Методы проведения полевых испытаний мерзлых грунтов

Мерзлыми грунтами называют грунты, которые имеют отрицательную температуру или температура равную нулю, а также с поровой водой, находящейся в замерзлом состоянии в виде хорошо заметных кристалликов льда.

В отличие от мерзлых грунтов, вечномерзлыми называют грунты, которые находятся в мерзлом состоянии более трех лет. Они (вечномерзлые грунты) представляют собой крайне неустойчивую структуру, так как при их оттаивании происходят просадки.

Поверхностный слой грунта, который промерзает зимой и оттаивает летом, называется деятельным слоям или, как его еще называют, слоем сезонного промерзания и оттаивания.

Данный стандарт распространяется исключительно на грунты, что находятся в мерзлом состоянии во время строительства и устанавливает методы проведения полевых испытаний для определения механических характеристик мерзлых, оттаивающих и промерзающих грунтов.

Общие требования

Проведение испытаний возможно на поверхности грунта (на том самом, описанном выше, деятельном слое грунта), но также допускается в открытых подземных горных выработках.

Площадка, выбранная для проведения испытаний, должна быть четко спланирована и оконтурена средствами водоотвода. Размеры испытательной площади устанавливаются из необходимости размещения горной выработки и испытательной установки.

Вы можете проводить испытаний самостоятельно или положить это дело на строительный технический надзор.

Высота горной выработки для проведения испытаний грунтов в штольне должна быть не менее 1,8 м. Определяется она с учетом габаритов установки, применяемой в испытаниях.

Испытания горячим штампом

Горячий штамп – оборудование, предназначенное для определения таких характеристик деформируемости мерзлого грунта, как коэффициент оттаивания, коэффициент сжимаемости и модуль деформации.

В состав установки для исследований должны входить следующие комплектующие:

  • Обогревающее устройство.
  • Штамп с внутренним обогревом.
  • Устройства для нагрузки штампа.
  • Измерительная система для фиксации величин нагрузок, осадок штампа и температур грунта.
  • Насос для откачки воды из грунта.

Конструкция штампа должна обеспечивать равномерный нагрев его днища горячей водой или всяческими электронагревателями до температуры не более 90 °С.

Нагрузку на штамп следует осуществлять с помощью устройств, которые могут обеспечить постоянное заданное давление, это могут быть домкрат или тарированный груз.

Подготовка и проведение испытаний

Перед тем, как установить штамп необходимо тщательно выровнять забой горкой выработки. Для того, чтобы обеспечить надежный контакт с грунтом, под штамп необходимо подставить небольшую подушку из маловлажного песка средней крупности. Толщина такой подушечки не должна превышать2 см.

Испытание вечномерзлых грунтов с использованием горячего штампа необходимо проводить в два этапа:

1-й этап – создание под штампом зоны оттаявшего грунта. Здесь надлежит включить обогрев штампа и обогревающего устройства. Обогрев следует производить до тех пор, пока глубина оттаивания под штампом не будет составлять 25-30 см.

2-й этап – уплотнение оттаявшего грунта ступенчатой постепенно возрастающей нагрузкой.

Отсчеты по температурным датчикам необходимо производить на 1-м этапе испытаний сначала через каждый час, а по мере приближения границы оттаивания к глубине40 см— через каждые 15 мин. На 2-м этапе испытаний отсчеты по температурным датчикам снимают одни раз перед очередной ступенью давления.