СТАТИЧЕСКОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ КАК МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТОВ

1 Определение

Статическое зондирование - это погружение зонда в грунт под действием статической вдавливающей нагрузки с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда.

Данный вид зондирования используется для проведения инженерных изысканий, т.к. такой метод исследования грунтов дает наиболее полное и точное описание слоев грунта. Зонды, используемые для исследований, позволяют определить плотность грунтов, их консистенцию и количество плотных включений на глубине, не производя выемки проб. Иначе говоря, статическое зондирование применяется совместно с другими видами геологических работ для:

- определения толщины слоев;

- оценки пространственной изменчивости состава, состояния и физических свойств грунтов;

- определения глубины залегания кровли скальных, крупнообломочных и мерзлых грунтов;

- определения степени уплотнения и упрочнения грунтов во времени и пространстве;

- оценки возможности забивки свай и определения глубины их погружения;

- определения сопротивлений грунта под нижним концом и по боковой поверхности свай;

- выбора мест расположения опытных площадок и глубины проведения полевых испытаний, а также мест отбора образцов грунтов для лабораторных испытаний;

- контроля качества геологических работ.

2 История использования статического зондирования

Данный метод исследования появился совсем недавно. История его создания начинается с начала 20-го века, когда свайные фундаменты набирали большую популярность. Однако, при устройстве таких фундаментов строителям был необходим такой метод исследования строительных площадок, при котором бы не происходило разрушения грунта. Решение было найдено, статическое зондирование прекрасно справилось с поставленной задачей.

Первыми его начали использовать голландцы, именно они сконструировали первые подобные установки, затем  американцы и японцы, а после них – австралийцы. В России технология появилась лишь в 60-е годы: когда основное строительство осуществлялось в сложных условиях, преимущественно на песчаных грунтах, а так же в условиях вечной мерзлоты.

3 Сущность метода

Испытание грунта методом статического зондирования проводят с помощью специальной установки, обеспечивающей вдавливание зонда в грунт. На конце зонда и сбоку находится специальные датчики. При статическом зондировании по данным измерения сопротивления грунта под наконечником и на боковой поверхности зонда определяют:

- удельное сопротивление грунта под наконечником зонда;

- общее сопротивление грунта на боковой поверхности;

- удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности зонда.

Также при использовании специальных зондов в процессе зондирования могут измеряться плотность, влажность, естественный гамма-фон, паровое давление, температура, электрическое сопротивление и другие характеристики грунта.

4 Оборудование и приборы для статического зондирования

Установки для испытания грунта статическим зондированием состоит из:

- зонда (наконечника и штанги);

- устройства для вдавливания и извлечения зонда;

- опорно-анкерного устройства;

- измерительной системы.

5 Классификация зондов

Существует несколько классификаций установок для статического зондирования. Приведем две основные. Первая - по предельным усилиям, необходимым для вдавливания зонда в грунт. При такой классификации установки подразделяют на типы:

- легкая (предельное усилие вдавливания и извлечения зонда до 50 кН включительно)

- средняя (предельное усилие вдавливания и извлечения зонда от 50 до 100 кН включительно)

- тяжелая (предельное усилие вдавливания и извлечения зонда свыше 100 кН)

Вторая классификация - по принципу измерения сопротивлений грунта. При такой классификации зонды могут быть следующих типов:

- механический (тип I) - зонд с наконечником из конуса и кожуха;

- электрический (тип II) - зонд с наконечником из конуса и муфты трения.

6 Проведение испытания

1. Статическое зондирование выполняется непрерывно. Перерывы допускаются только для наращивания штанг зонда.

2. Существуют специальные методики допускающие прерывистое зондирование. Перерывы осуществляются с заданным по глубине интервалом, как правило не более 1 метра. При этом осуществляется постоянный контроль за вертикальным положением зонда.

3. Показания датчиков регистрируются также непрерывно, либо с интервалами по глубине не более 10 сантиметров.

4. Скорость погружения зонда в грунт допускается в пределах от 0,9 до 1,5 метров в минуту.

5. Испытание заканчивается после того как достигнута необходимая глубина погружения зонда и предельные усилия, представленные выше.

Если произошло отклонение наконечника зонда на 15° или возникла опасность повреждения зонда, испытание также прекращают.

Если же достичь заданную глубину невозможно, то перед погружением зонда допускается предварительно пройти скважину, а уже после погружать зонд. При необходимости скважина обсаживается трубой внутренним диаметром, превышающим диаметр зонда на 5-10 мм.

7 Вывод

Зонд, используемый для статического зондирования - это специальная установка, с помощью которой определяют удельное сопротивление грунта под наконечником зонда и на его боковой поверхности. Другими словами, зонд имитирует давление, оказываемое сваей или свайным фундаментом при погружении в грунт. Затем по полученным данным строят графики изменения этих величин и по ним делают выводы о грунтах, представленных на той или иной строительной площадке. Это и служит исходными данными для строительных компаний при разработке проектов и устройства того или иного типа фундамента.

Основной областью применения статического зондирование является проектирование свайных фундаментов. Данный метод позволяет рассчитать необходимую несущую способность свай и подобрать их сечения. Более того статическое зондирование дает возможность значительно снизить затраты на трудоемкие опытные испытания свай статической нагрузкой.

По данным измерений, полученным в процессе испытания, составляют таблицы и строят графики изменения плотности, модуля деформации, угла внутреннего трения и сцепления грунтов по глубине зондирования и во времени (при прерывистом зондировании). Это служит исходными данными для строительных компаний при разработке проектов и устройства того или иного типа фундамента.

Список литературы:

1. http://www.ankerpk.ru/poleznoe/geologich_izyskaniya/staticheskoe_zondirovanie/
2.  http://www.engeco.ru/stat_zondir.php
3. ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
4. http://iz.geometer-center.ru/inzhenerno-geologicheskie/StaticZond