Статическое зондирование. Методика статического зондирования.

Статическое зондирование применяется с 30-х годов XX века, сначала в Голландии, затем в других европейских странах, в Японии, США и Австралии. В нашей стране метод статического зондирования стал широко применяться с начала 60-х годов, когда строители начали осваивать участки со слабыми и специфическими грунтами, ранее считавшиеся непригодными для строительства. В таких условиях широкое распространение получили свайные фундаменты. Для получения характеристик, необходимых для расчета несущей способности свай, а также для определения показателей свойств грунтов в естественном залегании, наиболее быстрым и экономичным стал метод статического зондирования.

Статическое зондирование в сочетании с другими видами инженерно-геологических исследований грунтов применяется при инженерно-геологических изысканиях для определения:

• инженерно-геологических элементов (мощности, границы распространения грунтов различного состава и состояния);
• однородности грунтов по площади и глубине;
• глубины залегания кровли скальных и крупнообломочных грунтов;
• приближенной количественной оценки характеристик грунтов (плотности, угла внутреннего трения, удельного сцепления, модуля деформации и т.д.);
• сопротивления грунта под сваей и по ее боковой поверхности;
• степени уплотнения и упрочнения техногенных (насыпных и намывных) грунтов;
• выбора мест расположения опытных площадок для детального изучения физико-механических свойств грунтов.

Основными документами, регламентирующими проведение испытаний статическим зондированием, являются ГОСТ 19912-2001 "Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием" и Европейский стандарт 1977 года. Статическое зондирование применяется для испытаний немерзлых и талых песчаных и глинистых грунтов, содержащих не более 25% частиц крупнее 10 мм.

Испытание грунта методом статического зондирования проводят с помощью специальной установки, обеспечивающей вдавливание зонда в грунт. При статическом зондировании по данным измерения сопротивления грунта определяют удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда и удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда. Общее сопротивление зондированию включает сопротивление грунта конусу зонда и сопротивление грунта по муфте трения зонда.

По специальному заданию возможно измерение порового давления, возникающего в поровой жидкости при зондировании.

При использовании специально оборудованных зондов в процессе зондирования могут измеряться плотность, объемная влажность и естественный радиационный фон грунта с помощью радиоактивного каротажа, температура грунта и электрическое сопротивление грунта.

В состав установки для испытания грунта статическим зондированием входят:

• зонд (набор штанг и конический наконечник);
• устройство для вдавливания и извлечения зонда;
• опорно-анкерное устройство;
• устройства для измерения нагрузки и показателей сопротивления грунта.

Для испытаний используют установки различных конструкций, но со стандартным зондом (наконечник диаметром 36 мм, с углом раскрытия конуса 60°, на штангах диаметром 36 мм).

Статическое зондирование выполняется путем непрерывного вдавливания зонда в грунт. Показатели сопротивления грунта регистрируются непрерывно или с интервалами по глубине погружения зонда не более 0,2 м. Скорость погружения зонда в грунт составляет (1,2+-0,3) м/мин. Испытание заканчивают после достижения заданной глубины погружения зонда или достижения предельных усилий для применяемого оборудования. По окончании испытания зонд извлекают из грунта, а скважину тампонируют. Регистрацию показателей сопротивления грунта внедрению зонда производят в журнале испытания, на диаграммной ленте или в блоке памяти системы регистрации.

По данным измерений, полученных в процессе испытания, вычисляют значения удельного сопротивления грунта под конусом зонда и удельного сопротивление на муфте трения зонда, после чего строят графики изменения этих величин по глубине зондирования.

При расшифровке графиков статического зондирования выделяют характерные интервалы с одинаковыми или близкими значениями удельного сопротивления грунта под наконечником и на боковой поверхности.

Сопротивление конуса в песках и глинистых грунтах отличаются. В глинах и суглинках удельное сопротивление конуса возрастает медленно, равномерно и редко превышает 4-5 МПа. В песках сопротивление конуса увеличивается с глубиной быстро и скачкообразно и составляет более 5-15 МПа. Удельное сопротивление на боковой поверхности зонда в глинистых грунтах значительно больше, чем в песках, что обусловлено большим удельным сцеплением глин и суглинков.

Наиболее широко метод статического зондирования применяется при проектировании свайных фундаментов для расчета несущей способности забивных и буронабивных свай различного сечения. Статическое зондирование позволяет не только оценить возможность и целесообразность применения свайных фундаментов, но и получить полный объем показателей, необходимых для составления рабочих чертежей свайного фундамента. Применение статического зондирования позволяет во многих случаях минимизировать объем дорогостоящих и трудоемких опытных испытаний свай статической нагрузкой.