26 февраля 2015 г ОПРОБОВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД при

26 февраля 2015 г. ОПРОБОВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД при инженерных изысканиях

Опробование представляет собой комплекс методов, устанавливающих число и пространственное размещение точек измерения геологических параметров или точек отбора образцов, способы их отбора и консервации, который совместно с другими методами (горно-буровыми, специальными полевыми и лабораторными) обеспечивает получение информации требуемого качества о составе и свойствах грунтов (Г. К. Бондарик, 2007) Инженерно-геологическое опробование – отбор и консервация образцов грунтов, включая содержащиеся подземные воды, для последующих исследований (В. Т. Трофимов, 2012 «Базовые понятия. . » )

Особенности опробования: • выполняется на каждой стадии инженерных изысканий; • детальность опробования повышается на каждой последующей стадии ОБРАЗЕЦ – ПРОБА

Образцом грунта следует считать любой его объём, отобранный для дальнейшего изучения Под пробой грунта понимают некоторый его объём, отделённый или не отделённый от массива, взаимодействующий в ходе испытаний с лабораторным прибором (оборудованием) или с рабочим устройством полевого прибора (установки) (Г. К. Бондарик, 2007) Проба это часть образца строго определённого размера для определения показателей состава, состояния и свойств грунтов (В. Т. Трофимов, 2012 «Базовые понятия. . » ) … Проба должна состоять из одного или нескольких монолитов в зависимости от состава намечаемых лабораторных работ (ГОСТ 12071 -2014 Грунты. Отбор, …. образцов)

Типы образцов грунта 1) с нарушенным сложением – «мешочные» , 2) с ненарушенным сложением – монолиты. Различают пробы (по Г. К. Бондарику, 2007): - лабораторные и полевые; - частные (индивидуальные) и статистические.

1936 г. - 1 Международный конгресс по механике грунтов и фундаментостроению – Комитет по отбору и испытанию образцов грунта ГОСТ 12071 -2014. ГРУНТЫ. ОТБОР, УПАКОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ ОБРАЗЦОВ Введится в действие с 1 июля 2015 г. взамен ГОСТ 12071 -2000 Настоящий стандарт распространяется на все грунты согласно ГОСТ 25100 без ограничений и устанавливает требования к отбору, упаковке, транспортированию и хранению образцов грунтов при производстве инженерно-геологических изысканий для строительства

Информация, необходимая при планировании работ по опробованию: • техническая (сведения о типах и конструкциях проектируемых сооружений, их размещении на местности, стадии проектирования и т. д. ); • инженерно-геологическая (данные о геологическом строении опробуемого объекта, минеральном и гранулометрическом составе горных пород, степени их водонасыщения, закономерностях пространственной изменчивости геологических параметров и т. д. )

Системой опробования называется упорядоченное в пространственном (в общем случае в пространственно-временном) отношении конечное множество точек опробования Системы опробования подразделяют: • по размерности опробуемого геологического тела – одно-, двух- и трёхмерные; • по пространственному взаимоотношению точек опробования – регулярные и нерегулярные Способы отбора образцов: - точечный; - валовый; - задирковый, - бороздковый.

Системы отбора образцов грунтов: 1) в точке, 2) линия – створ, 3) плоская сетка, 4) объёмная решётка (В. Т. Трофимов, 2012)

Монолитом называется образец грунта, в котором при отборе сохранены структура, текстура, плотность и естественная влажность Размер монолитов из открытых выработок: - скальные грунты – 25 x 25 см или 30 x 30 см; - связные грунты – 10 x 10 см – 20 x 20 см Размер монолитов из скважин, мм (h - d): - скальные – 70× 70, - крупнообломочные – 200× 200(100), - пески – 100× 100(75), - глинистые (кроме т-пл и текучих) – 200× 100(75), - глинистые текучепластичные и текучие – 100× 75 ГОСТ 12071 -2014. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

Упаковка монолитов: - без жёсткой тары (оборачивание марлей и парафинирование); - в жёсткую тару (режущие кольца, «тубус» и пр. ) Маркировка монолитов Хранение монолитов: - в помещении при t +2 - +10°С (было +2 - +20°С); - влажность воздуха 70 -80% (было 50 -60%); - срок хранения 1 -1, 5 месяца (было 1, 5 -3 месяцев)

Для изоляции монолитов применяют парафин нефтяной с добавкой 35 -50% (по массе) гудрона, марлю, изоляционную ленту, а также церезин. ГОСТ 12071 -2014. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

При отсутствии условий для парафинирования допускается применение современных коррозионностойких и влагонепроницаемых материалов, в частности, полиэтиленовой скрейч-плёнки. ГОСТ 12071 -2014. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

Допускается использовать жёсткие гильзы (пластик, картон), в которые помещают плотно обёрнутый в полиэтилен фрагмент керна и заливают смесь парафина с гудроном (толщиной 1 -1, 5 см). Торцы гильз изолируют пластиковыми крышками. ГОСТ 12071 -2014. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

СОСТАВ НАИБОЛЕЕ УПОТРЕБИТЕЛЬНЫХ МАСТИК И ЗАМАЗОК ДЛЯ КОНСЕРВИРОВАНИЯ МОНОЛИТОВ (по данным А. А. Полуботко)

Масса образцов нарушенного сложения: • для крупнообломочных грунтов – 3, 0 -5, 0 кг; • для песчаных грунтов – 2, 0 -3, 0 кг; • для глинистых грунтов – 1, 5 -2, 0 кг. ГОСТ 12071 -2014. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

Для упаковки образцов нарушенного сложения применяют тару, обеспечивающую сохранение мелких частиц грунта (обычно мешочки из синтетической пленки, плотной материи или водостойкой бумаги), а также металлические коррозионностойкие или пластмассовые банки с герметически закрывающимися крышками.

На этикетке должны быть указаны (по ГОСТ 12071): а) наименование организации, производящей изыскания; б) название или номер изыскательской партии (экспедиции); в) наименование объекта (участка); г) название выработки и её номер; д) глубина отбора образца; е) краткое описание грунта (визуальное); ж) должность и фамилия лица, производящего отбор образцов, и его подпись; з) дата отбора образца.

Грунтоносы, их типы и применение

1936 г. - 1 Международный конгресс по механике грунтов и фундаментостроению – Комитет по отбору и испытанию образцов грунта Грунтонос – прибор для взятия с забоя скважины, из горных выработок или со дна водоёмов образцов рыхлых и мягких горных пород с сохранением их природного сложения и влажности Геологический словарь. Т. 1, с. 200 Грунтонос – устройство для отбора образцов грунта ненарушенного строения ГОСТ 12071 -2014. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

Основные требования, предъявляемые к грунтоносам: • сохранение естественной влажности и природного сложения грунта в монолите; • предохранение монолита от выпадения при подъёме грунтоноса из скважины – достигается трением монолита о стенки грунтоноса, созданием вакуума, механическими затворами, замораживанием, нагнетанием битумных эмульсий и т. д. ; • простота использования грунтоноса и обеспечение высокой производительности труда

Грунтоносы должны обеспечивать отбор монолитов с природной влажностью диаметром (стороной), достаточным для вырезания образцов грунта с размерами, определяемыми оборудованием для испытаний грунта. Минимальный диаметр монолита: d=d 1+2 h, d 1 - внутренний диаметр рабочих колец, обойм и т. п. , мм h - средняя мощность нарушаемой периферийной зоны, мм

ТОЛЩИНА НАРУШЕННОЙ ПЕРЕФЕРИЙНОЙ ЗОНЫ МОНОЛИТА (по ГОСТ 12071) Грунты Показатель текучести Il Толщина нарушенной зоны, мм Скальные 3 Крупнообломочные 20 Песчаные и пылеватоглинистые 10 Пылеватоглинистые < 0, 75 > 0, 75 5

www. geotest. ural. ru

Принципиальная конструкция грунтоносов:

Принципиальная конструкция грунтоносов: • наружная (колонковая) труба;

Принципиальная конструкция грунтоносов: • внутренняя разрезная труба (керноприёмник или разъёмный стакан (компрессионные кольца));

Принципиальная конструкция грунтоносов: • кернорватель (клапан)

Принципиальная конструкция грунтоносов: • режущий башмак (коронка)

Принципиальная конструкция грунтоносов: • наружная (колонковая) труба; • внутренняя разрезная труба (керноприёмник или разъёмный стакан (компрессионные кольца)); • кернорватель (клапан); • режущий башмак (коронка)

Основные способы погружения грунтоносов: • вращательный, • забивной, • вибрационный, • вдавливающий, • обуривающий.

НОРМАЛЬНЫЙ РЯД ГРУНТОНОСОВ

ОБУРИВАЮЩИЕ ГРУНТОНОСЫ Пески плотные и средней плотности, глинистые грунты твёрдой и полутвёрдой консистенции. Органо-минеральные с корнями растений Обуривающий грунтонос должен быть оборудован внутренним невращающимся стаканом (грунтоприёмной гильзой). ГОСТ 12071 -2014. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ВДАВЛИВАЕМЫЕ (ЗАБИВНЫЕ) ГРУНТОНОСЫ

ВДАВЛИВАЕМЫЕ ГРУНТОНОСЫ Толстостенный цилиндрический грунтонос (стенки более 3 мм) Глинистые грунты полутвёрдой и тугопластичной консистенции Тонкостенный цилиндрический грунтонос (стенки менее 3 мм) Глинистые грунты мягкопластичной консистенции ГОСТ 12071 -2014. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ЗАБИВНЫЕ ГРУНТОНОСЫ Забивной пробоотборник конструкции Гидропроекта Цилиндрический грунтонос Пески средней плотности. Глинистые грунты с IL < 0, 75

ЗАБИВНЫЕ ГРУНТОНОСЫ Забивной грунтонос ГК-3 (конструкции А. М. Копачёва) Цилиндрический грунтонос Пески средней плотности. Глинистые грунты с IL < 0, 75

Двойная колонковая труба

Грунтонос конструкции ВСЕГИНГЕО

Основные способы погружения грунтоносов: Монолиты немерзлых пылевато-глинистых грунтов тугопластичной консистенции отбирают с помощью вдавливаемых тонкостенных цилиндрических грунтоносов с толщиной стенки более 3 мм погружаемых со скоростью не более 2 м/мин. Монолиты немерзлых рыхлых песчаных грунтов, а также пылевато-глинистых грунтов мягкопластичной, текучепластичной и текучей консистенции отбирают с помощью вдавливаемых цилиндрических или прямоугольных грунтоносов с частично или полностью перекрываемым входным отверстием, погружаемых со скоростью не более 0, 5 м/мин.

ДЛИНА РЕЙСА ГРУНТОНОСА Максимальная длина рейса грунтоноса при отборе монолитов из скважин не должна превышать: • 2, 0 м связями, для грунтов с жёсткими структурными • 1, 5 м - для крупнообломочных грунтов и • 0, 7 м - для песчаных и пылевато-глинистых грунтов. Высота монолита должна быть не менее его диаметра. Скорость погружения: а) быстрое V=0, 5 -2, 0 м/мин, б) медленное V<0, 5 м/мин ГОСТ 12071. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

Комплекс шнековый с грунтоносом съёмным (КШГС-200) D керна = 88 мм www. geomash. ru

УДАРНАЯ ПРЯМОТОЧНАЯ ТРУБКА для донного пробоотбора при спуске на воду в момент приёма на палубе длина – 6 м, вес – около 800 кг, внутренний диаметр – 148 мм

УДАРНАЯ ПРЯМОТОЧНАЯ ТРУБКА для донного пробоотбора пластиковый вкладыш на столе разделение керна на секции по 60 см

СТАТИЧЕСКОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ

Р Статическое зондирование – погружение зонда в грунт под действием статической вдавливающей нагрузкой с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда Qs Qs qс ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

Международными конгрессами по механике грунтов и фундаментостроению (IV в 1957 г. в Лондоне и V в 1961 г. в Париже) рекомендовано использовать для статического зондирования конус - диаметром 36 мм, - площадью 10 см 2, - с углом при вершине 60°.

НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ: ГОСТ 30672 -2012. Грунты. Полевые испытания. Общие положения ГОСТ 19912 -2012. Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием CП 47. 1330. 2012 Инженерные изыскания для строительства. Общие положения Указания по зондированию горных пород для строительства (СН 448 -72)

ГОСТ 30672 -2012. Грунты. Полевые испытания. Общие положения ГОСТ 19912 -2012. Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием: Настоящий стандарт распространяется на дисперсные природные, техногенные и мёрзлые грунты, состав и состояние которых грунты позволяют проводить непрерывное внедрение зонда, и устанавливает методы полевых испытаний зондированием при их исследовании для проектирования и строительства

ГОСТ 19912 -2012. Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием: «Настоящий стандарт устанавливает следующие методы полевых испытаний грунтов зондированием: • статическое зондирование; • динамическое зондирование» .

НАЗНАЧЕНИЕ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ: • выделение инженерно-геологических элементов (толщины слоёв и линз, границ распространения грунтов различного состава и состояния); • оценка пространственной изменчивости состава, состояния и свойств грунтов; • определение глубины залегания кровли скальных, крупнообломочных и мёрзлых грунтов; • количественная оценка характеристик физических и физико-механических свойств грунтов (плотности, модуля деформации, угла внутреннего трения, сцепления и др. ); ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

НАЗНАЧЕНИЕ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ: • определение степени уплотнения и упрочнения грунтов во времени и в пространстве; • оценка возможности забивки свай и определения глубины их погружения; • определение сопротивления грунта под нижним концом и по боковой поверхности свай; • выбор мест расположения опытных площадок и глубины проведения полевых испытаний, а также мест отбора образцов грунтов для лабораторных испытаний; • контроль качества геотехнических работ. ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

В результате полевых испытаний грунтов статическим зондированием определяют: 1) удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда qс, МПа (кгс/см 2); 2) сопротивление грунта на боковой поверхности зонда Qs, к. Н (тс) или удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда fs, к. Па (кгс/см 2). ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

В результате полевых испытаний грунтов статическим зондированием определяют: 1). 2). При использовании специальных зондов в процессе зондирования могут измеряться плотность, влажность, естественный гамма-фон, поровое давление, температура, электрическое сопротивление и другие характеристики грунта. ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

Основные узлы установки для испытания грунтов статическим зондированием: • зонд (наконечник и штанги); • устройство для вдавливания и извлечения зонда; • опорно-анкерное устройство; • измерительные устройства. ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

Основные узлы установки для испытания грунтов статическим зондированием: 1. зонд – 3; (наконечник и штанги) 2. устройство для вдавливания и извлечения зонда – 6 и 7; (домкрат и направляющая) 3. опорно-анкерное устройство – 1 и 2; (анкерные сваи и рама) 4. измерительные устройства – 4 и 5. (динамометры) Г. К. Бондарик, с. 170

1. ТИПЫ ЗОНДОВ в зависимости от конструкции наконечника: I - зонд с наконечником из конуса и кожуха (механический) 1 – КОНУС 2 – КОЖУХ 3 – ШТАНГА ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

1. ТИПЫ ЗОНДОВ в зависимости от конструкции наконечника: II - зонд с наконечником из конуса и муфты трения (электрический) 1 – КОНУС 3 – ШТАНГА 4 – МУФТА ТРЕНИЯ ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

СХЕМА КОНСТРУКЦИЙ ЗОНДОВ ДЛЯ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ 1 – КОНУС 2 – КОЖУХ 3 – ШТАНГА 4 – МУФТА ТРЕНИЯ

Площадь основания конуса зондов всех типов должна составлять 10 см 2, а величина угла при вершине конуса - 60°. Наружный диаметр муфты трения должен быть равным диаметру основания конуса, а длина муфты трения - 310 мм. Наконечники зондов II типа должны иметь над муфтой трения цилиндрическую часть длиной не менее 72 мм и наружным диаметром, равным диаметру муфты трения. ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

ОСНОВНЫЕ ТИПОРАЗМЕРЫ КОНУСОВ для статического зондирования 1 - 1 cm 2 Minicone - миниконус 2 - 10 cm 2 resistivity cone - конус с измерением электропроводности 3 - 15 cm 2 cone (U 2) – конус с датчиком измерения порового давления типа U 2 (за наконечником) 6 5 1 4 2 3 4 - 15 cm 2 cone with 3 pore pressure sensors - конус с тремя датчиками измерения порового давления (на наконечнике, за наконечником и за муфтой трения) 5 - 10 cm 2 cone (U 1) - конус с датчиком измерения порового давления типа U 1 (на наконечнике) 6 - 15 cm 2 cone (U 2) - конус с датчиком измерения порового давления типа U 2 Материалы компании «Фугро»

Наружный диаметр штанг: - зонда типа I – должен быть равен 36 мм, - зондов II типа – 34 мм, допускается из конструктивных соображений его увеличение, но не более 55 мм. Длина звеньев штанги должна быть не менее 800 мм. ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

2. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВДАВЛИВАНИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОНДА – _____________________ домкрат + направляющая гидравлическая установка + направляющая электромотор + редуктор + направляющая ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

КЛАССИФИЦИРОВАНИЕ УСТАНОВОК ДЛЯ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ по мощности устройств для вдавливания и извлечения зонда Тип установки Диапазоны показателей Предельное усилие сопротивления грунта для вдавливания и извлечения зонда, к. Н (тс) qc, МПа fs, к. Па Qs, к. Н Легкая Р ≤ 50 (5) 0, 1 -10 2 -100 0, 5 -10 Средняя 50 (5) < Р ≤ 100 (10) 1 -40 5 -400 1 -30 Тяжелая Р > 100 (10) 1 -80 10 -800 2 -60 ГОСТ 19912 -2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием