МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ГРУНТЫ
Методы полевого определения характеристик
прочности и деформируемости
МЕЖГОСУДАРСТВЕННАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ И ТЕХНИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ
В СТРОИТЕЛЬСТВЕ (МНТКС)
Москва
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Государственным предприятием - Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Герсеванова с участием Производственного и научно-исследовательского института по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) и Государственного дорожного научно-исследовательского института (СоюздорНИИ) Российской Федерации
ВНЕСЕН Госстроем России
2 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации и техническому нормированию (МНТКС) 2 декабря 1999 г.
За принятие проголосовали
Наименование государства |
Наименование органа государственного управления строительством |
Республика Армения |
Министерство градостроительства Республики Армения |
Республика Казахстан |
Казстройкомитет |
Кыргызская Республика |
Государственная инспекция по архитектуре и строительству при Правительстве Кыргызской Республики |
Республика Молдова |
Министерство развития территорий, строительства и коммунального хозяйства Республики Молдова |
Российская Федерация |
Госстрой России |
Республика Таджикистан |
Комархстрой Республики Таджикистан |
Республика Узбекистан |
Госкомархитектстрой Республики Узбекистан |
Украина |
Госстрой Украины |
3 ВЗАМЕН ГОСТ 20276-85, ГОСТ 21719-80, ГОСТ 23253-78, ГОСТ 23741-79
4 ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 июля 2000 г. в качестве государственного стандарта Российской Федерации постановлением Госстроя России от 23 декабря 1999 г. № 84
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ГРУНТЫ
Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
SOILS
Field methods for determining the strength and strain characteristics
Дата введения 2000-07-01
Настоящий стандарт устанавливает методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости грунтов при их исследовании для строительства.
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12071-84 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов
ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного составов
ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету
ГОСТ 30416-96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения
ГОСТ 30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
Основные термины, используемые в настоящем стандарте, и их определения приведены в ГОСТ 30416 и ГОСТ 30672.
4.1 Настоящий стандарт устанавливает следующие методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости грунтов:
испытание штампом, испытание радиальным прессиометром, испытание лопастным прессиометром, испытание плоским дилатометром, испытание самозабуривающимся лопастным прессиометром гирляндного типа, срез целиков грунта, вращательный, поступательный и кольцевой срезы - для немерзлых грунтов;
испытание горячим штампом - для мерзлых грунтов.
Примечание - По специальному заданию могут применяться другие методы испытаний и конструкции приборов, обеспечивающие моделирование процессов нагружения грунта.
4.2 Общие требования к полевым испытаниям грунтов, оборудованию и приборам, подготовке площадок и выработок для испытаний приведены в ГОСТ 30672.
4.3 Испытания грунта проводят в горных выработках (расчистках, котлованах, шурфах, штреках, буровых скважинах и т.д.) или в массиве грунта при сохранении природного сложения грунта. Схемы испытаний для определения характеристик деформируемости приведены в приложении А.
4.4 При проходке опытной скважины запрещается применение ударно-канатного, вибрационного и шнекового бурения, начиная с отметки на 1 м выше участка, на котором будет производиться испытание. На этом участке скважину следует проходить вращательным способом с помощью колонковой трубы, обуривающего грунтоноса или буровой ложки, частота вращения которых не должна превышать 60 об/мин, осевая нагрузка на буровой наконечник - не более 0,5 кН.
4.5 При бурении скважин для испытания грунта ниже уровня подземных вод не допускается понижение уровня подземных вод в скважине.
4.6 Промежуток времени между окончанием бурения опытной скважины и началом испытания грунта выше уровня подземных вод не должен превышать 2 ч, ниже уровня подземных вод - 0,5 ч. Исключение составляют испытания грунта штампами, при которых за указанное время необходимо только установить штамп на забой выработки.
4.7 Проходку горных выработок в мерзлых грунтах надлежит осуществлять до требуемой по условиям испытаний глубины, но не менее глубины максимального сезонного оттаивания, а в условиях несливающейся вечномерзлой толщи - до верхней границы этой толщи.
4.8 Минимальная толщина однородного слоя испытываемого грунта должна составлять не менее двух диаметров штампа при испытании грунта штампом и 1,5 высоты рабочего наконечника при испытании грунта прессиометрами, дилатометрами и на срез в скважинах и в массиве.
4.9 На отметке испытания грунта в скважинах и других выработках должны быть отобраны образцы и в лабораторных условиях определены физические характеристики: гранулометрический состав по ГОСТ 12536, влажность и плотность грунта, плотность частиц грунта, влажность на границах раскатывания и текучести по ГОСТ 5180, а также вычислены плотность сухого грунта, коэффициент пористости, степень влажности, число пластичности и показатель текучести.
4.10 Образцы грунта для определения его физических характеристик следует отбирать на расстоянии не более 3 м от оси выработки для проведения испытаний.
4.11 В процессе испытаний ведут журналы по формам, приведенным в приложении Б.
5.1 Сущность метода
5.1.1 Испытание грунта штампом проводят для определения следующих характеристик деформируемости:
модуля деформации Е для крупнообломочных грунтов, песков, глинистых, органоминеральных и органических грунтов; начального просадочного давления psl, относительной деформации просадочности esl для просадочных глинистых грунтов при испытании с замачиванием, кроме набухающих и засоленных грунтов при испытании с замачиванием.
5.1.2 Характеристики определяют по результатам нагружения грунта вертикальной нагрузкой в забое горной выработки с помощью штампа.
Результаты испытаний оформляют в виде графиков зависимости осадки штампа от нагрузки.
5.1.3 При испытании грунта в шурфе размеры шурфа определяют в зависимости от необходимости крепления его стен и глубины проходки. Минимальные размеры шурфа в плане - 1,5 ´ 1,5 м.
Диаметр дудки, проходимой механизированным способом, должен быть не менее 0,9 м.
Диаметр опытной буровой скважины должен быть 325 мм. Бурение скважины следует вести с обсадкой трубами до забоя.
5.1.4 Замачивание просадочных грунтов при испытаниях в котлованах и дудках следует проводить до степени влажности Sr > 0,8 на глубину не менее двух диаметров штампа ниже его подошвы.
Примечание - Для контроля влажности грунтов допускается применять радиоизотопный метод.
5.2 Оборудование и приборы
5.2.1 В состав установки для испытания грунта штампом должны входить:
- штамп;
- устройство для создания и измерения нагрузки на штамп;
- анкерное устройство (для установок без грузовой платформы);
- устройство для измерения осадок штампа;
- устройство для замачивания и контроля влажности грунта (при испытании просадочных грунтов).
5.2.2 Конструкция установки должна обеспечивать:
- возможность нагружения штампа ступенями давления по 0,01 - 0,1 МПа;
- центрированную передачу нагрузки на штамп;
- постоянство давления на каждой ступени нагружения.
5.2.3 Штампы должны быть жесткими, круглой формы, следующих типов:
I - с плоской подошвой площадью 2500 и 5000 см2;
II - с плоской подошвой площадью 1000 см2 с кольцевой пригрузкой по площади, дополняющей площадь штампа до 5000 см2;
III - с плоской подошвой площадью 600 см2;
IV - винтовой штамп площадью 600 см2 (приложение В).
5.2.4 Тип и площадь штампа назначают в зависимости от испытываемого грунта по таблице 5.1.
Таблица 5.1
Грунты |
Положение штампа относительно уровня подземных вод |
Глубина испытания, м |
Место проведения испытания |
Штамп |
|
Тип |
Площадь, см2 |
||||
Крупнообломочные |
На уровне подземных вод и выше |
По всей толще |
В котловане, шурфе, дудке |
I |
5000 |
Пески плотные и средней плотности |
I |
2500 |
|||
Глины и суглинки с IL £ 0,25; супеси с IL £ 0 |
II |
1000 |
|||
Пески рыхлые; глины и суглинки с IL > 0,25; супеси с IL > 0 |
На уровне подземных вод и выше |
По всей толще |
В котловане, шурфе, дудке |
I |
5000 |
Органоминеральные и органические |
II |
1000 |
|||
Просадочные при испытаниях с замачиванием |
Выше уровня подземных вод |
По всей толще |
В котловане, шурфе, дудке |
I |
5000 |
Крупнообломочные |
На уровне подземных вод и выше |
Ниже 6 |
В забое скважины |
III |
600 |
Пески плотные |
|||||
Глины и суглинки с IL £ 0,5; супеси с IL £ 0 |
|||||
Пески Глинистые при любых значениях показателя текучести |
На уровне подземных вод и выше |
Ниже 6 |
В забое скважины |
IV |
600 |
Органоминеральные и органические |
Ниже уровня подземных вод |
По всей толще |
Ниже забоя скважины |
IV |
600 |
Глины и суглинки с IL > 0,5; супеси с IL > 1 Органоминеральные и органические |
Выше и ниже уровня подземных вод |
До 10 |
В массиве без бурения скважины |
IV |
600 |
5.2.5 Нагружение штампа осуществляют домкратом или тарированным грузом.
Домкраты должны быть предварительно оттарированы.
Нагрузку измеряют с погрешностью не более 5 % ступени давления.
5.2.6 Прогибомеры для измерения осадки штампа должны быть закреплены на реперной системе. Штамп должен быть соединен с прогибомером нитью из стальной проволоки диаметром 0,3 - 0,5 мм. Измерительная система должна обеспечивать измерение осадок с погрешностью не более 0,1 мм.
Необходимо учитывать деформацию проволоки от температурных воздействий и вводить поправку в показания прогибомеров. Поправку определяют по показаниям контрольного прогибомера по 5.3.7. Осадку штампа следует определять как среднеарифметическое значение показаний трех прогибомеров, фиксирующих осадку штампа в трех точках, расположенных под углом 120° от центра штампа.
Для измерения осадки штампа допускается применять другие приборы, обеспечивающие измерение осадок с погрешностью не более 0,1 мм.
Примечание - При испытании грунтов в скважинах и измерении осадок штампа по перемещениям верха колонны труб, служащих для передачи нагрузки на штамп, учитывают деформацию сжатия труб от нагрузки и предусматривают мероприятия, исключающие их продольный изгиб.
5.2.7 Реперная система, на которой крепят прогибомеры, должна состоять из четырех свай, забиваемых или завинчиваемых попарно в грунт с противоположных сторон выработки на расстоянии 1,0 - 1,5 м от краев, и прикрепляемых к ним параллельно металлических ригелей, на которых устанавливают прогибомеры. Глубина погружения свай в грунт должна обеспечивать неподвижность реперной системы в процессе испытания.
5.3 Подготовка к испытанию
5.3.1 При испытаниях в котлованах, шурфах и дудках штамп с плоской подошвой устанавливают на дно выработки. Для достижения плотного контакта подошвы штампа с грунтом необходимо произвести не менее двух поворотов штампа вокруг его вертикальной оси, меняя направление поворота. После установки штампа проверяют горизонтальность его положения.
В глинистых грунтах с IL> 0,75 штамп следует устанавливать в выемку, устраиваемую на дне выработки. Глубина выемки должна быть 40 - 60 см, поперечный размер выемки не должен превышать диаметр штампа более чем на 10 см.
Стенки выемки при необходимости следует закрепить.
5.3.2 Поверхность грунта в пределах площади установки штампа должна быть тщательно спланирована. При затруднении в планировке грунта следует устраивать из маловлажного песка мелкого или средней крупности подушку толщиной 1 - 2 см для глинистых и не более 5 см - для крупнообломочных грунтов.