Что такое инженерно-геотехнические изыскания и для чего они нужны?

Полевые инженерные испытания:

• статическое зондирование;
• испытания грунтов методом статического зондирования;
• штамповые испытания;
• динамическое зондирование;
• прессиометр;
• прессиометрический метод;
• гидрогеологические исследования;
• опытно-фильтрационные откачки;
• крыльчатка.

Полевые методы испытания грунтов входят в комплекс инженерно-геологических изысканий наряду с лабораторными способами исследования проб.
Необходимость проведения полевых испытаний на открытом грунте обусловлена важностью предварительной оценки физико-химических и структурных свойств почв и подпочвенных слоев, перед началом ведения строительных, ремонтных или дорожных работ.

Основные задачи, решить которые позволяют инженерно-геологические изыскания с применением полевых методов исследований, — это:

• комплексное изучение массива грунта, его геологического среза, прочностных и ряда других параметров;
• оценка набора физических свойств грунта, в частности, структурных особенностей и склонности к деформации;
• изучение пространственной изменчивости грунтов;
• уточнение возможности использования в ходе работ свайных систем и их несущей способности;
• сбор и анализ результатов стационарных наблюдений за изменениями свойств грунта под нагрузкой и в естественных условиях;
• определение динамических свойств грунтов с высокой степенью водонасыщенности.

В настоящее время инженерные изыскания проводятся с применением следующих полевых методов:

• испытания грунтов методом статического зондирования;
• испытания методом динамического зондирования;
• штамповые испытания;
• прессиометрический метод исследования грунтов;
• опытно-фильтрационные откачки;
• метод вращательного среза (крыльчатка).

Испытания грунтов методом статического зондирования
Статическое зондирование считается одним из наиболее эффективных и целесообразных способов исследования грунта. Основной принцип – размещение в грунте испытательного зонда, вдавливание которого осуществляется методом статической нагрузки. Благодаря механическому воздействию на почву и глубокому расположению испытательного оборудования, специалисты получают возможность достоверно оценить:

• структуру грунта, её однородность по глубине и на площади, где планируется проведение строительных или ремонтных работ;
• глубину залегания скальных грунтов и их крупных фрагментов;
• физические свойства разных слоёв грунта: модуль деформации, плотность, внутреннее трение, сцепление и т.д.;
• возможность размещения свай и степень сопротивляемости грунтов;
• плотность грунтов искусственного происхождения – насыпных, намывных и т.д.;
• возможность использования земельного участка для дальнейшего изучения физико-химических свойств грунта.

Как правило, испытания грунтов методом статического зондирования проводятся на немёрзлых глинистых и песчаных участках, где размер большей части элементов грунта не превышает 10%.

Испытания методом динамического зондирования
Динамическое зондирование – метод исследования однородных песчаных и глинистых грунтов, физико-химические свойства которых относительно одинаковы на разной глубине. Основной принцип – погружение на глубину специального зонда путем механического ударного воздействия с постепенно увеличивающимся количеством ударов. Оборудование, с применением которого осуществляют динамическое зондирование, — молот или вибромолот, непрерывно воздействующий на вертикально расположенный зонд. Оптимальное число и силу ударов определяют в зависимости от прочности и плотности грунта, чтобы за каждый рабочий цикл зонд погружался в почву на 10-15 см. Испытания проводятся до момента погружения зонда на требуемую глубину или до обнаружения участка повышенной плотности, когда скорость проникновения устройства уменьшается в 5 раз и более.

Штамповые испытания
Важная часть геологических изысканий – уточнение деформационных свойств грунта. Как правило, на этом этапе работ применяются штамповые испытания. Данный метод исследований подразумевает установку в породу жёстких штампов и их постепенную загрузку, на которую грунт реагирует изменением структуры. В результате проведенных испытаний специалисты могут оценить характер произошедших деформаций, их изменение за

определенный промежуток времени, а также особенности взаимодействия грунта с погружными элементами будущего здания или сооружения. Кроме того, испытания с применением штампов позволяют точно рассчитать:

• уровень допустимой нагрузки;
• оптимальную глубину закладки фундамента;
• физические размеры сооружения, которое планируется возвести на участке.

Как правило, штамповые методы исследования грунта завершают комплекс работ по проведению инженерных изысканий на участке.

Прессиометрический метод исследования грунтов
Прессиометрический метод применяется для изучения изменений свойств грунта внутри буровых выработок при постепенном наращивании механической нагрузки в горизонтальном направлении. В выработку помещают специальную камеру – прессиометр, которая фиксирует изменения в структуре породы по мере увеличения степени воздействия на стенки гидравлическим или пневматическим способами. Основные преимущества метода – отсутствие ограничений по глубине исследований, высокая производительность испытаний и возможность всестороннего исследования плотных скальных грунтов.

Опытно-фильтрационные откачки
В понятии «опытно-фильтрационные откачки» объединён целый комплекс различных исследований грунтов, направленных на изучение:

• общих характеристик массива грунта;
• гидрогеологических параметров породы;
• гидродинамических свойств грунта.

Помимо постоянного мониторинга уровня и физико-химических свойств подземных вод, опытно-фильтрационные откачки подразумевают проведение практических мероприятий, в том числе: кустовые и экспресс откачки, наливы в скважины, пневматические и гидравлические исследования, прочие полевые индикаторные испытания. Особую важность гидрогеологические исследования имеют для насыпных и намывных грунтов, а также пород с повышенной водонасыщенностью, для которых характерны пластичность и неустойчивость.

Метод вращательного среза (крыльчатка)
Крыльчатка, или метод вращательного среза – тип инженерных испытаний, рекомендованный для изучения особенностей и прочностных характеристик слабых грунтов. Основной принцип исследований – погружение в породу четырёхлопастного зонда вертикально с поверхности грунта или по касательной со стены забоя путем одновременного вдавливания и проворачивания. Выполняя замеры крутящего момента устройства, специалисты могут рассчитать степень сопротивляемости грунта на сдвиг, уровень внутреннего трения и удельного сцепления, определяющий возможность ведения строительных работ на данном участке.