротивления грунта следует регистрировать непрерывно или с интервалами по глубине погружения зонда не более 0,2 м.

5.4.5  Скорость погружения зонда в грунт должна быть (1,2±0,3) м/мин.

5.4.6  Испытание заканчивают после достижения заданной глубины погружения зонда или предельных усилий, приведенных в таблице 1. По окончании испытания зонд извлекают из грунта, а скважину тампонируют.

5.4.7  Регистрацию показателей сопротивления грунта внедрению зонда производят в журнале испытания (приложение Б), на диаграммной ленте или в блоке памяти системы регистрации.     

5.5  Обработка результатов

По  данным измерений, полученных в процессе испытания, вычисляют значения Q (для зонда типа I), q, f ( для зонда типа II)  и строят графики изменения этих величин по глубине зондирования (приложение Г).

     6 Динамическое зондирование     

6.1  Сущность метода

6.1.1  Испытание грунта методом динамического зондирования проводят с помощью специальной установки, обеспечивающей внедрение зонда ударным или ударно-вибрационным способом.

6.1.2  При динамическом зондировании измеряют:

глубину  погружения зонда h от определенного числа ударов молота (залога) при ударном зондировании;

скорость  погружения зонда v при ударно-вибрационном зондировании.

По  данным измерений вычисляют условное динамическое сопротивление грунта погружению зонда p.      

6.2  Оборудование и приборы

6.2.1  В состав установки для испытания грунта динамическим зондированием должны входить:

зонд  (набор штанг и конический наконечник);

ударное  устройство для погружения зонда (молот или вибромолот);

опорно-анкерное  устройство (рама с направляющими стойками);

устройства  для измерения глубины погружения зонда или скорости погружения зонда.

6.2.2  В зависимости от значений необходимой удельной энергии зондирования в различных грунтовых условиях и диапазона измеряемого условного динамического сопротивления грунта установки подразделяют в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2     

6.2.3  Ударное устройство должно отвечать требованиям, приведенным в таблице 3.

Таблица 3

6.2.4  Схемы конструкций зондов и их основные параметры приведены в приложении В.

6.3  Подготовка к испытанию

6.3.1  Подготовку к работе установки для испытания грунта динамическим зондированием выполняют в соответствии с требованиями инструкции по ее эксплуатации.

6.3.2  При необходимости проверяют прямолинейность штанг и степень износа наконечника в соответствии с 5.2.4.

6.3.3  Отклонение мачты установки от вертикали не должно превышать 2°.     

6.4  Проведение испытания

6.4.1  Динамическое зондирование следует выполнять непрерывной забивкой зонда в грунт свободно падающим молотом или вибромолотом, соблюдая порядок операций, предусмотренный инструкцией по эксплуатации установки.

6.4.2  Перерывы в забивке зонда допускаются только для наращивания штанг зонда.

6.4.3  При ударном зондировании следует фиксировать глубину погружения зонда h от определенного числа ударов молота (залога), а при ударно-вибрационном зондировании следует производить автоматическую запись скорости погружения зонда v.

6.4.4  Число ударов в залоге при ударном зондировании следует принимать в зависимости от состава и состояния грунтов в пределах 1-20 ударов, исходя из глубины погружения зонда за залог 10-15 см, определяемой с точностью ±0,5 см.

Примечание  - По специальному заданию допускается фиксировать число ударов при погружении зонда на определенный интервал глубины (например, на 10 см).

6.4.5  В процессе зондирования необходимо осуществлять постоянный контроль за вертикальностью погружения зонда.

При  наращивании звеньев колонну штанг поворачивают вокруг оси по часовой стрелке с помощью штангового ключа. Сопротивление повороту штанг, возникающее в результате трения штанг о грунт, при крутящем моменте до 15 кН·см следует учитывать при обработке результатов испытания по 6.5.2. В случае значительного сопротивления повороту колонны штанг (при крутящем моменте более 15 кН·см), вызванного искривлением скважины, зонд извлекают из грунта и повторяют испытание в новой точке зондирования на расстоянии 2-3 м от прежней.

6.4.6  Испытание заканчивают после достижения заданной глубины погружения зонда или в случае резкого уменьшения скорости погружения зонда (менее 2-3 см за 10 ударов или менее 1 см/с). По окончании испытания зонд извлекают из грунта, а скважину тампонируют.

6.4.7  Регистрацию результатов испытания производят в журнале испытания (приложение Б) или на диаграммной ленте.     

6.5  Обработка результатов

6.5.1  По данным измерений, полученных в процессе испытания, вычисляют условное динамическое сопротивление грунта p.

6.5.2  При испытании ударным способом значение , МПа, определяют по формуле

,                                                                                                        (1)

где - удельная энергия зондирования, Н/см, определяемая по таблице 2 в зависимости от типа установки;

      - коэффициент учета потерь энергии при ударе молота о наковальню и на упругие деформации штанг, определяемый по таблице 4 в зависимости от типа установки и глубины погружения зонда;

      - коэффициент учета потерь энергии на трение штанг о грунт, определяемый в зависимости от усилия при повороте штанг.

При  крутящем моменте менее 5 кН·см =1; от 5 до 15 кН·см определяют опытным путем по результатам двух параллельных испытаний ударным зондированием, одно из которых производят обычным способом, а другое в разбуриваемой интервалами скважине. При отсутствии таких данных допускается для ориентировочных расчетов принимать значения К по приложению Д;

      - число ударов молота в залоге;

      - глубина погружения зонда за залог, см.

Таблица 4     

6.5.З  При испытании ударно-вибрационным способом значение определяют в соответствии с приложением Е.

6.5.4  По вычисленным значениям строят ступенчатый график изменения условного динамического сопротивления грунта по глубине погружения зонда (приложение Ж). На графике выделяют интервалы, на которых осредняют значения .

Приложение А

(обязательное)

Термины и определения

Статическое  зондирование - процесс погружения зонда в грунт под действием статической вдавливающей нагрузки с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда.

Динамическое  зондирование - процесс погружения зонда в грунт под действием ударной нагрузки (ударное зондирование) или ударно-вибрационной нагрузки (ударно-вибрационное зондирование) с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда.

Кожух  - часть наконечника зонда типа I для статического зондирования, расположенная над конусом.

Муфта  трения - часть наконечника зонда типа II для статического зондирования, расположенная над конусом и воспринимающая сопротивление грунта на боковой поверхности.    

Удельное  сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда - сопротивление грунта наконечнику (конусу) зонда при статическом зондировании, отнесенное к площади основания наконечника (конуса) зонда.

Удельное  сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда - сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда типа II, отнесенное к площади боковой поверхности муфты трения.

Сопротивление  грунта на боковой поверхности зонда - сопротивление грунта на боковой поверхности штанг зонда типа I.

Условное  динамическое сопротивление грунта - сопротивление грунта погружению зонда при забивке его падающим молотом (вибромолотом).

Залог  - число ударов молота, после которых производят измерение глубины погружения зонда.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(рекомендуемое)

ФОРМА ПЕРВОЙ И ПОСЛЕДУЮЩИХ СТРАНИЦ ЖУРНАЛОВ

ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ СТАТИЧЕСКИМ И

ДИНАМИЧЕСКИМ ЗОНДИРОВАНИЕМ

Форма первой страницы журнала

Организация  ___________________________________________________________________________

Журнал

испытания грунта методом __________________

Форма последующих страниц журнала

Журнал

испытания грунта методом статического зондирования

Журнал

испытания грунта методом динамического зондирования

Приложение В

(обязательное)

Схема конструкций зондов

                                                                             а)

а - для статического зондирования; б - для динамического зондирования (ударного);

1 - конус; 2 - кожух; 3 - штанга; 4 - муфта трения

Рисунок В.1

Таблица В.1 - Основные параметры зондов для статического зондирования     

Таблица В.2 - Основные параметры зондов для динамического зондирования     

Приложение Г

(рекомендуемое)

Образец графического оформления результатов испытания грунта

методом статического зондирования

а) Тип зонда  I

Графики изменения и по глубине погружения зонда Н

Масштаб  графиков:

по  вертикали: для H 1 см - 1 м

по  горизонтали:

для  1 см - 2 МПа (1 МПа); 1 см - 0,2 МПа (<1 МПа)

для  1 см - 5 кН     

Рисунок Г.1

б) Тип зонда II

Графики изменения и по глубине погружения зонда Н

Масштаб  графиков:

по  вертикали: для H 1 см - 1 м

по  горизонтали:

для  1 см - 2 МПа (1 МПа); 1 см - 0,2 МПа (<1 МПа)

для  1 см - 20 кПа

Рисунок Г.2

Приложение Д

(рекомендуемое)

Коэффициент К учета потерь энергии на трение штанг о грунт

Приложение Е

(рекомендуемое)

Определение условного динамического сопротивления грунта погружению

зонда при ударно-вибрационном зондировании

Значение  вычисляют по формуле

     ,                                                                                                     (Е.1)

где - коэффициент, учитывающий потери энергии при ударно-вибрационном зондировании;

- коэффициент, учитывающий параметры применяемого оборудования;

   - скорость погружения зонда при ударно-вибрационном зондировании, м/с.

Для  параметров оборудования, принятых в таблице 3 настоящего стандарта, =224·10 Н/см.

Приложение Ж

(рекомендуемое)

Образец графического оформления результатов испытания грунта

методом динамического зондирования

Графики изменения и по глубине погружения зонда Н

Масштаб  графиков:

по  вертикали: для Н 1 см - 1 м

по  горизонтали:

для  1 см - 100 ударов

для  1 см - 2,0 МПа

        1 - номер точки, указывающий число ударов в залоге нарастающим итогом;

      - номер интервала осредненного значения

Рисунок Ж.1

Текст документа сверен по:

официальное издание

М.: ГУП ЦПП, 2001

Предоставлено компанией МГК "Информпроект"