ГОСТ 20276-85
Грунты. Методы полевого определения характеристик деформируемости

УДК 624.131.385:006.354 Группа Ж39

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА С С Р

ГРУНТЫ

Методы полевого определения характеристик деформируемости

Soils. Field methods for determining deformation characteristics

ГОСТ 20276-85

Взамен ГОСТ12374-77, ГОСТ 20276-74

ОКСТУ 5709

Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 24 октября 1984 г. № 179 срок введения установлен

с 01.07.85

РАЗРАБОТАН

Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова (НИИОСП) Госстроя СССР

Произ­водственным и научно-исследовательским институтом по инже­нерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Госстроя СССР

Мини­стерством монтажных и специальных строительных ра­бот СССР

Ми­ни­с­терством высшего и среднего специального образова­ния РСФСР Министерством энергетики и электрификации СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Л.Г. Мариупольский, канд. техн. наук (руководитель темы); А.Н. Ска­ч­ко, канд. техн. наук (ответственный исполнитель); Н.С Четыркин, канд. техн. наук; И.Г. Рабинович, канд. техн. наук; Л.С. Амарян, д-р техн. наук; Р.С. Зиангиров, д-р геол.-минер. наук; А.В. Васильев, канд. геол.-минер. наук; Ю.Г. Трофименков, канд. техн. наук; 3.К. Пярнпуу; В.В. Лушников, канд. техн. наук; И.А. Парабучев, канд. геол.-минер. наук; А.И. Котюжан, канд. геол.-минер. наук; К.В. Руппенейт, д-р техн. наук; С.В. Тимо­феев, канд. техн. наук; О.Н. Сильницкая

ВНЕСЕН Научно-исследовательским институтом оснований и под­земных сооружений им. Н.М. Герсеванова (НИИОСП) Гос­строя СССР

Зам. директора В. А. Ильичев

УТВЕРЖДЕН И ВНЕСЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 24 октября 1984 г. №179

Настоящий стандарт распространяется на грунты без жестких струк­турных связей и устанавливает методы полевого определе­ния харак­теристик деформируемости (модуля, деформации, на­чального проса­до­ч­­ного давления, относительной просадочности) при исследованиях грунтов для строительства.

Стандарт не распространяется на грунты в мерзлом состоянии, а также на набухающие и засоленные грунты при испытаниях их с замачиванием.

Основные термины, применяемые в настоящем стандарте, и их пояснения приведены в справочном приложении 1.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Модуль деформации грунта определяют по графику зависи­мости осадки штампа от давления при испытании грунта штампом или графику зависимости горизонтальных перемещений грунта от горизон­тального давления при испытании радиальным или лопаст­ным прессиометром.

1.2. Начальное просадочное давление и относительную проса­дочность просадочных грунтов определяют при испытаниях их штам­пом в условиях полного водонасыщения (при замачивании). За нача­льное просадочное давление принимают минимальное давление, при котором проявляется просадка грунта.

Относительную просадочность грунта определяют как отношение просадки грунта в основании штампа к деформируемой зоне по вертикали.

1.3. Испытания грунта штампами и прессиометрами следует произ­водить в горных выработках (котлованах, шурфах, дудках и буровых скважинах) и непосредственно в массиве грунта.

Схемы испытаний приведены в справочном приложении 2.

1.4. Способы проходки выработок должны обеспечивать сохра­нение ненарушенного сложения и природной влажности испытыва­емых грунтов.

1.5. Выработки должны быть защищены от проникновения по­верхностных вод и атмосферных осадков, а в зимнее время - от про­мерзания.

1.6. При бурении скважин для испытания грунта ниже уровня грунтовых вод не допускается понижение уровня грунтовых вод в скважине.

1.7. Минимальная толщина испытываемого слоя грунта должна составлять не менее:

двух диаметров штампа - при испытании грунта штампом;

1,5 длины камеры зонда - при испытании грунта радиальным прессиометром;

1,5 длины лопасти прессиометра - при испытании грунта ло­пастным прессиометром.

1.8. Испытания прессиометрами крупнообломочных грунтов не до­пу­с­­каются.

Содержание частиц крупнее 2 мм в грунте не должно превы­шать: 25% (по массе) - при испытании грунта радиальным прес­сиометром, 15% (по массе) - при испытании грунта лопастным прессиометром.

1.9. Результаты полевых определений характеристик деформи­руемости должны сопровождаться данными о месте проведения испытаний, описанием грунтов и их физико-механическими характе­рис­тиками - гранулометрическим составом, влажностью, плот­ностью, плот­ностью частиц грунта, влажностью на границах рас­катывания и теку­чести, углом внутреннего трения и сцеплением.

1.10. Образцы грунта для определения его характеристик от­бирают на расстоянии не более 3 м от оси выработки для проведе­ния испы­таний.

1.11. При обработке результатов испытаний модуль деформа­ции вычисляют с точностью до 1 МПа (10 кгс/см²) при Е более 10 МПа (100 кгс/см²), 0,5 МПа (5 кгс/см²) при Е от 2,0 до 10 МПа (от 20 до 100 кгс/см²) и 0,1 МПа (1 кгс/см²) при Е менее 2 МПа (20 кгс/см²).

Начальное просадочное давление вычисляют с точностью до 0,01 МПа (0,1 кгс/см²), относительную просадочность - до 0,001.

2. МЕТОД ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА ШТАМПОМ

2.1. Условия проведения испытаний

2.1.1. При испытаниях грунтов в шурфах площадь поперечного сече­ния шурфа должна быть определена в зависимости от необхо­димости крепления его стен и глубины проходки. Минимальные допускаемые размеры шурфа в плане - 1,5х1,5 м. Диаметр ду­док, проходимых механизированным способом, должен быть не ме­нее 0,9 м. Диаметр буровых скважин для испытаний должен быть 325 мм.

2.1.2. Бурение скважин следует вести вертикально с обсадкой тру­бами до забоя.

Ударно-канатное и вибрационное бурение скважин на участке ближе 1 м до отметки испытания запрещается.

2.1.3. Замачивание просадочных грунтов при испытаниях в кот­ло­ванах и дудках следует проводить до степени их влажности S_r >0,8 на глубину не менее двух диаметров штампа ниже его подошвы.

Глубина замачивания должна контролироваться определением влажности образцов грунта, отобранных из специально пробурен­ной скважины на расстоянии не более 0,5 м от края штампа. Об­разцы грунта должны отбираться с интервалом через 0,25 м до глубины не менее двух диаметров штампа ниже его подошвы.

Примечание. Для контроля влажности грунтов допускается применять радиоизотопные методы.

2.2. Приборы и оборудование

2.2.1. В состав установки для испытании грунта штампом дол­жны входить:

штамп;

устройство для нагружения штампа;

анкерное устройство (для установок без грузовой платформы);

устройство для измерения осадок штампа.

2.2.2. Конструкция установки должна обеспечивать:

возможность нагружения штампа ступенями по 0,01-0,1 МПа (0,1-1,0 кгс/см²):

центрированную передачу нагрузки на штамп;

постоянство давления на каждой ступени.

2.2.3. 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 (см. рекомендуемое прило­жение 3).

2.2.4. Тип и площадь штампа назначают в зависимости от ис­пытываемого грунта по табл. 1.

Таблица 1

2.2.5. Нагружение штампа осуществляют домкратом или тари­рованным грузом.

Домкраты должны быть предварительно оттарированы.

Нагрузку измеряют с погрешностью не более 5% от ступени давления.

2.2.6. 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 (п. 2.3.7). Осадку штампа следует определять как средне-арифме­тическое показаний трех прогибомеров, фиксирующих осадку штампа в трех точках, располо­же­н­­­ных под углом 120° от центра штампа.

Для измерения осадок 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.

2.2.7. 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 ее 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. Реперную систему и прогибомеры следует защищать от действия солнечных лучей, ветра и атмосферных осадков.

2.3. Подготовка к испытаниям

2.3.1. При испытаниях в котлованах, шурфах и дудках штамп 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 показателем текучести I_L >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.

2.3.2. Поверхность грунта в пределах площади установки штам­па должна быть тщательно спланирована. При затруднениях в планировке грунта следует устраивать из мелкого или средней крупности мало­влажного песка подушку толщиной 1-2 см для глинистых и не более 5 см - для крупнообломочных грунтов.

При испытаниях штампами площадью 5000 см² просадочных грун­тов с замачиванием толщина песчаной подушки должна сос­тавлять 2-3 см для обеспечения дренирования воды в грунт. По­душку следует укладывать по всей площади установки штампа и вокруг него на расстоянии не менее 10 см.

2.3.3. При испытании в скважинах штампом с плоской подо­швой площадью 600 см² установку штампа производят после за­чистки забоя скважины специальным буровым наконечником - зачистителем в несколько приемов с его извлечением на поверх­ность после каждой зачистки.

Штамп, закрепленный к колонне труб диаметром 219 мм, имеющей направляющие хомуты, опускают в скважину и добиваются плотного контакта штампа с грунтом не менее чем двумя поворо­тами колонны труб вокруг оси. Штамп должен быть установлен ни­же обсадной трубы на глубину 2-5 см.

2.3.4. Погружение винтового штампа производят завинчиванием меха­нически или вручную ниже забоя скважины или с поверхности в массив грунта без бурения скважины. При испытаниях в скважинах глубина завинчивания винтового штампа ниже забоя сква­жины должна составлять 50 см для пылевато-глинистых грунтов текучепластичной и текучей консистенции и насыщенных водой песков и 30 см- для оста­ль­ных грунтов. Допускается увеличи­вать указанную глубину в случаях, когда при измерениях осевой нагрузки на штамп исключается влияние трения грунта по боко­вой поверхности ствола.

2.3.5. В процессе завинчивания винтового штампа должен про­водиться контроль за его погружением по отношению глубины пог­ружения штампа за один оборот Dh к шагу винтовой лопасти а.

Это отношение должно находиться в пределах

. (1)

2.3.6. После установки штампа монтируют устройство для нагру­жения штампа, анкерное устройство и измерительную систему.

2.3.7. Контрольный прогибомер следует установить на реперной системе, его нить закрепить к неподвижному реперу, устраиваемо­му в стенке выработки; длина нити должна быть равна длине нити прогибомеров, измеряющих осадку штампа.

2.3.8. После монтажа всех устройств и измерительной системы уста­навливают показания приборов на нулевые деления и записы­вают показания в журнале, форма которого приведена в рекомен­дуемом приложении 5.

2.4. Проведение испытаний

2.4.1. Нагрузку на штамп следует увеличивать ступенями дав­лений DР, указанными в табл. 2-4.

Общее количество ступеней давлений после достижения дав­ления. соответствующего вертикальному нормальному напряжению от собс­твенного веса грунта s_zg,0 на отметке испытания, должно быть не менее четырех.

В первую ступень давления следует включить вес деталей ус­тановки, влияющих на нагрузку штампа.

При применении штампа типа II кольцевая пригрузка должна соответствовать напряжению s_zg,0 на отметке испытания.

2.4.2. Каждую ступень давления необходимо выдерживать до условной стабилизации деформации грунта.

Таблица 2