+380 44500-49-32
+380 67880-66-06
+380 96505-27-23

Заказать услугу

Штамповые испытания

Штамповые испытания проводятся во время инженерно-геологических изысканий с целью определения модуля деформации и других характеристик грунтов. Этот вид испытаний дает возможность определить несущую способность грунта натурным методом.

Испытания проводятся в тех местах, где предусматривается строительство зданий и сооружений, которые требуют расчет осадок фундаментов. При этом проводят испытания всех грунтов, которые расположены в интервале активной зоны. Испытания проводят при помощи штампов, которые есть моделями фундаментов. В соответствии с Государственным стандартом Украины (ДСТУ Б В.2.1-8-2001) применяют металлические круглые штампы площадью 5000, 2500 и 600 см2 с диаметром соответственно 79,8, 56,5, 27,7 см. Штампы площадью 5000 и 2500 см2 используют при испытаниях у шурфах и других горных выработках, а также в строительных котлованах. Большие штампы используют для испытаний крупнообломочных, песчаных грунтов, средней плотности и рыхлых и глинистых грунтах с показателем консистенции IL>0.25. Штампы меньших размеров используют в плотных песчаных и глинистых грунтах при IL≤0.25. Штампы диаметром 600 см2 предназначены для испытаний в скважинах. Испытания в шурфах и скважинах проводят при помощи установок различной конструкции.

Суть метода состоит в натурном моделировании процесса уплотнения. При этом площадь уплотнения грунта значительно больше тех, которые применяются в лаборатории.

Для начала проводят бурение скважин и отбирают образцы грунта, для определения физических и механических характеристик. Это все нужно для уточнения инженерно-геологической ситуации на территории проведения испытаний. Точное место проведения испытания и глубины назначается с учетом ширины фундамента и глубины его заложения. Все напластования грунтов, которые будут нести нагрузку от здания, подвергаются испытанию. Все данные учитываются при выборе размера штампа и количества опытов. Например, если в зоне распространения нагрузки расположен один инженерно-геологический элемент, то испытание проводится на глубине заложения фундамента. В случае напластования элементов с разными свойствами – необходимо испытать каждый слой грунта. Число опытов принимаеispgruntтся не меньше двух.

Испытания в шурфах и скважинах проводят при помощи установок различных конструкций. На рис. 1 показано этап проведения статических испытаний грунтов штампами. Размеры шурфов в плане, как правило, принимаются 1,6х1,6…2,0х2,0 м. Стенки укрепляются соответственно от вида грунтов для предотвращения обвала. Штамп устанавливается в забое в гнезде глубиной 3-4 см, а в  случае мякопластичных и текучепластичных грунтов их устанавливают в на 40-60см ниже, это делается для того, чтобы избежать выпучивания грунтов из-под конструкции штампа. В этом случае грунт, который находится за границами штампа, создает необходимый груз. Штампы устанавливаются на шар мелкого песка толщиной 1-2 см. Если испытания проводятся летом, дно шурфа устилают опилками с влажностью, которая соответствует влажности грунта. Это предотвращает высыхание грунта. Для того, чтобы не допустить замерзания грунта зимой, дно шурфа и штамп накрывают сухими опилками толщиной 30-40 см или другим теплоизоляционным материалом. Вместе с этим должно быть предусмотрено защиту грунта от возможного увлажнения его поверхностными водами (дождевыми или талыми).

При испытаниях штампом в скважинах диаметр скважины принимают 325 мм. Ее стенки укрепляют обсадными трубами. Штамп устанавливается в забое, после его зачистки специальным ножом и выравнивания прослоя песка (1-2 см). При этом его месторасположение должно быть приблизительно на 2 см ниже от фрезерной муфты.

Испытание грунта статической нагрузкой проводится путем создания давления на грунт несколькими ступенями. В основном количество ступеней колеблется от 7 до 10. Величина ступеней давления в зависимости от вида грунта и его состояния принимается от 0,025 Мпа до 0,1 МПа. В начале испытания грунт предварительно уплотняют давлением, равным давлению собственного веса грунта σzg на данной глубине, но не меньше 0,05 МПа. Давление предварительного уплотнения также прикладывают ступенями. Каждую ступень выдерживают до стабилизации осадок штампа. Стабилизацией считается момент, когда увеличение осадок за 1 час для крупнообломочных и песчаных грунтов и за 2 часа для глинистых не превышает 0.1 мм.

В ходе испытания величину оседаний штампа меряют при помощи двух прогибомеров. Их соединяют с штампами металлическим проводом диаметром приблизительно 0,3 мм. Для расчета берут среднее значение с двух прогибомеров.

За результатами испытаний строят график зависимости осадок от давления. Этот график необходим для определения модуля деформации. Его определяют в тех рамках графика, где имеет место линейная зависимость осадок от давления. Для определения этого участка через график проводят усреднительную кривую. При этом разброс точек относительно кривой должен быть равномерным. За начальные значения давления и осадок принимают давление, равное давлению собственного веса грунта σzg, и соответствующее ему значение осадки s1. Конечные значения давления и осадок – это значения, которые соответствуют последней точке линейной зависимости. В том случае, когда при давлении р прирост оседаний штампа в два раза больше нежели прирост оседаний в предыдущей ступени, то конечные значения давления и осадок принимают по предыдущей точке.

Модуль деформации вычисляют по формуле:

ispformula

где ω – безразмерный коэффициент, принятый для круглого жесткого штампа 0,8; ν – коэффициент бокового расширения (коэффициент Пуассона), принят от 0,27 до0,42, в зависимости от вида грунта, b– диаметр штампа, см, Δр – приращение давления, МПа, – приращение осадок штампа.