УДК 624.131.38 : 006.354                                                               Группа Ж39

 

 

ГРУНТЫ

 

МЕТОД ПОЛЕВОГО ИСПЫТАНИЯ СТАТИЧЕСКИМ ЗОНДИРОВАНИЕМ

Soils. Field test method by static sounding

 

ГОСТ 20069-81

 

 

Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 31 декабря 1980 г. № 222 срок введения установлен

 

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

 

 

РАЗРАБОТАН

 

Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР

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

Государственным институтом по проектированию оснований и фундаментов «Фундаментпроект» Минмонтажспецстроя СССР Научно-исследовательским институтом промышленного строитель­ства (НИИпромстрой) Минпромстроя СССР

 

ИСПОЛНИТЕЛИ

 

Л.Г. Мариупольский, канд. техн. наук; Ю.Г. Трофименков, канд. техн. наук (руководители темы); Б.И. Кулачкин, канд. техн. наук; Б.В. Бахолдин, канд. техн. наук; Л.С. Амарян, д-р техн. наук; А.В. Васильев, канд. геол.-минер. наук; Ю.Ф. Якимов; А.А. Шерман; И.А. Матяшевич; Б.В. Гончаров, д-р техн. наук; И.Б. Рыжков, канд. техн. наук; И.Д. Демин

 

ВНЕСЕН Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследова­тельским институтом оснований   и подземных   сооружений им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР

 

Зам. директора В. И. Ильичев

 

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госу­дар­­ствен­ного комитета СССР по делам строительства от 31 декабря 1980 г. № 222

 

Настоящий стандарт распространяется на песчаные и глини­стые грунты и устанавливает метод полевого испытания их стати­ческим зондированием при инженерно-геологических исследова­ниях для строительства.

Стандарт не распространяется на грунты: песчаные и глини­стые, содержащие частицы крупнее 10 мм более 25% по массе, всех видов в мерзлом состоянии, исследуемые статическим зонди­рованием с одновременным замачиванием.

Определения основных терминов, применяемых в настоящем стандарте, приведены в справочном приложении 1.

 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

1.1. Статическое зондирование следует производить путем вдав­ливания в грунт зонда с одновременным измерением непре­рывно (или через заданные интервалы по глубине) значений со­противления грунта под наконечником и на боковой поверхности зонда.

1.2. Метод полевых испытаний грунтов статическим зондиро­ванием следует применять самостоятельно или в сочетании с дру­гими видами инженерно-геологических исследований для:

выделения инженерно-геологических элементов (толщины сло­ев и линз, границ распространения грунтов различного состава и состояния);

оценки пространственной изменчивости состава и свойств грунтов;

определения глубины залегания кровли скальных и крупнооб­ломочных грунтов;

оценки возможности забивки свай и определения глубины их погружения;

определения данных для расчета свайных фундаментов (сопро­тив­ления грунта под нижним концом сваи и на ее боковой по­верхности);

приближенной количественной оценки физико-механических хара­к­теристик грунтов (плотности, сопротивления срезу, модуля деформации и др.);

определения степени уплотнения и упрочнения грунтов во вре­мени;

выбора мест расположения опытных площадок и отбора образ­цов грунтов для детального изучения их физико-механических свойств.

1.3. В результате полевых испытаний грунтов статическим зон­ди­рованием определяют:

удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда q₃, МПа(кгс/см²);

сопротивление грунта на боковой поверхности зонда Q₃, кН (тс), или удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда f₃, кПа (кгс/см²).

1.4. Глубина зондирования и расположение точек зондирова­ния в плане должны определяться заданием на проведение инже­нерно-геоло­гических исследований грунтов.

 

2. ОБОРУДОВАНИЕ

 

2.1. Для испытания грунтов статическим зондированием долж­ны применяться установки, состоящие из следующих основных узлов:

зонда (наконечника и штанги);

устройства для вдавливания и извлечения зонда;

опорно-анкерного устройства;

измерительного устройства.

2.2. В зависимости от конструкции наконечника зонды подраз­деляются на три типа, приведенные в рекомендуемом прило­жении 2:

I - зонд с наконечником из конуса и кожуха;

II - зонд с наконечником из конуса муфты трения;

III - зонд с наконечником из конуса, муфты трения и уширителя.

2.3. Площадь основания конуса зондов всех типов должна составлять 10 см², а величина угла при вершине конуса - 60°.

2.4. Наружный диаметр муфты трения должен быть равным диа­метру основания конуса, а длина муфты трения - 310 мм.

2.5. Наконечники зондов типов II и III должны иметь над муф­той трения цилиндрическую часть длиной не менее 72 мм и на­ружным диаметром, равным диаметру муфты трения.

2.6. Наружный диаметр штанги зонда типа I должен быть равен 36 мм, а зондов типов II и III - назначается из конструктив­ных сооб­ра­же­ний, но принимается не более 55 мм.

Длина звеньев штанги должна быть не менее 800 мм.

2.7. Устройство для вдавливания и извлечения зонда должно обес­печивать перемещение зонда в грунте. В зависимости от мак­симальных усилий, развиваемых при вдавливании и извлечении зонда, установки для статического зондирования подразделяются в соответствии с     табл. 1.

Таблица 1

 

Наибольшее усилие вдавливания и извлечения зонда, кН (тс)	Установка для статического зондирования
До 50 (5) включ.	Легкая
Св. 50 (5) до 100 (10) включ.	Средняя
100 (10)	Тяжелая

 

2.8. Опорно-анкерное устройство должно воспринимать реак­тивные усилия, возникающие при вдавливании и извлечении зонда.

2.9. Измерительное устройство, состоящее из датчиков сопро­тив­ления грунта вдавливанию зонда, канала связи и регистрирую­щих приборов, применяется двух типов:

механическое, у которого сопротивление грунта вдавливанию зонда измеряется регистрирующими приборами, связанными с зондом;

электрическое, у которого сопротивление грунта вдавливанию зонда преобразуется в электрический сигнал и по каналу связи подается на регистрирующие приборы.

Допускается применять комбинации указанных типов измери­тельных устройств.

2.10. На регистрирующих приборах должны фиксироваться из­меряемые показатели сопротивления грунта вдавливанию конуса зонда в диапазонах не менее указанных в табл. 2.

 

Таблица 2

 

	Показатели сопротивления грунта вдавливанию конуса зонда
Установка для стати­че­­с­­­кого зондирования	Удельное сопротив­ление грунта под наконечником (конусом) зонда q3, МПа (кгс/см2)	Сопротивление грунта на боковой поверх­ности зонда Q3, кН (тс)	Удельное сопротивление грунта на участке боковой поверх­нос­ти (муфте тре­ния) зонда f3, кПа (кгс/см2)
Легкая	0,5-10 (5-100)	0,5-10 (0,05-1)	2-100 (0,02-1)
Средняя	1-30 (10-300)	1-30 (0,1-3)	5-200 (0,05-2)
Тяжелая	1-50 (10-500)	2-60 (0,2-6)	10-500 (0,1-5)

 

2.11. Класс точности регистрирующих приборов должен быть не ниже 1,5.

Основная погрешность измерительного устройства d, %, долж­на удовлетворять условию

d£(5+P_max/P_x),

где P_x - значение измеряемой величины;

      Р_max - максимальное значение измеряемой величины.

 

3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

 

3.1. Поверку установки (оборудования) для статического зон­ди­рования надлежит проводить согласно инструкции по ее экс­плуатации, выдаваемой предприятием-изготовителем установки (оборудования), при получении с завода и перед выездом на по­левые работы, но не реже одного раза в 3 мес, а также после выявления и устранения неис­п­равностей оборудования или заме­ны его деталей. Результаты поверок надлежит оформлять ак­том.

3.2. Прямолинейность и степень износа зонда необходимо про­верять периодически, но не реже чем через 15 точек зондирова­ния.

Прямолинейность зонда надлежит проверять путем сборки его звеньев в отрезки длиной не менее 3м. При этом отклонения от прямой линии в любой плоскости не должны превышать 5мм на 3м по всей длине проверяемого отрезка зонда.

Уменьшение высоты конуса наконечника зонда при максималь­ном его износе не должно превышать 5мм, а диаметра - 0,3мм.

3.3. Подготовку к работе установки для статического зондиро­вания следует выполнять в соответствии с требованиями инструк­ции по ее эксплуатации.

3.4. Точки зондирования необходимо выносить в натуру геоде­зи­чес­кими методами и закреплять на местности временными зна­ками.

Планово-высотная привязка точек зондирования должна конт­роли­роваться после проведения зондирования.

3.5. В случаях невозможности (по условиям природного релье­фа) расположить установку на точке зондирования должна про­изводиться вертикальная планировка площадки.

3.6. Отклонение мачты установки для статического зондирова­ния от вертикали не должно превышать 5°.

 

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

 

4.1. Порядок операций в процессе проведения полевых испы­таний грунта должен соответствовать предусмотренному инст­рукцией по эксплуатации установки для статического зондиро­вания.

4.2. Показатели статического зондирования грунта в процес­се вдав­ливания зонда необходимо регистрировать непрерывно ли­бо с интер­валом по глубине не более 0,2м.

4.3. Скорость погружения зонда в грунт должна быть (1,0±0,3) м/мин.

4.4. Испытание грунта следует заканчивать после достижения задан­ной глубины или предельных усилий на зонд.

4.5. Регистрацию результатов испытаний грунтов статическим зонди­рованием следует производить в «Журнале статического зон­дирования» (рекомендуемое приложение 3) или на диаграммной ленте.

4.6. После окончания испытания грунта зондировочную сква­жину надлежит тампонировать грунтом и закреплять знаком с соответ­ствующей маркировкой (номер точки испытаний, организа­ция), а также очистить площадку от мусора и восстановить поч­венно-растительный слой в местах, где он был нарушен в резуль­тате производства работ по зондированию.

 

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

 

5.1. Результаты статического зондирования следует оформлять в виде графиков изменения по глубине показателей зондирования, приве­денных в рекомендуемом приложении 4, составляемых по данным «Журнала статического зондирования» или по диаграм­мным лентам, полученным при автоматической записи результа­тов зондирования (если запись ведется не в масштабе, преду­смотренном п. 5.2).

5.2. Масштаб графиков статического зондирования следует принимать:

по вертикали - 1 см на графике равен 1м глубины зондиро­вания:

по горизонтали - 1 см на графике равен:

2 МПа (20 кгс/см²) удельного сопротивления грунта под наконеч­ником (конусом) зонда, если это сопротивление равно или более 1 МПа (10 кгс/см²);

0,2 МПа (2 кгс/см²) удельного сопротивления грунта под наконеч­ником (конусом) зонда, если это сопротивление менее 1 МПа (10 кгс/см²);

5 кН (500 кгс) сопротивления грунта на боковой поверхности зонда;

20 кПа (0,2 кгс/см²) удельного сопротивления грунта на участке боковой поверхности зонда (муфте трения).

Допускается изменение масштабов графиков при обязательном сохранении соотношения между указанными выше масштаба­ми верти­кальных и горизонтальных координат.

5.3. Графики статического зондирования следует, как правило, совмещать с инженерно-геологическими колонками горных выра­боток, расположенных вблизи (не далее 5м) от точки испытания статическим зондированием, и с инженерно-геологическими разрезами.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

 

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

Термин	Определение
Статическое зондирование	Процесс погружения зонда в грунт ста­ти­че­с­­­кой вдав­ливающей нагрузкой с изме­ре­ни­ем показателей сопротивления грунта
Точка испытаний (зондирова­ния)	Пункт (точка), в котором планируется или проведено испытание грунтов
Зонд	Устройство, воспринимающее сопротив­ле­ние грунта в процессе вдавливания
Измерительное устройство	Устройство, преобразующее сопротивле­ние грунта в механический или электричес­кий сигнал
Устройство для вдавливания и извлечения зонда	Силовое устройство механического, гид­рав­лического или пневматического дейст­вия
Опорно-анкерное устройство	Конструкция, на которой размещено уст­рой­с­тво для вдавливания и извлечения зонда
Штанга	Часть зонда, служащая для передачи усилия от устройства для вдавливания к извлечения
Наконечник	Нижняя часть зонда
Конус	Нижняя часть наконечника, воспринима­ю­щая сопротивление грунта
Муфта трения	Часть наконечника зонда типов II или III, расположенная между конусом и штангой и воспринимающая сопротивление грунта на боковой поверхности
Кожух	Часть наконечника зонда типа I, распо­ложенная между конусом и штангой
Канал связи	Устройство, служащее для передачи сиг­на­ла от зонда к регистрирующим прибо­рам
Регистрирующий прибор	Прибор, фиксирующий показатели сопро­ти­в­ления грунта
Удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда	Сопротивление грунта наконечнику (кону­су) зонда, отнесенное к площади осно­вания наконечника (конуса) зонда
Сопротивление грунта на бо­ко­вой поверхности зонда	Сопротивление грунта на боковой по­верх­но­сти штанги зонда типа I
Удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда	Сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда типов II или III, отнесенное к площади боковой по­ве­р­хности муфты трения

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

 Рекомендуемое

 

Схема конструкций зондов

 

 

1- конус; 2- кожух; 3- штанга; 4- муфта трения; 5- уширитель.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Рекомендуемое

 

(Первая страница журнала)

 

Организация____________________________________________

Экспедиция ____________________________________________

Партия (отряд)__________________________________________ 

Дата текущей поверки установки____________________________

 

 

ЖУРНАЛ №

 

 СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ГРУНТОВ

 

Объект________________________________________________

Участок_______________________________________________

Заказ №_______________________________________________

Дата выполнения работ:                       Точки зондирования №

начало "____" _________________19____г.

окончание "____" _______________19_____г.

Начальник экспедиции___________________________________

(инициалы, фамилия)

Начальник партии (отряда)________________________________

(инициалы, фамилия)

Старший геолог_________________________________________

(инициалы, фамилия)

Установка для статического зондирования___________________

(тип)

Измерительное устройство и приборы_______________________

(типы)

Зонд__________________________________________________

(тип)

Устройство для вдавливания и извлечения зонда_______________

(тип)

Максимальное усилие погружения и извлечения зонда ____ кН(тс)

Наличие дефектов установки и ее отдельных узлов____________

_____________________________________________________

Нашедшего журнал просим вернуть по адресу:_______________

 

(Последующие страницы журнала)

 

Точка зондирования № _______________________________ Дата выполнения работ: начало "____" ____________19____г.	Схема расположения точки  №____
окончание "____" ___________19____г. Местоположение____________________________________ Элементы рельефа___________________________________ Координаты точки №_____: Х=___________________________ Y=___________________________ Абсолютная отметка точки №______ Н=_______________ м Конечная глубина зондирования  _____________________ м Расстояние до ближайшей выработки__________________ м

 

Глубина зондирования, м	Сопротивление грунта по показаниям шкалы измерительного прибора		Удельное сопротив­ле­­ние грунта под наконечником зонда	Общее сопро­тивление грунта,	Сопротивление грунта на боко­вой поверхности	Удельное сопротив­ление на участке боковой повер­хно­сти (муфте трения)	Приме­ча­ние
	под наконечни­ком	на боковой поверхности	МПа (кгс/см2)	кН (тс)	зонда, кН (тс)	зонда, кПа (кгс/см2)
1	2	3	4	Б	6	7	8

 

 

 (Последняя страница журнала)

 

 В журнале пронумеровано____ стр. Заполнено___________ стр. "_____" ___________________19___г.

Исполнитель ____________________________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

Журнал проверен "___"___________19___г.___________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

Замечания_______________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

Журнал принят "____"_______________________19_____г. Начальник экспедиции (партии) __________

(подпись)

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Рекомендуемое

 

Образец графического оформления результатов статического зондирования