Динамічне зондування

Фахівцям, займаються інженерно-геологічними дослідженнями, добре відомо, що при бурінні свердловин відібрати зразок піщаного грунту непорушеного будови, особливо що знаходиться нижче рівня грунтових вод, є складною, трудомісткою, а іноді практично нездійсненним завданням.

Цим слід пояснити часту відсутність у звітах про виконані інженерно-геологічні дослідження даних про щільність складання пройдених свердловинами піщаних грунтів. У більшості випадків оцінка щільності пісків дається за непрямими показниками, наприклад за характером опору пісків впровадження бурових наконечників, що носить умовний і, звичайно, суб'єктивний характер. Тому, маючи у своєму розпорядженні лише дані про склад і гранулометричного деяких інших фізичних характеристиках піщаних грунтів, проектувальники позбавлені можливості оцінювати щільність складання пісків і їх механічні властивості. Природно, що таке положення не могло задовольнити проектні та дослідницькі організації і зажадав від них розробки способу оцінки щільності піщаних грунтів у стані природного залягання як при бурінні свердловини, так і без їх буріння.

Другорядна роль динамічного зондування у складі інженерно-геологічних досліджень наголошується і в зарубіжній практиці вишукувань у ряді європейських країн, а також США і Канаді. Тут необхідно зазначити, що випробування грунтів динамічним зондуванням за кордоном мають менше застосування, а їх методика відрізняється від прийнятої в нашій країні. У той же час у певних умовах випробування грунтів динамічним зондуванням можуть бути дуже ефективними, а в деяких випадках і єдино придатними для дослідження умов залягання і властивостей грунтів, наприклад при дослідженні щільності природних і штучно намитих пісків, особливо коли вони залягають нижче рівня грунтових вод. Особливо гостро необхідність оцінки щільності складання піщаних грунтів виникає при проектуванні і будівництві гідротехнічних споруд (гребель, шлюзів, будівель ГЕС) в умовах рівнинних річок.

Основний завданням, що вирішується при випробуваннях грунтів динамічним зондуванням (при умови, що склад досліджуваних грунтів за даними буріння не викликає сумніви), є виявлення в однорідних за літологічного складу, головним чином піщаних, відкладеннях ділянок, що відрізняються як більш пухким, так і більш щільним складанням. Простота дослідів і швидкість їх виконання дозволяють визначати межі таких ділянок (оконтурювати ділянки) з достатнім ступенем деталізації.

Не менш важливо при цих випробуваннях визначити положення меж, що розділяють літологічні шари в багатошарової товщі. Не маючи можливості мати у своєму розпорядженні свердловини близько одну від іншої, часто на геологічних розрізах такі кордони показують досить умовно. За допомогою цього методу можна розчленувати розріз порід на шари, що відрізняються опором динамічної пенетрації з високою точністю (до 0,05 м). Для цього частина точок зондування мають у своєму розпорядженні поруч зі свердловинами. Виконуючи динамічне зондування в проміжках між свердловинами, за характером занурення зонда визначають межі між шарами. Це в значній мірі сприяє підвищенню надійності та достовірності результатів вишукувань у тих випадках, коли за умовами будівництва кордону між шарами грунтів необхідно наносити на розрізи з високою точністю (наприклад, при проектуванні пальових фундаментів).

Динамічне зондування призначене для дослідження піщано-глинистих порід, що містять не більше 40% великоуламкових матеріалу, на глибину до 20 м.

Динамічне зондування конусом полягає в забивання (ударами молота) в грунт зонда, що являє собою колону штанг і наконечник, що падає з фіксованою висоти. Діаметр основи конуса зазвичай більше діаметру штанг. У Росії частіше всього використовують зонд зі штангами діаметром 42 мм і конічним наконечником (кут розкриття конуса 60o) діаметром 74 мм.

Глибину занурення (забивання) зонда S від певної кількості ударів (застави) і числа ударів n, що витрачаються на інтервал занурення зонда (звичайно 10 см), прийнято називати показниками зондування.

При забивання зонда фіксують кількість ударів і глибину занурення зонда від одного застави, що встановлюють в залежності від опору грунту. Опір, який чиниться грунтом зонду, називається динамічним опором пенетрації. Воно включає опір грунту проникненню і силу тертя по бічній поверхні зонда (між грунтом і штангами).

Динамічне опір пенетрації виражають у вигляді відносної величини, числа стандартних ударів на 10 см занурення зонда,

В процесі зондування, зі збільшенням глибини випробувань, збільшуються маса зонда (загвинчування нових штанг) і тертя по бічній поверхні зонда. Внаслідок цього у величину N вноситься поправка N1 = N · k, де N1 - виправлений показник динамічної пенетрації, k - коефіцієнт, що враховує збільшення маси зонда і тертя між зондом і стінками зондіровочной свердловини.

Інтенсивність динамічного опору пенетрації, тобто сила, що припадає на одиницю площі поперечного перерізу зонда, називається питомою динамічним опором пенетрації (