Определение механических свойств и несущей способности оснований свай в многолетнемерзлых грунтах по результатам статического зондирования

Л.1 Статическим зондированием испытывают многолетнемерзлые дисперсные грунты, состав и состояние которых позволяют производить непрерывное внедрение зонда. Для испытаний используют зонд II типа по ГОСТ 19912, дополнительно оснащенный датчиком температуры, расположенным в конусе наконечника зонда.

Л.2 Статическое зондирование выполняют путем вдавливания зонда с постоянной скоростью 0,5 ± 0,1 м/мин с периодическими остановками по глубине (рекомендуемый интервал 0,5 - 1 м), при которых испытание переводят в релаксационно-ползучий режим («стабилизация» зонда), сопровождаемый вмерзанием зонда в грунт и изменением сопротивлений грунта зондированию во времени. Переход в режим «стабилизации» достигается путем прекращения подачи масла в гидродомкраты вдавливания зонда. Заданием на проведение инженерно-геокриологических изысканий может предусматриваться выполнение других режимов статического зондирования мерзлых грунтов.

При испытании измеряют и фиксируют: удельные сопротивления грунта под конусом и вдоль боковой поверхности муфты трения при вдавливании зонда (q_cv и f_sv, кПа), испытании зонда в режиме «стабилизации» (q_cs и f_ss, кПа) и в начальный момент дополнительного вдавливания (додавливания) зонда после завершения его вмерзания в грунт в процессе испытания в режиме «стабилизации» (q_ci и f_si, кПа); температуру Т_c, °С, конуса зонда; глубину и скорость вдавливания V_c, м/мин, зонда; время t_s, прошедшее после начала режима «стабилизации» зонда. Вмерзание зонда в грунт допустимо считать завершенным, если изменение температуры конуса наконечника зонда за последние 5 мин составляет не более 0,05 °С.

Л.3 Для предварительных расчетов оснований сооружений I - II уровней ответственности, а также для окончательных расчетов оснований сооружений III уровня ответственности в глинистых пластично-мерзлых (кроме засоленных и заторфованных) грунтах допускается определять нормативные значения характеристик механических свойств грунтов согласно Л.6, сопротивлений грунтов под нижним концом и по боковой поверхности вертикально нагруженных висячих забивных и бурозабивных свай согласно Л.8.

Окончательные расчеты сооружений допускается выполнять с использованием Л.6, Л.8 в случае выполнения контрольных сопоставлений результатов расчетов по данным статического зондирования и прямых методов испытаний грунтов, выполненных на ключевых участках,

Л.4 При проведении инженерно-геокриологических изысканий под конкретные сооружения статическое зондирование грунтов производят в пределах их контуров или на расстояниях от контуров не более 5 м. Для получения сопоставительных данных часть точек зондирования располагают на расстоянии не более 3 м от горных выработок, в которых производят отбор монолитов для лабораторных исследований, и выполняют другие полевые исследования грунтов, но не менее 1 м от границы выработки и не менее 2 м от оси испытываемой сваи.

Л.5 Состояние грунта и границу между талыми и мерзлыми грунтами по данным зондирования определяют по показаниям температурного датчика зонда и (или) диаграммам, составляемым на основе местного опыта сопоставления результатов бурения разведочных скважин и данных статического зондирования. В случае отсутствия местного опыта для глинистых пластично-мерзлых (кроме засоленных и заторфованных) грунтов допустимо использовать диаграмму рисунка Л.1, при условии выполнения контрольных сопоставлений с результатами бурения.

0148S10-30052

q_cv и q¢_cs - сопротивления грунта под конусом зонда, зафиксированные соответственно при его погружении со скоростью V_c = 0,5 м/мин и через t_s = 5 мин после начала релаксационно-ползучего режима испытания

Рисунок Л.1 - Диаграмма определения состояния грунта по данным статического зондирования

Л.6 Нормативные величины предельно длительных значений эквивалентного сцепления с_eq, кПа, и компрессионного модуля деформации Е_f, МПа, пластично-мерзлых грунтов определяют по таблице Л.1. Расчетные значения характеристик определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 20522 с учетом указаний 5.8.

Таблица Л.1

Значения характеристик c_eq и Е_f при расчетной температуре мерзлого грунта определяют на основе откорректированного (корректировка выполняется на основе региональных корреляционных зависимостей между сопротивлением q_cv и температурой грунта) значения q_cv, соответствующего расчетной температуре грунта или путем умножения их значений, полученных по таблице Л.1, на поправочный температурный коэффициент (определяется на основе региональных корреляционных зависимостей между значениями характеристик с_eq и Е_f и температурой грунта).

Л.7 Несущую способность основания F_u, кН, вертикально нагруженной висячей сваи в пластично-мерзлых грунтах по результатам статического зондирования, определяют по формуле

F_u = g_tåF_ui/ng_gg_m, (Л.1)

где g_t - температурный коэффициент, учитывающий изменения температуры грунтов основания из-за случайных изменений температуры наружного воздуха, определяется по указаниям приложения П;

F_ui - частное значение предельно длительного сопротивления основания сваи, определяемое в соответствии с указаниями Л.8;

g_g - коэффициент надежности по грунту, определяемый в соответствии с требованиями ГОСТ 20522;

g_т - коэффициент надежности, учитывающий метод определения несущей способности основания сваи, при использовании результатов статического зондирования принимается:

а) при отсутствии в зоне проектируемого объекта статических испытаний свай g_m = 1,2,

б) при проведении на ключевом участке в зоне проектируемого объекта сопоставительных испытаний грунтов сваей статической вдавливающей нагрузкой и статическим зондированием g_т рассчитывается по формуле

g_m = F_ui/F_u,n + 0,2,

где F_ui - предельно длительное сопротивление основания сваи на ключевом участке, рассчитанное по данным статического зондирования;

F_u,n - предельно длительное сопротивление основания опытной сваи на ключевом участке, определенное по данным испытания сваи статической нагрузкой;

п - число точек зондирования.

Л.8 Частное значение предельно длительного сопротивления основания F_ui, кН, вертикально нагруженной висячей сваи в пластично-мерзлых грунтах в точке зондирования определяют по формуле

F_ui = k(RcA + g_afåR_afc,iА_af,i), (Л.2)

где k - коэффициент, учитывающий различие в состоянии многолетнемерзлых грунтов в период статического зондирования (при природной температуре грунта) и эксплуатации (при расчетной температуре грунта) проектируемого сооружения, определяемый согласно указаниям 7.2.10; при вычислении коэффициента k температура грунта определяется как средняя на участке, расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырех диаметров d ниже отметки острия проектируемой сваи (где d - диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м);

R_c - удельное предельно длительное сопротивление пластично-мерзлого грунта под нижним концом сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке, кПа;

А - площадь поперечного сечения сваи, м²;

g_af - коэффициент, зависящий от вида поверхности смерзания, принимаемый согласно В.3;

R_afc,i- удельное предельно длительное сопротивление пластично-мерзлого грунта сдвигу по боковой поверхности смерзания сваи в пределах i-го слоя грунта, кПа;

A_af,i - площадь поверхности смерзания i-го слоя грунта с боковой поверхностью сваи, м².

Удельное предельно длительное сопротивление пластично-мерзлого грунта под нижним концом сваи R_c, кПа, по данным статического зондирования в рассматриваемой точке определяется по формуле

R_c = b₁q_cv, (Л.3)

где b₁ - коэффициент перехода от q_c к R_c, принимаемый для забивных и бурозабивных свай по таблице Л.2,

q_cv - среднее значение удельного сопротивления грунта, кПа, под конусом зонда, полученное из опыта, на участке, расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырех диаметров d ниже отметки острия проектируемой сваи.

Таблица Л.2

Удельное предельно длительное сопротивление пластично-мерзлого грунта сдвигу по боковой поверхности смерзания сваи в пределах i-го слоя грунта R_afc,i кПа, по данным статического зондирования в рассматриваемой точке определяется по формуле

R_afc,i = b₂f_si, (Л.4)

где b₂ - коэффициент, принимаемый для забивных и бурозабивных свай по таблице Л.3;

f_si - среднее значение удельного сопротивления i-го слоя грунта, кПа, вдоль боковой поверхности муфты трения, замеренное в начальный момент дополнительного вдавливания (додавливания) зонда после завершения его вмерзания в грунт в процессе испытания в режиме «стабилизации».

Таблица Л.3

Для несливающегося типа мерзлоты сопротивление участка талого грунта сдвигу по боковой поверхности сваи по данным статического зондирования рассчитывается согласно указаниям СП 24.13330.

Приложение М
(обязательное)