Основи та підвалини будинків і споруд

ҐРУНТИ

Методи лабораторного визначення властивостей просідання

Основания и фундаменты зданий и сооружений

ГРУНТЫ

Методы лабораторного определения характеристик просадочности

Bases and foundations of buildings and structures

SOILS

Чинний від 2010-10-01

1СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ

Цей стандарт поширюється на глинисті просідні ґрунти і установлює метод лабораторного виз­начення властивостей просідання при замочуванні ґрунту водою (відносної деформації просідання та початкового тиску просідання).

2НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

У цьому стандарті є посилання на такі нормативні документи:

ДСТУ Б А.1.1-25-94 Система стандартизації та нормування в будівництві. Ґрунти. Терміни та визначення

ДСТУ Б В.2.1-2-96 (ГОСТ 25100-95) Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Кла­сифікація

ДСТУ Б В.2.1-3-96 (ГОСТ 30416-96) Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Лабораторні випробування. Загальні положення

ДСТУ Б В.2.1-8-2001 (ГОСТ 12071-2000) Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Відбирання, упакування, транспортування і зберігання зразків

ДСТУ Б В.2.1-17:2009 (ГОСТ 5180-84) Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Методи лабораторного визначення фізичних властивостей

3ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ

Нижче подано терміни, вжиті в цьому стандарті, та визначення позначених ними понять

3.1    вертикальна деформація зразка ґрунту абсолютна

Зменшення початкової висоти зразка внаслідок ущільнення при певному вертикальному тиску

3.2    вертикальна деформація зразка ґрунту відносна

Відношення абсолютної вертикальної деформації до початкової висоти зразка (ДСТУ Б В.2.1-3)

3.3    відносна деформація просідання ε_sl

"просідання відносне"

Відношення додаткового зменшення висоти зразка ґрунту внаслідок його замочування при пев­ному вертикальному тиску до висоти зразка з природною вологістю при природному тиску на гли­бині відбору зразка (ДСТУ Б А.1.1-25, ДСТУ Б В.2.1-2)

3.4    початковий тиск просідання

Мінімальний тиск, за якого проявляються властивості просідання ґрунту при його повному на­сиченні водою (ДСТУ Б А.1.1-25)

3.5    стабілізація осідання зразка ґрунту умовна

Прирощення величини осідання зразка ґрунту в часі, що характеризує практичне затухання деформації

3.6    стабілізація просідання зразка ґрунту умовна

Прирощення величини осідання зразка ґрунту в часі, що характеризує практичне затухання до­даткової деформації від замочування (просадки)

3.7    ступінь тиску

Величина збільшення тиску при передаванні навантаження через штамп на зразок ґрунту підчас випробувань (ДСТУ Б А. 1.1-25)

4ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

4.1    Властивості просідання визначають за відносною деформацією просідання, отриманою зарезультатами випробування зразків ґрунту непорушеного складу в компресійних приладах.

Випробування проводять на зразках ґрунту із замочуванням їх водою при тиску, який послідов­но ступенями збільшується.

4.2    Випробування просідних ґрунтів у компресійних приладах виконують за схемами:

-  "однієї кривої" -для визначення відносного просідання при одній заданій величині тиску;

-  "двох кривих" - для визначення початкового тиску просідання та відносного просідання при
різних тисках.

4.3    Проби ґрунтів (моноліти) для випробувань відбирають із відкритих виробок - шурфів, котло­
ванів, розчищень тощо.

Відбір проб із свердловин допускається виконувати за допомогою ґрунтоносів, які забезпечу­ють збереження природного складу і вологості ґрунту.

Відбір, упакування, транспортування і зберігання зразків ґрунту виконують згідно зДСТУ Б В.2.1-8.

5ЗАСОБИ ВИПРОБУВАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ

5.1    Для випробування просідних ґрунтів застосовують компресійні прилади (одометри), щоскладаються з наступних основних вузлів і деталей:

-  робоче кільце із внутрішнім діаметром від 70 ммдо 90 ммі висотою від 20 ммдо 30мм;

-  циліндрична обойма;

-  перфорований штамп;

-  піддон з ємністю для води і перфорованою кришкою;

-  індикатори з поділкою шкали 0,01 ммдля вимірювання вертикальних деформацій зразкаґрунту (2 шт.);

-  механізм вертикального навантаження зразка ґрунту.

5.2    Конструкція компресійного приладу повинна забезпечувати:

-  подачу води до зразка знизу і відвід її;

-  центровану передачу навантаження на штамп (зразок ґрунту);

-  можливість навантаження на штамп ступенями тиску від 0,01 МПа до 0,05 МПа (від 0,1 кг/см²до 0,5 кг/см²);

-  сталість кожного ступеня тиску;

-  нерухомість робочого кільця при випробуваннях;

-  вимірювання вертикальних деформацій зразків ґрунту з точністю 0,01 мм.

6ПІДГОТОВКА ДО ВИПРОБУВАННЯ

6.1    Компресійні прилади тарують не рідше ніж один раз на рік для врахування власних пружнихдеформацій при визначенні деформацій зразків ґрунту. Для тарування приладу в робоче кільце закладають спеціальний металевий вкладиш із двома паперовими фільтрами, змоченими водою, танавантажують ступенями тиску по 0,05 МПа (0,5 кг/см²), витримуючи їх по 2 хв до максимальноготиску на вкладиш 0,8 МПа (8,0 кг/см²), і вимірюють за індикаторами пружні деформації приладу.

За результатами тарування складають таблицю поправок на пружну деформацію приладу г при різних тисках.

6.2    Зразки ґрунту для випробування відбирають із моноліту робочим кільцем компресійногоприладу методом ріжучого кільця згідно з ДСТУ Б В.2.1-17 з дотриманням наступної вимоги: підготовлені зразки ґрунту при випробуванні повинні мати орієнтування відносно напрямку навантаження, яке б відповідало заляганню ґрунту в масиві.

Підготовлений зразок ґрунту в робочому кільці відразу ж зважують із точністю 0,01 гі вкладають у компресійний прилад.

6.3    Для випробовуваних зразків ґрунту визначають фізичні характеристики: вологість, щільність,щільність сухого ґрунту, вологість на межах розкочування і текучості - згідно з ДСТУ Б В.2.1-17, а також обчислюють коефіцієнт пористості, ступінь вологості та число пластичності.

6.4    Робоче кільце із зразком ґрунту вкладають на кришку піддона компресійного приладу ріжучим краєм нагору (попередньо торці зразка покривають паперовим фільтром), потім складаютькомпресійний прилад: загвинчують сполучну муфту та встановлюють штамп. До складеного приладу приєднують механізм навантаження, потім прикріплюють індикатори та записують їх початковіпоказання в робочому журналі (додаток А).

7ПРОВЕДЕННЯ ВИПРОБУВАННЯ

7.1    При випробуваннях за схемою "однієї кривої" навантаження штампа на зразок ґрунту із природною вологістю виконують ступенями до заданого тиску р_рr.Величину р_рrприймають такою, що дорівнює (з похибкою ± 10 %) сумарному тиску від власної маси ґрунту у водонасиченому стані та
від фундаменту, що проектується, або тільки від маси ґрунту (в залежності від виду деформацій просідання, для обчислення яких визначаються характеристики просідання) на глибині відбору проби.

Після умовної стабілізації осідання зразка ґрунту на останньому ступені тиску, що відповідає р_рrзразок ґрунту замочують водою, продовжуючи замочування до умовної стабілізації просідання.

7.2    Випробування за схемою "двох кривих" проводять на двох зразках ґрунту, відібраних з одного моноліту. Один зразок випробовують згідно з 7.1, другий зразок до навантаження замочують (беззастосування аретира) до повного насичення водою. Починають замочування не менше ніж за 3 год до передачі першого ступеня тиску при випробуваннях просідних супісків і не менше ніж за 6 год - при випробуваннях просідних суглинків і глин. Потім навантажують зразок штампом ступенями дозаданого тиску р_рrзамочування при цьому продовжують.

Величину р_рrпри випробуваннях за схемою "двох кривих" приймають на 25 % більшою ніж значення, передбачені 7.1.

Зразки ґрунту, що випробуються за схемою "двох кривих", не повинні відрізнятися за щільністю сухого ґрунту більше ніж на 0,03 гс/см³ і за вологістю - на 2 % (0,02 ч. од.).

7.3    Ступені тиску при випробуваннях згідно з 7.1 і 7.2 приймають 0,05 МПа (0,5 кг/см²).

В       окремих випадках при випробуваннях за схемою "однієї кривої" та при р_рr< 0,15 Мпа(1,5 кг/см²) ступені тиску мають становити 0,025 МПа (0,25 кг/см²).

Кожний ступінь тиску витримують до умовної стабілізації осідання зразка ґрунту. За умовну стабілізацію осідання та просідання приймають приріст деформації зразка, що не перевищує 0,01 ммза 3 год.

7.4           Після додавання кожного ступеня тиску або після замочування зразка ґрунту знімають показання індикаторів, які реєструють деформації зразка: через 5 хв, 10 хв і 30 хв від початку випробування, потім через кожну годину до кінця робочого дня, а в наступні дні через кожні 3 год до умовноїстабілізації деформацій.

7.5           Замочування зразків ґрунту водою виконують знизу нагору в послідовності, визначеній схемою випробувань згідно з 7.1 і 7.2 при незмінному градієнті напору, який дорівнює від 1 до 1,1. Водузаливають у піддон компресійного приладу через відвідну трубку з лійкою і потім підтримуютьрівень води в лійці по верхньому торцю зразка ґрунту до закінчення випробування.

Для замочування зразків ґрунту використовують воду питної якості з температурою від 10 °С до 25 °С.

7.6    Після закінчення випробування воду зливають із приладу, швидко розвантажують зразокґрунту, виймають робоче кільце із зразком, видаляють краплі води з його поверхні за допомогоюфільтрувального паперу, зважують робоче кільце із зразком для визначення щільності сухого ґрунту після випробування та відбирають дві проби для випробування на вологість.

8 ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИПРОБУВАННЯ

8.1 За результатами випробування просідного ґрунту в компресійному приладі обчислюють із відповідними записами в журналі випробування (додаток А):

а)      величини абсолютної вертикальної деформації зразка ґрунту Δh_iв міліметрах із точністю0,01, обчислені як середні арифметичні значення показань індикаторів;

б)      величини відносної вертикальної деформації зразків ґрунту ε_iз точністю 0,001 при відповідних значеннях тиску р_iта умовно стабілізованих деформаціях за формулою:

8.2    За величинами відносного стиснення зразків будують графік залежності ε = f(p) з відображенням просідних деформацій (додаток Б).

У випадку набухання зразка ґрунту, що замочений до навантаження (при випробуваннях за схе­мою "двох кривих"), визначають вільне відносне набухання ε_swяк відношення збільшення висоти зразка до його початкової висоти; точку, що відповідає ε_swv, включають в графік ε = f(p), відкладаючи її на осі ординат наверх від осі абсцис.

8.3    Відносну деформацію просідання ґрунту ε_slпри заданому тиску р_rг при випробуваннях засхемою "однієї кривої" обчислюють як додаткову відносну вертикальну деформацію зразка ґрунту в результаті замочування (згідно з 8.1, 8.2, додатком Б) за формулою:

h'      - висота зразка ґрунту із природною вологістю при заданому тиску;

h_sl  - висота зразка ґрунту після додаткової вертикальної деформації (просадки) у результаті замочування.

Величини відносної деформації просідання ε_slдля різних тисків при випробуваннях за схемою "двох кривих" визначають як різницю значень відносного просідання зразків у водонасиченому стані ε_satта природної вологості ε_natабо як різницю ординат відповідних кривих графіка ε = f(p). За значеннями p_slбудують графік залежності відносної деформації просідання відтиску ε_sl= f(p) (дода­ток Б).

8.4           Початковий тиск просідання p_slвизначають за графіком залежності відносної деформації просідання від тиску ε_sl= f(p), приймаючи за величину p_slтой тиск, за якого відносна деформація просідання становить 0,01 (додаток Б).

8.5           Результати визначення відносної деформації просідання обчислюють з точністю 0,001, початкового тиску просідання - з точністю 0,01 МПа (0,1 кг/см²) та реєструють в журналі випробування з вказівкою найменування виду ґрунту і значень його фізичних властивостей, визначених згідно з 6.3.

9ОЦІНЮВАННЯ ПОХИБКИ ВИМІРЮВАНЬ

9.1 Вимірювальні пристрої (прилади) мають забезпечувати:

-  вимірювання вертикальної деформації зразка ґрунту з похибкою не більше ніж 0,01 мм;

-  зважування зразків ґрунту в робочому кільці з точністю 0,01 г;

-  вимірювання температури зразка ґрунту з похибкою не більше ніж 0,5 °С.

10ВИМОГИ БЕЗПЕКИ

10.1      До самостійної роботи з компресійними приладами при визначенні властивостей просідання допускаються особи не молодше 18 років, що пройшли медичну комісію, навчання та маютьатестацію за правилами техніки безпеки, пожежної безпеки, електробезпеки та охорони праці.

10.2      При роботі з компресійними приладами необхідно виконувати наступні вимоги:

-        компресійні прилади, що мають великі навантаження, повинні бути огороджені на відстані неменше ніж довжина підвіски;

- до зняття навантаження чи тиску забороняється залишати прилад без нагляду;

-        підходити до приладу дозволяється тільки для зняття показань за індикатором; в інший часособи, що обслуговують прилад, повинні перебувати на відстані не менше ніж довжина підвіски.

10.3      Виконання лабораторних робіт дозволяється за наявності засобів індивідуального захисту(бавовняний халат, гумові рукавички, захисні окуляри) та витяжної вентиляції.

10.4      На всіх ділянках робіт повинні бути попереджувальні написи та інструкції з експлуатаціїприладів.

ДОДАТОК А

(довідковий)

ЖУРНАЛ ВИПРОБУВАННЯ ПРОСІДНОГО ҐРУНТУ В КОМПРЕСІЙНОМУ ПРИЛАДІ

Найменування організації                              Пункт _____________________

_____________________                              Об'єкт_____________________

Споруда_____________________

Шурф (свердловина) № ________ Глибина і дата відбору проби_________

Найменування ґрунту_____________________________________________

Лабораторний номер випробування_______ Короткі відомості про компресійний прилад (номер, тип,механізм передачі навантаження) _________

____________________________________________________________________

Умови проведення випробування (схема тощо)___________________________

Дані про робоче кільце:

маса m₀___________ ; висотаh₀__________ і внутрішній діаметр d₀_____ ;

об'єм V₀_______________ ; передаточне число системи важелів компресійного приладу________________________________________________

Дата випробувань:

початок______________ закінчення_________________

Таблиця А.1 - Визначення фізичних характеристик ґрунту

Таблиця А.2 - Результати випробувань

Виконавець_________________________________

посада, підпис, ініціали, прізвище

Перевірив__________________________________

посада, підпис, ініціали, прізвище

ДОДАТОК Б

(обов'язковий)

ГРАФІКИ ВИПРОБУВАННЯ ПРОСІДНОГО ҐРУНТУ В КОМПРЕСІЙНОМУ ПРИЛАДІ

Масштаб графіків приймають:

для тиску р (по горизонталі): 0,1 МПа (1,0 кг/см²) - 20 мм;

для відносної вертикальної деформації ε (по вертикалі): від 0,01 ммдо 10 мм

Б.1 Графік за схемою "однієї кривої"             Б.2 Графік за схемою "двох кривих"

1, 2 - відносна вертикальна деформація ε ґрунту із природною вологістю та у водонасиченому стані в залеж­ності від тиску; 3 - вертикальна відносна деформація зразка ґрунту в результаті замочування (відносна деформація просідання) при заданому тиску; 4 - залежність відносної деформації просідання ε_slвід тиску; p_sl- початковий тиск просідання

Код УКНД 13.080.20;93.020

Ключові слова: випробування, вологість, ґрунт, компресійний прилад, просідання, стиск, тиск, щільність.