Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 22476-5-2017 "Геотехнические исследования и испытания. Испытания полевые. Часть 5. Испытание гибким дилатометром" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 ноября 2017 г. N 1765-ст) (не вступил в силу)

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 22476-5-2017
"Геотехнические исследования и испытания. Испытания полевые. Часть 5. Испытание гибким дилатометром"
(утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 ноября 2017 г. N 1765-ст)

 

Geotechnical investigations and testings. Field testing. Part 5. Flexible dilatometer test

 

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 унитарным 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 1765-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 22476-5:2012 "Геотехнические исследования и испытания. Полевые испытания. Часть 5. Испытание с применением гибкого дилатометра" (ISO 22476-5:2012 "Geotechnical investigation and testing - Field testing - Part 5: Flexible dilatometer test", IDT).

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

5 Введен впервые

 

Введение

 

Результаты испытаний с применением дилатометра используют для вычислений деформации при условии, что диапазон приложенных напряжений соответствует диапазону нагрузок от возводимого сооружения. Региональный опыт обычно позволяет откорректировать результаты данных испытаний. Кроме того, для оценки испытаний доступны результаты идентификации и классификации грунта по образцам, отобранным из каждой скважины в соответствии с ИСО 14689-1. Также имеются результаты идентификации и классификации каждого отдельного слоя грунта (ИСО 14688-1 и ИСО 14689-1) в пределах всей заданной глубины исследования [см. ЕН 1997-2:2007, пункты 2.4.1.4(2) Р, 4.1(1) Р и 4.2.3(2) Р].

 

1 Область применения

 

Настоящий стандарт определяет требования к оборудованию, выполнению испытаний с применением гибкого дилатометра и соответствующей отчетности.

 

Примечание 1 - Настоящий стандарт предъявляет требования к испытаниям с применением дилатометра как части геотехнических исследований и испытаний в соответствии с ЕН 1997-1 [1] и ЕН 1997-2 [2].

 

Настоящий стандарт распространяется на испытания в грунтах средней пластичности, на которые процесс бурения не оказывает неблагоприятного влияния.

Настоящий стандарт применим к четырем процедурам проведения испытания с использованием гибкого дилатометра.

Настоящий стандарт распространяется на испытания на глубине до 1800 м, проводимые как на суше, так и на шельфе.

 

2 Нормативные ссылки

 

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

ISO 10012, Meeasurement management systems - Requirements for measurement process and measuring equipment (Системы средств измерений. Требования к процессам измерения и измерительному оборудованию)

ISO 14688-1, Geotechnical investigation and testing - identification and classification of soil. Part 1: Identification and description (Геотехнические исследования и испытания. Идентификация и классификация грунта. Часть 1. Идентификация и описание)

ISO 14689-1, Geotechnical investigation and testing - identification and classification of rock - Part 1: Identification and description (Геотехнические исследования и испытания. Идентификация и классификация скальной породы. Часть 1. Идентификация и описание)

ISO 22475-1, Geotechnical investigation and testing - Sampling methods and groundwater measurements - Part 1: Technical principles for execution (Геотехнические исследования и испытания. Методы отбора проб и измерения подземных вод. Часть 1. Технические принципы для выполнения)

EN 791, Drillrigs - Safety (Буровые установки. Безопасность)

EN 996, Pilling equipment - Safety requirements (Оборудование для забивки свай. Требования безопасности)

ENV 13005:1999, Guide to the expression of uncertainty in measurement (Руководство по выражению неопределенности измерения)

 

3 Термины, определения и обозначения

 

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 гибкий дилатометр (flexible dilatometer): Цилиндрический гибкий зонд, который может расширяться под действием жидкости или газа под давлением и который содержит преобразователи (датчики) для измерения перемещений гибкой мембраны и давления во внутренней полости.

3.1.2 оборудование для испытания гибким дилатометром (equipment for flexible dilatometer test): Полный комплект оборудования, которое необходимо для проведения испытания с применением гибкого дилатометра, в том числе: зонд, гидравлический насос или газ под высоким давлением в баллонах, измерительный блок и кабели, чтобы подсоединять зонд к измерительному блоку, и соединительные линии к гидравлическому насосу или газовому баллону.

 

Примечание 1 - Не включено оборудование, необходимое для доставки гибкого дилатометрического зонда к месту проведения испытания.

 

3.1.3 дилатометрическое зондирование (dilatometer sounding): Целая серия последовательных испытаний в данной скважине, т.е. формирование по глубине дилатометрических карманов и выполнение в них испытаний с применением дилатометра.

3.1.4 дилатометрический испытательный карман (dilatometer test pocket): Цилиндрическая полость с круглым поперечным сечением, пробуренная в грунте для размещения в ней дилатометрического зонда.

3.1.5 испытание с применением гибкого дилатометра (flexible dilatometer test): Процесс расширения гибкого дилатометра с передачей давления через гибкую мембрану на стенку кармана с измерением соответствующего расширения в зависимости от давления и времени (см. рисунок 1).

3.1.6 номинальный диаметр кармана (nominal diameter of the pocket): Диаметр кармана в момент приложения давления на опорную поверхность.

3.1.7 давление на опорную поверхность (seating pressure): Давление во время расширения дилатометра, при котором мембрана дилатометра соприкасается со стенкой кармана.

3.1.8 приращение давления (pressure increment): Фиксированное увеличение давления в гибком дилатометре в соответствии с заранее определенной программой, которое регистрируется блоком управления.

 

Примечание - Приращение может иметь и отрицательные значения.

 

3.1.9 изменение диаметра кармана (diametral pocket displacement): Перемещение стенки кармана, вызванное увеличением или уменьшением любого давления.

3.1.10 увеличение/уменьшение диаметра (diameter increase/decrease): Изменение диаметра гибкого дилатометра и перемещение стенки кармана, вызванное приращением/уменьшением давления и зарегистрированное измерительным блоком.

3.1.11 кривая гибкого дилатометра (flexible dilatometer curve): График зависимости давления от соответствующего перемещения стенки кармана.

3.1.12 модуль сдвига гибкого дилатометра (flexible dilatometer shear modulus), GFDT: Модуль сдвига, рассчитываемый как наклон кривой для разных интервалов приложения давления и перемещения стенки кармана.

3.1.13 модуль гибкого дилатометра (flexible dilatometer modulus), EFDT: модуль Юнга, рассчитываемый как наклон кривой для разных интервалов приложения давления и перемещения стенки кармана.

3.1.14 глубина, на которой проводится испытание (depth of the test): Расстояние между уровнем земли и центром растягиваемой части дилатометра, измеренная по оси ствола скважины (см. рисунок 2).

3.1.15 оператор (operator): Квалифицированный специалист, который проводит испытание.

3.2 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

 

Таблица 1 - Обозначения

 

Символ

Описание

Единица измерения

а

Коэффициент сжатия мембраны в дилатометре варианта В

d

Скорректированный диаметр кармана

мм

d1

Скорректированный диаметр кармана в момент времени t1

мм

d2

Скорректированный диаметр кармана в момент времени t2

мм

dc

Внутренний диаметр тарировочного цилиндра

мм

dd

Наружный диаметр дилатометра

мм

dr

Диаметр кармана согласно показанию блока измерения

мм

ds

Номинальный диаметр кармана после приложения давления к опорной поверхности

мм

EFDT

Модуль Юнга (упругости) при испытании с применением гибкого дилатометра

мм

G1

Модуль сдвига в случае приложения нагрузки согласно процедуре С

мм

GFDT

Модуль сдвига при испытании с применением гибкого дилатометра

МПа

GL

Нагрузочный модуль сдвига при испытании с применением гибкого дилатометра

МПа

GR

Модуль сдвига при повторном нагружении при испытании с применением гибкого дилатометра

МПа

GU

Разгрузочный модуль сдвига при испытании с применением гибкого дилатометра

МПа

GUR

Разгрузочно-нагрузочный модуль сдвига при испытании с применением гибкого дилатометра

МПа

kf

Параметр ползучести

мм

LFD

Длина расширяющейся части зонда

мм

Lg

Расстояние по линии оси между преобразователем или камерой LVDT и кольцом зажима мембраны

мм

Ld

Длина измерительного сегмента дилатометра

мм

p

Приложенное давление после корректировки

МПа

p1.1

Постоянное полное разгрузочное давление для циклов по процедуре А

МПа

p1

Давление в точке возвращения в обратную сторону на первом цикле

МПа

p2

Давление в точке возвращения в обратную сторону во втором цикле

МПа

p3

Давление в точке возвращения в обратную сторону в третьем цикле

МПа

pmax

Максимальное приложенное давление в ходе испытания

МПа

pm

Потеря давления, связанная с жесткостью мембраны

МПа

pLi

Диапазон приложенного давления на фазе приложения нагрузки N i

МПа

pRi

Диапазон приложенного давления на фазе повторного приложения нагрузки N i

МПа

pUi

Диапазон приложенного давления на фазе снятия нагрузки N i

МПа

pr

Давление согласно показанию прибора в измерительном блоке

МПа

ps

Давление на опорную поверхность

МПа

py

Предел текучести во время дилатометрического испытания по процедуре С

МПа

t

Время

мин

t1

Время 1-го испытания под постоянным давлением

мин

t2

Время 2-го испытания под постоянным давлением

мин

z

Глубина, на которой проводится испытание

м

Увеличение диаметра кармана

мм

Скорректированное увеличение диаметра кармана

мм

Приращение приложенного давления согласно показанию блока управления

МПа

Скорректированное приращение приложенного давления

МПа

v

Коэффициент Пуассона

-

 

4 Оборудование

 

4.1 Общие положения

Испытание гибким дилатометром выполняется путем расширения гибкой мембраны дилатометра, размещенного в грунте (см. рисунок 1). Приложенное давление и соответствующее расширение зонда измеряют и регистрируют, с тем чтобы получить зависимость между напряжением и деформацией исследуемого грунта.

Оборудование для проведения дилатометрических испытаний состоит из компонентов, показанных на рисунке 2.

 

Примечание - В случае затрудненного перемещения зонда в скважине используются установочные штанги. Они также обеспечивают ориентацию инструмента. Установочные штанги нужны также в случае, когда в конце испытания возникают трудности с извлечением зонда и требуются динамические воздействия.

 

Стволы скважин следует бурить диаметром 76, 96 и 101 мм согласно ИСО 22475-1.

Наружный диаметр dd гибкого дилатометра в нераздутом состоянии должен быть примерно на 3-6 мм меньше номинального диаметра ствола скважины.

Давление, приложенное к мембране, должно быть измерено одним или несколькими электрическими датчиками в инструменте (см. рисунок 3).

 

 

1 - поверхность земли; 2 - стенка ствола скважины; 3 - карман; 4 - расширяющийся зонд дилатометра; р - приложенное давление; А - А осевое сечение; В - В поперечное сечение

 

Рисунок 1 - Пример испытания с применением гибкого дилатометра

 

 

1 - установочные штанги (по отдельному заказу); 2 - блок измерения перемещения (обязательный); 3 - блок управления давлением (обязательный); 4 - источник давления (обязательный); 5 - сигнальный кабель (обязательный); 6 - нагнетательный трубопровод (обязательный); 7 - труба для сбора отложений (по отдельному заказу); 8 - регистратор данных (по отдельному заказу); z - глубина испытания

 

Рисунок 2 - Схематическое представление оборудования гибкого дилатометра

 

 

1 - мембрана; 2 - датчик давления; 3 - жидкость или газ; 4 - датчик перемещения; 5 - установочная штанга; 6 - нагнетательный трубопровод; 7 - сигнальный кабель; 8 - металлическая вставка на обоих концах каждого датчика перемещения (вариант А); 9 - труба для сбора отложений; 10 - кольцо зажима мембраны; 11 - направляющая деталь (если применяется); dd - наружный диаметр дилатометра; LFD - длина расширяющейся части дилатометра; Lg - расстояние по осевой линии между преобразователем (датчиком) и зажимным кольцом; Ld - длина измерительного сегмента дилатометра

 

Примечание 1 - На рисунке показаны три датчика перемещения 4, разнесенные на 120°друг от друга.

Примечание 2 - Для варианта А третий датчик 4 представлен в продольном направлении с металлическими вставками 8 на обоих концах.

 

Рисунок 3 - Схематический чертеж гибкого дилатометра (не в масштабе)

 

4.2 Дилатометрический зонд

Расширение ствола скважины должно постоянно контролироваться с помощью одного или нескольких электрических датчиков.

При варианте А увеличение диаметра измеряется электрическими датчиками, которые должны проникать через мембрану и непосредственно касаться стенки скважины (рисунок 3, а). Этот вариант должен быть использован главным образом в скальных грунтах (скальный дилатометр, RDT, см. ЕН 1997-2, пункт 4.5).

Длина расширяющейся части зонда LFD должна превышать (5,5 d0 + Ld). Измерительный сегмент Ld не должен превышать 1,5 dd.

Для варианта В увеличение диаметра должно быть измерено электрическими датчиками, расположенными на внутренней стенке мембраны (рисунок 3, В). Так как сжатие мембраны влияет на показания давления и перемещения, то должна быть проведена корректировка показаний путем соответствующей поверки (см. А.3). Вариант В должен быть использован главным образом в нескальных грунтах (грунтовой дилатометр, SDT, см. ЕН 1997-2:2007, пункт 4.5).

4.3 Блок управления давлением и блок измерения смещения

Блоки управления давлением и измерения перемещения должны контролировать расширение зонда и обеспечивать считывания показаний давления жидкости или газа, а также перемещения в зависимости от времени.

Система нагнетания должна обеспечивать:

- достижение давления не менее 20 МПа;

- приращение давления на 0,5 МПа согласно измерению в блоке управления давлением за период времени не более 20 с;

- остановку нагнетания в случае необходимости.

4.4 Соединительные линии

Нагнетательный трубопровод и сигнальный кабель должны соединять блок управления давлением и блок измерения перемещения с зондом. Нагнетательный трубопровод должен подавать жидкость в зонд, располагаясь либо параллельно, либо коаксиально с кабелем для передачи сигналов датчиков.

4.5 Точность управления и измерения

4.5.1 Время

Точность устройства для измерения времени должна составлять 1 с.

4.5.2 Давление и перемещение

Максимальная погрешность измерения устройствами для измерения давления и перемещения должна быть такой, как определено в 5.4.

4.5.3 Считывание показаний дисплея

На месте проведения исследования блок управления давлением и блок измерения перемещения должны давать одновременное и непрерывное отображение следующих параметров: времени, давления жидкости, нагнетаемой в зонд, и изменение диаметра (перемещения).

4.5.4 Компрессионный поверочный цилиндр

Основные размеры стального цилиндра, служащего для поверки сжатия мембраны, должны быть следующие:

- известный внутренний диаметр, который близко соответствует инструменту в нераздутом состоянии;

- толщина стенки, подходящая для максимального значения прикладываемого давления;

- длина цилиндра, соответственно превышающая длину расширяющейся зоны дилатометра.

4.6 Регистратор данных

Если данные не регистрируются вручную, то должна быть предусмотрена система автоматической регистрации данных, обеспечивающая запись показаний датчиков, поверочные данные и результирующие показания давления и перемещения.

 

5 Процедура испытания

 

5.1 Требования безопасности

Что касается охраны окружающей среды, то национальные стандарты и местные правила должны применяться до тех пор, пока не будут доступными соответствующие международные стандарты.

Необходимо соблюдать национальные правила безопасности, например в отношении следующего:

- личное здоровье и оборудование обеспечения безопасности;

- чистый воздух при работе в ограниченных пространствах;

- обеспечение безопасности оборудования.

Буровые установки должны соответствовать требованиям ЕН 791 и ЕН 996.

5.2 Сборка компонентов

Мембрана и другие части зонда должны быть выбраны согласно ожидаемому состоянию грунтов. Затем зонд должен быть подсоединен к блоку управления посредством трубопровода и кабеля.

Система должна быть заполнена рабочей жидкостью.

5.3 Поверка испытательного устройства и корректировка показаний

5.3.1 Поверка испытательного устройства

Перед началом испытания необходимо проверить градуировку средств измерения оборудования (см. приложение А). Поверку должны пройти следующие компоненты оборудования:

- система измерения перемещения;

- система измерения давления.

Поверка системы автоматической регистрации данных должна быть проведена согласно ИСО 10012.

При замене или ремонте любой части градуировка должна быть вновь проверена.

Копии поверочной документации должны быть доступными на месте проведения работ.

5.3.2 Корректировка показаний средств измерения

Корректировка согласно описанию А.2 должна быть выполнена для зондов вариантов А и В с учетом максимальной деформации, ожидаемой при испытании.

В случае варианта В следует также применять корректировку согласно описанию А.3.

5.4 Погрешности измерения

В соответствии с ИСО 10012 (см. также приложение D) должно быть достигнуто следующее:

a) погрешность в определении расстояния между центром мембраны и верхом кармана не должна превышать:

- 0,1 м или

- 1/200 длины колонны штанг,

причем рассматривается большее значение из двух;

b) разрешающая способность каждого чувствительного элемента, используемого для измерения дополнительного диаметрального смещения Ddr, должна быть:

- 5 мкм;

c) разрешающая способность определения давления должна быть:

-  0,5 % измеренного давления или

-  20 кПа,

причем рассматривается большее значение из двух;

d) разрешающая способность для интервалов времени должна быть:

- 1 с.

5.5 Приготовление к зондированию

Место испытания обычно устанавливают на основе проектных требований. Положение точки расположения скважины, в которой будут проходить испытания, должно быть отмечено на чертеже с указанием сведений о местоположении. При наклонном стволе скважины следует указать его наклон и направление.

Для каждого ствола скважины должны быть записаны следующие параметры:

- ссылка на настоящий стандарт;

- номер зондирования;

- технология бурения скважины;

- геологический разрез или по меньшей мере тип грунта для каждого испытательного кармана согласно ИСО 14688-1 и ИСО 14689-1.

5.6 Бурение кармана и размещение устройства

Карман должен быть пробурен, а дилатометрический зонд должен быть помещен в карман с минимальным нарушением стенки ствола скважины, подлежащей испытанию.

Карман должен быть пробурен, а образцы грунта отобраны в соответствии с ИСО 22475-1. Необходимо иметь в распоряжении сведения по идентификации и классификации грунта согласно ИСО 14688-1 и ИСО 14689-1 для каждого отдельного слоя грунта в пределах заданной глубины исследований [см. ЕН 1997-1:2007, пункты 2.4.1(2) Р, 4.1(1) Р и 4.2.3(2) Р].

Ствол скважины должен быть пройден глубже на 1 м относительно глубины, на которой планируется испытание. Затем колонковым бурением соответствующим диаметром должен быть пройден карман длиной около 3 м. Сразу же в карман должен быть помещен дилатометрический зонд. Во всех случаях, кроме твердой скальной породы, зонд должен быть размещен в кармане не позднее чем через 2 ч после завершения операции колонкового бурения. При необходимости инструмент может быть ориентирован в кармане путем вращения установочных штанг. Инструмент должен войти в карман так, чтобы длина расширяющейся части дилатометра находилась не ближе 0,5 м от верха кармана. Низ гибкой мембраны дилатометра должен располагаться не менее чем на 0,5 м от дна кармана.

Особое внимание надо уделять наличию шлама в стволе скважины.

Если керн не был извлечен или устойчивость стенки скважины не гарантируется, то решение о выполнении испытания должен принимать оператор.

Если для укрепления стенки ствола скважины принимают специальные мероприятия, то должна быть проведена оценка их влияния на результат. Их влияние должно быть принято во внимание при оценке результатов испытания.

5.7 Выполнение испытания

5.7.1 Процедура испытания и программы приложения нагрузок

При проведении испытания может быть выбрана одна из следующих процедур, каждая из которых представляет собой специальную программу приложения нагрузок (см. приложение В):

- процедура А - циклы нагрузки, разгрузки и повторной нагрузки. Данные регистрируются вручную;

- процедура В - циклы нагрузки, разгрузки и повторной нагрузки. Данные регистрируются автоматически;

- процедура С - только одна фаза приложения нагрузки. Данные регистрируются вручную;

- процедура D - только одна фаза приложения нагрузки, за которой следует цикл разгрузки/повторной нагрузки, с последующим поддержанием давления продолжительное время, в течении которого откорректированное давление должно сохраняться постоянным. Данные регистрируются вручную.

Процедура испытания и программа приложения нагрузки/разгрузки должны быть выбраны в соответствии с планируемым использованием результатов испытания.

5.7.2 Считывание показаний и запись результатов до начала и во время испытания

В отчетной документации должно быть отражено необходимое количество данных (см. раздел 7), например перечисленных в 5.7.2.1-5.7.2.4.

5.7.2.1 Перед испытанием:

- идентификация оператора, проводящего испытание;

- тип зонда;

- метод установки зонда;

- ссылки на поверочное испытание;

- глубина z установки зонда;

- параметры регистратора данных (при наличии);

- номер устройства для повышения давления и его регистрации;

- номер платы памяти или номер диска;

- инициализация регистратора данных, если данные не записываются вручную;

- проверка и регистрация начального показания каждого датчика;

- год, месяц, день, час и минута начала испытания.

5.7.2.2 Во время испытания

В конце каждой ступени давления фиксируют:

- давление приложения нагрузки или номер ступени в последовательности;

- любые изменения давления и перемещения в течение каждой ступени нагружения.

5.7.2.3 По завершении испытания (см. 5.8):

- дата и время завершения испытания;

- кривая неоткорректированного давления в зависимости от перемещения;

- аутентификация полной распечатки оператором, который ставит свою подпись, с указанием полного имени прописными буквами.

5.7.2.4 Справочный листок данных и распечатка

Полевой отчет (см., например, приложение С) или распечатки должны быть доступными для подготовки отчетных материалов (в случае использования регистратора данных).

5.8 Конец приложения нагрузки

Все испытания останавливают, когда происходит одно из следующих событий:

- заданная испытательная программа выполнена; или

- достигнуто максимально допустимое расширение гибкой мембраны дилатометра; или

- превышен диапазон измерения любого из датчиков.

5.9 Обратная засыпка ствола скважины

После завершения всех испытаний ствол скважины должен быть засыпан, а рабочая площадка восстановлена согласно техническим условиям ИСО 22475-1.

 

6 Результаты испытаний

 

6.1 Основные выражения

Модуль сдвига при испытании с применением гибкого дилатометра GFDT определяется выражением

 

,

(1)

 

где - номинальный диаметр кармана. Все измерения диаметра ствола скважины, сделанные позднее, обозначаются как ds. Он должен быть определен, как показано на рисунках 4 и 5, т.е. путем экстраполяции начальной линейной части диаграммы расширения зонда вниз до пересечения с горизонтальной осью давления, при котором начинается первое расширение кармана ps;

- дополнительное изменение диаметра ствола скважины под действием ;

- изменение приложенного давления над давлением контакта.

Чтобы вычислить дилатометрический модуль упругости EFDT по модулю сдвига GFDT, необходимо применить формулу

 

.

(2)

 

Допущение необходимо сделать для коэффициента Пуассона v.

Величины и должны быть скорректированы согласно данным поверки, полученным до испытания (см. 5.3.2).

 

Примечание 1 - Из многих источников известно, что модули зависят от траектории нагружения. Ряд секущих модулей, принятых по диаграмме давления в зависимости от перемещения, могут быть использованы для определения этого изменения.

Примечание 2 - Формула (2) дает модуль Юнга только для линейно упругих и изотропных материалов.

 

6.2 Испытание с приложением нагрузки

6.2.1 Общие положения

Для процедур А-С результаты испытаний должны быть использованы для построения диаграмм, представленных на рисунках 4-6, в приложении В и приложении С, отражающих результаты испытаний по процедуре А. Скорректированный диаметр кармана должен быть показан в виде графика зависимости от исправленного приложенного давления р. Модуль сдвига при испытании с применением гибкого дилатометра GFDT следует определять по и согласно формуле (1).

При оценке испытаний с применением гибкого дилатометра значение следует выбирать только в пределах диапазона одной нагрузочной или разгрузочной фазы. Какое бы значение не было выбрано, оно определяет, являются ли измеренные модули нагрузочными или разгрузочными. Различие должно быть сделано между первым нагрузочным модулем и разными модулями повторной нагрузки (см. рисунки 4 и 5 и таблицу С.2). Все модули должны быть выведены и представлены в индивидуальном порядке. Значения модулей следует указывать до трех значащих цифр.

Испытания согласно процедуре D должны быть предназначены для специальных целей. Чтобы правильно оценить деформацию грунта в зависимости от времени при большой деформации мембраны, необходимо сохранять скорректированное давление постоянным в течении всего диапазона времени от t1 до t2.

6.2.2 Определение модулей

Модуль G должен быть установлен путем использования среднего значения перемещения, измеренного по меньшей мере в трех диаметральных направлениях для данного цикла нагрузки. Однако если значения сильно отличаются друг от друга, указывая на анизотропию грунта, то значение G должно быть установлено отдельно для каждого направления и соответственно представлено.

 

Примечание - Данный метод оценки применяют в каждой из четырех процедур от А до D.

 

6.2.3 Процедура А

Модуль G должен быть вычислен следующим образом:

- первичный нагрузочный модуль сдвига GL1 по касательной к ветви первого цикла нагружения, проходящей через точку с координатами ps и ds (см. рисунок 4);

- следующий первичный нагрузочный модуль сдвига GLi по наклону секущей между максимальным давлением первого цикла нагружения (например, р1 для GL2) и конечным давлением нагрузочной фазы данного цикла (например, р2), см. рисунок 4;

- разгрузочный модуль сдвига GU для каждой ветви разгрузки определяют на отрезке 30 % и 70 % диапазона давления между максимальным давлением петли разгрузки (р1 или р2, или р3) и давлением полного сброса р1.1 (0 %), см. таблицу 2 и рисунок 4;

- модуль сдвига при повторном нагружении GRi для каждой ветви повторного нагружения определяют для каждой ветви повторной нагрузки между 30 % и 70 % диапазона давления между максимальным давлением петли разгрузки (р1 или р2, или р3) и давлением полного сброса р1.1 (0 %), см. таблицу 2 и рисунок 4.

 

Таблица 2 - Модули испытаний с применением гибкого дилатометра

 

Первая нагрузка

Разгрузка (30 %-70 %)

Повторная нагрузка

GL1

GU1

GR1

GL2

GU2

GR2

GL3

GU3

GR3

 

 

GLi - нагрузочный модуль сдвига в цикле N i; GUi - разгрузочный модуль сдвига в цикле N i; GRi - модуль сдвига при повторном нагружении в цикле N i; ps - давление на опорную поверхность; р1, р2, р3 - давление в точках разворота циклов в обратном направлении; dd - наружный диаметр дилатометра; индексы: L - фаза нагрузки; U - фаза разгрузки; R - фаза повторной нагрузки; 1, 2, 3 - номер петли (цикла)

 

Рисунок 4 - Модули сдвига GFDT в процедуре А

 

6.2.4 Процедура В

Модуль первой нагрузки GL1 должен быть вычислен из тангенса ветви первого цикла нагружения, проходящей через точку с координатами рs и ds (см. рисунок 5); модули следующего приложения нагрузки GLi должны быть установлены по касательной к кривой для соответствующих значений d и р (см. рисунок 5).

Модули разгрузки и повторного нагружения GU должны быть вычислены для каждой петли (каждого цикла) разгрузки/повторной нагрузки, принимая градиент линии через каждую отдельную петлю, как указано на рисунке 5.

 

 

GL - нагрузочный модуль сдвига; GUR - разгрузочно-нагрузочный модуль сдвига; ps - давление на опорную поверхность; ds - номинальный диаметр кармана; р1, р2, р3 - давление в точках разворота циклов в обратном направлении; петли N 1, 2 и 3; ру - предел текучести грунта; 1 - перепад давления, типично pi/3; 2 - разрыв мембраны от напора воды; индексы: L - фаза нагрузки; U - фаза разгрузки; R - фаза повторной нагрузки; 1, 2, 3 - номер петли (цикла)

 

Рисунок 5 - Модуль сдвига GFDT в процедуре В

 

6.2.5 Процедура С

Модуль сдвига G1 должен быть вычислен по градиенту между точкой, взятой в диапазоне р1 и р2, отмеченном на рисунке 6, т.е. на участке, соответствующем от 30 % до 70 % диапазона давления линейной части кривой, и точкой, соответствующей давлению предела текучести рy.

 

 

рy - предел текучести грунта

 

Рисунок 6 - Модуль сдвига G1 в процедуре С

 

6.3 Испытания при постоянном давлении (процедура D)

После начала испытания с фазой нагружения, за которой следует цикл разгрузки/повторного нагружения, давление р1 должно удерживаться постоянным в течение заданного периода времени (см. рисунок 7, а).

 

 

а) Перемещение в зависимости от давления

 

 

b) Перемещение в зависимости от времени

 

Рисунок 7 - Испытания при постоянном давлении

 

Скорректированный диаметр кармана должен быть представлен линией в полулогарифмической форме зависимости от времени испытания, как указано на рисунке 7, b). Эта диаграмма показывает почти линейную зависимость.

Параметр ползучести kf, соответствующий наклону в интервале времени от t1 до t2, отражает зависимые от времени (реологические) деформационные свойства материала. Он устанавливается для данного уровня давления по формуле (3):

 

,

(3)

 

где - скорректированный диаметр кармана в момент времени t2;

- скорректированный диаметр кармана в момент времени t1.

6.4 Диаграммы с корректировкой и без нее

Величину dr в зависимости от pr используют для построения неоткорректированной кривой гибкого дилатометра по формуле

 

.

(4)

 

Величина d как функция р должна быть использована для построения скорректированной кривой гибкого дилатометра по формуле

 

,

(5)

 

где приложенное давление с поправкой на потерю давления мембраной и на ее жесткость (А.2) определяют по уравнению

 

,

(6)

 

где скорректированный диаметр кармана d задается равенством

 

,

(7)

 

при этом а определяется методом, изложенным в А.3.

Для дилатометрического зонда в варианте А коэффициент сжатия мембраны а равен нулю.

 

7 Протокол испытаний

 

7.1 Общие положения

Информацию о результатах испытаний следует представлять в легко доступной форме, например в табличной, или как стандартную архивную схему. Для облегчения обмена результатами разрешается их представление в цифровой форме.

7.2 Представление результатов испытаний

В 7.2.1-7.2.5 указано, какая информация должна быть представлена:

- полевой отчет о результатах испытаний;

- протокол испытаний;

- каждая таблица и каждая диаграмма результатов испытаний.

Полевой отчет в окончательном варианте, составленный на месте проведения исследования согласно проекту и протоколу испытаний, должен включать в себя информацию, указанную в настоящем стандарте.

Результаты испытаний должны быть доложены в таком виде, чтобы третья сторона могла проверить и понять эти результаты.

Особенности, наблюдаемые во время испытаний, или отклонения от настоящего стандарта, которые могли повлиять на результаты измерений, должны быть записаны и представлены.

Все дилатометрические испытания должны быть проанализированы и представлены в форме, допускающей их проверку третьей стороной.

 

7.2.1 Общая информация

Полевой отчет

Протокол испытаний

Каждый график

1.а

Ссылка на настоящий стандарт и ИСО 22475-1

-

х

-

1.b

Компания, выполняющая испытание

x

x

x

1.c

Фамилия и подпись оператора оборудования, выполнившего испытание

x

-

-

1.d

Фамилия и подпись полевого руководителя, ответственного за проект

-

x

-

1.е

Отметка уровня подземных вод, дата и время регистрации

x

x

-

1.f

Описание выбуренного грунта согласно ИСО 14688-1 и ИСО 14689-1

x

x

-

1.g

Тип и состав любого средства для укрепления стенки ствола скважины

x

x

-

1.h

Глубина и возможные причины остановок при проведении испытания с применением дилатометра

x

x

-

1.i

Используемые критерии остановки (т.е. достижение запланированного давления, максимальное давление, максимальный диаметр)

x

х

-

1.j

Наблюдения в течение испытания, например уменьшение давления, диаметра или объема, случайности, изменение нулевых и контрольных показаний

x

х

-

1.k

Обратная засыпка ствола скважины согласно ИСО 22475-1

х

-

-

 

7.2.2 Место проведения испытания

Полевой отчет

Протокол испытаний

Каждый график

2.а

Испытание N

x

x

x

2.b

Глубина испытания

-

x

x

2.c

Относительные или общие координаты

-

x

x

2.d

Система координат

-

x

-

2.е

Уровень поверхности земли относительно заявленного исходного уровня

-

x

x

 

7.2.3 Испытательное оборудование

Полевой отчет

Протокол испытаний

Каждый график

3.a

Тип дилатометра

x

-

х

3.b

Конфигурация и размеры

x

x

-

3.с

Описание буровых работ и пробоотбора согласно ИСО 22475-1

x

-

-

3.d

Идентификация дилатометра

x

x

x

3.е

Измерительные диапазоны датчиков

-

x

-

3.f

Дата последней поверки датчиков (рекомендуется)

-

x

-

3.g

Если необходимо (дилатометр варианта В), внутренний диаметр, толщина стенки и материал поверочного цилиндра

x

-

-

 

7.2.4 Процедура испытания

Полевой отчет

Протокол испытаний

Каждый график

4.а

Тип испытания (А, В, С, D или иной)

x

x

-

4.b

Технические условия испытания

x

x

-

4.c

Метод управления испытанием (контролируемое давление или перемещение)

x

x

-

4.d

Дата проведения испытания

x

x

x

4.е

Время начала испытания

x

x

-

4.f

Время наступившего события во время испытания

x

x

-

4.g

Глубина дилатометрического испытания, измеренная в центре расширяемой части дилатометра

x

x

x

4.h

Жидкость (вода или буровой раствор) в стволе скважины

x

x

-

 

7.2.5 Измеренные и вычисленные параметры

Полевой отчет

Протокол испытаний

Каждый график

5.а

Приложенное давление и диаметр кармана в зависимости от времени

x

x

-

5.b

Нулевые и/или контрольные считывания давления и диаметра до и после испытания

x

x

-

5.с

Колебания нуля (в соответствующих единицах измерения)

-

x

-

5.d

Поправки, внесенные во время обработки данных (например, колебания, соответствие системы и т.д.)

-

x

-

5.е

Данные поверки соответствия системы и жесткости мембраны

x

x

-

5.f

Модули гибкого дилатометра и методы их получения

-

x

-

5.g

Приложенное давление и диаметр кармана в зависимости от времени (повтор 5.а)

x

x

-

 

7.3 Выбор масштаба осей

Все графические результаты должны быть представлены в масштабе, позволяющем создать диаграмму, практически заполняющую пространство на бумаге.

7.4 Представление результатов испытаний

Представление результатов испытаний с использованием гибкого дилатометра должно включать в себя данные согласно 7.2:

a) технические условия систем измерения перемещения и давления (тип, изготовитель, серийный номер);

b) технические условия гибкого дилатометра (тип, изготовитель, серийный номер);

c) таблица и диаграммы зависимости диаметра кармана dr от приложенного давления рr;

d) таблица и все модули, вычисленные по результатам испытаний;

e) таблица и диаграммы зависимости исправленного диаметра кармана d от скорректированного давления р (см. рисунки 4-7);

f) график скорректированного давления р в зависимости от времени (диаграмма "нагрузка - время").

 

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас или получите полный доступ к системе ГАРАНТ на 3 дня бесплатно!

Получить доступ к системе ГАРАНТ

Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.


Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 22476-5-2017 "Геотехнические исследования и испытания. Испытания полевые. Часть 5. Испытание гибким дилатометром" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 ноября 2017 г. N 1765-ст)


Текст ГОСТа приводится по официальному изданию Стандартинформ, Москва, 2017 г.


Дата введения - 1 января 2022 г.


Приказом Росстандарта от 14 января 2020 г. N 1-ст дата введения настоящего ГОСТа перенесена с 1 января 2020 г. на 1 января 2022 г.