ГОСТ 20276.1-2020
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ГРУНТЫ
Метод испытания штампом
Soils. Plate bearing test methods
МКС 93.020
Дата введения 2021-01-01
Предисловие
Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова) - Акционерным обществом "Научно-исследовательский центр "Строительство" (АО "НИЦ "Строительство")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 апреля 2020 г. N 129-П)
За принятие проголосовали:
|
|
|
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Армения | AM | Минэкономики Республики Армения |
Беларусь | BY | Госстандарт Республики Беларусь |
Киргизия | KG | Кыргызстандарт |
Россия | RU | Росстандарт |
Казахстан | KZ | Госстандарт Республики Казахстан |
Таджикистан | TJ | Таджикстандарт |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 августа 2020 г. N 480-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 20276.1-2020 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2021 г.
5 ВЗАМЕН ГОСТ 20276-2012 в части метода испытания штампом
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.
В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает требования к методу испытаний штампом для определения деформационных характеристик дисперсных грунтов при их исследованиях для строительства.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 5180 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12536 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава
ГОСТ 25100 Грунты. Классификация
ГОСТ 30672 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 25100 и ГОСТ 30672.
4 Общие положения
4.1 Настоящий стандарт устанавливает требования к методу полевого определения характеристик деформируемости грунтов штампом.
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 штампом проводят в горных выработках (расчистках, котлованах, шурфах, штреках, буровых скважинах и т.д.) или в массиве грунта.
4.4 При проходке опытной скважины запрещается для испытаний применение ударно-канатного и вибрационного бурения, начиная с отметки на 1 м выше участка, на котором будет проводиться 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 установкой штампа на забой выработки выше уровня подземных вод не должен превышать 2 ч, ниже уровня подземных вод - 0,5 ч.
4.7 Минимальная толщина однородного слоя испытуемого грунта должна быть не менее двух диаметров штампа.
4.8 На отметке испытания грунта в скважинах и других выработках должны быть отобраны образцы и в лабораторных условиях определены следующие физические характеристики: гранулометрический состав по ГОСТ 12536, влажность и плотность грунта, плотность частиц грунта, влажность на границах раскатывания и текучести по ГОСТ 5180; также должны быть вычислены плотность сухого грунта, коэффициент пористости, коэффициент водонасыщения, число пластичности и показатель текучести.
4.9 В процессе полевых испытаний ведут журнал по форме, приведенной в приложении А.
Наряду с фиксацией результатов испытаний в журналах допускается возможность регистрации данных испытаний электронными устройствами для последующей компьютерной обработки.
5 Основные нормативные положения
5.1 Сущность метода
5.1.1 Испытание грунта штампом проводят для определения следующих характеристик деформируемости дисперсных грунтов:
- модуля деформации E минеральных, органо-минеральных и органических грунтов;
5.1.2 Характеристики определяют по результатам нагружения грунта вертикальной нагрузкой в забое горной выработки или в массиве грунта 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 - 1,5х1,5 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. Для грунтов, залегающих выше уровня грунтовых вод и устойчивых к обрушению, допускается бурение скважины без обсадки.
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 (прогибомеры, датчики перемещений).
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:
5.2.4 Тип и площадь штампа назначают в зависимости от вида, подвида или разновидности испытуемого грунта по таблице 1.
Таблица 1 - Тип и площадь штампа в зависимости от вида, подвида или разновидности грунта
|
|
|
|
|
|
Грунты | Положение штампа относительно уровня подземных вод | Глубина испытания, м | Место проведения испытания | Штамп | |
|
|
|
| Тип | Площадь, см |
Крупнообломочные; | На уровне подземных вод и выше | По всей толще | В котловане, шурфе, дудке | I | 5000 |
пески; |
|
|
| I | 2500 |
глинистые при любых значениях показателя текучести |
|
|
| II | 1000 |
Просадочные при испытаниях с замачиванием | Выше уровня подземных вод | По всей толще | В котловане, шурфе, дудке | I | 5000 |
Крупнообломочные;
пески плотные;
глины и суглинки с 0,5; супеси с 0 | На уровне подземных вод и выше | По всей толще | В забое скважины | III | 600 |
Пески средней плотности и плотные;
глинистые с <1,00 | Выше и ниже уровня подземных вод | По всей толще | Ниже забоя скважины | IlIa | 600 |
Пески;
глинистые при любых значениях показателя текучести, органоминеральные и органические | На уровне подземных вод и выше | По всей толще | Ниже забоя скважины (без обсадки) | IV | 600 |
| Ниже уровня подземных вод | По всей толще | Ниже забоя скважины (с обсадкой) | IV | 600 |
Глинистые с >0,5; органоминеральные и органические | Выше и ниже уровня подземных вод | До 10 | В массиве без бурения скважины | IV | 600 |
5.2.5 При испытаниях различными типами штампов размер включений в грунте не должен превышать 1/6 диаметра штампа.
5.2.6 Нагружение штампа осуществляют домкратом или тарированным грузом. Домкраты должны быть предварительно оттарированы. Нагрузку измеряют с погрешностью не более 5% ступени давления.
5.2.7 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 среднее арифметическое значение показаний трех прогибомеров, фиксирующих осадку штампа в трех точках, расположенных под углом 120° от оси штампа в горизонтальной плоскости. Для измерения осадки штампа допускается применять другие приборы, обеспечивающие измерение осадок с погрешностью не более 0,1 мм.
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.
5.2.8 Реперная система для крепления контрольно-измерительного оборудования, фиксирующего осадки штампа, должна обеспечивать неподвижность относительно массива грунта (см. примечание). Контрольно-измерительное оборудование должно быть защищено от влияния внешних факторов, способных повлиять на результаты измерений (атмосферные осадки, солнечная радиация, ветровые нагрузки, вибрация, промерзание и т.п.).
Примечание - В качестве реперной системы предлагается использовать четыре сваи, забиваемые или завинчиваемые попарно в грунт с противоположных сторон выработки на расстоянии 1-1,5 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
5.3.4 Погружение винтового штампа (тип IV) проводят завинчиванием механически или вручную ниже забоя скважины или с поверхности в массив грунта без бурения скважины.
Допускается увеличивать 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 необходимо обеспечить синхронность его вращения с погружением. Глубина погружения за один оборот должна соответствовать шагу винтовой лопасти.
5.3.6 После установки штампа монтируют устройство для нагружения штампа, анкерное устройство и измерительную систему.
5.3.7 Контрольный прогибомер для учета влияния температуры на изменение деформации устанавливают на реперной системе. Его нить закрепляют к неподвижному реперу. Длина нити должна быть равна длине нити прогибомера, измеряющего осадку штампа.
5.3.8 После монтажа всех устройств и измерительной системы начальные и последующие показания приборов записывают в журналы по форме, приведенной в приложении А.
Наряду с фиксацией результатов испытаний в журналах допускается возможность регистрации данных испытаний электронными устройствами для последующей компьютерной обработки.
5.3.9 Для измерения осадки штампа допускается применять кроме прогибомеров и другие приборы, в том числе и электронные датчики перемещений, обеспечивающие измерение осадок с погрешностью не более 0,1 мм.
5.4 Проведение испытания
Таблица 2 - Ступени давления и время условной стабилизации деформации при штамповых испытаниях для крупнообломочных и песчаных грунтов
|
|
|
|
|
|
Грунты | Коэффициент водонасыщения | Ступени давления , МПа, при плотности сложения грунтов | Время условной стабилизации деформации t, ч | ||
|
| Плотные | Средней плотности | Рыхлые |
|
Крупнообломочные | 1,0 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,5 |
Пески гравелистые и крупные | 1,0 | 0,1 | 0,05 | 0,025 | 0,5 |
Пески средней крупности | 0,5 | 0,1 | 0,05 | 0,025 | 0,5 |
| 0,5< 1,0 | 0,1 | 0,05 | 0,025 | 1,0 |
Пески мелкие и пылеватые | 0,5 | 0,05 | 0,025 | 0,01 | 1,0 |
| 0,5< 1,0 | 0,05 | 0,025 | 0,01 | 2,0 |
Таблица 3 - Ступени давления и время условной стабилизации деформации при штамповых испытаниях для глинистых грунтов
|
|
|
|
|
|
Грунты | Ступени давления , МПа, при коэффициенте пористости | Время условной стабилизации деформации t, ч | |||
| e 0,5 | 0,5<e 0,8 | 0,8<e 1,1 | e>1,1* |
|
Глинистые с показателем текучести: |
|
|
|
|
|
<0,25 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,05 | 1 |
0,25 <0,75 | 0,1 | 0,05 | 0,05 | 0,025 | 2 |
0,75 <1 | 0,05 | 0,025 | 0,025 | 0,01 | 2 |
0,05 | 0,025 | 0,01 | 0,01 | 3 | |
* При коэффициенте пористости e>1,1 время условной стабилизации увеличивается на 1 ч.
| |||||
Таблица 4 - Ступени давления и время условной стабилизации деформации при штамповых испытаниях для просадочных, органо-минеральных и органических грунтов
|
|
|
Грунты | Ступени давления , МПа | Время условной стабилизации деформации t, ч |
Просадочные природной влажности | 0,05 | 1 |
Просадочные после замачивания | 0,025 | 2 |
Органо-минеральные 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 0,1 мм за время t, указанное в таблицах 2-4.
5.4.3 Отсчеты по прогибомерам на каждой ступени нагружения проводят:
- 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 По специальному заданию для определения модуля деформации по ветви повторного нагружения могут быть проведены разгрузка грунта, а затем повторное нагружение. Последняя ступень разгрузки и начало повторного нагружения определяются заданием. При полной разгрузке последняя ступень должна соответствовать давлению от штампа и смонтированного на нем оборудования. Повторное нагружение проводят в последовательности, аналогичной последовательности первого нагружения. Число ступеней при разгрузке допускается уменьшить.
5.4.5 Испытания просадочных грунтов с замачиванием следует проводить по схеме "двух кривых" или "одной кривой". Схему испытаний выбирают в зависимости от комплекса характеристик, необходимых для проектирования. Испытания по схеме "двух кривых" следует выполнять при необходимости определения полного комплекса характеристик (см. 3), по схеме "одной кривой" - в случаях, когда достаточно определить модуль деформации грунта природной влажности и относительную просадочность при одном заданном давлении.
5.4.8 Отсчеты по прогибомерам после замачивания просадочного грунта следует проводить через промежутки времени, указанные в 5.4.3.
5.4.9 Замачивание просадочных грунтов в основании штампа в котлованах, шурфах и дудках следует проводить рассредоточенной струей во избежание размыва грунта, поддерживая уровень воды на 5-10 см выше поверхности песчаной подушки и измеряя расход воды.
5.4.10 По окончании испытаний выработку следует углубить ниже отметки испытания на глубину не менее двух диаметров штампа для контроля однородности испытуемого грунта.
5.5 Обработка результатов
5.5.2 Для штампов типов I, II, III и IIIa модуль деформации грунта E, МПа, вычисляют по формуле
где v - коэффициент поперечного расширения (Пуассона), принимаемый равным 0,27 для крупнообломочных грунтов; 0,30 - для песков и супесей; 0,35 - для суглинков; 0,42 - для глин;
D - диаметр штампа, см;
5.5.3 Для винтового штампа (тип IV) модуль деформации грунта E, МПа, вычисляют по формуле
|
|
|
|
|
|
|
h/D | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1 | 0,90 | 0,82 | 0,77 | 0,73 | 0,70 |
5.5.4 По результатам испытаний просадочных грунтов (приложение Д) определяют:
Приложение А
(рекомендуемое)
Формы первой и последующих страниц журналов полевых испытаний грунтов
А.1 Форма первой страницы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Организация |
| ||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
ЖУРНАЛ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТА ШТАМПОМ | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Объект (пункт) |
| ||||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||
Сооружение |
| ||||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||
Дата испытания: | начало |
| |||||||||||||||||
|
|
| |||||||||||||||||
| окончание |
| |||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||
Выработка N |
|
| Абсолютные отметки: |
|
| ||||||||||||||
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||
Сечение выработки |
|
| - устья выработки |
| м | ||||||||||||||
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||
(диаметр скважины) |
|
| - уровня подземных вод |
| м | ||||||||||||||
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||
|
| подошвы штампа или |
|
| |||||||||||||||
|
|
| рабочего наконечника |
| м | ||||||||||||||
Глубина |
| м |
|
|
| ||||||||||||||
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||
Характеристика испытуемого грунта |
| ||||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||
Краткая характеристика установки для испытаний |
| ||||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||
Приборы (тип и N) для измерения: |
| ||||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||
- нагрузки |
| ||||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||
- деформаций грунта |
| ||||||||||||||||||
Примечание - На первой странице журнала приводят схему размещения установки для испытаний.
А.2 Форма второй страницы
Результаты испытаний грунта штампом
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер испытания |
|
| ||||||||||||||||||||||
|
|
| ||||||||||||||||||||||
От- мет- ка ис- пы- та- ния на глу- би- не, м | Да- та | Вре- мя | Ин- тер- вал вре- мени , ч | По- ка- за- ния мано- мет- ров, МПа | Наг- руз- ка на штамп (сум- мар- ная), кН | Заг- луб- ле- ние штам- па, м (приг- руз- ка вок- руг штам- па, МПа) | Дав- ле- ние Р по подо- шве штам- па, МПа | Показания прогибомеров, мм | Поп- рав- ка к пока- за- ниям про- гибо- ме- ров, мм | Исправленные показания прогибомеров, мм | Осад- ка штам- па, мм | Вре- мя вы- держ- ки , ч | Сведения о замачивании грунта (для просадочных грунтов) | Примечание | ||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| Конт- роль- ный |
|
| Тол- щи- на пес- ча- ной по- душ- ки, см | Уро- вень во- ды, м | Рас- ход во- ды, м | Вре- мя на- ча- ла за- ма- чи- ва- ния |
| |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение Б
(рекомендуемое)
Конструкция винтового штампа
Б.1 Винтовой штамп состоит из одновитковой лопасти и ствола (см. рисунок Б.1).
|
a - шаг лопасти; D - диаметр лопасти; d - диаметр ствола; t - толщина лопасти
Рисунок Б.1 - Конструкция винтового штампа
Размеры винтового штампа должны соответствовать представленным в таблице Б.1.
Таблица Б.1 - Размеры винтового штампа
|
|
|
Размеры | При испытаниях | |
| ниже забоя скважины | в массиве без бурения скважины |
Диаметр лопасти D, см | 27,7 | 27,7 |
Толщина лопасти t, см | 1 | 1 |
Шаг лопасти а, см | 5 | 8 |
Диаметр ствола d, см: |
|
|
- до 60 см над пропастью | 8,9 | 7,3-11,4 |
- свыше 60 см над пропастью | 12,7-21,9 | 7,3-11,4 |
Б.2 В конструкцию винтового штампа, предназначенного для испытания грунтов в массиве без бурения скважины, должно входить устройство, позволяющее при измерениях осевой нагрузки на штамп исключить влияние трения грунта по боковой поверхности ствола.
Приложение В
(рекомендуемое)
Определение расхода воды для замачивания просадочных грунтов в основании штампа
w - природная влажность грунта, доли единицы;
Приложение Г
(рекомендуемое)
Образец графического оформления результатов испытания грунта штампом
Результаты испытания грунта оформляют в соответствии с рисунками Г.1 и Г.2.
|
1 - линейная часть графика; 2 - осредняющая прямая
Рисунок Г.1 - График S=f(p) испытания грунта штампом
|
1 - осадка; 2 - просадка при заданном давлении; 3 - осадка после замачивания
Рисунок Г.2 - Графики S=f(p) испытания штампом просадочного грунта с замачиванием по схемам "одной кривой" (а) и "двух кривых" (б)
Примечание - Обозначения, использованные на рисунках Г.1 и Г.2, см. в 5.4.1, 5.5.1 и приложении Д.
Приложение Д
(рекомендуемое)
Обработка результатов испытаний просадочных грунтов
где p - давление по подошве штампа, МПа.
|
|
|
|
УДК 624.131.4.001.4:006.354 |
|
| МКС 93.020 |
| |||
Ключевые слова: грунты, штамповые испытания, плоский штамп, винтовой штамп, модуль деформации, полевые испытания, штамп | |||
