Физические свойства грунтов в Севастополе

Методология лабораторных испытаний физических свойств по ГОСТ 5180-2015

Все физические характеристики грунтов подразделяются на две группы: определяемые прямым лабораторным экспериментом (влажность W, плотность ρ, плотность минеральных частиц ρ_s, пределы пластичности W_L, W_p, гранулометрический состав) и вычисляемые расчетным путем по базовым физическим формулам трехфазной грунтовой модели.

Прямые методы испытаний по ГОСТ 5180-2015

• Определение влажности (W): навеска влажного грунта массой 15–50 г помещается в предварительно взвешенный сушильный стаканчик (бюкс) и высушивается в шкафу при температуре 105 ± 2°С до достижения постоянной массы. Влажность вычисляется по формуле:
  W = [(m₁ − m₂) / (m₂ − m)] · 100%
  где m — масса пустого бюкса; m₁ — масса бюкса с влажным грунтом; m₂ — масса бюкса с высушенным грунтом. Расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать 1–2%;
• Определение плотности грунта (ρ): для связных глинистых и песчаных грунтов естественного сложения применяется метод режущего кольца: кольцо с заостренной режущей кромкой аккуратно задавливается в монолит с зачисткой торцов, после чего определяется масса грунта в объеме кольца: ρ = (m₁ — m) / V. Для комковатых и щебенистых грунтов используется метод парафинирования (ГОСТ 5180, раздел 6.3);
• Определение плотности минеральных частиц (ρ_s): измельченная и высушенная навеска грунта засыпается в пикнометр с дистиллированной водой и кипятится на песчаной бане в течение 30–60 минут для полного удаления воздуха из микропор, после чего взвешивается на весах 1-го класса;
• Определение границы текучести (W_L): грунтовая паста помещается в цилиндрическую чашку. На поверхность устанавливается эталонный конус Васильева массой 76 г с углом при вершине 30°. Пределом текучести считается влажность, при которой конус погружается под собственным весом ровно на 10 мм за 5 секунд;
• Определение границы раскатывания (W_p): грунтовую пасту раскатывают ладонью на матовом стекле в жгут диаметром 3 мм. Влажность, при которой жгут начинает крошиться на фрагменты длиной 3–10 мм, принимается за границу пластичности.

Расчетные параметры трехфазной структуры грунта

На основе прямых лабораторных определений вычисляются важнейшие геотехнические характеристики, необходимые инженерам-конструкторам для расчетов по СП 22.13330.2016:

• Плотность сухого грунта (скелета): ρ_d = (ρ / 1 + 0.01 W) (г/см³) — ключевой параметр оценки уплотнения грунтов в дорожном и гидротехническом строительстве;
• Коэффициент пористости: e = (ρ_s — ρ_d / ρ_d) — безразмерная величина, определяющая плотность сложения песков (плотные, средней плотности, рыхлые) и степень структурной устойчивости глин;
• Пористость: n = ≤ft(1 — (ρ_d / ρ_s)) × 100\% — доля объема пор в общем объеме грунта;
• Коэффициент водонасыщения (степень влажности): S_r = (W · ρ_s / e · ρ_w) — делит грунты на маловлажные (S_r ≤ 0.5), влажные (0.5 < S_r ≤ 0.8) и водонасыщенные (S_r > 0.8);
• Число пластичности: I_p = W_L — W_p — диапазон влажности, в котором грунт сохраняет пластические свойства. Классифицирует глинистый грунт по ГОСТ 25100: супеси (1 ≤ I_p ≤ 7), суглинки (7 < I_p ≤ 17), глины (I_p > 17);
• Показатель текучести (консистенция): I_L = (W — W_p / I_p) — определяет физическое состояние глинистого грунта под нагрузкой: от твердого (I_L < 0) и полутвердого (0 ≤ I_L ≤ 0.25) до текучепластичного (0.75 < I_L ≤ 1.0) и текучего (I_L > 1.0).

Состав официального лабораторного отчета

По результатам испытаний заказчику выдается пакет документов, скрепленный печатями аккредитованной лаборатории и готовый для экспертизы:

1. Официальный протокол испытаний аккредитованной лаборатории: содержит регистрационный номер аттестата РОСС RU, даты испытаний, перечень методик ГОСТ, условия микроклимата в лаборатории и подписи инженеров-испытателей;
2. Сводные таблицы физических характеристик: по каждому испытанному монолиту с привязкой к номеру скважины, глубине отбора и литологическому наименованию;
3. Статистическая обработка результатов по ГОСТ 20522-2012: нормативные и расчетные показатели для каждого ИГЭ при доверительной вероятности α = 0.85 (для расчетов оснований по деформациям) и α = 0.95 (по несущей способности) с расчетом коэффициентов вариации V и показателей точности;
4. Графические приложения: гранулометрические интегральные кривые неоднородности (C_u = d₆₀ / d₁₀), графики компрессионного сжатия и паспорта образцов;
5. Копии свидетельств об аккредитации лаборатории: с областью аккредитации и свидетельствами государственной поверки средств измерений.