Введение

Работа, выполняемая для получения информации о физических свойствах земляных работ и фундаментов грунта Геотехнические исследования выполняются инженерами-геотехниками или инженерными геологами для получения информации о физических свойствах земляных работ и фундаментов грунта для предлагаемых конструкций и для восстановления повреждений земляных работ и конструкций, вызванных условиями под поверхностью; этот тип исследования называется исследованием участка. Геотехнические исследования также используются для измерения теплостойкости почв или материалов для заправки, необходимых для подземных линий электропередачи, нефте- и газопроводов, утилизации радиоактивных отходов и солнечных тепловых хранилищ. Геотехническое исследование включает в себя поверхностную и подземную разведку участка. Иногда для получения данных о местах используются геофизические методы. Подземные исследования обычно включают в себя отбор проб почвы и лабораторные испытания полученных образцов почвы. Геотехнические исследования очень важны перед тем, как можно построить любую структуру, начиная от одного дома до большого склада, многоэтажного здания и инфраструктурных проектов, таких как мосты, скоростные железные дороги и метро. Исследование поверхности может включать в себя геологическое картографирование, геофизические методы и фотограмметрию, или это может быть так же просто, как геотехнический специалист, прогуливающийся по участку, чтобы наблюдать физические условия на месте. Чтобы получить информацию о состоянии почвы под поверхностью, требуется какая-то форма подземного разведки. Методы наблюдения за почвами под поверхностью, получения образцов и определения физических свойств почв и пород включают в себя испытательные ямы, траншеи (особенно для определения разломов и планов скольжения), бурения и испытания на месте. Они также могут использоваться для выявления загрязнения почв до разработки, чтобы избежать негативного воздействия на окружающую среду.

Отбор проб почвы

Буровые ремни бывают двух основных типов: большого диаметра и малого диаметра. Бурения большого диаметра редко используются из-за проблем безопасности и затрат, но иногда используются для того, чтобы геолог или инженер визуально и вручную исследовали стратиграфию почвы и пород на месте. Небольшие скважины часто используются для того, чтобы геолог или инженер могли исследовать почву или скалы или извлекать образцы на глубине с помощью образцов почвы и проводить на месте почвенные испытания. Рекомендации по расстоянию и глубине исследований приведены в приложении B.3 к Еврокоду 7 "Геотехническое проектирование", часть 2. Образцы почвы часто классифицируются как нарушенные или не нарушенные; однако "не нарушенные" образцы не являются действительно не нарушенными. Нарушенный образец - это образец, в котором структура почвы изменилась настолько, что испытания структурных свойств почвы не будут репрезентативными для условий in situ, и только свойства зерен почвы (например, распределение размера зерна, пределы Аттерберга, уплотнение, характерное для почвы, для определения общей литологии отложений почвы и, возможно, содержания воды) могут быть точно определены. Неповрежденный образец - это образец, в котором состояние почвы в образце достаточно близко к условиям почвы in situ, чтобы можно было использовать испытания структурных свойств почвы для приближения свойств почвы in situ. Образцы, полученные методом неразрушенного режима, используются для определения стратификации почвы, проницаемости, плотности, консолидации и других инженерных характеристик. Сбор почв в морских водах вводит много сложных переменных. На мелководье можно работать с баржи. В более глубоких водах потребуется корабль. Глубоководные пробоотборники почвы обычно являются вариантами пробоотборников типа Куленберга, модификацией базового гравитационного корлера с использованием поршня. Также доступны устройства для отбора проб морского дна, которые медленно вталкивают трубку для сбора в почву.

Пробоотборники почвы

Образцы почвы берутся с использованием различных образцов; некоторые из них дают только нарушенные образцы, в то время как другие могут дать относительно не нарушенные образцы. Лопатой. Образцы можно получить, выкопав почву с места. Образцы, взятые таким образом, являются нарушенными образцами. Испытательные ямы - это относительно небольшие ручные или машинные траншеи, используемые для определения уровня грунтовых вод и отбора нарушенных образцов. Ручной/машинный агрессор. Этот сборник образцов обычно состоит из короткого цилиндра с режущим краем, прикрепленным к стержне и ручке. Пробоотборник продвигается с помощью комбинации вращения и силы вниз. Образцы, взятые таким образом, являются нарушенными образцами. Непрерывный полет. Метод отбора проб с использованием шланга в качестве вытяжки. Шнур вкручивается в землю, а затем поднимается. На лопастях шланга задерживается почва и сохраняется для испытаний. Образцы почвы, взятые таким образом, считаются нарушенными. Разделенная ложка / SPT- пробник. Используется в "Стандартном методе испытаний для стандартного проникновения (SPT) и разделения бочки отбора проб почв" (ASTM D 1586). Этот сборник образцов обычно представляет собой полый пробник длиной 18" 30" с наружным диаметром 2,0" (OD), разделенный по длине на две части. На нижнем конце прикреплена закалённая металлическая колонка с отверстием в 1,375 дюймов, а на головке отборника образцов - односторонний клапан и адаптер для сверлильного стержня. Он вбивается в землю с помощью молота, падающего 30". Подсчитывается и отражается количество ударов (ударов молотком), необходимых для продвижения сборника образцов вперед на 18" в общей сложности. Как правило, используется для не сплоченных почв, образцы, взятые таким образом, считаются нарушенными. Модифицированный калифорнийский сэмплер. в "Стандартной практике для отбора проб грунта с толстыми стенками, кольцевыми линиями, разделительными бочками" (ASTM D 3550). По своей концепции аналогична сборщику проб из нержавеющей стали, ствол сборщика проб имеет больший диаметр и обычно облицован металлическими трубками для хранения проб. Образцы из модифицированного калифорнийского образца считаются нарушенными из-за большого соотношения площади образца (площадь стенки образца/площадь поперечного сечения образца). Шелби Тюб Сэмплер. Используется в "Стандартной практике для тонкостенных труб для отбора проб почв в геотехнических целях" (ASTM D 1587). Этот пробоотборник состоит из тонкостенной трубки с режущим краем на кончике ноги. На пробоотборнике трубка прикреплена к сверлильному стержне, а также в нем есть обратный клапан и вентиляционные отверстия. Этот прибор, обычно используемый в сплоченных почвах, просачивается в слой почвы, обычно на 6 дюймов меньше длины трубки. Вакуум, созданный отбойным клапаном, и сплоченность образца в трубке приводят к тому, что образец сохраняется при вытягивании трубки. Стандартные размеры ASTM: 2" OD, 36" длиной, толщиной 18 калибров; 3" OD, 36" длиной, толщиной 16 калибров; и 5" OD, 54" длиной, толщиной 11 калибров. ASTM допускает другие диаметры, если они пропорциональны стандартизированным конструкциям труб, а длина труб должна быть подходящей для полевых условий. Образцы почвы, взятые таким образом, считаются нетронутыми. Приборы для отбора проб поршней. Эти пробоотборники представляют собой тонкостенные металлические трубки, в конце которых находится поршень. Обработка проб проходит в глубине скважины, а поршень остается на поверхности грунта, в то время как трубка проскальзывает мимо него. Эти устройства будут возвращать нетронутые образцы в мягких почвах, но трудно продвигаться в песках и жестких глинах, и могут быть повреждены (понижая образец), если встречается гравий. Корер Ливингстона, разработанный Д. А. Ливингстоном, является широко используемым поршневым сборщиком образцов. Модификация корнера Ливингстона с зубчатой головкой позволяет вращать его, чтобы разрезать подповерхностные растительные вещества, такие как маленькие корни или закопанные ветви. Сэмплер из питчер-барреля. Этот сборник аналогичен сборникам с поршнями, за исключением того, что в нем нет поршня. В верхней части пробника имеются отверстия для снижения давления, чтобы предотвратить накопление давления воды или воздуха над образцом почвы. Подходящими образцами почвы для этого образца являются глина, ила, песок, частично выветренные породы.

Испытания на месте

Стандартное проникновение - это динамическое проникновение на месте, предназначенное для получения информации о свойствах почвы, а также для сбора образца почвы, нарушенной для анализа размера зерна и классификации почвы. Динамическое испытание конусомерным методом - это испытание на месте, в котором вес поднимается вручную и опускается на конус, проникающий в землю. количество мм на удар записывается и используется для оценки определенных свойств почвы. Это простой метод тестирования, и обычно требует резервного копирования с лабораторными данными, чтобы получить хорошую корреляцию. Проверка проникновения конуса (CPT) проводится с использованием приборосочетания с коническим концом, которое вводится в почву гидравлически с постоянной скоростью. Основной прибор CPT сообщает о сопротивлении кончику и сопротивлении сдвигу вдоль цилиндрического ствола. Данные CPT были соотнесены с свойствами почвы. Иногда используются иные приборы, кроме базового зонда CPT, в том числе: Пьезоконный проникновениемерный зонд продвигается с использованием того же оборудования, что и обычный зонд CPT, но зонд имеет дополнительный инструмент, который измеряет давление грунтовых вод по мере продвижения зонда. Сейсмический пьезоконный проникновениемер использует то же оборудование, что и CPT или CPTu, но он также оснащен геофонами или акселерометрами для обнаружения сдвижных волн и/или волн давления, производимых источником на поверхности. Пробы с полным потоком (T-стакан, шарик и пластина) используются в чрезвычайно мягких глиняных почвах (таких как отложения морского дна) и продвигаются таким же образом, как и CPT. Как следует из названия, T-станок представляет собой цилиндрический стержень, прикрепленный под прямым углом к сверлильной веревке, образуя то, что выглядит как T, шар - это большая сфера, а пластина - плоская круглая пластина. В мягких глинах почва течет вокруг зонда, подобно вязкой жидкости. Давление, вызванное перегрузкой, и давление воды в порах одинаковы по всем сторонам зондов (в отличие от CPT), поэтому коррекция не требуется, уменьшая источник ошибки и повышая точность. Особенно желательно использовать в мягких почвах из-за очень низкой нагрузки на датчики измерения. Зонды полного потока также могут циклически подниматься и опускаться, чтобы измерить сопротивление перепланированной почвы. В конечном счете, геотехнический специалист может использовать измеренное сопротивление проникновению для оценки неразмытой и переформованной прочности сдвига. Исследование почвы с помощью спирального зонда и испытание уплотнения с помощью спирального зонда (HPT) стало популярным для обеспечения быстрого и точного метода определения свойств почвы на относительно небольших глубинах. Испытание HPT является привлекательным для проверки на месте, поскольку оно легкое и может быть быстро выполнено одним человеком. Во время испытаний зонд подталкивают до желаемой глубины, а крутящий момент, необходимый для поворота зонда, используется в качестве меры для определения характеристик почвы. Предварительные испытания ASTM показали, что метод HPT хорошо коррелирует со стандартным испытанием проникновения (SPT) и испытанием проникновения конуса (CPT) с эмпирической калибровкой. Электротомография может использоваться для обследования свойств почвы и пород и существующей подземной инфраструктуры в строительных проектах. Плоская диалометровая проба (ПДП) - это плоская диалометровая проба, часто используемая на буровых установках CPT, но также может быть использована на обычных буровых установках. Диафрагма на пластине оказывает боковую силу на почвенные материалы и измеряет напряжение, вызванное различными уровнями напряжения в желаемом глубинном интервале. Испытания газа на месте могут проводиться в скважинах после завершения работы и в зондовых отверстиях, проделанных в боковых частях испытательных ям в рамках исследования на месте. Испытание обычно проводится с помощью портативного прибора, который измеряет содержание метана в процентном объеме в воздухе. Также измеряются соответствующие концентрации кислорода и углекислого газа. Более точный метод, используемый для мониторинга в долгосрочной перспективе, состоит в установке в скважинах труб для мониторинга газа. Они обычно состоят из прорезанных трубопроводов из ПВХ, окруженных гравием одного размера. Верхний 0,5 м до 1,0 м трубопровода обычно не прорезан и окружен б...

Лабораторные испытания

Для измерения самых разных свойств почвы можно проводить различные лабораторные исследования. Некоторые свойства почвы присущи составу почвенной матрицы и не подвержены воздействию на них возмущения образца, в то время как другие свойства зависят от структуры почвы, а также ее состава, и могут быть эффективно проверены только на относительно нетронутых образцах. Некоторые почвенные испытания измеряют прямые свойства почвы, в то время как другие измеряют "индексные свойства", которые предоставляют полезную информацию о почве без прямого измерения желаемого свойства. Границы Аттерберга Границы Аттерберга определяют границы нескольких состояний консистенции для пластиковых почв. Границы определяются количеством воды, которое почва должна иметь на одной из этих границ. Эти границы называются пластическим лимитом и жидким лимитом, а разница между ними называется индексом пластичности. Пределы усадки также являются частью пределов Аттерберга. Результаты этого испытания могут быть использованы для прогнозирования других инженерных свойств. Калифорнийское отношение подшипников ASTM D 1883. Испытание для определения пригодности образца почвы или агрегата для использования в качестве подградия для дорог. В уплотненный образец вставляется поршень, и измеряется его сопротивление. Этот тест был разработан Caltrans, но он больше не используется в методе проектирования тротуара Caltrans. Он до сих пор используется в качестве дешевого метода оценки устойчивого модуля. Испытание на прямое сдвиг по стандарту ASTM D3080. Испытание на прямом сдвиге определяет консолидированные, вытянутые прочность свойства образца. При нормальной нагрузке на одну плоскость сдвига применяется постоянная скорость натяжения, и измеряется реакция нагрузки. Если это испытание проводится при различных нормальных нагрузках, можно определить общие параметры прочности к сдвигу. Испытание на показатель расширения В этом испытании используется образец почвы, переделанный для определения показателя расширения (EI), эмпирического значения, требуемого в соответствии с правилами проектирования зданий, при содержании воды в 50% для расширяющихся почв, таких как расширяющиеся глины. Испытания на гидравлическую проводимость Существует несколько испытаний для определения гидравлической проводимости почвы. Они включают в себя постоянную голову, падающую голову и методы постоянного потока. Проверяемые образцы почвы могут быть любого типа, включая переформованные, нетронутые и сжатые образцы. Одометрическое испытание Это может быть использовано для определения параметров консолидации (ASTM D2435) и отечности (ASTM D4546). Анализ размера частиц Это делается для определения градации почвы. Грубые частицы отделяются в части анализа сита, а мелкие частицы анализируются с помощью гидрометра. Различие между грубыми и мелкими частицами обычно производится на 75 мкм. Анализ сита проходит через постепенно уменьшающиеся сетки, чтобы определить их градацию. Для определения градации частиц используется скорость осаждения. Испытание на R-значение California Test 301 Данное испытание измеряет боковую реакцию уплотненного образца почвы или агрегата на вертикально нанесенное давление в определенных условиях. Этот тест используется Caltrans для проектирования тротуара, заменяя калифорнийский тест на коэффициент подшипников. Испытания на уплотнение почвы Стандартный Проктор (ASTM D698), Модифицированный Проктор (ASTM D1557) и Калифорнийский тест 216. Эти испытания используются для определения максимальной единицы веса и оптимального содержания воды, которое может достичь почва при данном усилии уплотнения. Испытания на всасывание почвы по стандарту ASTM D5298. Испытания на триаксиальное сдвижение Это тип испытания, который используется для определения свойств прочности почвы к сдвигу. Он может имитировать ограничивающее давление, которое почва увидит глубоко в земле. Он также может имитировать состояние воды в истощенном и не истощенном состоянии. Неограниченное сжатие испытания ASTM D2166. В этом испытании образец почвы сжимается для измерения его прочности. Модификатор "не ограниченный" противопоставляет это испытание испытанию на трехосную сдвижную силу. Содержание воды Данное исследование дает содержание воды в почве, обычно выраженное в процентах от веса воды к сухому весу почвы.