Способ статического зондирования грунтов Советский патент 1978 года по МПК G01N11/12 G01N33/24 E02D1/02 

(54) СПОСОБ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ГРУНТОВ Moro грукга вдавливают цилиндрический зоад с конусообразным наконечником с измерением любого сопротивления и трения грунта по боковой поверхности зонда 2. По полученным дашшм зондирования при помощи эмпирических коэффициентов рассмтывают норматавные 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 получе шя достоверной информации о механических свойствах грунта. Результаты зондирования известным способом, в силу ограниченности и недостаточной представительности информации об удельном трении по боковой noBepxiiocTH, позволяют лишь весьма приб лиженно оценить полное Tpeime по боковой поверх ности забивной висячей сваи, и следовательно, ее несущую способность. В большинстве случаев безаварийная работа свайного фундамента обеспечивается за счет знащпельного и экономически необоснованного апаса. Кроме этого, данные статического зощуфования, выполненного известным способом, совершенно недостаточны для определения оптимальных раз меров сйаи. Подтверждением необосновшности запаса явля ется су1цественное отлична расчетной несущей способности от фактической, определешадй испытанием свай статической нагрузкой. В ряде случаевнесущая способность свай, вычисленная по данным зондировашш, составляет от 48 до 375% от фактической. Цель изобретения состоит в устранении указанных недостатков и в получении при статическом зондировании таких данных об удельном Tpetnra 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, гд 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 дааметрами цилиндрической части зонда. Полученных результатов достатошо, чтобы для каждого однородного (элементарного) слоя грунта путем а1троксимащ1И построить функционмьные зависимости удельного бокового трения с.б.у. от радиуса зонда г i(o). PCS.,. Располагая этими данными также по каждому СЛОЮ грунта, определяют удельное боковое трение дпя сваи с произволыш1ми размерами поперечного сечения. Совокупность оиредеиенных для каждого слоя величин позволяет соответствующей математической обработкой результатов ь числигь несущую способность сваи (Р) по формуле: .5.E;, где К - коэффициент однородности грунта основания сваи; m - коэффициент условий работы; R - нормативное сопротивление грунта под концом сваи; F - поперечного сваи; и.- периметр поперечного сечения сваи; .б.у. удельное боковое трение свам,определяемое по функциональной зависимостиР () ДЛЯ i-ro слоя; i - толщина i-ro слоя грунта. В реальных условиях действует целый-ряд факторов, определяющихвеличину удельного трения по боковой поверхности сваи, nqnjKbm и надежный учет которых не представляется возможным. Поэтому особенно ценным преимуществом изобретения является то,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 возм6жность,О1Ш раясь на информавдю о величинах удельного бокового трения для разных слоев грунта (Рс.б.у) определять не только несущую способность сваи заданных размеров, но оптимальные размеры (диаметр, дгпшу) сваи, 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 измене1шя велиодны удельного трения по боковой поверхности зонда от его радиуса (в условных едшшгах). Одной из существующих установок (например: С-832 или зонд - 1) на площадке в намеченной точке осуществляется статическое зондировшие с одновреме1щой регистрацией лобового сопротивле1ШЯ и удельного трения по боковой поверхности при наименьшем диаметре зонда и удельного трения по боковой поверхности последующих диаметров. Выбор дааметров применяемых зондов определяется следуюшлми соображениями -из опыта статического зондирования известно, что минимальный по диаметру зонд с размером 35,7 мм ставдаретзован. Диаметр наибольщего зонда ограничивается силовыми возможностями зондировочной установки,адиаметры промежуточных определяются точностью измерительной аппаратуры зондировочной установки. Можно рекомендовать применение в. качестве первого диаметра 35,7 мм, второго - 45- 50 мм и третьего - 60-62 мм.

Из теиретического рассмотрения jyin удельного трения по боковой поверхности (с.б.у.) как функции от радиуса (го) в случае текучей срецы следует,

C-S-Y.-COnsl,(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 зовда, радиус которого стремится к нулю 0) с осью ординат.

В упругой среде трение по боковой поверхности зонда как функции радиуса выражается линейной зависимостью: где Kj - коэффициент пропорпиональности, численное значегше которого может быть получено как аналитически, так и графически (на фиг. 1 прямая 2). Данные, полученные в результате зондировани описанным выше способом, аппроксимируются функциональной зависимостью удельного трения по боковой поверхности зовда от радауса. 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 грунта в слое) значению РПт большему или мень шему РО- В этом случае зависимость удельного тре ния по боковой поверхности зонда от его радиуса может быть описана, например, следуюшими выра жениями:Pcky( - oXi-r )P, Pis.,) PcS.v To-T ) + (5) ГuUPeim Pol с.5.)4р,ж , 6) гдеос,а;,13 и bj- параметры. Графики функциональных зависимостей (3), (4), (5), (6), приведенные на фиг.2., даны в условных единицах. Численные значе1шя искомых величиноС, ,(3.; |3-; bj при количестве диаметров зондов, которыми проводилось зондирование, равное - 3, опре ™п. енР.а-етг э для (3) cij f za-t.a Г12 и Г23 - промежуточные значения радиусов зондов, принимаемые в вычисленных как средние из смежных; .:vipi

Г) , Гг и РЗ - радиусы зондов;

РЬ Pj и РЗ - значение удельных трений на боковой поверхности soiwa при Г), г и Гз соответственно.

„ t

12

23

P2iw-.,

otiP- i J,

Ph( где: n 1,2,3.

Д1Ш (4)

w- fp pt )f. /p4/p /

di

p -p

12 2Э p; Ui+r-,,,) pisK+r ga) PJiJ (PEim-PJ -ТТГ- где: n 1,2,3; ля (5) .1-Ен|Р251 2. Рд k ,r.,, P im Pn-CP -PE4m)r где n 1,2,3; ля (6) , 2. (Aa Т 2Э ) - г(- . - i T-p-i 2312 ) ( P,-P2im Ptiffl PTi-() где: n 1,2,3. Численное значение параметров odj ,а i j р j 3 и количестве различных даиметров, которыми оводится зондирование, большим трех, находитматематической обработкой, например, по спобу наименьших квадратов. Полученные вел|1чины позволяют определить KOMbie значения с.б.у.. оцео1ть меру рассеяния

и доверительные границы параметров дальнейшей магемагаческой обработкой по каждому слою в прделах KOTOpoio .б.у. можно считать стационарной случайной величиной, принимающей в пределах i-ro слоя некоторь1е значения Рс.б.у,

Таким образом, в результате осуществления статического зо1щирования в каждой точке зондами 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 зондарования без существенного измене1шя применяемого для этих целей oбopyдoвaнияj

отказаться от проведешм комплекса изысканий, необходимых в настоящее время для обеспечения исходными данными проектирования и строительства свайных фундаментов за счет повыщения информативности и представительности статического зондирования

обеспечить возможность выбора для каждого сооружения оптимального количества и размеров свай;

снизить стоимость строительства сооружений на свайных фундаментах за счет С1южешш сроков и стой- ОСТИ изыскании 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 повыщения достоверности информации о механических свойствах грунта, вдавливание осуществляют последовательно не менее трех раз в одну точку исследуемого грунта зондами с последовательно возрастающими диаметрами цилиндрической части зонда.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе:

1.Бондарик Г. К., Комаров И. С., Ферронский В. И. Полевые методы инженерно-геологических исследований, М., изд. Недра, 1967, с. 219226.

2.Авторское свидетельство СССР № 414516, кп.СО n3/42,G01n3/10,E02dl/02; G01 I 1/02, 24.U.71.

(условные в о единицы) n (услоВныв с.В.у единицы Рцт Л (условные о единицы)