Полевые исследования грунтов следует проводить при изучении массивов грунтов (в основном песчано-глинистые грунты) с целью:
– расчленение геологического разреза, оконтуривание прослоев и линз слабых грунтов,
– определение физико-механических свойств грунтов в условиях естественного залегания,
– оценки пространственной изменчивости свойств грунтов,
– оценка возможности погружения свай в грунты и несущей способности свай.
Полевые штамповые испытания – эталонный метод деформационных испытаний на сжимаемость. Результаты других полевых и лабораторных деформационных испытаний сопоставляются с результатами штамповых испытаний. Штамп – квадратная или круглая плита, площадью 5000 см2, служащая для передачи давления на грунт при полевых испытаний грунтов методом опытных нагрузок (рис. 44). Давление создается домкратами или платформами с грузом и производится ступенями с выдержкой определенное время до стабилизации осадки. Строится график зависимости осадки штампа от давления и осадки штампа во времени по ступеням нагрузки, определяют деформационные свойства (модуль деформации Е, МПа). Штамповые испытания могут проводиться и в скважинах. Для этого используют штамп площадью 600 см2, а давление передается от платформы с грузом через штангу.
Достоинство: испытание грунта ненарушенной структуры.
Недостатки: трудоёмкость, продолжительность испытаний.
Статическое и динамическое зондирование (пенетрация) – исследование песчаных и глинистых грунтов путем вдавливания (статическое) и забивки (динамическое) конусовидного металлического наконечника на глубину, превышающую его высоту. Определяют сопротивление проникновению зонда на глубину. По результатам испытаний определяют однородность грунтов по площади и глубине, приближенную количественную оценку свойств грунтов.
Рис. 44. Схема штампового испытания грунта в полевых условиях с построением кривой осадки и последующим вычислением модуля общей деформации
Прессиометрия проводится в глинистых грунтах, определяя их деформационные свойства. Прессиометр – резиновая цилиндрическая камера, которая на определенной глубине в скважине расширяется за счет давления жидкости или газа, нагнетаемого в камеру (рис. 45). Замеряется давление и радиальное перемещение грунта в стенках скважины, что позволяет рассчитать модуль деформации.
Рис. 45 д) радиальный прессиометр е) лопастной прессиометр
Прочностные испытания грунтов. Определяется сопротивление грунтов сдвигу (скальных и дисперсных) при предельных значениях напряжений (разрушение грунта). Методы: зондирование, искусственное обрушение откосов, лопастные испытания (крыльчатка), метод шарикового штампа.
Крыльчатка (метод вращательного среза) – определяют прочностные свойства для слабых грунтов (рис. 46). Крыльчатка представляет собой четырехлопастной зонд, который опускают в забой скважины, вдавливают и поворачивают. Замеряют крутящий момент, что позволяет рассчитать сопротивление грунта сдвигу, величину внутреннего трения φ и удельного сцепления С, МПа.