Механические свойства грунтов в Набережных Челнах

Методология испытаний механических свойств по ГОСТ 12248-2020

Испытания механических свойств грунтов в лаборатории ООО «ЭКОГОСТ» проводятся в строгом соответствии с актуализированными требованиями стандартов серии ГОСТ 12248-2020. В процессе испытаний определяются две фундаментальные группы параметров: деформационные (характеризующие осадку основания) и прочностные (характеризующие предельное сопротивление сдвигу).

1. Компрессионные испытания в одометрах (ГОСТ 12248.4-2020)

Испытание на компрессионное сжатие моделирует процесс уплотнения грунта под подошвой фундамента в условиях невозможности бокового расширения (одномерная задача деформирования):

• Образец грунта в металлическом кольце помещается в компрессионный прибор (одометр) между двумя пористыми фильтрами;
• Нагрузка прикладывается ступенями: для суглинков и глин ступени составляют обычно 0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6 и 0.8 МПа. Каждая ступень выдерживается до критерия условной стабилизации деформации (не более 0.01 мм за последние 12–24 часа наблюдений);
• По результатам опыта строится компрессионная кривая изменения коэффициента пористости от давления: e = f(p);
• В интервале проектных давлений (обычно 0.1–0.2 МПа или 0.2–0.3 МПа) определяется одометрический модуль деформации E_oed (МПа):
  E_oed = (1 + e₀) / a
  где e₀ — начальный коэффициент пористости; a = (e₁ — e₂) / (p₂ — p₁) — коэффициент сжимаемости;
• Переход к расчетному модулю деформации грунта E выполняется с использованием повышающего коэффициента β по таблице 5.7 СП 22.13330.2016: E = β · E_oed (для глин β = 1.1–1.5, для песков β = 2.0–4.0).

2. Определение прочностных характеристик методом одноплоскостного среза (ГОСТ 12248.1-2020)

Прочностные параметры грунта — эффективный угол внутреннего трения φ (град) и удельное сцепление c (кПа) — определяются на основе закона предельного равновесия Кулона: τ = σ · tgφ + c:

• Испытание проводится на серии не менее чем из трех образцов-близнецов, отобранных из одного монолита;
• Образцы обжимаются различными нормальными напряжениями σ₁, σ₂, σ₃ (соответствующими природному и расчетному дополнительному давлению от здания);
• К подвижной каретке прикладывается горизонтальная срезающая сила с непрерывным замером деформации сдвига до момента разрушения грунта (скачкообразный срез или достижение относительной деформации сдвига 10%);
• По точкам среза строится прямолинейный паспорт прочности. Тангенс угла наклона аппроксимирующей прямой дает tgφ (угол трения), а отрезок, отсекаемый на оси ординат, — сцепление c;
• Испытания проводятся по схемам: консолидированно-дренированный срез (КД) — для медленно возводимых объектов с полной фильтрацией поровой воды, и неконсолидированно-недренированный срез (НН) — для оценки устойчивости водонасыщенных глин при быстром нагружении.

3. Трехосные стабилометрические испытания (ГОСТ 12248.3-2020)

Стабилометрические испытания являются наиболее совершенным методом механики грунтов, полностью воспроизводящим пространственное напряженное состояние (3D):

• Цилиндрический образец в эластичной водонепроницаемой мембране помещается в камеру высокого давления;
• В камере создается регулируемое гидростатическое обжатие σ₃, после чего штоком прикладывается вертикальный девиатор напряжений q = σ₁ — σ₃;
• В процессе девиаторного нагружения измеряются продольная и поперечная деформации, поровое давление и дилатансия (изменение объема);
• По результатам опыта определяются модуль деформации E, коэффициент Пуассона ν, а также параметры для нелинейных моделей грунтов (Hardening Soil): секущий модуль E₅₀^ref, одометрический модуль E_oed^ref и модуль разгрузки-повторного нагружения E_ur^ref.

Состав официального технического отчета по механике грунтов

Заказчик получает официальный отчет, оформленный по ГОСТ Р 21.301-2021 и СП 47.13330.2016:

1. Протоколы компрессионных, сдвиговых и трехосных испытаний аккредитованной лаборатории РОСС RU;
2. Графики компрессионных кривых с выделением структурной прочности грунта p_str;
3. Паспорта прочности Мора-Кулона с графиками среза τ = f(σ);
4. Сводная ведомость статистической обработки механических характеристик по ГОСТ 20522-2012 для каждого инженерно-геологического элемента (ИГЭ) с расчетом нормативных и расчетных значений φ_I, c_I (для расчетов несущей способности по I предельному состоянию при α = 0.95) и φ_II, c_II, E_II (для расчетов осадок по II предельному состоянию при α = 0.85);
5. Свидетельства государственной поверки стабилометров, одометров и силоизмерительных датчиков.