Прессиометрические испытания

В настоящее время, когда в соответствии со СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» расчет оснований должен производиться по деформациям для всех зданий и сооружений, если основание сложено нескальными грунтами, особое значение приобретает определение модуля деформации грунта. Наиболее достоверным методом определения модуля деформации является метод испытания грунта штампом в шурфах. Однако для проведения таких испытаний требуются громоздкая аппаратура и выполнение трудоемких земляных работ при проходке шурфов. Поэтому данный метод не получил широкого распространения и применяется только специализированными проектно-изыскательскими организациями.

При определении осадок сооружений используют значения модуля деформации грунта, определенные в компрессионных приборах в лаборатории и скорректированные путем сопоставления их с результатами испытаний того же грунта штампом. Значение модуля деформации, полученные при испытании грунтов в компрессионном приборе в несколько раз меньше значений, определенных при испытании их штампов в полевых условиях. При использовании в расчетах значений модуля деформации с такими поправками конструкция фундамента будет или ненадежной, или неэкономичной. Поэтому были начаты поиски более простых полевых методов определения модуля деформации грунта. Весьма перспективным оказался метод определения модуля деформации путем обжатия грунта в скважине с измерением давления обжатия и соответствующих деформаций – метод прессиометрии.

Этот метод предназначен для оценки деформационных и прочностных свойств песчано- и щебенисто-глинистых грунтов, с содержанием щебня до 30%. Существуют также конструкции прессиометров, предназначенные для испытаний скальных грунтов (песчаников, известняков, доломитов, мела, мергелей и др.). Но наибольший интерес прессиометрические исследования имеют для определения деформационных и прочностных свойств слабых глинистых грунтов, из которых отбор образцов ненарушенной структуры для испытаний в лаборатории практически невозможен.

Существо метода заключается в приложении давления к грунтам, вскрытым в стенках скважины, и измерении деформации. По способу приложения нагрузки на стенки скважины и измерения деформаций различают следующие конструкции прессиометров: лопастные (механические), гидравлические, пневмогидравлические и электропневматические. Испытания грунтов лопастными прессиометрами проводятся двумя плоскими симметрично расположенными штампами, которые вдавливаются в оттенки скважины при помощи механических устройств. Основным рабочим органом остальных конструкций прессиометров является эластичная камера трубчатой формы, давление в которой создается с помощью жидкости или сжатого газа. Измерительная аппаратура прессиометра включает манометры и специальные устройства, регистрирующие деформации стенок скважины.

Давление, создаваемое в рабочей камере, расходуется на деформирование пород и расширение эластичной оболочки зонда. Установление части давления, расходующейся на расширение рубашки, и на собственные деформации камеры, производят в процессе тарировки прессиометра.

Проводя геологические изыскания необходимо учитывать, что модуль деформации определяется в направлении, перпендикулярном к обычному, вертикальному направлению действия нагрузки, что имеет значение при испытаниях анизатропных грунтов.

Один из главных факторов, влияющих на качество прессиометрических испытаний – длительность стояния скважины до начала испытаний. Длительность стояния скважины определяет сохранность природного состояния грунтов. Известны случаи, когда скважины сужались в результате длительного стояния, и испытания выполнялись на разуплотненных грунтах. В некоторых грунтовых массивах, в результате действующих в них дополнительных напряжений (например, вызванных тектоническими перемещениями), сужение ствола скважины наблюдалось уже в процессе бурения. В связи с этим, не рекомендуется оставлять радиальный прессиометр в скважине при перерывах в работе, поскольку извлечение прибора из суженного ствола может привести к разрыву эластичной камеры.

При уровне подземных вод выше отметки испытаний глинистый грунт в стенках скважин ослабляется (размокается, разжижается и пр.), поэтому задержки с началом испытаний ниже уровня воды недопустимы.

Испытания лопастным прессиометром ниже забоя скважины или в массиве исключают разуплотнение грунтов. При расчете модуля деформации по результатам испытаний лопастным прессиометром коэффициент Пуассона ? рекомендуется определять по уравнению Н.А. Цытовича.