Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 22476-2-2017 "Геотехнические исследования и испытания. Испытания полевые. Часть 2. Динамическое зондирование (DP)" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 ноября 2017 г. N 1764-ст)

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 22476-2-2017
"Геотехнические исследования и испытания. Испытания полевые. Часть 2. Динамическое зондирование (DP)"
(утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 ноября 2017 г. N 1764-ст)

Geotechnical investigations and testings. Field testing. Part 2. Dynamic probing (DP)

ОКС 93.020

Дата введения - 1 января 2020 г.
Введен впервые

Предисловие

1 Подготовлен Акционерным обществом "Научно-исследовательский центр "Строительство" (АО "НИЦ "Строительство") - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова" (НИИОСП им. Н.М. Герсеванова) на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 международного стандарта, который выполнен Федеральным государственным унитарный предприятием "Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия" (ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ")

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 ноября 2017 г. N 1764-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 22476-2:2005 "Геотехнические исследования и испытания. Полевые испытания. Часть 2. Динамическое зондирование" (ISO 22476-2.2005 "Geotechnical investigation and testing - Field testing - Part 2: Dynamic probing", IDT).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных европейских стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к косвенному методу исследования грунта - методу динамического зондирования, являющегося частью геотехнических исследований и испытаний согласно ЕН 1997-1 и ЕН 1997-2.

Настоящий стандарт распространяется на определение сопротивления грунтов и мягких горных пород в условиях их природного залегания путем забивки конуса. Для забивки конуса используют молот с заданными массой и высотой падения. Сопротивление зондированию определяют как число ударов, необходимое для погружения конуса на определенное расстояние. По мере погружения конуса осуществляется непрерывная регистрация параметров, но образцы грунта не извлекают.

В настоящий стандарт включены четыре методики, охватывающие широкий диапазон удельной работы молота за удар:

- легкое динамическое зондирование (DPL) - испытание отражает нижнюю область диапазона динамического оборудования по массе молота;

- среднее динамическое зондирование (DPM) - испытание отражает среднюю область диапазона динамического оборудования по массе молота;

- тяжелое динамическое зондирование (DPH) - испытание отражает область от среднего до очень тяжелого динамического оборудования по массе молота;

- сверхтяжелое динамическое зондирование (DPSH) - испытание отражает верхнюю область диапазона динамического оборудования по массе молота.

Результаты испытаний по настоящему стандарту особенно пригодны для качественного определения грунтового профиля, совместно с прямыми исследованиями (например, взятие образцов грунта согласно рrЕН ИСО 22475-1) или сравнения с результатами других, параллельно проводимых испытаний. Они могут также быть использованы для определения прочностных и деформационных свойств грунтов, обычно несвязного типа. Допускается их применение и в отношении мелкодисперсных грунтов, но с использованием соответствующих корреляционных зависимостей.

Также эти результаты могут быть использованы для определения глубин залегания очень плотных слоев грунта, например для выбора глубин заложения свай-стоек, и обнаружения очень рыхлых, разуплотненных, обратно засыпанных или насыпных грунтов.

2 Нормативные ссылки

Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения к нему).

EN 10204, Metallic products - Types of inspection documents (Изделия металлические. Типы актов приемочного контроля)

prEN ISO 22475-1, Geotechnical investigation and testing - Sampling methods and groundwater measurements - Part 1: Technical principles for execution (ISO 22475-1:2006) [Геотехнические исследования и испытания. Отбор образцов с помощью бурения и откапывания и измерения подземных вод. Часть 1. Технические принципы исполнения (ISO/DIS 22475-1:2004)]

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 динамический зонд (dynamic penetromete): Конус и забивные штанги.

3.2 оборудование динамического зондирования (dynamic probing equipment): Зонд и все оборудование, необходимое для забивки зонда.

3.3 наковальня или наголовник (anvil or drive head): Часть ударного устройства, по которой ударяет молот и через которую энергия удара молота передается на забивные штанги.

3.4 демпфирующая прокладка, демпфер (cushion (damper): Помещается на наковальню для сведения к минимуму повреждения оборудования.

3.5 молот (hammer): Часть ударного устройства, которая последовательно поднимается и опускается для создания и сообщения забивным штангам энергии, которая обеспечивает погружение конуса.

3.6 высота падения (height of fall): Свободное падение молота после его сбрасывания.

3.7 ударное устройство (drive-weight assembly): Устройство, состоящее из молота, направляющего приспособления для падения молота, наголовника и системы, обеспечивающей падение молота.

3.8 забивные штанги (drive rods): Штанги, которые передают энергию удара от ударного устройства на конус.

3.9 конус (cone): Заостренный наконечник стандартных размеров, используемый для измерения сопротивления зондированию (см. рисунок 1).

3.10 фактическая энергия; энергия удара (actual energy; driving energy) E_meas: Измеренная энергия, сообщенная ударным устройством забивной штанге через наголовник.

3.11 теоретическая энергия (theoretic energy) E_theor: Вычисленная энергия ударного устройства

,

где m - масса молота;

g - ускорение свободного падения;

h - высота падения молота.

3.12 коэффициент энергии (energy ratio) E_r: Отношение фактической энергии E_meas к теоретической энергии Е_theor молота, выраженное в процентах.

3.13 N_xy - значение (N_xy - value): Число ударов, необходимое для погружения зонда Y на определенное расстояние X (выраженное в сантиметрах).

3.14 удельная работа одного удара (specific work per blow) E_n: Параметр, вычисляемый по формуле

,

где m - масса молота;

g - ускорение свободного падения;

h - высота падения молота;

А - номинальная базовая площадь (вычисленная через диаметр базы D);

- теоретическая энергия.

4 Оборудование

4.1 Забивное устройство

Размеры и массы компонентов забивного устройства приведены в таблице 1. Должны быть следующие требования:

a) молот должен направляться таким образом, чтобы обеспечить минимальное сопротивление при падении;

b) автоматический сбрасывающий механизм должен обеспечивать постоянное свободное падение при незначительной скорости падения молота после отделения и не вызывать ненужные движения в забивных штангах;

c) стальной наголовник должен жестко соединяться с верхней частью забивных штанг; нежесткое соединение также может быть принято;

d) в состав приводного устройства должна входить направляющая для обеспечения вертикальности и боковой поддержки забивных штанг, выступающих над землей.

Если для подъема молота используют пневматическую систему, к ней должны прилагаться акты приемочного контроля согласно ЕН 10204, поскольку энергия забивки не всегда может быть обеспечена.

4.2 Наковальня

Наковальню следует изготовить из высокопрочной стали. Между молотом и наковальней допускается помещать демпфер или прокладку.

4.3 Конус

Стальной конус должен иметь угол при вершине 90°, расположенную выше цилиндрическую вытянутую часть - кожух, а также переходник для соединения со стержнем-удлинителем, как показано на рисунке 1. Их размеры и допуски приведены в таблице 1. Конус может быть либо постоянным (фиксированным), либо разовым (утрачиваемым). В случае применения сменного конуса конец стержня-удлинителя должен плотно входить в конус. Технические параметры конусов приведены на рисунке 1.

1 - удлинитель; 2 - инъекционное отверстие (необязательно); 3 - соединение на резьбе; 4 - острие конуса; 5 - конус; 6 - кожух; 7 - соединение без резьбы; L - длина кожуха; D - базовый диаметр; d - диаметр штанги

Рисунок 1 - Формы конусов для динамического зондирования (L, D и d_r см. в таблице 1)

4.4 Забивные штанги

Материалом штанг должна служить высокопрочная сталь, имеющая соответствующие характеристики, для работы без чрезмерных деформаций и износа. Штанги должны соединяться заподлицо, быть прямыми и могут иметь лыски под гаечный ключ. Штанги должны обладать способностью к исправлению деформаций. Прогиб в средней точке забивных штанг, измеренный от прямой линии через концы, не должен превышать 1/1000, т.е. 1 мм на 1 м. Размеры и массы забивных штанг приведены в таблице 1.

Следует использовать полые штанги.

4.5 Устройство измерения крутящего момента

Крутящий момент, необходимый для вращения забивных штанг, измеряют с помощью гаечного ключа с ограничением по крутящему моменту или аналогичного измерительного прибора. Устройство должно обладать способностью к измерению крутящего момента не менее 200 и быть градуировано для считывания показаний приращения не менее 5 .

Для регистрации крутящего момента допускается использовать датчик.

Лыску гаечного ключа в забивных штангах допускается использовать для фиксации гаечного ключа с ограничением по крутящему моменту или измерительного устройства.

4.6 Необязательное дополнительное оборудование

4.6.1 Счетчик ударов

На оборудовании может быть установлено устройство для подсчета числа ударов молота путем измерения механических или электрических импульсов.

4.6.2 Устройство измерения длины зондирования

Длину зондирования измеряют либо подсчетом по шкале, установленной на штангах, либо с помощью регистрирующих датчиков. В последнем случае разрешение должно быть лучше, чем 1/100 длины измерения.

4.6.3 Система инъекции

Система инъекции включает в себя:

- полые штанги;

- нижнюю часть зонда при использовании разового (сменного) конуса;

- насос с раствором, соединенный с устройством, установленным под наковальней, и предназначенный для заполнения пространства между грунтом и забивными штангами, образованного расширенной частью конуса.

Поток раствора из насоса должен быть таким, чтобы он всегда гарантировал заполнение пространства между грунтом и забивными штангами.

Примечание 1 - Раствор, например, может быть смесью бентонита и воды с массовым отношением сухих частиц и воды от 5 % до 10 %.

Примечание 2 - Циркуляция раствора к поверхности не обязательна. Давление инъекции после вычитания потерь напора, должно соответствовать гидростатическому давлению раствора на уровне конуса.

Допускается использовать ручной насос.

4.6.4 Устройство измерения размеров конуса

Измерение диаметра и длины конуса проводят с помощью раздвижного штангенциркуля с точностью 1/10 мм или с помощью эквивалентной системы.

4.6.5 Устройство контроля отклонения забивных штанг от вертикали

Для обеспечения уверенности и проверки того, что забивные штанги расположены вертикально, в оборудование может быть включена специальная система или направляющая для поддержки выступающей над землей части штанг.

Таблица 1 - Размеры и массы для четырех типов устройств динамического зондирования

Устройство динамического зондирования	Обозначение	Единицы измерения	DPL (легкий)	DPM (средний)	DPH (тяжелый)	DPSH (сверхтяжелый)
						DPSH-A	DPSH-B
Забивное устройство:
- масса молота (нового)	m	кг	10 0,1	30 0,3	50 0,5	63,5 0,5	63,5 0,5
- высота падения	h	мм	500 + 10	500 10	500 10	500 10	750 20
Наковальня:
- диаметр	d	мм	50 < d < Dha)	50 < d < Dna)	50 < d < 0,5Dha)	50 < d < 0,5Dn	50 < d < 0,5Dha)
- масса (макс.) (включая направляющую штангу)	m	кг	6	18	18	18	30
90° конус:
- номинальная базовая площадь	А	см2	10	15	15	16	20
- базовый диаметр (новый)	D	мм	35,7 0,3	43,7 0,3	43,7 0,3	45,0 0,3	50,5 0,5
- базовый диаметр (изношенный) (мин.)		мм	34	42	42	43	49
- длина оболочки, мм	L	мм	35,7 1	43,7 1	43,7 1	90,0 2b)	51 2
- длина острия конуса		мм	17,9 0,1	21,9 0,1	21,9 0,1	22,5 0,1	25,3 0,4
- максимальный допустимый износ острия		мм	3	4	4	5	5
Забивные штанги:c)
- масса (макс.)	м	кг/м	3	6	6	6	8
- наружный диаметр (макс.)	d	мм	22	32	32	32	35
Отклонение штангиd):
- наиболее низкое 5 м		%	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
- остальное		%	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Удельная работа одного удара	mgh/A	кДж/м2	50	100	167	194	238
a) Dh - диаметр молота; в случае прямоугольной формы за диаметр молота принимают его меньший размер. b) Только сменный конус. c) Максимальная длина штанги не должна превышать 2 м. d) Отклонение штанги от вертикали. Примечание - Приведенные допуски относятся к изготовлению.

5 Методика испытаний

5.1 Проверки и калибровка оборудования

Перед каждым испытанием следует проводить проверку размеров на предмет определения их нахождения в пределах значений, указанных в таблице 1. Прямолинейность штанг следует проверять на каждой новой площадке в начале испытания и не реже, чем через каждые 20 испытаний на площадке. После каждого испытания следует проводить визуальную проверку прямолинейности штанг.

На площадке испытания в условиях нормальной эксплуатации, которые должны быть гарантированы в ходе всей серии испытаний, следует проверять скорость ударов, высоту падения, трение свободно падающего молота, состояние наковальни и устройства механического сбрасывания. Кроме того, в случае использования автоматического регистрационного оборудования подлежит проверке надлежащее функционирование регистрирующего устройства.

Точность измерительных приборов (при наличии) следует поверять после любого повреждения, перегрузки или ремонта и не реже одного раза каждые 6 мес., если руководство пользователя не устанавливает более короткие интервалы времени. Дефектные детали должны быть заменены. Документацию на калибровку следует хранить вместе с оборудованием.

Для поверки пневматических динамических зондов энергию удара (фактическая энергия E_meas) следует измерять напрямую. После деления на площадь конуса она не должна отклоняться от теоретического значения удельной работы удара, установленной в таблице 1, более чем на 3 %. Энергию удара следует проверять каждые 6 мес.

Энергетические потери могут иметь место, например вследствие трения молота (потеря скорости по сравнению со свободным падением) или вследствие энергетических потерь при ударе молота по наковальне. Следовательно, для каждого нового забивного устройства должна быть определена фактическая энергия, сообщенная забивным штангам.

Примечание - Рекомендуемый метод определения фактической энергии приведен в приложении С.

5.2 Подготовка испытаний

Как правило, динамическое зондирование проводят с поверхности грунта.

Установку динамического зондирования при вертикальном расположении зонда следует размещать таким образом, чтобы в ходе испытания она не смещалась. Наклон забивного устройства и забивных штанг, выступающих над землей, не должен составлять более 2 % вертикали. Если это не так, испытание динамическим зондированием должно быть прекращено. В трудных грунтовых условиях отклонение до 5 % может допускаться, но это должно быть отмечено в отчете испытаний.

Установку динамического зондирования следует монтировать на прицепе таким образом, чтобы перемещение опоры подвески не влияло на испытание.

Оборудование следует монтировать с соответствующим зазором от конструкций, свай, скважин и т.д. в целях гарантии того, что они не будут оказывать влияние на результаты динамического зондирования.

При проведении динамического зондирования в ситуациях, где штанги могут свободно перемещаться в боковом направлении, например над водой или в скважинах, их движение следует ограничивать с помощью ограничителей с низким трением, расположенных друг от друга на расстоянии не более чем 2,0 м для предотвращения изгибания при бурении.

5.3 Проведение испытаний

Забивные штанги и конус следует погружать вертикально, без чрезмерного изгибания их выступающей над землей части.

Нагрузку не следует прилагать к наковальне и стержням при подъеме молота.

Зонд следует непрерывно забивать в грунт. Скорость забивки должна составлять от 15 до 30 ударов в минуту. Все перерывы продолжительностью более 5 мин. следует регистрировать.

Не реже чем через каждый 1 м зондирования штанги следует поворачивать или на 1,5 оборота или до тех пор, пока не будет достигнут максимальный момент кручения. Максимальный момент кручения, необходимый для поворачивания штанг, следует измерять с помощью гаечного ключа с ограничением по крутящему моменту, а также регистрировать.

В сложных условиях забивные штанги следует поворачивать на 1,5 оборота после каждых 50 ударов для закрепления их соединения.

Иногда для достижения этой же цели - уменьшения поверхностного трения через горизонтальные или направленные вверх отверстия в полых штангах, расположенные около конуса, допускается вводить буровой раствор или воду. Допускается также применять и обсадные трубы.

Число ударов следует фиксировать на каждые 100 мм зондирования для DPL, DPM и DPH и каждые 100 или 200 мм зондирования для DPSH-A и DPSH-B.

Нормальный рабочий диапазон ударов должен быть между N₁₀ = 3 и N₁₀ = 50 для DPL, DPM и DPH и между N₂₀ = 3 и N₂₀ = 100 для DPSH-A и DPSH-B. Для особых целей эти диапазоны могут быть расширены. В случаях выхода за эти диапазоны, когда сопротивление зондированию является низким, например в мягких глинах, допускается регистрировать глубину зондирования за удар. В твердом грунте или мягких горных породах, где сопротивление зондированию очень высокое или превышает нормальный диапазон ударов, в качестве альтернативы N-значениям допускается использовать глубину зондирования, на которую погружается зонд за определенное число ударов.

Как правило, испытание должно быть приостановлено, если число ударов превышает в два раза максимальные значения, приведенные выше, либо максимальное значение превышается постоянно на каждый 1 м зондирования.

5.4 Факторы влияния

Факторы, связанные с применением геотехнического оборудования, могут влиять на выбор и эксплуатацию оборудования и результаты испытаний.

Примечание - Примеры приведены в приложении D.

5.5 Техника безопасности

Необходимо следовать правилам по безопасности, действующим на национальном уровне, в отношении:

- оборудования для охраны здоровья и безопасности;

- чистоты воздуха при работе на ограниченных пространствах;

- обеспечения безопасности оборудования.

6 Результаты испытаний

Результаты испытаний следует регистрировать и интерпретировать на основании значений N₁₀ для DPL, DPM, DPH и N₁₀ или N₂₀ для DPSH-A и DPSH-B.

Другой возможностью интерпретации результатов испытаний является использование динамического сопротивления конуса (см. приложение Е).

Необходимо уделять внимание влиянию на зарегистрированные N_ху-значения, например трения штанг вследствие адгезии грунта или изгиба, см. приложение D.

7 Составление отчета

7.1 Полевой отчет

7.1.1 Общие положения

При выполнении испытаний следует составлять полевой отчет. По возможности этот отчет должен включать в себя:

a) сводный журнал, например согласно приложению А;

b) запись измеренных величин и результатов испытаний.

Все полевые исследования следует зарегистрировать таким образом, чтобы третья сторона могла проверить и понять эти результаты.

7.1.2 Регистрация измеренных величин и результатов испытаний

На площадке для каждого испытания необходимо регистрировать следующую информацию:

a) общая информация:

1) фамилия клиента,

2) фамилия подрядчика,

3) номер задания или проекта,

4) наименование и место проекта,

5) фамилия и подпись ответственного оператора испытательного оборудования;

b) информация о месте испытания:

1) дата и номер испытания,

2) полевой чертеж (в масштабе или не в масштабе), включая прямые исследования (например, скважины),

3) ближайшее место, на котором или вблизи которого находился участок проведения динамического зондирования,

4) высотная отметка по отношению к фиксированной точке,

5) координаты х, у, z места проведения динамического зондирования,

6) среда испытания (земля или море);

c) информация об используемом испытательном оборудовании:

1) тип оборудования динамического зондирования (DPL, DPV, DPH, DPSH-A или DPSH-B),

2) изготовитель, модель и номер испытательного оборудования,

3) тип конуса (разовый или фиксированный),

4) тип наковальни (фиксированный или свободный),

5) применение демпферов или прокладок;

d) информация о методике испытания:

1) погодные условия,

2) документация на калибровки и проверки оборудования согласно 5.1,

3) регистрация результатов испытаний:

- N₁₀/N₂₀ - значений для каждой измеренной глубины погружения конуса,

- максимального момента кручения для каждой измеренной глубины,

4) отдельные меры предосторожности против трения штанги (например, использование обсадных труб, бурильного раствора или воды),

5) предварительное бурение (если использовалось),

6) частота подсчета ударов при эксплуатации оборудования,

7) уровень подземных вод, напорные воды (если известно),

8) все необычные события или наблюдения в ходе работ (например, низкий подсчет ударов, зондирование без ударов, временные препятствия, сбои оборудования),

9) наблюдения за извлеченным конусом и/или штангами,

10) все перерывы в работе с указанием продолжительности и смены штанг,

11) причины раннего прекращения испытаний,

12) тампонаж зондировочной скважины (при необходимости).

Примечание - В приложениях А и В приведены примеры документов полевого отчета.

7.2 Протокол испытания

Для проверки качества данных в дополнение к информации, приведенной в 7.1, протокол испытания должен включать в себя следующее:

a) полевой отчет (в бумажной и/или в компьютеризированной форме);

b) графическое представление относительно глубины следующих данных:

- зарегистрированное число ударов при забивке конуса 100 мм для DPL, DPV и DPH или 100 или 200 мм для DPSH-A и DPSH-B в виде ступенчатой диаграммы с числом ударов на горизонтальной оси и глубиной на вертикальной оси,

- максимальный момент кручения, требуемый для вращения зонда на каждом уровне испытания, ,

- все перерывы во время работы продолжительностью более 5 мин;

c) любые корреляции в представленных данных;

d) любые ограничения данных (например, несоответствующие, недостаточные, неточные или отрицательные результаты испытаний);

e) фамилия и подпись руководителя полевых испытаний.

Результаты испытаний должны быть представлены в таком виде, чтобы третьи лица могли их проверить и понять.

Библиография

[1]	ASTM D 4633-86* Standard test method for stress wave energy measurements for dynamic penetrometer testing systems (Стандартный метод испытания изменением энергии волн напряжений для испытательных систем с динамическим пенетрометром)
[2]	Butler, J.J., Caliendo, J.A., Goble, G.G.: Comparison of SPT energy measurements methods. - Proc. 1st Int. Conf. on Site Characterization, Atlanta 1998, Vol. 2, 901-905
[3]	Farrar, J.A.: Summary of Standard Penetration Test (SPT) energy measurements experience. - Proc. 1st Int. Conf. on Site Characterization, Atlanta 1998, Vol. 2, 919-926
[4]	Gonin, H.: Du Penetrometre dynamique au battage des pieux. - Revue Francaise de Geotechnique No 76, 1996
[5]	Gonin, H.: La formule des Hollandais ou le conformisme dans Tenseignement. - Revue Francaise de Geotechique No 87, 1999
[6]	Matsumoto, T; Sekeguchi, H., Yoshida, H. & Kita, K: Significance of two-point strain measurements in SPT. - Soils and Foundations, JSSMFE, Vol. 32, 1992, No 2, pp. 67-82.
[7]	EN 1997-1, Eurocode 7: Geotechnical design - Part 1: General rules (Еврокод 7. Геотехническое проектирование. Часть 1. Общие правила)
[8]	EN 1997-2, Eurocode 7: Geotechnical design - Part 2: Ground investigation and testing (Еврокод 7. Геотехническое проектирование. Часть 2. Исследование грунтов и проведение испытаний)
[9]	EN ISO 22476-3, Geotechnical investigation and testing - Field testing - Part 3: Standard penetration test (ISO 22476-3:2005) [Геотехнические исследования и испытания. Полевые испытания. Часть 3. Стандартное испытание проникающей способности (ISO 22476-3:2005)]