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.

0123A10B1DE05946

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

qcv, кПа
ceq, кПа
Ef, МПа
Примечание - Для промежуточных значений qcv значения ceq и Еf определяют интерполяцией.

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

qcv, кПа
b1	0,42	0,31	0,25	0,22
Примечания 1 Приведенные значения коэффициента b1 могут использоваться при глубине заложения сваи 5 ... 10 м и погружении ее нижнего конца глубже забоя лидерной скважины не менее чем на четыре диаметра сваи. 2 Для промежуточных значений qcv значения b1 определяют интерполяцией.

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

fsi, кПа	Значения b2 в зависимости от отношения Ab/A
0,00	0,25	0,50	0,75	1,00
	0,18	0,17	0,17	0,16	0,14
	0,26	0,25	0,24	0,22	0,19
	0,33	0,31	0,29	0,27	0,22
	0,38	0,36	0,34	0,31	0,24
Примечания 1 Аb - площадь поперечного сечения лидерной скважины для бурозабивных свай, м2. 2 Для забивных свай принимается Ab/A = 0, 3 Для бурозабивных свай 0 < Аb/А < 1. 4 Для промежуточных значений fsi значения β2 определяют интерполяцией.

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)