Каким типом штампа испытывать?

Штамповые испытания грунтов проводят для определения следующих характеристик деформируемости:
- модуля деформации Е минеральных, органо-минеральных и органических грунтов;
- начального просадочного давления psi и относительной деформации просадочности εgi для просадочных глинистых грунтов при испытании с замачиванием.  

Существуют шесть видов штампов. Основным конструктивным отличием является площадь основания штампа, которая подбирается в соответствии с типом испытываемого грунта, уровнем подземных вод и глубиной испытания.
Наша компания выполняет испытания штампами всех шести типов.

Типы штамповых испытаний:

1) Испытания грунтов круглым жестким штампом в котлованах и шурфах;

2) Испытания винтовым штампом в скважинах;

3) Штамповые испытания грунтов по методике ОДМ 218.5.007-2016;

4) Метод испытания штампом с замачиванием просадочных грунтов;

5) Штамповые испытания в основании свай, изготавливаемых в грунте;

6) Испытания горячим штампом многолетнемерзлых грунтов.

Полевые испытания грунтов

Перед проведением полевого этапа испытаний, специалистами нашей организации, на основе технического задания организации заказчика и в соответствии с условиями проведения испытаний на конкретном объекте строительства, составляется программа штамповых испытаний. В программе отражаются основные этапы и условия проведения работ, прописываются ступени нагрузки, требования к испытательному оборудованию и используемым измерительным приборам.

Процесс проведения испытаний подразумевает нагружения штампа ступенями давления. Упором для домкрата служит испытательный стенд. В комплект стенда может входить испытательная платформа, железобетонные конструкции, либо строительная техника. Масса стенда должна минимум на 20% превышать значение ступени с максимальной нагрузкой на штамп.

Определение деформационных характеристик грунта

При выполнении испытания грунтов штампами, нагрузка на штамп передается ступенями нагружения. Количество ступеней определяется в соответствии с типом испытываемого грунта и максимальным давлением под основанием проектируемого здания или сооружения. Перед переходом на следующую ступень обязательным условием является наступление условной стабилизации деформации грунта. Критерий стабилизации определяется в соответствии с ГОСТ-20276.1-2020 и отражается в программе испытаний.
Общая продолжительность испытания грунтов штампом зависит от типа самого грунта и количества ступеней нагрузки.

Испытания проводят до соответствия давления под подошвой штампа наибольшей испытательной вдавливающей нагрузке или до момента исчерпания сопротивления грунта. Общее число ступеней давления должно быть не менее четырех.

В процессе проведения испытания специалисты испытательной организации ведут полевые журналы. В журналах отражаются показатели осадки штампа, данные манометра, а также данные временного хронометража.

Измерительные приборы и оборудование, используемое в ходе проведения испытаний, проходит периодические метрологические поверки и калибровки.

Интерпретация результатов штамповых испытаний

Интерпретация результатов просадок и деформаций при штамповых испытаниях грунтов основывается на анализе графика зависимости осадки штампа от приложенной нагрузки. Каждое испытание грунта методом штампа описывается в отчете в соответствии с требован ГОСТ 20276.1-2020Вот основные этапы и критерии интерпретации:

Построение графика

После завершения испытаний строится график зависимости осадки штампа (s) от приложенного давления (p): s=f(p).
Этот график позволяет визуально оценить характер деформации грунта на разных этапах нагружения.

Определение модуля деформации

Модуль деформации (E) вычисляют по формуле, установленной ГОСТ 20276.1-2020, для участка графика, где зависимость осадки от давления наиболее линейна. Обычно берут диапазон от начального давления (p₀) — равного напряжению от вышележащего грунта — до давления на одной из следующих ступеней (pn), соответствующих прямолинейному участку графика. Если при очередном увеличении давления осадка возрастает резко (прирост осадки становится вдвое больше, чем на предыдущей ступени), это указывает на переход в область пластических деформаций или начало просадки.

Критерий условной стабилизации

На каждой ступени нагружения выдержка продолжается до тех пор, пока скорость осадки не станет менее 0,1 мм за установленный для данного типа грунта промежуток времени. Это свидетельствует о завершении основной части деформации на данном этапе.

Оценка просадочности

Для просадочных грунтов проводят дополнительные испытания с замачиванием. Просадочные свойства определяют по изменению осадки при увлажнении и вычисляют начальное просадочное давление (p_sl) и относительную деформацию просадки. Если после замачивания при прежней нагрузке осадка резко возрастает, это свидетельствует о наличии просадочных свойств.

Характер деформации

Если на графике наблюдается резкое увеличение осадки при незначительном приросте нагрузки или незатухающие деформации при постоянном давлении, это указывает на нестабильность основания и возможные просадки или разрушения при эксплуатации. Такое испытание грунта штампом может говорить о необходимости проведения дальнейшего уплотнения грунта или даже замене типа основания.

Выводы для проектирования

Полученные значения модуля деформации, просадочного давления и коэффициента просадки используются для расчёта осадок и выбора типа фундамента. Высокая просадочность или низкий модуль деформации требуют усиления основания или применения специальных конструктивных решений.

Таким образом, интерпретация результатов штамповых испытаний позволяет не только количественно оценить осадки и деформации, но и сделать выводы о пригодности грунта для строительства и необходимости дополнительных мер по обеспечению устойчивости сооружения. Качественно выполненное испытание штампом, позволяет заказчику понять реальную картину состояния грунтов на объекте строительства.