Кіріспе

Топырақтың геотехникалық қасиеттерін геотехникалық инженериялық сынау, топырақтың геотехникалық қасиеттерін сынау.

Стандартты ену сынағы (SPT) – топырақтың геотехникалық инженериялық қасиеттері туралы ақпарат беруге арналған, орнында жүргізілетін динамикалық ену сынағы. Бұл сынақ – бүкіл әлемде ең көп қолданылатын жер асты зерттеулеріне арналған бұрғылау сынағы. Сынақ процедурасы ISO 22476-3, ASTM D1586 және Австралия стандарттары AS 1289.6.3.1-де сипатталған. Сынақ идентификация мақсатында үлгілер алуға және геотехникалық жобалау үшін қолданылатын енуге қарсы кедергінің шамасын өлшеуге мүмкіндік береді. Геотехникалық мақсаттар үшін соққылар саны немесе N мәнін топырақтың инженерлік қасиеттерімен байланыстыратын әртүрлі жергілікті және халықаралық жарияланған корреляциялар бар.

Сынау тәртібі

Ұңғыма аралық немесе үздіксіз үлгі алуға мүмкіндік беру үшін біртіндеп тереңдетіледі. Біртекті қабаттарда интервалдар әдетте 1,5 м (5 фут) немесе одан кем болады. Қабаттардың әрбір өзгеруінде сынақтар мен үлгілер алынуы керек. Ұңғыма қажетті тереңдікке жеткеннен кейін және артық шығындар алынып тасталғаннан кейін сынақтар мен үлгілерді жүргізуге болады. Сынақ үшін сыртқы диаметрі 5,01 см (2 дюйм), ішкі диаметрі 3,5 см (1,375 дюйм) және кемінде 60 см (24 дюйм) ұзындығы бар қалың қабырғалы үлгі алу түтігі қолданылады. Үлгі алу түтігі 75 см (30 дюйм) биіктіктен түсетін 63,5 кг (140 фунт) салмақты балғамен соққылар арқылы ұңғыманың түбіне қадалады. Үлгі алу түтігі жерге барлығы 45 см тереңдікке қадалады және түтіктің әр 15 см (6 дюйм) интервалмен 45 см (18 дюйм) тереңдікке дейін енуіне қажетті соққылар саны тіркеледі. Екінші және үшінші 15 см (6 дюйм) интервалдарындағы соққылардың жалпы саны "стандарттық тесілу кедергісі" немесе "N мәні" деп аталады. N мәні топырақтың тығыздығын көрсетеді және көптеген эмпирикалық геотехникалық есептеулерде қолданылады. Егер келесі шарттардың бірі орындалса, сынақ тоқтатылуы мүмкін: 1) кез келген 15 см (6 дюйм) интервалында барлығы 50 соққы жасалған; 2) барлығы 45 см (18 дюйм) тереңдікте 100 соққы жасалған; немесе 3) 10 рет соққы жасағанда үлгі алу түтігінің қозғалысы байқалмаған.

Қолданылуы

Бұл сынақтың ең маңызды артықшылығы – оның қарапайым, төмен құнмен және кеңінен қолданылуы. ТБТ нәтижелерінен шығарылатын топырақтың беріктік параметрлері шамамен болады, бірақ олар зертханада одан артық сынақтар жүргізу мүмкін емес немесе қиын жағдайларда пайдалы нұсқау бере алады. Сынақтың тағы бір пайдасы – ылғалдылықты анықтау, сондай-ақ топырақтың бұзылған үлгісін алып, оны анықтау және жіктеу мақсатында пайдалану. Топырақтың бұзылуы инженерлік қасиеттерін өзгертетіндіктен, үлгінің сапасы әдетте инженерлік қасиеттерін зертханада тексеруге жарамсыз, бірақ жұқа қабырғалы түтікпен үлгі алғанда жұмсақ топырақтарда бұзылу азаюы мүмкін. Егер сынақ жер асты суы деңгейінен төмендегі ұсақ топырақта жүргізілсе, топырақ босаңдауы мүмкін. Кейбір жағдайларда, қажет болған жағдайда, бұрғылау құбырларын қосып, үлгіні белгіленген тереңдіктен артық тереңдікке түсіру пайдалы болуы мүмкін. Бұл стандарттық ену сынағы емес, оны стандарттық сынақ деп қарастыруға болмайды, бірақ бұл кен орнының стандарттық сынақ көрсеткендей босаң екендігіне мейлінше хабар бере алады. Гарри Сид, Т. Лесли Юд және басқалар жүргізген зерттеулерге сүйене отырып, SPT құм қабатының топырақ сұйықтануға бейімділігін эмпирикалық жолмен анықтау үшін де қолданылуы мүмкін. Осы мақсатта қолданғанда, N көрсеткіші стандарттық жүктеме деңгейіне нормаланған болуы керек.

Қиындықтар

Стандартты ену сынағы жоғары деформацияланған үлгіні қалпына келтіреді, ол топырақ құрылымының тығыздығы, беріктігі және консолидациялық сипаттамалары сияқты қасиеттерін өлшейтін сынақтар үшін көбінесе қолайсыз. Бұл шектеуді жою үшін сынақ көбінесе сәл өзгеше ұшы бар үлкен үлгі алушымен жүргізіледі, соның салдарынан үлгідегі деформация азайтылады және құрылымдық қасиеттерді сынау барлық топырақтар үшін, жұмсақ топырақтардан басқа, маңызды болады. Дегенмен, бұл SPT N мәндеріне оңай түрлендірілмейтін соққылар санына әкеледі – көптеген түрлендірулер ұсынылды, олардың кейбіреулері үлгі алынған топырақтың түріне байланысты, бұл стандартты емес үлгі алушыларды қолданғанда соққылар санына сүйенуді қиын жасайды. Стандартты ену сынағының соққылар саны топырақтың қарапайым физикалық қасиетін көрсетпейді, сондықтан оны топырақтың беріктігі немесе тығыздығы сияқты қажетті қасиеттерімен салыстыру қажет. Көптеген өзара байланыстар бар, бірақ олардың ешқайсысы өте жоғары сапалы емес. Сұйықтану әлеуетін тікелей болжау үшін SPT деректерін пайдалану корреляциялардың нашарлығынан және SPT деректерін жүктеме қысымын, үлгі алу әдісін және басқа факторларды ескеру үшін «қалыпқа келтіру» қажеттілігінен зардап шегеді. Сонымен қатар, бұл әдіс бірнеше себептермен әлсіз топырақ қабаттары үшін дәл деректерді жинауға мүмкіндік бермейді: нәтижелер белгілі бір аралықтағы соққылар санының толық сандарымен шектелген, бірақ соққылардың саны өте аз болғанда нәтижелердің дәлдігі төмендеп, нөлдік нәтиже алу мүмкіндігі деректерді өңдеуді қиындатады. Бос құмдар мен өте жұмсақ сазды топырақтарда үлгі алушыны кіргізу топырақтың айтарлықтай деформациясына әкеледі, соның ішінде бос құмдардың сұйықтануына дейін, нәтижелер топырақтың бұзылған қасиеттеріне негізделген, топырақтың түпкілікті қасиеттеріне емес. Стандартты ену сынағының кемшіліктерін жою үшін түрлі әдістер ұсынылды, соның ішінде конус ену сынағы, жер бетіндегі (in situ) қималық сынақтар және қималық толқын жылдамдығын өлшеу.