ГОСТ 20276-99
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ГРУНТЫ
Методы полевого определения характеристик
прочности и деформируемости
МЕЖГОСУДАРСТВЕННАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ И ТЕХНИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ
В СТРОИТЕЛЬСТВЕ (МНТКС)
Москва
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Государственным предприятием - Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Герсеванова с участием Производственного и научно-исследовательского института по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) и Государственного дорожного научно-исследовательского института (СоюздорНИИ) Российской Федерации
ВНЕСЕН Госстроем России
2 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации и техническому нормированию (МНТКС) 2 декабря 1999 г.
За принятие проголосовали
|
Наименование государства
|
Наименование органа государственного управления строительством
|
|
Республика Армения
|
Министерство градостроительства Республики Армения
|
|
Республика Казахстан
|
Казстройкомитет
|
|
Кыргызская Республика
|
Государственная инспекция по архитектуре и строительству при Правительстве Кыргызской Республики
|
|
Республика Молдова
|
Министерство развития территорий, строительства и коммунального хозяйства Республики Молдова
|
|
Российская Федерация
|
Госстрой России
|
|
Республика Таджикистан
|
Комархстрой Республики Таджикистан
|
|
Республика Узбекистан
|
Госкомархитектстрой Республики Узбекистан
|
|
Украина
|
Госстрой Украины
|
3 ВЗАМЕНГОСТ 20276-85, ГОСТ 21719-80, ГОСТ 23253-78, ГОСТ 23741-79
4 ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 июля 2000 г. в качестве государственного стандарта Российской Федерации постановлением Госстроя России от 23 декабря 1999 г. № 84
ГОСТ 20276-99
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ГРУНТЫ
Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
SOILS
Field methods for determining the strength and strain characteristics
Дата введения 2000-07-01
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости грунтов при их исследовании для строительства.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12071-84 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов
ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного составов
ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету
ГОСТ 30416-96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения
ГОСТ 30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
3 Определения
Основные термины, используемые в настоящем стандарте, и их определения приведены в ГОСТ 30416 и ГОСТ 30672.
4 Общие положения
4.1 Настоящий стандарт устанавливает следующие методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости грунтов:
испытание штампом, испытание радиальным прессиометром, испытание лопастным прессиометром, испытание плоским дилатометром, испытание самозабуривающимся лопастным прессиометром гирляндного типа, срез целиков грунта, вращательный, поступательный и кольцевой срезы - для немерзлых грунтов;
испытание горячим штампом - для мерзлых грунтов.
Примечание - По специальному заданию могут применяться другие методы испытаний и конструкции приборов, обеспечивающие моделирование процессов нагружения грунта.
4.2 Общие требования к полевым испытаниям грунтов, оборудованию и приборам, подготовке площадок и выработок для испытаний приведены в ГОСТ 30672.
4.3 Испытания грунта проводят в горных выработках (расчистках, котлованах, шурфах, штреках, буровых скважинах и т.д.) или в массиве грунта при сохранении природного сложения грунта. Схемы испытаний для определения характеристик деформируемости приведены в приложении А.
4.4 При проходке опытной скважины запрещается применение ударно-канатного, вибрационного и шнекового бурения, начиная с отметки на 1 м выше участка, на котором будет производиться испытание. На этом участке скважину следует проходить вращательным способом с помощью колонковой трубы, обуривающего грунтоноса или буровой ложки, частота вращения которых не должна превышать 60 об/мин, осевая нагрузка на буровой наконечник - не более 0,5 кН.
4.5 При бурении скважин для испытания грунта ниже уровня подземных вод не допускается понижение уровня подземных вод в скважине.
4.6 Промежуток времени между окончанием бурения опытной скважины и началом испытания грунта выше уровня подземных вод не должен превышать 2 ч, ниже уровня подземных вод - 0,5 ч. Исключение составляют испытания грунта штампами, при которых за указанное время необходимо только установить штамп на забой выработки.
4.7 Проходку горных выработок в мерзлых грунтах надлежит осуществлять до требуемой по условиям испытаний глубины, но не менее глубины максимального сезонного оттаивания, а в условиях несливающейся вечномерзлой толщи - до верхней границы этой толщи.
4.8 Минимальная толщина однородного слоя испытываемого грунта должна составлять не менее двух диаметров штампа при испытании грунта штампом и 1,5 высоты рабочего наконечника при испытании грунта прессиометрами, дилатометрами и на срез в скважинах и в массиве.
4.9 На отметке испытания грунта в скважинах и других выработках должны быть отобраны образцы и в лабораторных условиях определены физические характеристики: гранулометрический состав по ГОСТ 12536, влажность и плотность грунта, плотность частиц грунта, влажность на границах раскатывания и текучести по ГОСТ 5180, а также вычислены плотность сухого грунта, коэффициент пористости, степень влажности, число пластичности и показатель текучести.
4.10 Образцы грунта для определения его физических характеристик следует отбирать на расстоянии не более 3 м от оси выработки для проведения испытаний.
4.11 В процессе испытаний ведут журналы по формам, приведенным в приложении Б.
5 Метод испытания штампом
5.1 Сущность метода
5.1.1 Испытание грунта штампом проводят для определения следующих характеристик деформируемости:
модуля деформации Е для крупнообломочных грунтов, песков, глинистых, органоминеральных и органических грунтов; начального просадочного давления psl, относительной деформации просадочности esl для просадочных глинистых грунтов при испытании с замачиванием, кроме набухающих и засоленных грунтов при испытании с замачиванием.
5.1.2 Характеристики определяют по результатам нагружения грунта вертикальной нагрузкой в забое горной выработки с помощью штампа.
Результаты испытаний оформляют в виде графиков зависимости осадки штампа от нагрузки.
5.1.3 При испытании грунта в шурфе размеры шурфа определяют в зависимости от необходимости крепления его стен и глубины проходки. Минимальные размеры шурфа в плане - 1,5 ´ 1,5 м.
Диаметр дудки, проходимой механизированным способом, должен быть не менее 0,9 м.
Диаметр опытной буровой скважины должен быть 325 мм. Бурение скважины следует вести с обсадкой трубами до забоя.
5.1.4 Замачивание просадочных грунтов при испытаниях в котлованах и дудках следует проводить до степени влажности Sr > 0,8 на глубину не менее двух диаметров штампа ниже его подошвы.
Примечание - Для контроля влажности грунтов допускается применять радиоизотопный метод.
5.2 Оборудование и приборы
5.2.1 В состав установки для испытания грунта штампом должны входить:
- штамп;
- устройство для создания и измерения нагрузки на штамп;
- анкерное устройство (для установок без грузовой платформы);
- устройство для измерения осадок штампа;
- устройство для замачивания и контроля влажности грунта (при испытании просадочных грунтов).
5.2.2 Конструкция установки должна обеспечивать:
- возможность нагружения штампа ступенями давления по 0,01 - 0,1 МПа;
- центрированную передачу нагрузки на штамп;
- постоянство давления на каждой ступени нагружения.
5.2.3 Штампы должны быть жесткими, круглой формы, следующих типов:
I - с плоской подошвой площадью 2500 и 5000 см2;
II - с плоской подошвой площадью 1000 см2 с кольцевой пригрузкой по площади, дополняющей площадь штампа до 5000 см2;
III - с плоской подошвой площадью 600 см2;
IV - винтовой штамп площадью 600 см2 (приложение В).
5.2.4 Тип и площадь штампа назначают в зависимости от испытываемого грунта по таблице 5.1.
Таблица 5.1
|
Грунты
|
Положение штампа относительно уровня подземных вод
|
Глубина испытания, м
|
Место проведения испытания
|
Штамп
|
|
Тип
|
Площадь, см2
|
|
Крупнообломочные
|
На уровне подземных вод и выше
|
По всей толще
|
В котловане, шурфе, дудке
|
I
|
5000
|
|
Пески плотные и средней плотности
|
I
|
2500
|
|
Глины и суглинки с IL£ 0,25; супеси с IL£ 0
|
II
|
1000
|
|
Пески рыхлые; глины и суглинки с IL > 0,25; супеси с IL > 0
|
На уровне подземных вод и выше
|
По всей толще
|
В котловане, шурфе, дудке
|
I
|
5000
|
|
Органоминеральные и органические
|
II
|
1000
|
|
Просадочные при испытаниях с замачиванием
|
Выше уровня подземных вод
|
По всей толще
|
В котловане, шурфе, дудке
|
I
|
5000
|
|
Крупнообломочные
|
На уровне подземных вод и выше
|
Ниже 6
|
В забое скважины
|
III
|
600
|
|
Пески плотные
|
|
Глины и суглинки с IL£ 0,5; супеси с IL£ 0
|
|
Пески
Глинистые при любых значениях показателя текучести
|
На уровне подземных вод и выше
|
Ниже 6
|
В забое скважины
|
IV
|
600
|
|
Органоминеральные и органические
|
Ниже уровня подземных вод
|
По всей толще
|
Ниже забоя скважины
|
IV
|
600
|
|
Глины и суглинки с IL > 0,5; супеси с IL > 1
Органоминеральные и органические
|
Выше и ниже уровня подземных вод
|
До 10
|
В массиве без бурения скважины
|
IV
|
600
|
5.2.5 Нагружение штампа осуществляют домкратом или тарированным грузом.
Домкраты должны быть предварительно оттарированы.
Нагрузку измеряют с погрешностью не более 5 % ступени давления.
5.2.6 Прогибомеры для измерения осадки штампа должны быть закреплены на реперной системе. Штамп должен быть соединен с прогибомером нитью из стальной проволоки диаметром 0,3 - 0,5 мм. Измерительная система должна обеспечивать измерение осадок с погрешностью не более 0,1 мм.
Необходимо учитывать деформацию проволоки от температурных воздействий и вводить поправку в показания прогибомеров. Поправку определяют по показаниям контрольного прогибомера по 5.3.7. Осадку штампа следует определять как среднеарифметическое значение показаний трех прогибомеров, фиксирующих осадку штампа в трех точках, расположенных под углом 120° от центра штампа.
Для измерения осадки штампа допускается применять другие приборы, обеспечивающие измерение осадок с погрешностью не более 0,1мм.
Примечание - При испытании грунтов в скважинах и измерении осадок штампа по перемещениям верха колонны труб, служащих для передачи нагрузки на штамп, учитывают деформацию сжатия труб от нагрузки и предусматривают мероприятия, исключающие их продольный изгиб.
5.2.7 Реперная система, на которой крепят прогибомеры, должна состоять из четырех свай, забиваемых или завинчиваемых попарно в грунт с противоположных сторон выработки на расстоянии 1,0 - 1,5 м от краев, и прикрепляемых к ним параллельно металлических ригелей, на которых устанавливают прогибомеры. Глубина погружения свай в грунт должна обеспечивать неподвижность реперной системы в процессе испытания.
5.3 Подготовка к испытанию
5.3.1 При испытаниях в котлованах, шурфах и дудках штамп с плоской подошвой устанавливают на дно выработки. Для достижения плотного контакта подошвы штампа с грунтом необходимо произвести не менее двух поворотов штампа вокруг его вертикальной оси, меняя направление поворота. После установки штампа проверяют горизонтальность его положения.
В глинистых грунтах с IL > 0,75 штамп следует устанавливать в выемку, устраиваемую на дне выработки. Глубина выемки должна быть 40 - 60 см, поперечный размер выемки не должен превышать диаметр штампа более чем на 10 см.
Стенки выемки при необходимости следует закрепить.
5.3.2 Поверхность грунта в пределах площади установки штампа должна быть тщательно спланирована. При затруднении в планировке грунта следует устраивать из маловлажного песка мелкого или средней крупности подушку толщиной 1 - 2 см для глинистых и не более 5 см - для крупнообломочных грунтов.
При испытаниях штампами площадью 5000 см2 просадочных грунтов с замачиванием толщина подушки должна составлять 2 - 3 см для обеспечения дренирования воды в грунт. Подушку следует укладывать по всей площади установки штампа и вокруг него на расстоянии не менее 10 см.
5.3.3 При испытаниях в скважинах штампом типа III площадью 600 см2 установку штампа производят после зачистки забоя скважины специальным буровым наконечником-зачистителем в несколько приемов с его извлечением на поверхность после каждой зачистки.
Штамп, прикрепленный к колонне труб диаметром 219мм, имеющей направляющие хомуты, опускают в скважину и добиваются плотного контакта штампа с грунтом не менее чем двумя поворотами колонны труб вокруг оси. Штамп должен быть установлен ниже обсадной трубы на глубину 2 - 3 см.
5.3.4 Погружение винтового штампа производят завинчиванием механически или вручную ниже забоя скважины или с поверхности в массив грунта без бурения скважины. При испытаниях в скважинах глубина завинчивания винтового штампа ниже забоя скважины должна составлять 50 см для глинистых грунтов текучепластичной и текучей консистенции и насыщенных водой песков и 30 см - для остальных грунтов. Допускается увеличивать указанную глубину в случаях, когда при измерениях осевой нагрузки на штамп исключается влияние трения грунта по боковой поверхности ствола.
5.3.5 В процессе завинчивания винтового штампа должен проводиться контроль за его погружением по отношению глубины погружения штампа за один оборот Dh к шагу винтовой лопасти а. Это отношение должно находиться в пределах
. (5.1)
5.3.6 После установки штампа монтируют устройство для нагружения штампа, анкерное устройство и измерительную систему.
5.3.7 Контрольный прогибомер устанавливают на реперной системе, его нить закрепляют к неподвижному реперу, устраиваемому в стене выработки; длина нити должна быть равна длине нити прогибомера, измеряющего осадку штампа.
5.3.8 После монтажа всех устройств и измерительной системы записывают начальные показания приборов.
5.4 Проведение испытания
5.4.1 Нагрузку на штамп следует увеличивать ступенями давлений Dp, указанными в таблицах 5.2 - 5.4.
Общее число ступеней давления после достижения давления, соответствующего вертикальному нормальному напряжению от собственного веса грунта szg,0 на отметке испытания, должно быть не менее четырех.
В первую ступень давления следует включить вес деталей установки, влияющих на нагрузку штампа.
При применении штампа типа II кольцевая пригрузка должна соответствовать напряжению szg,0 на отметке испытания.
Время выдержки каждой последующей ступени давления должно быть не менее времени выдержки предыдущей.
Таблица 5.2
|
Грунты
|
Коэффициент водонасыщения
|
Ступени давления Dр, МПа, при плотности сложения грунтов
|
Время условной стабилизации деформации t, ч
|
|
Плотные
|
Средней плотности
|
Рыхлые
|
|
Крупнообломочные
|
Sr£ 1,0
|
0,1
|
0,1
|
0,1
|
0,5
|
|
Пески крупные
|
Sr£ 1,0
|
0,1
|
0,05
|
0,025
|
0,5
|
|
Пески средней крупности
|
Sr£ 0,5
|
0,1
|
0,05
|
0,025
|
0,5
|
|
0,5 < Sr < 1,0
|
0,1
|
0,05
|
0,025
|
1,0
|
|
Пески мелкие и пылеватые
|
Sr£ 0,5
|
0,05
|
0,025
|
0,01
|
1,0
|
|
0,5 < Sr£ 1,0
|
0,05
|
0,025
|
0,01
|
2,0
|
Таблица 5.3
|
Грунты
|
Ступени давления Д р, МПа, при коэффициенте пористости
|
Время условной стабилизации деформации t, ч
|
|
е£ 0,5
|
0,5 < е£ 0,8
|
0,8 < e £ 1,1
|
е > 1,1*
|
|
Глинистые с показателем текучести:
|
|
|
|
|
|
|
IL£ 0,25
|
0,1
|
0,1
|
0,05
|
0,05
|
1
|
|
0,25 < IL£ 0,75
|
0,1
|
0,05
|
0,05
|
0,025
|
2
|
|
0,75 < IL£ 1
|
0,05
|
0,025
|
0,025
|
0,01
|
2
|
|
IL > 1
|
0,05
|
0,025
|
0,01
|
0,01
|
3
|
|
* При коэффициенте пористости е > 1,1 время условной стабилизации увеличивается на 1 ч.
|
Таблица 5.4
|
Грунты
|
Ступени давления Dр, МПа
|
Время условной стабилизации деформации t, ч
|
|
Просадочные природной влажности
|
0,05
|
1
|
|
Просадочные после замачивания
|
0,025
|
2
|
|
Органоминеральные и органические
|
0,005 - 0,01
|
4
|
5.4.2 Каждую ступень давления выдерживают до условной стабилизации деформации грунта (осадки штампа).
За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость осадки штампа, не превышающую 0,1мм за время t, указанное в таблицах 5.2 - 5.4.
5.4.3 Отсчеты по прогибомерам на каждой ступени нагружения производят:
- при испытании крупнообломочных грунтов и песков через каждые 10 мин в течение первого получаса, 15 мин в течение второго получаса и далее через 30 мин до условной стабилизации деформации грунта;
- при испытании глинистых грунтов через каждые 15 мин в течение первого часа, 30 мин в течение второго часа, далее через 1 ч до условной стабилизации деформации грунта.
5.4.4 Испытания просадочных грунтов с замачиванием следует проводить по схеме «двух кривых» или «одной кривой».
Выбор схемы испытаний должен быть произведен в зависимости от комплекса характеристик, необходимых для проектирования.
Испытания по схеме «двух кривых» следует выполнять при необходимости определения полного комплекса характеристик (5.5.3), по схеме «одной кривой» - в случаях, когда достаточно определить модуль деформации грунта природной влажности и относительную просадочность при одном заданном давлении.
5.4.5 При испытаниях по схеме «одной кривой» нагрузку на штамп увеличивают ступенями до заданного давления pз, принимаемого в интервале 0,2 - 0,4 МПа.
Давление должно быть установлено с учетом предполагаемого фактического давления на грунт в основании фундамента, равного сумме давлений от нагрузки фундамента и собственного веса грунта в насыщенном водой состоянии на отметке испытания.
После достижения условной стабилизации осадки на последней ступени, соответствующей давлению рз, грунт в основании штампа следует замочить и продолжать замачивание с измерениями просадки грунта до ее условной стабилизации при расходе воды не менее рассчитываемого по приложению Г.
За критерий условной стабилизации просадки грунта следует принимать скорость осадки штампа, не превышающую 0,1 мм за два часа.
5.4.6 Испытания по схеме «двух кривых» следует проводить на одной глубине в двух шурфах, расположенных на расстоянии 5 - 6 м.
В одном шурфе испытания необходимо выполнять в соответствии с требованиями 5.4.5, в другом - замочить грунт (при расходе воды не менее рассчитываемого по приложению Г) после монтажа установки до приложения нагрузки, а затем нагружать штамп ступенями до давления рз, продолжая замачивание грунта.
5.4.7 Отсчеты по прогибомерам после замачивания просадочного грунта следует производить через промежутки времени, указанные в 5.4.3.
5.4.8 Замачивание просадочных грунтов в основании штампа в котлованах, шурфах и дудках следует производить рассредоточенной струёй во избежание размыва грунта, поддерживая уровень воды на 5 - 10 см выше поверхности песчаной подушки и измеряя расход воды.
5.4.9 По окончании испытаний выработку следует углубить ниже отметки испытания на глубину не менее двух диаметров штампа для контроля однородности испытываемого грунта.
5.4.10 В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении Б.
5.5 Обработка результатов
5.5.1 По данным испытаний строят график зависимости осадки штампа от давления S = f(р) (приложение Д).
На графике проводят осредняющую прямую методом наименьших квадратов или графическим методом.
За начальные значения р0 и S0 (первая точка, включаемая в осреднение) принимают давление, равное напряжению szg,0 (5.4.1), и соответствующую осадку; за конечные значения pn и Sn - значения pi и Si соответствующие четвертой точке графика на прямолинейном участке.
Если при давлении рi приращение осадки будет вдвое больше, чем для предыдущей ступени давления рi-1, а при последующей ступени давления рi+1 приращение осадки будет равно или больше приращения осадки при рi за конечные значения pn и Sn следует принимать pi-1 и Si-1. При этом количество включаемых в осреднение точек должно быть не менее трех. В противном случае при испытании грунта необходимо применять меньшие ступени давления.
Примечание - При проведении испытаний винтовым штампом (с сохранением природного напряженного состояния грунта) за начальные значения р0 и S0 принимают значения рi и Si, соответствующие первой ступени нагрузки на графике S = f(p).
5.5.2 Модуль деформации грунта Е, МПа, вычисляют для линейного участка графика по формуле
, (5.2)
где v - коэффициент Пуассона, принимаемый равным 0,27 для крупнообломочных грунтов; 0,30 - для песков и супесей; 0,35 - для суглинков; 0,42 - для глин;
Кp - коэффициент, принимаемый в зависимости от заглубления штампа h/D (h - глубина расположения штампа относительно поверхности грунта, см; D - диаметр штампа, см);
К1 - коэффициент, принимаемый равным 0,79 для жесткого круглого штампа;
Dp - приращение давления на штамп (5.5.1), МПа, равное pn- p0;
DS - приращение осадки штампа, соответствующее Dp, см, определяемое по осредняющей прямой.
Коэффициент Кp принимают равным 1 при испытаниях грунтов штампами в котлованах, шурфах и дудках. При испытаниях грунтов винтовым штампом в буровых скважинах ниже забоя и в массиве без бурения скважин коэффициент Кp принимают в зависимости от отношения h/D по таблице 5.5, где h - глубина расположения штампа относительно поверхности грунта, см.
Примечание - При испытаниях грунта штампом типа III в забое буровых скважин допускается принимать коэффициент Кp равным 1 независимо от h/D.
Таблица 5.5
|
h/D
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
³ 5
|
|
Kp
|
1
|
0,90
|
0,82
|
0,77
|
0,73
|
0,70
|
5.5.3 По результатам испытаний просадочных грунтов следует определять в соответствии с указаниями приложения Е:
- модуль деформации грунта природной влажности Е и относительную просадочность esl при заданном давлении рз - при испытании по схеме «одной кривой»;
- модуль деформации грунта природной влажности Е и в водонасыщенном состоянии Еsat, (после замачивания), начальное просадочное давление рsl и относительную просадочность esl при различных давлениях - при испытании по схеме «двух кривых».
6 Метод испытания радиальным прессиометром
— Все документы — ГОСТы — ГОСТ 20276-99 ГРУНТЫ МЕТОДЫ ПОЛЕВОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЧНОСТИ И ДЕФОРМИРУЕМОСТИ
Городом с самыми дешевыми квартирами в новостройках оказался Воронеж
Аналитик Гутман: период с мая по июль является лучшим периодом для продажи дачи
«МК»: в России не отменят льготную ипотеку
Аренда квартир в Москве подешевела на 10 %
Вице-премьер Хуснуллин: ставка по ипотеке должна быть пять процентов