Динамическое зондирование

Метод динамического зондирования как полевой метод исследования грунтов основан на определении их сопротивления внедрению зонда под действием динамической нагрузки. Динамическое зондирование входит в состав инженерно-геологических изысканий и служит для определения:

• состава и свойств грунтов;
• ИГЭ в инженерно-геологическом разрезе;
• глубин залегания скальных и крупнообломочных пород;
• физико-механических свойств грунтов;
• плотности и прочности грунтов со стечением времени;
• мест проведения полевых испытаний грунтов другими методами.

По результатам динамического зондирования вычисляют условное динамическое сопротивление грунта РД, МПа (кгс/см2) погружению стандартного зонда.

При испытаниях грунтов динамическим зондированием применяют установки, состоящие из зонда (извлекаемого или неизвлекаемого), ударного устройства, опорной рамы и измерительного устройства.

Динамическое зондирование выполняют с помощью установок динамического зондирования, которые подразделяются на три типа по величине РД.

Динамическое зондирование выполняют последовательно забивая свободно падающим молотом зонд в грунт, одновременно ведётся замер осадок зонда после нанесения нескольких ударов. Число таких ударов (n) называемых залогом , зависит от грунта и выбирается в диапазоне 1¸20. Для рыхлых песчано-глинистых пород оно не превышает 5.

Динамическое зондирование прекращают когда достигнута заданная глубина или когда погружение зонда незначительно (меньшее 2¸3 см за десять ударов). Перерывы в зондировании допускаются только для добавления штанг. По окончании зондирования либо извлекают из грунта весь инструмент (комплект ударных штанг с зондом), либо только комплект штанг в зависимости от применяемой конструкции зонда.

В процессе зондирования необходимо контролировать вертикальное положение зонда. Наращивание штанг выполняется с помощью штангового ключа посредством поворота погруженного зонда по часовой стрелке. Усилия при повороте штанг описываются в журнале, как и другие наблюдения, и учитываются при расчётах.

Условное динамическое сопротивление Р_Д вычисляют по формуле:

Р_Д =А∙K∙Ф∙n / h

где А - удельная энергия зондирования, Н/см (кгс/см), для лёгких установок А =280 H/см, для средних – 1120 H/см, для тяжёлых – 2800 H/см;

К – табличный коэффициент, определяющий потери энергии при ударе молота, вызванной инерционностью снаряда;

Ф – коэффициент, определяющий потери энергии на трение штанг о грунт; равен 1 при крутящем моменте меньше 5 кНсм; определяется опытным путём, когда крутящий момент колеблется от 5 до 15 кНсм. Если данные трения штанг о грунт отсутствуют, то используют табличные значения коэффициента Ф;

n - количество ударов в залоге;

h - глубина погружения зонда за залог.

Результаты динамического зондирования оформляют в виде непрерывного ступенчатого графика (рис. 1). На графике видны изменения значений условного динамического сопротивления РД по глубине. Далее график усредняют. По усреднённому графику определяют средневзвешенные показатели зондирования для каждого инженерно-геологического элемента. Для построения графика используются масштабы: на вертикальном - 1 см равен 1 м глубины зондирования, на горизонтальном - 1 см равен 2 МПа условного динамического сопротивления. Параллельно на график наносят число ударов (n) нарастающим итогом. Графики совмещают с инженерно-геологическими колонками горных выработок, расположенных не далее 1,5-2,5 м от точки зондирования.

Одна из характерных особенностей метода динамического зондирования заключается в том, что эпюры условного динамического сопротивления, характеризующие изменение свойств пород по разрезу, могут быть использованы для расчленения толщи пород на слои. В том случае, когда условное динамическое со­противление внедрению зонда примерно одинаково, т.е. индикационная линия приближается к прямой или слабо изогнутой кривой, слой считается однородным.

Если же этот показатель меняется (индикационная кривая графика - ломаная), то слой неоднороден.

Расчленение разреза на отдельные слои с последующим выделением инженерно-геологических элементов производится осреднением значений условного динамического сопротивления зондированию, нахождением среднего абсолютного отклонения и среднего квадратичного отклонения с помощью методов математической статистики.

По результатам расчетов средних значений условного динамического сопротивления зондированию по таблицам определяют плотность сложения песков.

Для зданий и сооружений III класса согласно СНиП 2.02.01-83 допускается определять модуль деформации Е песчаных грунтов при глубине их залегания до 6 м только по данным динамического зондирования в зависимости от Р_Д, используя таблицу 1.

Кроме того, для сооружений III класса допускается определять угол внутреннего трения песчаных грунтов только по данным динамического зондирования в зависимости от Р_Д, используя таблицу 2.

Оценка модуля деформации песчаных грунтов. Таблица 1

Оценка угла внутреннего трения песков. Таблица 2