На сегодняшний день полевые испытания приобретают все большее распространение. Результатом статического зондирования являются косвенные данные по физико-механическим свойствам грунтов, которые можно интерпретировать на основе полученных корреляционных зависимостей.
Целью данной работы является сравнение различных методик отечественных и зарубежных авторов для анализа результатов испытаний грунтов статическим зондированием. Выполнено сопоставление различных вариантов определения модуля деформации. Помимо этого, представлен расчет осадки, выполненный в программе RS2 программного комплекса Rocscience по данным двух разных методик определения модуля деформации.
Полевые исследования грунтов с помощью конического зонда впервые были выполнены в 1932 г. в Голландии инженером П. Барентсеном. В дальнейшем было добавлено измерение трения грунта о боковую поверхность внедряемого прибора. В 1948–1949 годах Лабораторией механики грунтов Дельфтского университета была изготовлена электрическая версия пенетрометра с непрерывной записью величины лобового сопротивления по глубине [2].
Испытания грунтов методом статического зондирования также проводились в Советском союзе. Тема получила отражение в рекомендациях СН 448-72 «Указания по зондированию грунтов для строительства». Далее в 1974 г. был издан первый стандарт для статического зондирования ГОСТ 20069-74, с последующим переизданием в 1981 г. и разработкой ГОСТа «Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием» в 2012 г. [3]. В современной практике инженерно-геологических изысканий статическое зондирование используется в качестве обязательного метода полевых исследований (СП 446.1325800.2019) [4].
Суть статического зондирования грунтов заключается во вдавливании в грунт металлического зонда-конуса или, другими словами, индентора. С развитием теории статического зондирования и по мере накопления фактического материала было установлено, что измерение лобового сопротивления qc, бокового трения fs, и порового давления u2 являются обязательным условием корректности получаемых данных. Дополнительные датчики служат для решения специальных задач.
Однако эти данные не являются конечным результатом, их интерпретируют в физико-механические свойства грунтов на основе полученных корреляционных зависимостей. Возникает вопрос – какие же корреляционные зависимости использовать и как оценивать их достоверность и надежность? В качестве примера приведем результаты определения недренированной прочности на основе результатов испытаний статическим зондированием по методике Муна (Moon, 2016), Мейна (Mayne, 2015) [1] (рис.1).
Рис. 1. Результаты определения недренированной прочности на основе результатов испытаний статическим зондированием по методике Муна (Moon, 2016), Мейна (Mayne, 2015)
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о несопоставимости полученных данных по недренируемой прочности грунтов.
По данным измерений, полученным в процессе испытания, определяют значения qc, Qs (для механического зонда) или qc, fs (для электрического зонда), а также других дополнительно измеряемых параметров (для специальных зондов). По полученным данным составляют таблицы и строят графики изменения этих величин по глубине зондирования и во времени (при прерывистом зондировании).
Интерпретация параметров грунтов при помощи статического зондирования регламентируется в России в настоящее время приложением Ж СП 446.1325800.2019 [4], согласно которому возможно получить следующие параметры:
На данный момент существуют положительные перспективы дополнения регламента, которые отражены в проекте СП «Инженерные изыскания для строительства на континентальном шельфе» и работах Г.Г. Болдырева [5].
Одной из комплексных зарубежных программ, в которой возможна комплексная обработка результатов статического зондирования, является Settle 3D программного комплекса Rocscience [1]. Параметры, определяемые в Rocscience Settle 3D не являются абсолютно истинными, но имеют некоторую степень достоверности и основаны, главным образом, на известной работе P.K. Robertson [2]. Пример таких параметров приведен в Таблице 1.
Таблица 1. Неопределенность параметров, получаемых при интерпретации данных статического зондирования
Рис. 2. Диаграммы Робертсона 1986 (ненормализированная) и 1990 (нормализированная с учетом глубины погружения зонда)
В данной работе в качестве параметра, используемого для сравнения, был взят модуль деформации. Как отмечено в работе [6], корреляционная зависимость между параметром статического зондирования qt и параметрами деформационных свойств (модуль общей деформации E) в отечественной практике имеет вид:
Рис. 3. Сопоставление графиков изменения модуля деформации, полученных на основе зависимостей 9 (слева), модуль деформации в КПа и 11 (справа), модуль деформации в МПа
Анализ результатов показывает различие в величинах модуля деформаций в 3-4 раза.
О последствиях в различии результатов определения значений модуля деформации по результатам статического зондирования можно судить по результатам расчета осадки, использовав одни и те же данные статистического зондирования, проинтерпретированные по двум методикам: по российской и зарубежной (рис. 4). Как можно заметить, разница в значениях осадки различается практически в два раза (15,5 см и 8 см). Это говорит о том, что интерпретация данных статистического зондирования очень неоднозначная тема, к которой следует приступать с осторожностью для получения максимально приближенных к реальности данных.
Рис. 4. Результаты расчета осадки на основе данных статического зондирования
На сегодняшний день не существует унифицированной методики для интерпретации данных статистического зондирования. Использовать зарубежные практики – не самый подходящий вариант. Ее применение в российской практике требует комплексного анализа и апробации. Кроме того, нужна привязка методики к региональным особенностям – это сложные многолетние исследования, осуществимые только с государственной поддержкой, которая в настоящее время в области инженерно-геологических исследований практически полностью отсутствует.
наверх
Поделиться
Поделиться
Скопировать ссылку
Оформить подписку