Statisch klingend. Arten und Methoden der Bodenuntersuchung

Um die Zusammensetzung des Bodens, seine Tragfähigkeit, die effektivste Untersuchung der Erdschicht in der natürlichen Umgebung zu bestimmen, wird eine statische Sondierung verwendet. Die Absenktiefe der Sonde entspricht 10 m, eine geringere Tiefe ist jedoch zulässig, wenn das Gesteinsbett des einheimischen Bodens dicht an der Oberfläche vorbeiführt. Bei geringem Vorkommen von dichten Böden, deren inkohärenter Konsistenz oder Tongesteinen darf die Forschungssonde nur bis zu einer Tiefe von 5 m abgesenkt werden. Nach ihren Studien wird die gewünschte Klangtiefe ermittelt.

Bodensensorische Forschungsziele

GOST 20069-1974 enthält Standards und Regeln für die statische Abtastung.

Das Verfahren wird durchgeführt, um Folgendes zu identifizieren:

• Merkmale des geologischen Elements unter Bedingungen des natürlichen Vorkommens (Schichtdicke, Grenzen eines bestimmten Bodenabschnitts, Zusammensetzung und Zustand zum Zeitpunkt der Untersuchung);
• die Grenzen homogener Formationen in Tiefe und Verbreitungsgebiet;
• die Tiefen der oberen Grenze von dicken felsigen Böden, große klastische Bodenschichten;
• statische Tests bewerten ungefähr die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Erde;
• die Widerstandsgrenze wird bestimmt, der seitliche Widerstand des Bodens unter der Sonde;
• Bei künstlich befüllten Böden wird der Verdichtungsgrad untersucht.

Das Wesen des Verfahrens

Die statische Untersuchung von Böden wird durchgeführt, um die mechanischen und physikalischen Eigenschaften der Bodenschicht zu bestimmen, wodurch die normativen Eigenschaften des Bodens erhalten werden. Ermitteln Sie bei der Verarbeitung von Forschungsdaten zunächst den arithmetischen Durchschnitt der Ergebnisse einer Absenkung der Sonde, um die Eigenschaften der Schicht zu bestimmen. Für das Endergebnis werden die Durchschnittswerte aller am ausgewählten Standort erzeugten Schallpunkte verglichen.

Der Forschungsprozess wird in Zyklen durchgeführt, die folgende Arbeitsschritte beinhalten:

• nach etwa 20 cm erfolgt eine allmähliche gleichmäßige Eindrückung des Stabs mit periodischer Fixierung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Bodens;
• Aufzeichnung aller Zeugnisse der Bodenuntersuchung auf diagrammartigen automatischen Bändern;
• um den nachfolgenden Stangenabschnitt aufzubauen, hebt sich die Wagenheberstange;
• Das statische Ertönen endet, wenn das Instrument die gewünschte ausgewählte Tiefe oder maximale Belastung des Sondenkegels erreicht.

Allgemeine Erfassungsprobleme

Beim Absenken der Sonde wird der Widerstand der Bodenschichten unter der Spitze des Geräts und an seinen Seitenwänden abgelesen. Die statische Untersuchungsmethode wird als unabhängiger Test verwendet oder mit anderen ingenieurwissenschaftlichen und geologischen Definitionen der Bodeneigenschaften kombiniert. Während des Forschungsprozesses werden die Werte der Dicke jeder Schicht erhalten, die gebildeten Linsen des Bodens werden aufgedeckt, die Grenzen des Ortes verschiedener Bodentypen werden ausgewertet und ihr aktueller Zustand wird bewertet.

Alle diese gemittelten Indikatoren werden verwendet, um die Möglichkeit des Eintreibens von Pfählen zu bestimmen, die Tiefe ihres Absenkens in den Boden zu berechnen, Daten auszugeben, um die maximale Tiefe der Pfahlgründung zu bestimmen und optimale Orte für den Standort von Forschungsstandorten zu finden.

Nach Durchführung von Feldstudien durch eine statische Untersuchung des Bodens werden folgende Daten erhalten:

• über den spezifischen Widerstand des Bodens unter der Kegelspitze, ausgedrückt in MPa (kgf / cm)²);
• über den Widerstand des Untergrunds auf der Seite der Kegelkupplung, Maßeinheit - das Buch.

Die Ergebnisse der statischen Sondierung sind zuverlässig, wenn die Arbeiten nach einem vorab genehmigten Plan ausgeführt werden und eine Aufgabe zur Durchführung von geologischen und ingenieurtechnischen Prüfungen nach allen Regeln ausgeführt wird.

Bodensensor-Ausrüstung

Die für den Test verwendete Installation besteht aus folgenden Teilen:

• eine Spitze und ein Stab, die zusammen eine Sondenvorrichtung bilden;
• eine Vorrichtung, wie beispielsweise einen Wagenheber, um eine Spitze in den Boden zu drücken, und eine Vorrichtung, um die Sonde herauszuziehen;
• zur Unterstützung der Installation - ein statisch ausbalanciertes Bett, das durch Anker befestigt ist;
• Mess- und Lesegeräte mit der Möglichkeit der Befestigung auf einem flexiblen Medium.

Spitzensonden werden in drei gängigen Ausführungen verwendet. Die erste Art der Spitze besteht aus einer Hülle und dem Kegel selbst. Der zweite Sondentyp ist mit einer kegelförmigen Reibkupplungsspitze ausgestattet. Die dritte Spitze umfasst eine Reibungskupplung, einen Kegel und einen Expander. Die Methode der statischen Abtastung erfordert, dass die Grundfläche der Sonde trotz des verwendeten Designs 10 cm entspricht². Der Winkel am konischen Gipfel beträgt 60º.

Gemäß der Technologie ist es erforderlich, dass der Durchmesser der Kupplung an der Außenseite diesem Indikator des Gehäusebodens entspricht und dass ihre Länge 31 cm beträgt. Der Durchmesser des Stabes an der Außenseite beträgt 36 cm für eine Sonde des Typs 1 und die beiden zweiten Typen ermöglichen einen Durchmesser von bis zu 55 cm. Diese Größe wird basierend auf akzeptiert technologische Berechnungen.

Vorarbeiten

Gemäß den Betriebsanweisungen, die der Hersteller beim Kauf der Maschine herausgibt, werden regelmäßige Tests der Geräte und deren Überprüfung durchgeführt. Der Wirkungsgrad wird nach dem Kauf der Anlage und vor ihrem Einsatz auf der Deponie bestimmt. Die Prüfung wird mindestens alle drei Monate sowie nach Reparatur und Austausch von Ersatzteilen durchgeführt. Die erhaltenen Überprüfungsergebnisse werden durch das entsprechende Gesetz erstellt.

Die Installation der statischen Abtastung unterliegt einem ständigen Verschleiß, es kommt zu einem teilweisen Verlust der Geradheit des Stabes, daher werden nach jeweils 15-20 Eintauchpunkten die Glieder in einem Abschnitt von mindestens 3 m gesammelt und eine gerade Linie geprüft. Abweichungen sind über die gesamte Länge nicht mehr als 5 mm zulässig. Die Prüfung gilt auch für die Höhe der Sondenspitze, wodurch verhindert wird, dass die Länge um mehr als 5 mm verkürzt wird.

Bei der Markierung von Tauchpunkten werden geodätische Ebenen und Theodoliten verwendet, die an den markierten Stellen Leuchtfeuer in Höhe und Höhe aufstellen. Nach dem Durchführen der statischen Sondierung wird die korrekte Position der Punkte erneut überprüft. Wenn aufgrund der geologischen Gegebenheiten des Geländes keine Leuchttürme installiert sind, wird die Bodenplanung durchgeführt, um die Bedingungen zu verbessern. Der klingende Mast weicht nicht mehr als 5º ab, da sonst die Ergebnisse als umstritten gelten.

Klingende

Die statische Sondierung erfolgt nach dem in der Betriebsanleitung für Feldinstallationen vorgesehenen Verfahren. Die erhaltenen Ergebnisse werden notwendigerweise in regelmäßigen Abständen mit einer Eindrückgeschwindigkeit von 1 m pro Minute auf einem flexiblen Band fixiert. Das Eintauchen gilt als beendet, wenn die Sonde unter einem vorgegebenen Druck steht.

Neben dem flexiblen Träger werden die Ergebnisse der Tests in speziellen Fachzeitschriften festgehalten. Nach der Arbeit wird der Brunnen mit Erde verschlossen und mit einem Schild versehen, auf dem die Daten des Testpunkts und der Name der Organisation angegeben sind, die den Eingriff durchgeführt hat. Bei der Arbeit beschädigter Boden muss unbedingt wiederhergestellt werden.

Empfangene Daten werden verarbeitet

Alle erhaltenen Eigenschaften des Bodens werden in Form von visuellen Diagrammen dargestellt, wobei die Messwerte entlang der Tiefe der Erfassungsmarken variieren. Verwenden Sie für die Erstellung Diagrammfeeds oder Datensätze im Erfassungsprotokoll.Alle Graphen werden auf einer Skala erstellt. Ihre Änderung ist zulässig, wobei das Verhältnis zwischen vertikalen und horizontalen Koordinaten beibehalten wird. Befinden sich die Minenbetriebe in der Nähe, werden sie in der Grafik in separaten Zeilen dargestellt.

Klassifizierung und Arten von Böden

Unterirdische Böden unterscheiden sich in der chemischen Zusammensetzung, der Kristallstruktur und der Art des Ortes in der Schicht. Die Unterteilung des Bodens erfolgt gemäß SNiP II-15-1974, Teil 2.

Felsböden sind harte Bodenablagerungen, die in einem dichten Massiv liegen, manchmal sind Bruchstellen erlaubt. Dazu gehören magmatisches Gestein (Granite), Sedimentablagerungen (Konglomerate, sandiger Boden), metamorphe Schichten (Schiefer, Gneise, Quarzite). Derartige Bodenformationen zeichnen sich durch eine hohe Druckfestigkeit, eine gute Frostbeständigkeit und eine hervorragende Konstruktionsgrundlage aus.

Wenn felsige Böden durch Risse gekennzeichnet sind, verschlechtert sich ihre Leistung in Bezug auf Gefrieren und Festigkeit. Ein solcher Boden wird in Gruppen eingeteilt, die durch den Salzgehalt, das Erweichungsvermögen und die Löslichkeit in Wasser bestimmt werden.

Nicht felsige Böden werden unter natürlichen Bedingungen nach der Sedimentationsmethode gebildet und enthalten in ihrem Gitter keine starren strukturellen Bindungen. Je nach Partikelgröße werden sie in grobkörnige, sandige, tonstaubige und biogene Anhäufungen unterteilt.

Charakterisierung von grobem Boden

Dazu gehören nicht zusammenhängende Gesteinsformationen, in denen Fragmente von bis zu 2 mm Größe vorherrschen und die zu höchstens 50% in der Masse enthalten sind. Die Form und Größe des Granulats unterscheidet diese Arten von Böden: Felsbrocken, Block, Kies, Kiesel, Kies und Holz. Sie gelten als hervorragende Basis für schwere Gebäude und mechanische Strukturen, wenn sie sich auf der vorherigen dichten Schicht befinden. Die Kompression unter Lasteinfluss ist vernachlässigbar. Es ist gut, wenn die gesamte Bodenmasse bis zu 40% Sand- oder Ton- und Staubfüllung enthält, was zusätzliche Festigkeitseigenschaften verleiht.

Sandbodenindikatoren

Diese Bodentypen enthalten in ihrer Zusammensetzung mineralische Partikel und Quarzitkörner mit einer Korngröße von höchstens 2 mm. Tonbestandteile - nicht mehr als 3%, was zum Verlust der Plastizität führt. Sandböden werden je nach Körnung in folgende Arten eingeteilt:

• Staub besteht aus Partikeln mit einem Durchmesser von 0,05 bis 0,005 mm;
• Feinfraktion mit einem Durchmesser von mehr als 0,1 mm;
• mittlere Feinheit mit einem Durchmesser von mehr als 0,25 mm;
• großer Teilchendurchmesser beträgt 0,5 mm oder mehr;
• Die Kiesart enthält Einschlüsse mit einem Durchmesser von mehr als 2 mm.

Die Tragfähigkeit des sandigen Untergrundes nimmt mit zunehmender Korngröße zu. Unelastische Sandböden haben einen geringen Verdichtungsgrad, nach dem Beginn der Belastung hört das Sediment schnell auf. Grobkörnige Sandbodentypen erhöhen beim Beladen die Dichte und damit die Festigkeit.

Bodentypen wie Sand mit Ton zeigen in einigen Fällen die Fähigkeit, abzusinken und zu quellen. Die erste tritt unter dem Einfluss des Eigengewichts und des Einweichens auf, die zweite vergrößert das Bodenvolumen und nimmt nach dem Trocknen ab, was zu Rissen und Festigkeitsverlust führt.

Lehmfelsen

Lehmböden enthalten kleine schuppige Partikel mit einem Durchmesser von nicht mehr als 0,005 mm. Eine kleine Anzahl von staubigen Sandkörnern kann eingestreut werden. Unter Lehmboden versteht man das Heben von Gesteinen, da dünne Kapillaren und große Ebenen zwischen den Partikeln für den Feuchtigkeitsgehalt zu einer schnellen Sättigung mit Wasser führen, was die Integrität der Formation unter dem Einfluss von Frost zerstört. Tonböden werden wie folgt eingeteilt:

• Ton - enthält mehr als 30% Tonflocken;
• Lehm - die Anzahl der Flocken sinkt auf 10-30%;
• sandiger Lehm zeichnet sich durch einen Gehalt von 3 bis 10% der Schuppen aus.

Tonböden verändern ihre Festigkeit in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit. Trocken kann einer erheblichen Belastung standhalten. Vom Gehalt an Tonpartikeln hängt der Indikator für Plastizität und Fließfähigkeit ab.

Treibsand

Die Böden, die sich beim Öffnen zu bewegen beginnen und eine größere Fließfähigkeit und Viskosität aufweisen, werden als Treibsand bezeichnet. Dazu gehören Sandstaub, Tonschuppenpartikel und schlammige Zusätze. Quicksandies enthalten viel Feuchtigkeit, was die Masse in einen fast flüssigen Zustand bringt. Böden dieser Zusammensetzung sind in echte Treibsandböden und unkonventionelle Böden unterteilt. Die ersten enthalten viel Ton und kolloidale Einschlüsse, die sich durch schnelle Sättigung und geringen Feuchtigkeitsverlust auszeichnen. Ihr Schwimmen erfolgt, wenn der Feuchtigkeitsgehalt in der Menge von 6-9%, der Übergang in einen flüssigen Zustand nach Zugabe von Feuchtigkeit in der Menge von 15-17% beobachtet wird.

Unkonventioneller Treibsand umfasst Sandformationen, die keinen Ton enthalten. Diese Böden zeichnen sich durch eine hohe Feuchtigkeitswahrnehmung und die Fähigkeit zur schnellen Abgabe aus. Sie gehen in den heutigen Zustand über, und solche Eigenschaften von Böden machen ihre Verwendung im Bauwesen unmöglich.

Mechanische und physikalische Eigenschaften

Ein wichtiger Indikator ist die Partikelgrößenverteilung, mit der Sie herausfinden können, wie viel Prozent der Partikel in der Masse enthalten sind. Die zum Nachweis geeigneten standardisierten Partikel umfassen Körner: 40 mm - Kiesel, 0,25 bis 2 mm - Sand, 0,05 bis 0,25 mm - Staub, 0,005 bis 0,05 mm - Staubpartikel, bis zu 0,005 mm - Tonschuppen.

Das Volumengewicht gibt an, wie viel ein Kubikmeter Boden wiegt, für verschiedene Gesteine ​​liegt es zwischen 1,5 und 2,0 Tonnen pro 1 m3. Der Porositätskoeffizient gibt Aufschluss über das Verhältnis der Gesamtporenzahl zum gesamten Bodenvolumen. Der Feuchtigkeitsindikator bestimmt das Verhältnis der enthaltenen Feuchtigkeitsmasse zum Gewicht des gleichen Volumens im trockenen Zustand.

Der Konnektivitätsindex zeigt die Fähigkeit von kleinen Körnern und Partikeln, unter Last in integraler Form zu bleiben. Tonböden weisen die höchste Rate auf, bei Sandformationen fehlt die gegenseitige Kohäsion der Partikel vollständig.

Plastizität ist die Eigenschaft eines Gesteins, unter dem Einfluss einer Last seine Form zu ändern und nach dem Entfernen unverändert zu bleiben. Der höchste Indikator ist für lehmiges Gestein, die niedrigsten Werte sind Sande und Kiesböden.

Statisches Sondieren gibt einen Hinweis auf die Stärke der untersuchten Schicht. Stärke ist die Fähigkeit, bei Belastung intakt zu bleiben.

Ein wichtiges Merkmal der Rasse ist die Scherfestigkeit. Die Bewegung einer Schicht relativ zu einer anderen findet entlang bestimmter Gleitebenen statt. Unter der Einwirkung der Last widerstehen die Partikel der Scherung, dem Ausmaß der Adhäsion und bilden den gewünschten Index.

Permafrost

Grundwasser bildet nicht nur Flüssigkeitsansammlungen innerhalb der Stauseen, sondern auch feste Eisbildung. Permafrost nennt man Kryolith-Region, bestehend aus Eisschichten. Sie bilden sich in den Bergen, auf der Oberfläche von stark mineralisierten Ebenen und im Untergrund. Permafrost entsteht in Gebieten mit ständiger tektonischer Horizontverschiebung durch feuchte Gesteine ​​oder durch Einfrieren von zuvor in unterirdischen Schichten angesammelter Flüssigkeit.

In fast allen Gebieten des Permafrosts kommt es zu wandernden Eisansammlungen. Das jahrelang gefrorene Gestein ist das Ergebnis einer längeren Ansammlung von Kälte in der Masse der unterirdischen Schichten. Viele Forscher sprechen von seiner jahrhundertealten Existenz seit der Antike. Aufgrund des vorherrschenden rauen Klimas an Orten, an denen sich Permafrost befindet, ist die Zerstörung von Eisschichten nicht zu erwarten, wenn das natürliche Gleichgewicht nicht durch menschliches Handeln gestört wird. Bei der Verwendung als Fundament für den Aufbau von Schichten mit gefrorenem Boden wird auf die sorgfältige Einstellung zur Unversehrtheit der Oberfläche geachtet, da sich sonst ein Gleichgewicht einstellen kann.

Objektive im Boden und Gefriertiefe

Der Permafrost entwickelt sich in einem weiten Gebiet ungleichmäßig. Manchmal treten vereinzelte Flecken auf, und manchmal werden ganze Bereiche ohne Unterbrechung eingefroren. Untersuchungen der Schicht aufgetauten Bodens bestimmen nicht immer das Vorhandensein von Linsen darin - gefrorene Abschnitte der Eisansammlung.Wenn das Gebäude im Bereich des Schmelzbodens gebaut wird und eine Linse fehlt und sich teilweise darüber befindet, schmilzt die Wärme des Bauwerks während des Betriebs die Eisansammlung und es entstehen unvorhersehbare Absenkungen oder Erdrutsche.

Manchmal bilden sich künstlich Eislinsen, weil der natürliche Wärmeaustausch zwischen der Bodenoberfläche und den Tiefen unterbrochen wird.

Das in den Tiefen gespeicherte Eis quillt mit zunehmender Temperatur und verformt den Boden. Die Festigkeit des Untergrunds wird nicht nur von einzelnen Eislinsen beeinflusst, sondern auch von der natürlichen Gefriertiefe des Bodens. Der Indikator wird für die kälteste Zeit in der Region berechnet. Gleichzeitig werden die maximale Luftfeuchtigkeit des Gesteins und die Bedingungen für die Abwesenheit von Schnee auf der Oberfläche in die Berechnung einbezogen.

Die Gefriertiefe wird bei der Verlegung des Fundaments für den Bau von Gebäuden und Bauwerken berücksichtigt, während der Boden des Fundaments unterhalb der akzeptierten Gefriergrenze eingegraben wird. Bei der Berechnung wird ein Indikator erhalten, der die tatsächliche Gefriertiefe geringfügig überschreitet. Dies wird zugrunde gelegt, da die Berechnung für die Fälle durchgeführt wird, in denen eine Kombination von Umständen zu den schlechtesten Betriebsbedingungen führt.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die Untersuchung der Bodenformationen durch die Methode der statischen Sondierung dazu beiträgt, den menschlichen Lebensraum aufgrund der Permafrostzone und des extremen Sibiriens zu erweitern und dort moderne Dörfer und Verarbeitungsbetriebe zu errichten.