Работаем по всей России и СНГ
Штамповые испытания грунта
Штамповые испытания грунта по ОДМ 218.5.007-2016
Цель испытаний грунта методом штампа
Определение деформационных свойств — модуля деформации естественных и искусственных грунтов, оснований.
Модуль деформации необходим для расчета по II предельному состоянию, позволяет определить осадки фундаментов на естественных и насыпных грунтах.
Методика штамповых испытаний грунта
Круглый плоский штамп нагружается поэтапно (ступенями) с помощью домкрата или пригружается грузом (дорожные плиты, ФБС блоки, или тяжелая техника: гусеничный экскаватор, самосвал и т.д.). Нагрузка при проведении штамповых испытаний увеличивается ступенями.
С помощью прогибомеров или датчиков перемещений на каждом этапе замеряются деформации основания, соответствующие давлению на данном этапе.
Данные обрабатываются, заносятся в журнал, затем строится график зависимости осадки штампа от давления S = f(P).
По полученным данным определяют модуль деформации Е, МПа грунта.
Для какого типа объектов применяется метод штамповых испытаний грунта
Любые промышленные и гражданские здания и сооружения:
- контроль качества оснований фундаментов;
- контроль качества оснований пола;
- контроль качества грунтов;
- определение деформационных характеристик грунтов;
- определение модуля деформации грунтов оснований фундаментов;
- определение начального просадочного давления;
Преимущества штамповых испытаний грунтов
- грунты испытываются в природном, ненарушенном состоянии ;
- штамповые испытания — один из самых точных методов определения модуля деформации в отличие от лабораторных испытаний. Результат полевых штамповых испытаний зачастую в 5 раз точнее компрессионного сжатия в лаборатории ;
- быстрый метод (за 1 день можно испытать грунт оснований для объектов площадью застройки 10000 м2) ;
- экономичный метод (т.к. экономится время, повышается точность результата и т.д.);
Модуль деформации грунта. Контроль качества оснований
Штамповые испытания грунта проводятся для определения деформационных характеристик грунтов перед проектированием, строительством или при контроле качества уплотнения грунтов.
В ходе испытаний определяется:
- Модуль деформации E;
- Начальное просадочное давление Psl и относительная деформация просадочности основания εsl;
Полевые испытания грунта штампом
Деформационные характеристики грунтов требуются при расчетах оснований по второй группе предельных состояний. Например, при определении осадок фундаментов по СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». Также испытания грунтов штампом применяется при контроле качества грунтов оснований фундаментов, полов.Hа каждой ступени нагpужения сваи снимают отсчеты по всем пpибоpам для измеpения дефоpмаций в следующей последовательности: нулевой отсчет — пеpед нагpужением сваи, пеpвый отсчет — сpазу после пpиложения нагpузки, затем последовательно четыpе отсчета с интеpвалом 30 мин и далее чеpез каждый час до условной стабилизации дефоpмации (затухания пеpемещения).
Модуль деформации или как его называют в механике сплошной среды – модуль Юнга является коэффициентом пропорциональности зависимости «деформация-напряжение», предложенной Гуком в виде:
в котором каждому равному приращению одноосного напряжения σ соответствует пропорциональное возрастание деформации ε .
Грунты показывают линейно упругое поведение до относительно небольших нагрузок. Однако даже при этом при разгрузке в грунтах возникает остаточная деформация. Поэтому полагают, что при нагружении до предела пропорциональности для грунтов также справедлива линейная зависимость Гука, однако при больших нагрузках деформации в грунтах нелинейно зависят от напряжений. Это особенно важно при проектировании высотных зданий, когда давление по подошве фундаментов может составлять более 1000 кПа. Испытания образцов грунта в стабилометре позволяют определять касательный модуль деформации подобный модулю Юнга. Подобие модуля деформации модулю Юнга позволяет использовать решения теории упругости при расчете осадки фундаментов.
Одной из главных задач при проектировании фундаментов является прогнозирование и расчет осадок фундамента. Для определения осадки в соответствии с СП 22.13330-2016 «Основания зданий и сооружений» необходимо знать модуль общей деформации и упругий модуль деформации.
, где Ei — модуль деформации i-го слоя грунта по ветви первичного нагружения;
Ee,i — модуль деформации i-го слоя грунта по ветви вторичного нагружения.
Проведение штамповых испытаний. Штамповые испытания грунта. Метод штампа.
Cуть статических испытаний грунтов оснований штампами можно описать так:
Круглый плоский или винтовой штамп нагружается поэтапно (ступенями) посредством домкрата или пригружается грузом (дорожные плиты, блоки ФБС, или тяжелая строительная техника: гусеничный экскаватор, самосвал и т.д.). Нагрузка при проведении штамповых испытаний увеличивается ступенями.
На каждом этапе с помощью прогибомеров или датчиков перемещений измеряются деформации основания, соответствующие давлению на данном этапе.
Данные обрабатываются, заносятся в журнал и строится график зависимости осадки штампа от давления S = f(P).
По полученным данным определяют модуль деформации Е, МПа грунта.
Для определения модуля деформации следует построить график зависимости осадки штампа от давления под его подошвой и в пределах линейного участка этой зависимости найти значения приращения давления и осадки. Модуль определяется углом наклона прямой линии, проведенная через две точки кривой деформирования, то этот модуль правильнее называть секущим модулем деформации.
Испытательная установка для метода штампа
- штамп необходимой площади;
- устройство для создания и измерения нагрузки на штамп;
- анкерное устройство (для установок без грузовой платформы);
- устройство для измерения осадок штампа (прогибомеры, датчики перемещений);
- устройство для замачивания и контроля влажности грунта (при испытании просадочных грунтов).
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.
Результаты испытаний грунта штампом по ГОСТ 20276.1-2020
По результатам испытаний строят графики зависимости осадки штампа от давления.
Штамповые испытания грунта по ОДМ 218.5.007-2016
Цель испытаний грунта методом штампа согласно ОДМ 218.5.007-2016
Порядок выполнения штамповых испытаний грунта по ОДМ 218.5.007-2016
Перед укладкой нагрузочной плиты необходимо подготовить соответствующую поверхность для испытания. Поверхность грунта в месте
укладки необходимо выровнять, максимально насколько возможно, соответствующими вспомогательными средствами (мастерком каменщика,
шпателем или передвигая и поворачивая грузовую плиту). Рыхлые части грунта следует удалить.
Затем на поверхность помещают нагрузочную плиту, поворачивая ее или слегка постукивая по ней. Гидравлический цилиндр устанавливают в середине нагрузочной плиты. Необходимо обеспечить достаточную устойчивость нагружающего устройства. Измерение осадки проводят с помощью стрелочного индикатора или датчика перемещения, а также с помощью альтернативной системы измерения. Устройство для измерения осадки должно быть защищено от попадания солнечных лучей и от ветра. Штамповая установка и противовес не должны испытывать вибрацию во время испытания.
В качестве пригруза может выступать грузовая платформа или железобетонные конструкции, например ж/б плиты. Также можно использовать тяжелую строительную технику (гусеничный экскаватор, грейдер, груженый самосвал) в качестве пригруза.
Далее приступают к нагружению штампа. Ступени должны даваться равномерно, без ударов. Количество ступеней принимается при первичном нагружении — 6, затем 3 ступени разгрузки и 5 ступеней при повторном нагружении.
Отличия штамповых испытаний по ОДМ 218.5.007-2016 от штамповых испытаний по ГОСТ 20276.1-2020
- Меньшая продолжительность испытания по ОДМ. Время условной стабилизации по ОДМ — 2 минуты;
- Согласно ОДМ для определения модуля общей деформации Ev1 нагрузка осуществляется 6 ступенями нагружения;
- Согласно ОДМ после первого цикла нагружения и снятия нагрузки проводят второй цикл нагружения для определения модуля упругой деформации Ev2;
Преимущества штамповых испытаний грунтов
- грунты испытываются в природном, ненарушенном состоянии ;
- штамповые испытания — один из самых точных методов определения модуля деформации в отличие от лабораторных испытаний. Результат полевых штамповых испытаний зачастую в 5 раз точнее компрессионного сжатия в лаборатории ;
- быстрый метод (за 1 день можно испытать грунт оснований для объектов площадью застройки 10000 м2) ;
- экономичный метод (т.к. экономится время, повышается точность результата и т.д.);
Результаты испытаний грунта штампом по ОДМ 218.5.007-2016
Часто задаваемые вопросы
Суть штамповых испытаний состоит в нагрузке штампа и регистрации осадок, соответствующих каждому приращению нагрузки. Проверка обычно проводится на уровне фундамента. Показания на каждой ступени снимают с определенной периодичностью до тех пор, пока не прекратится заметное движение штампа (наступит условная стабилизация). Затем переходят к следующей ступени нагружения.
Штамповые испытания грунтов — испытания грунта на месте строительства, которые проводят для определения предельной несущей способности грунта и вероятной осадки под заданной нагрузкой.
Штамповые испытания используют для определения характеристик грунта, таких как предельная несущая способность, жесткость грунта и склонность грунта к оседанию. Исследования выполняют на земляном полотне, основании и поверхностных слоях испытательной площадки.
Ev1 — модуль деформации при первом цикле нагружения штампом. Ev2 — модуль деформации при втором цикле нагружения штампом. Отношение Ev2/Ev1 — показатель степени уплотнения Ke.
По результатам штамповых испытаний строится кривая нагрузки-осадки, по которой можно определить осадку и несущую способность грунта. Общая величина нагрузки на штамп, деленная на площадь штампа, дает значение предельной несущей способности грунта.Помимо величины приложенной нагрузки, на глубину фундамента влияют следующие факторы:
● тип грунта и его несущая способность;
● близость к другим строениям;
● тип используемых свай;
● глубина грунтовых вод и прочее.
Если грунтовые воды расположены высоко, это снизит несущую способность грунта. Расположение грунтовых вод существенно влияет на этот показатель.
● тип грунта и его несущая способность;
● близость к другим строениям;
● тип используемых свай;
● глубина грунтовых вод и прочее.
Согласно ОДМ 218.5.007-2016 в дорожном строительстве испытание статическим штампом проводят, как правило, с применением нагрузочной плиты диаметром 300 мм.