Лабораторные исследования грунтов: назначение и методы

Лабораторные исследования грунтов и воды помогают узнать, как участок будет вести себя в условиях статической нагрузки и динамического воздействия извне: для этого искусственно создают нагрузку, соответствующую уровню той, что появится в месте строительства после возведения объекта. Все свойства, выявленные в лаборатории, отличаются достоверностью и высокой точностью.

Какую информацию дают лабораторные исследования грунтов?

Обязательный этап любого строительства — это проведение инженерных изысканий. При проведении этих работ грунт исследуют в полевых условиях и набирают образцы для лабораторного анализа. Это нужно, чтобы протестировать пробы в условиях, которые нельзя воссоздать на участке: бывает так, что имитация воздействия нужного масштаба на поле невозможна.

Во время лабораторных испытаний грунт проверяют не только статичными нагрузками, но и динамическими. Для этого искусственно создают воздействие, уменьшенное по силе пропорционально объему грунта, и фиксируют результаты испытаний.

В каких случаях нужно нельзя провести полевые испытания

К воздействию извне, которое нельзя отследить в месте естественного залегания грунтов, относят, например, снижение нагрузки при рытье котлована под фундамент и последующее возрастание давления, которое возникает при строительстве.

Тесты на динамическое воздействие нужны, если возле будущего объекта пролегают трамвайные линии, железнодорожные пути или шоссе с большой проходимостью. Не важно, на в каком состоянии инфраструктура — уже есть или строительство путей начнется в отдаленном будущем, — рассчитать дополнительную динамическую нагрузку, которую дает такое соседство, возможно только в искусственно смоделированных условиях.

Выявление физических свойств грунта

Исследование этих показателей позволяет выявить параметры, которые опасно игнорировать при проектировании: если заложить объект, который даст нагрузку больше, чем способен вынести участок, грунт сместится, и начнется разрушение здания.

Когда почва проседает под весом здания, возникает асимметрия, и давление перераспределяется. Это происходит неравномерно, фундамент и стены могут дать трещины, и тогда дальнейшая эксплуатация постройки станет опасной или вовсе невозможной.

Чтобы не допустить неграмотного проектирования, определяют следующие физические параметры грунтов:

• минеральный состав: это важно, потому что почва состоит из сотен различных минералов, каждый из которых имеет собственный химический состав и строение;
• естественная влажность — она определяется влагой, которая есть в порах. Как правило, нормальный показатель колеблется в рамках 3–8%;
• порозность и плотность почвы: показатели дают представление о физико-химических процессах, которые происходят в грунтах;
• предрасположенность горных пород к набуханию и усадке: эти два аналогичных процесса могут значительно повредить фундаменту сооружения, т.к. в случае изменения объема грунта под основанием происходит деформация.

Все эти данные позволяют определить или подтвердить вид и послойный состав грунтов, что, в свою очередь, поможет рассчитать максимально допустимые значения нагрузок и оптимально подобрать строительные материалы.

Определение химического состава

Залог надежного сооружения — это его фундамент. Основание объекта неизбежно подвергается воздействию окружающих его веществ — химических соединений, которые содержатся в грунте. Чтобы определить, насколько агрессивно его слои ведут себя по отношению к металлическим и бетонным конструкциям, определяют химические показатели проб, взятых на участке. Также специалисты выявляют липкость слоев, измеряют, насколько каждый из них водопроницаем и подвержен размытию, и рассчитывают вероятность размягчения грунтов.

Все нормативы проведения химического исследования грунтов закреплены в соответствующих документах — ГОСТ 25100-2011, ГОСТ 12248-2010, ГОСТ 12536-79, ГОСТ 5180-84, ГОСТ 25584-90, ГОСТ 12148-96.

Для химического анализа берут три пробы грунта на каждый из необходимых инженерно-геологических элементов. Чтобы оценить коррозионную активность по отношению к стали, алюминию и свинцу, проводят анализ не менее, чем трех образцов грунтовых вод.

Во время выполнения тестов особое внимание уделяют ряду параметров:

• определяют, насколько устойчивы горные породы к размыванию;
• тестируют пробы на содержание карбонатов;
• проверяют наличие и концентрацию растворимых в воде солей;
• выявляют общий состав веществ, которые содержит грунт, и определяют их количество.

Физико-химические параметры грунтов на участке могу сыграть против строительства, поэтому выбирать материалы наугад категорически нельзя. Чтобы найти оптимальное решение, следует отталкиваться от результатов лабораторного исследования.

Определение механических параметров

Изучение механических свойств грунта главным образом помогает выявить деформационные характеристики.

Лабораторные методы исследования грунтов для выявления физико-механических качеств направлены на получение перечисленных ниже данных.

Уровень прочности:

• при компрессии почвы в одну ось;
• при растяжении почвы в одну ось;
• в процессе сдвига.

Деформативные характеристики почвы:

• измерение просадочного давления и моделирование ситуации с его увеличением — чтобы просчитать просадку грунта в этих условиях;
• изучение угла откоса, который возникает в естественных условиях;
• собственно, способность к деформации каждого из слоев.

Знание этих особенностей позволит спрогнозировать поведение почвы в разных условиях: застройщик будет точно знать максимально допустимую нагрузку на участке, и это позволит спроектировать безопасное сооружение.

Как выбрать исполнителя работ?

Прежде чем сдавать образцы на лабораторные исследования грунтов, нужно выбрать проверенного подрядчика, который для вас эти образцы добудет. Выгоднее заказывать две услуги одновременно — брать пробы во время проведения инженерно-геологических изысканий. Специалисты пригонят на участок технику и проведут полевые испытания, в ходе которых и наберут нужное количество образцов. Оптимален вариант, когда компания, которая выполняет изыскания, занимается и лабораторными работами: так заказчик получает все необходимые сведения в одном отчете, который в итоге пойдет на согласование в надзорные органы и поможет спроектировать безопасное сооружение.

Лицензии — это не просто бумага

Технический отчет имеет юридическую силу, если у компании, которая его выдала, есть все необходимые разрешающие документы. Если отчет будет выдан фирмой без лицензии или с просроченными документами, документ не будет считаться действующим.

Лабораторные исследования дают исчерпывающую информацию о свойствах грунтов и позволяют спрогнозировать их поведения в условиях нагрузки, которую даст будущий объект. В совокупности с геологическими, геофизическими и другими инженерными изысканиями результаты лабораторных испытаний помогут самым точным образом спроектировать надежное и безопасное сооружение.

—

Обзор подготовили специалисты компании ОмгГео.

Проведем инженерные изыскания на вашем участке: работаем в Москве, Московской области и городах Центральной России — в Калуге, Владимире, Смоленске, Туле, Иваново, Рязани, Твери, Ярославле.