Способ статического зондирования грунтов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) (02823 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27,08.74 (21) 2057200/33 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15,04.78, Бтоллетень № 14 (45) Дата опубликования описания 29.03,78 (51) M. Кл. G 01 1ч 11/1-

G 01 N 33/24

Е 02 0 1/02

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам нзооретений н открытий (53) УДК 625.155:624..131.35 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. Я. Каумов, Н. А. Бохмаи и М. Л. Дивинскнй

Украинский государственный головной институт инженерно-технических изысканий "УКРГИИНТИЗ" (71) Заявитель (54) СПОСОБ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

ГРУНТОВ

Изобретение относится к области строительст-ва и может быть использовано при проектировании и строительстве свайных фундаментов.

В настоягцее время для. определения несущей способности и необходимой глубины погружения свай используют несколько методов: испытание пробных свай статической. нагрузкой, опытная забивка свай, динамическое зондирование, статическое зондирование.

Испытания пробных свай статической нагрузкой очень трудоемки, дорого стоят и проводят их только при возведении сложных и ответственных сооружений.

Опытную забивку свай применяют в период строительства, а не при изысканиях, кроме того, сопротивления, подсчитанные даже по самым совершенным формулам, оказываются ненадежными и приходится принимать большие коэффициенты запаса.

Динамическое зондирование используют только для определения необходимой глубины забивки свай.

Методики определения несущей способности свай по данным статического зондирования основаны на использовании зондов одного диаметра, обес2 печивающих при задавливанин определение лобового ,и бокового сопротивления с последующим применением в расчетах параметров свай:различных эмпирических формул, отличающихся коэффициентами запаса.

Так, например, Ван дер Всен (Голландия) применяет формулу с коэффициентом запаса при рас. чете допустимости нагрузок для свай-стоек — 2,5, Мензенбах (ФРГ) соответственно — от 2,5 до 3,3, Мохан (Индия) и Богданович (Югославия) —. 2,5 и коэффициент запаса при расчете трения по боковой поверхности сваи — 2 (1).

Известный способ статического зондирования основан на применении зондов диаметром 35,7 мм (36 мм). Статическое зондирование осуществляется в каждой точке один раз, а результаты оформляются в виде совмещенных графиков изменения по ,тлубине удельного сопротивления грунта конусу зонда Рс к и общего сопротивления грунта боковой повеРхности зонда Рс б или значениЯ Удельного сопротивления грунта на участке боковой поверхности зонда на длинной глУбине Рс б у .

Наиболее близкий к настоящему изобретению способ статического зондирования грунтов, заклю;чаюшийся в том, что в избранную точку исследуемого груни вдавливают цилиндрический зонд с конусообразш м наконечником с измерением люоого сопротивления и трения грунта по боковой поверхности зонда (2), По полученным данным зондирования при помощи эмпирических коэффициентов рассчитывают нормативные сопротивления грунта под концом сваи и на ее боковой поверхности, используемые затем совместно с дополнительными эмпирическими коэффициентами условий работы и однородности грунта в расчете несущей способности свай.

Недостатком известного способа статического зондирования является невозможность получения достоверной информации о механических свойствах грунта. Результаты зондирования известным способом, в силу ограниченности и недостаточной представительности информации об удельном трении по боковой поверхности, позволяют лишь весьма приближенно оценить полное трение по боковой поверхности эабивной висячей сваи, и следовательно, ее несущую способность. В большинстве случаев безаварийная работа свайного фундамента обеспечивается за счет значительного и экономически необоснованного апаса.

Кроме этого, данные статического зондирования, выполненного известным способом, совершенно недостаточны для определения оптимальных раз. меров сваи.

Подтверждением необоснованности запаса является существенное отличие расчетной несущей способности от фактической, определенной испытанием свай статической нагрузкой. В ряде случаев несущая способность свай, вычисленная по данным зондирования, составляет от 48 до 375% от фактической.

Цель изобретения состоит в устранении указанных недостатков и в получении IlpH статическом зондировании таких данных об удельном трении по боковой поверхности зонда, которые позволили бы определять достоверное значение трения по боковой поверхности сваи и, следовательно, обоснованную величину ее несущей способности и оптимальные размеры в различных грунтовых условиях, где целесообразно применение свайного фундамента.

Поставленная цель достигается тем, что вдавливание осуществляют последовательно не менее трех раз в одну точку исследуемого грунта зондами с последовательно возрастающими диаметрами цилиндрической части зонда.

Полученных результатов достаточно, чтобы для каждого однородного (элементарного) слоя грунта путем аппроксимации построить функциональные зависимости удельного бокового трения Рс,б у от радиуса зонда г: Р " - Х(» ).

Располагая этими данными также по каждому .слою грунта, определяют удельное боковое трение дпи сваи с произвольными размерами поперечного сечения.

3

Совокупность определенных для каждого слоя величин поэво и эволяет соответствующей математической обработкой результатов вычислить несущую способность сваи (Р) по формуле: и

1э K1%% ь 4 1.1Д. 1э с..у где К вЂ” коэффициент однородности грунта основания сваи;

m — коэффициент условий работы;

R — нормативное сопротивление грунта под концом сваи;

F — площадь поперечного сечения сваи;

U,— периметр поперечного сечения сваи;

Рс g у — удельное боковое трение сваи,, определяемое по функциональной зависимости Р =

= 1(t o) для i-го слоя;

1; — толщина i-ro слоя грунта, В реальных условиях действует целый ряд факторов, определяющих величину удельного трения по боковой поверхности сваи, полный и надежный учет которых не представляется возможным. Поэтому особенно ценным преимуществом изобретения является т,что полученная в предлагаемом процессе зондирования интегральная информация об удельном трении по боковой поверхности зондов различных диаметров позволяет повысить достоверность определения величины удельного бокового трения

Рс,б.у. для сваи При этом появляется возможность,опи раясь на информацию о величинах удельного боковоI го трения для разных слоев грунта (Рс б,у ), определять не только несущую способность сваи заданных размеров, но оптимальные размеры (диаметр, длину) "".âàè, исходя из заданной несущей способности.

На фиг. 1 — график зависимости удельного трения по боковой поверхности зонда от его радиуса для случаев зондирования в текучей, абсолютно твердой и упругой средах(в условных единицах); на фиг. 2 — график зависимости изменения величины удельного трения по боковой поверхности зонда от его радиуса (в условных единигах).

Одной из существующих установок (например:

С вЂ” 832 или зонд — 1) на площадке в намеченной точке осуществляется статическое зондирование с однов ременной регистрацией лобового сопротивления и удельного трения по боковой поверхности при наименьшем диаметре зонца и удельного трения по боковой поверхности последующих диаметров. Выбор диаметров применяемых зондов определяется следующими соображениями .из опыта статического зонцирования известно, что минимальный по диаметру зонд с размером 35,7 мм стаццартизован. Диаметр наибольшего зонда ограничивается силовыми возможностями зондировочной установки, а диаметры промежуточных определяются точностью измерительной аппаратуры эондировочнои установки. Можно рекомендовать применение в. качестве первого диаметра 35,7 мм, второго — 45—

50 мм и третьего — 60 — 62 мм.

60 8 3 для (4) 15 cfi

l I

2Ь

Ь ь!

1" 1" ж

35 (Ъ)

Ро (4} где n = 123; дпя {6) I

2Ь Ю

Ь; (Ро " гг1) j

b;+ +v Р2- 3

P ã

1 э Р2

1 аз . э

Из теоретического рассмотрения цдя удельного тРениЯ по боковой повеРхности (Рс б у) как функции от радиуса (rir) в случае текучей средь| следует

5 3сЗ.у - COh&t, (1) что изображено на фиг. 1 прямой 1.

Для абсолютно твердой среды график зависимости трения по боковой поверхности от радиуса совпадает, начиная с точки Ро (удельное трение по боковой поверхности "нулевого зонда, радиус которого стремится к нульз i0 0) с осью ординат.

В упругой среде трение по боковой поверхности зонда как функции радиуса выражается линейной зависимостью:

1 с,5.y= " i о " о г (2) где. К; — коэффициент пропорциональности, численное значение которого может быть получено как аналитически, так и графически (на фиг, 1— прямая 2).

Данные, полученные в результате зойдирования описанным выше способом, аппроксимируются функциональной зависимостью удельного трения по боковой поверхности зонда от радиуса. С увеличением радиуса зонда в реальных условиях значение удельного трения по боковой поверхности может оставаться или неизменным, или стремиться к некоторому, определенному (для данного состояния

30 гРУнта в слое) значению РГ1ги, большемУ или меньшему Ре. В этом случае зависимость удельного трения по боковой поверхности зонда от его радиуса может быть описана, например, следуюшими выражениями:

Р.,а,„=(" " - .)( 8 -(Рьи - р,) —.-"- -.м

P g =(P -VEiw)t + РГ т (Z} (Рбнт iV )

7 =(Р -70 пт) +P fj (ь} гдеса;,a;,P; н b; — параметры.

Графики функциональных зависимостей (3), (<) (з) (6) приведенные на фиг,2, даны в условных единицах.

Численные значения искомых величинами;;o .

Р ; Ь; при количестве диаметров зондов, которыми проводилось зондирование, равное — 3, определяются: для (3) сг = где 2З- Г Л

Гг 2 И Г2 З вЂ” ПРОМЕжУтОЧНЫЕ ЗНаЧЕНИЯ РаДИУСОВ г5 зондов, принимаемые в вычисленных как средние из смежных;

ri, гт и гз — радиусы зондов;

Pi, P и P3 — значение удельных трений на

5оковой поверхности зонда цри г1, rz и r3 соот. ветственно.! t 2Э

Рюгщ- Р—

Р - a e r 12 Р 3(4 Гг.ть т а.

l Р пт = Рп (0, -Р } 2 где: и = 1,2,3.

РЬщ-Р = о r сК. ос

Q1 " Ра1

0 а 4.v где: n = 1,2,3; дпя (5) i t

Г2 2Э

1з -Р Вt Ttf— о р,, $-/ 1 г2 p. f pi 23

1" 1 / эт пт =>rz -(Р,- пт1<

1 (Г 2 (д. 1 2 zg) 2(г2 2Ь Н3, ь, 1 Р, (b;

Ь Ь где: и = 1,2,3.

Численное значение параметров га1,а,, j31,Ь при количестве различных даиметров, которыми проводится зондирование, большим трех, находится математической обработкой, например, по способу наименьших квацратов.

Получ нные величины позволяют определить ! гскомые значения Рс б у, оце :ить меру рассеяния

602823

P (усяодние

1 Г 1 4 5 6 7 Ф о единицы) юг i

7 н доверительные границы параметров дальнейшей математической обработкой по каждому слою в rrp«. -!

re»ax котоРого Рс,б у можно считать стационаРной

«.»учайной величиной, принимающей в пределах i-ro с»оЯ некотоРые значениЯ «- с.б у

1 ,5

1 аким образом, в результате осуществления статического зондирования в каждой точке эондамн не менее, чем трех различных диаметров можно получить такую информацию, математическая обработка которой позволит выбрать оптимальные размеры и определить достоверную несущую способность забивной сваи.

Использование изобретения позволяет: повысить информативность и представительность статического зондирования без существенного изменения применяемого для этих целей оборудования. отказаться от проведения комплекса изысканий, необходимых в настоящее время для обеспечения исходными данными проектирования и строите»ьства свайных фундаментов за счет повышения 2О информативности и представительности статическо. го зондирования обеспечить возможность выбора для каждого сооружения оптимального количества и размеров

«лай; 25 снизить стоимость строительства сооружений на свайных фундаментах за счет снижения сро8 ков и стон" ости изысканий и значительного снижения стоимости свайных фундаментов, Формула изобретения

Способ статического зондирования грунтов, включающий вдавливание цилиндрического зонда с конусообразным наконечником в избранную точку исследуемого грунта с имерением лобового сопротивления и трения грунта по боковой поверхности зонда, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности информации о ме. ханических свойствах грунта, вдавливание осуществляют последовательно не менее трех раэ в одну точку исследуемого грунта зондами с последовательно возрастающими диаметрами цилиндрйческой части зонда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Бондарик Г. К., Комаров И. С., Ферронский В. И. "Полевые методы инженерно-геологических исследований", М., изд. "Недра", 1967, с. 219—

226.

2. Авторское свидетельство СССР К 414516, кл. G 01 и 3/42, G 01 и 3/10, Е 02 d 1/02; 6 01 1/02, 24 11.71. (услабные

Единицы) Составитель И. Насоновский

Техред Н. Аидрейчук Корректор М. Демчик

1»дактор Е. Братчикова

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 заказ 183В/За краж 1112 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5