Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 22476-4-2017 "Геотехнические исследования и испытания. Испытания полевые. Часть 4. Испытание прессиометром Менарда" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 ноября 2017 г. N 1838-ст) (не вступил в силу)

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 22476-4-2017
"Геотехнические исследования и испытания. Испытания полевые. Часть 4. Испытание прессиометром Менарда"
(утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 ноября 2017 г. N 1838-ст)

 

Geotechnical investigation and testing. Field testing. Part 4. Test, using Menard pressuremeter

 

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 24 ноября 2017 г. N 1838-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 22476-4:2012 "Геотехнические исследования и испытания. Полевые испытания. Часть 4. Прессиометрическое испытание по Менарду" (ISO 22476-4:2012 "Geotechnical investigation and testing - Field testing - Part 4: Menard pressuremeter test", 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 международных и европейского стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 Введен впервые

 

1 Область применения

 

Настоящий стандарт устанавливает требования к оборудованию, выполнению и отчетности по испытанию с применением прессиометра Менарда.

 

Примечание 1 - Настоящий стандарт устанавливает требования к прессиометрическим испытаниям по Менарду как части геотехнических исследований и проведению испытаний согласно ЕН 1997-1 и ЕН 1997-2.

 

Настоящий стандарт дает описание метода для проведения прессиометрического испытания по Менарду. Эти испытания проводят в грунтах естественного залегания, преобразованных или непреобразованных насыпях в слабых и скальных грунтах, залегающих на суше, или на шельфе.

Результаты прессиометрических испытаний в настоящем стандарте предназначены для количественного определения прочностных и деформационных характеристик грунта. Они могут давать литологическую информацию. Их можно также объединять с прямым исследованием (т.е. с отбором монолитов согласно ИСО 22475-1) или сравнивать с другими полевыми испытаниями грунтов [см. ЕН 1997-2:2007, пункты 2.4.1 (2) Р, 4.1 (1) Р и 4.2.3 (2) Р].

Испытание по Менарду с применением прессиометра выполняют путем радиального расширения трехкамерного зонда, размещенного в грунте (см. рисунок 1). Во время нагнетания объема жидкости в зонд происходит расширение трех его камер, что сначала приводит наружную оболочку зонда в соприкосновение со стенкой прессиометрического кармана, а затем давит на нее, деформируя грунт. Приложенное давление и общее увеличение объема зонда измеряют и регистрируют с тем, чтобы установить зависимость между напряжением и деформацией грунта во время испытания.

Вместе с результатами исследований согласно ИСО 22475-1 или по меньшей мере с идентификацией и описанием грунта согласно ИСО 14688-1 и ИСО 14689-1, полученными во время прессиометрических испытаний, результаты испытаний согласно настоящему стандарту могут быть использованы для количественного определения следующих характеристик грунта:

- модуля Менарда EM;

- предельного давления по Менарду pLM;

- давление ползучести по Менарду рfM.

Настоящий стандарт распространяется на зонды, характеризующиеся как зонды типа G диаметром 60 мм. Настоящая часть стандарта применяется для глубин испытаний до 50 м и максимального давления при испытаниях до 5 МПа.

 

Примечание 2 - Прессиометрические испытания по Менарду проводят также зондами других диаметров и размеров карманов, например представленных ниже.

 

Зонд

Диаметр бурения, мм

Обозначение

Диаметр, мм

мин.

макс.

АХ

44

46

52

ВХ

58

60

66

NX

70/74

74

80

 

Существует два альтернативных метода записи данных:

- метод А - данные записывают вручную;

- метод В - данные регистрируют автоматически.

 

2 Нормативные ссылки

 

Следующие нормативные документы являются обязательными для применения настоящего документа. Для датированных ссылок применяют только указанное издание. Для недатированных ссылок - последнее издание нормативного документа (включая все изменения к нему).

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

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

ENV 13005:1999, Guide to the expression of uncertainty in measurement (Руководство для выражения погрешности в измерении)

 

3 Термины, определения и обозначения

 

3.1 Термины и определения

 

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 прессиометр (измеритель давления) (pressuremeter): Все оборудование, которое используется для проведения испытаний прессиометром, исключая средства, необходимые для размещения прессиометрического зонда в грунте.

 

Примечание 1 - Прессиометр включает в себя зонд, опускаемый в скважину, блок управления для измерения давлений и объемов, обозначенный CU (control unit), линии (кабели, шланги, трубопроводы) для соединения зонда с блоком управления (CU) и (для метода В) регистратор данных, встроенный в блок управления или связанный с ним.

Примечание 2 - См. рисунок 2.

 

3.1.2 карман для прессиометрического испытания (pressuremeter test pocket): Круглая цилиндрическая выемка, образованная в грунте, для размещения прессиометрического зонда.

3.1.3 прессиометрическая скважина (pressuremeter borehole): Скважина, в которой изготовляют прессиометрические карманы с круглыми поперечными сечениями для размещения в них прессиометрического зонда.

3.1.4 прессиометрическое испытание (pressuremeter test): Процесс расширения прессиометрического зонда в грунте, обеспечивающий расширение кармана с измерением объема в зависимости от времени и приращения давлений по определенной программе.

 

Примечание - См. рисунок 4 и F.1.

 

3.1.5 прессиометрическое зондирование (pressuremeter sounding): Серия последовательных испытаний прессиометром Менарда в данной скважине, т.е. формирование серии испытательных карманов для размещения зонда и выполнение в них прессиометрических по глубине испытаний.

 

Примечание - См. F.2.

 

3.1.6 показания прессиометрического давления pr (pressuremeter pressure reading): Давление pr, которое считывают на уровне расположения блока управления (CU) в контуре подачи жидкости в центральную измерительную камеру.

3.1.7 потеря давления (pressure loss): Разность между давлением внутри зонда и давлением, приложенным к стенке кармана.

3.1.8 потеря объема (volume loss): Разность между объемом жидкости, фактически введенной в зонд, и объемом, который считывается средством измерений.

3.1.9 необработанная прессиометрическая кривая (raw pressuremeter curve): График зависимости введенного объема, зарегистрированного за 60 с (V60), от приложенного на каждой ступени давления pr.

3.1.10 скорректированная прессиометрическая кривая (corrected pressuremeter curve): Графическое построение кривой скорректированных объемов V в сравнении с исправленным давлением р.

 

Примечание - См. рисунок 5.

 

3.1.11 ползучесть по Менарду (Menard creep): Разность объемов, зарегистрированных через 60 и 30 с на каждой ступени давления:

 

.

 

3.1.12 скорректированная кривая ползучести по Менарду (corrected Menard creep curve): Графическое построение скорректированной кривой ползучести по Менарду относительно откорректированного давления каждой ступени нагружения.

 

Примечание - См. рисунок 5.

 

3.1.13 запись геотехнических исследований с применением прессиометра (pressuremeter log): Графический отчет о результатах прессиометрических испытаний, которые были выполнены последовательно в карманах на разных глубинах в одной и той же скважине, вместе со всей информацией, собранной в течение бурения.

 

Примечание - См. приложение F.

 

3.1.14 прессиометрический модуль деформации грунта по Менарду ЕM (Menard pressuremeter modulus): Е - модуль, полученный из участка прессиометрической кривой между точками (p1, V1) и (p2, V2).

 

Примечание - См. рисунок 5 и приложение D.

 

3.1.15 предельное прессиометрическое давление на грунт по Менарду рLM (Menard pressuremeter limit pressure): Давление, при котором объем испытательного кармана на глубине расположения измерительной камеры увеличился в два раза по сравнению с исходным объемом.

 

Примечание - См. приложение D.

 

3.1.16 прессиометрическое давление ползучести pfM (pressuremeter creep pressure): Давление, полученное по кривой ползучести.

 

Примечание - См. приложение D.

 

3.1.17 оператор (operator): Квалифицированный специалист, который выполняет испытание.

3.1.18 обсадная труба (casing): Трубы фиксированной длины, вставленные в ствол скважины для предотвращения его обрушения или предотвращения потери промывочной жидкости в окружающий грунт, расположенный выше кармана.

 

3.2 Обозначения

 

В настоящем стандарте применены обозначения, приведенные в таблице 1.

 

Таблица 1 - Обозначения

 

Символ

Наименование

Единица измерения

а

Коэффициент потери объема в аппаратуре

см3/МПа

dci

Наружный диаметр внутренней части зонда с перфорированной трубой

мм

di

Внутренний диаметр тарировочного цилиндра, используемого для поверки потери объема

мм

dc

Наружный диаметр центральной измерительной камеры, включая любую дополнительную защиту, например перфорированную трубу

мм

dt

Диаметр бурового инструмента

мм

е

Толщина стенки тарировочного цилиндра, используемого для поверки потери объема

мм

lp

Длина тарировочного цилиндра, используемого для поверки потери объема

мм

lg

Длина каждой ограждающей камеры

мм

lgs

Длина каждой ограждающей камеры для прессиометрического зонда с короткой центральной измерительной камерой

мм

lgl

Длина каждой ограждающей камеры для прессиометрического зонда с длинной центральной измерительной камерой

мм

lm

Длина вдоль оси перфорированной секции перфорированной трубы

мм

lc

Длина центральной измерительной камеры прессиометрического зонда, измеренная после установки мембраны

мм

lcs

Длина короткой центральной измерительной камеры после установки мембраны

мм

lc1

Длина длинной центральной измерительной камеры после установки мембраны

мм

mE

Минимальное, строго положительное значение характеристики наклона mi

см3/МПа

mi

Наклон скорректированной прессиометрической кривой между точками с координатами (pi-1, Vi-1) и (pi, Vi)

см3/МПа!

p

Давление, приложенное зондом на грунт после коррекции

МПа

pe

Коррекция на жесткость мембраны, обычно называемая потерей давления зонда

МПа

pE

Давление в начале участка кривой, показывающего наклон кривой mЕ

МПа

pe1

Окончательная потеря давления в зонде

МПа

pfM

Прессиометрическое давление ползучести

МПа

pg

Давление газа, приложенное к ограждающим камерам прессиометрического зонда по индикатору блока управления

МПа

ph

Гидростатическое давление между индикатором блока управления и центральной измерительной камерой прессиометрического зонда

МПа

pk

Давление газа в ограждающих камерах

МПа

pLM

Предельное прессиометрическое давление на грунт по Менарду

МПа

Чистое предельное прессиометрическое давление на грунт по Менарду

МПа

pLMH

Прессиометрическое предельное давление на грунт по Менарду, экстраполированное гиперболическим методом

МПа

pLMDH

Прессиометрическое предельное давление на грунт по Менарду, экстраполированное двойным гиперболическим методом

МПа

pLMR

Прессиометрическое предельное давление на грунт по Менарду, экстраполированное методом кривой обратной зависимости

МПа

pm

Потеря давления мембраны центральной измерительной камеры для соответствующего расширения

МПа

pr

Показание давления на уровне преобразователя блока управления в гидравлическом контуре центральной измерительной камеры

МПа

pc

Давление жидкости в центральной измерительной камере прессиометрического зонда

МПа

pt

Величина давления, поддерживаемого на каждой ступени в соответствии с программой приложения нагрузки

МПа

p1

Уточненное давление начала диапазона давления для определения прессиометрического модуля

МПа

p2

Уточненное давление конца диапазона давления для определения прессиометрического модуля

МПа

t

Время

с

ti

Время, необходимое для перехода к следующей ступени давления

с

th

Время, в течение которого удерживается уровень давления на ступени

с

us

Поровое давление на глубине испытания

МПа

z

Уровень расположения

м

zc

Уровень расположения средства измерения давления жидкости, нагнетаемой в измерительную камеру

м

zcg

Уровень расположения средства измерения давления газа, нагнетаемого в ограждающие камеры прессиометрического зонда

м

zN

Уровень земной поверхности в зоне прессиометрического зондирования

м

zp

Уровень расположения центра измерительной камеры во время испытания

м

zW

Уровень расположения подземных вод (или свободной водной поверхности в морской или речной окружающей среде)

м

CU

Блок управления давлением и объемом

-

E

Тип прессиометрического зонда, в котором три камеры образованы тремя разделительными мембранами по одной линии

-

EM

Прессиометрический модуль Менарда

МПа

G

Тип прессиометрического зонда, в котором центральная измерительная камера образована специально предназначенной мембраной, над которой устанавливают наружную мембрану для создания ограждающих камер (см. рисунок 2)

-

Ko

Коэффициент давления грунта в состоянии покоя на глубине испытания

-

V

Значение объема после установки нуля и коррекции данных, впрыснутого в центральную измерительную камеру и измеренного через 60 с после начала удержания давления

см3

Vc

Исходный объем центральной измерительной камеры, включая перфорированную трубу, если она применяется

см3

Vm

Средний скорректированный объем между V1 и V2

см3

Vp

Объем, полученный на испытании поверки потери объема (см. рисунок В.2)

см3

VE

Значение объема жидкости, введенной в центральную измерительную камеру для давления рЕ, после коррекции данных

см3

VL

Значение объема жидкости, введенной в центральную измерительную камеру при удвоении начального объема полости прессиометра, после коррекции данных

см3

Vr

Объем жидкости, введенной в зонд, считываемый на блоке управления перед коррекцией данных

см3

Vt

Объем центральной измерительной камеры, при необходимости включающий объем щелевой трубы

см3

V1

Скорректированный объем камеры прессиометра в начале диапазона давления (см. рисунок 5)

см3

V2

Скорректированный объем камеры прессиометра в конце диапазона давления (см. рисунок 5)

см3

V30

Объем жидкости, введенной в центральную измерительную камеру через 30 с после начала ступени нагружения

см3

V60

Объем жидкости, введенной в центральную измерительную камеру через 60 с после начала ступени нагружения

см3

Коэффициент, используемый для установки диапазона давления для определения прессиометрического модуля

-

Удельный вес грунта в момент испытания

кН/м3

Удельный вес жидкости, введенной в центральную измерительную камеру

кН/м3

Удельный вес воды

кН/м3

Скорость изменения напора газа при pk на метр глубины

м-1

Коэффициент Пуассона

-

Полное вертикальное напряжение в грунте на глубине испытания

кПа

Полное горизонтальное напряжение в грунте на глубине испытания

кПа

Приращение давления при нагружении

МПа

Начальное приращение давления

кПа

Изменение введенного объема жидкости в период от 30 до 60 с после начала ступени нагружения - ползучесть по Менарду

см3

60-секундное изменение объема между последовательными ступенями давления

см3

 

4 Оборудование

 

4.1 Общее описание

 

Принцип прессиометрического испытания по Менарду показан на рисунке 1.

 

 

1 - поверхность земли; 2 - грунт; 3 - карман; 4 - расширяющийся зонд - прессиометр; р - приложенное давление

А-А - осевое сечение; В-В - поперечное сечение

 

Рисунок 1 - Принципиальная схема испытания с применением прессиометра Менарда

 

Прессиометр, показанный схематически на рисунке 2, должен включать в себя:

- трехкамерный зонд;

- колонну штанг для спуска и подъема зонда;

- блок управления (CU);

- коммуникации (кабели, шланги, трубопроводы), соединяющие блок управления с зондом.

Блок управления (CU) должен включать в себя:

- оборудование для нагнетания давления, чтобы раздувать зонд и поддерживать постоянные значения давления, требуемые на протяжении испытания;

- оборудование для сохранения необходимого перепада давления между центральной измерительной и ограждающей камерами;

- устройство, обеспечивающее прямое считывание показаний приборов, а в случае метода В - автоматическую регистрацию параметров, требующих измерения (время, давление и объем).

Средства измерения давления жидкости в центральной измерительной камере и давления газа в ограждающих камерах должны быть расположены:

- над земной поверхностью;

- внутри зонда, не более чем на 1 м выше середины центральной измерительной камеры.

В первом случае блок управления (CU) должен быть обеспечен средствами проверки значения установившегося давления в зонде.

Должны быть предоставлены средства измерений глубины проведения испытаний, обеспечивающие необходимую точность измерений.

 

4.2 Прессиометрический зонд

 

В зависимости от разновидности и состояния грунта используют два типа зонда:

- зонд с гибкой оболочкой;

- зонд с гибкой оболочкой, снабженный либо дополнительной более жесткой защитой, либо щелевой трубой.

Описание этих зондов дано на рисунке 3 а) и b) соответственно, а их геометрические свойства - в таблице А.1.

Если зонд забивается или залавливается в грунт (см. С.3), то он должен быть оснащен более жесткой защитой и щелевой трубой, соединенной с удлиняющей трубой, которая заканчивается острием или режущим башмаком.

4.2.1 Зонд с гибкой оболочкой

Зонд должен быть изготовлен из трех цилиндрических камер круглого поперечного сечения, расположенных вдоль одной оси (см. рисунок А.1). Во время испытания эти камеры должны расширяться одновременно с давлением на стенку кармана. Зонд включает в себя:

- одну центральную измерительную камеру с наружным диаметром dс и длиной lс (lс1 для длинного зонда или lcs для короткого зонда - см. таблицу А.1), которая должна расширяться радиально в кармане и создавать равномерное напряжение на стенке кармана. Эта камера должна раздуваться путем нагнетания жидкости, которая считается несжимаемой;

- две ограждающие камеры с наружным диаметром dg и длиной lg (lgl или lgs), расположенные над и под центральной измерительной камерой. Эти ограждающие камеры должны быть предназначены для создания на стенке кармана напряжения, близкого по значению, но не превышать напряжение, создаваемое центральной измерительной камерой. Ограждающие камеры должны раздуваться под давлением газа.

Зонд должен состоять из пустотелого стального каркаса цилиндрической формы, в котором имеются каналы для введения необходимого количества жидкости, чтобы раздувать зонд. Зонд должен быть оснащен мембраной центральной измерительной камеры и гибким натянутым сверху рукавом. Стальной каркас на своей наружной поверхности должен, как правило, иметь сеть канавок, которые равномерно распределяют жидкость в центральной измерительной камере под мембраной. К этому цилиндру должны быть прикреплены мембрана и гибкая оболочка. Верхняя часть каркаса должна иметь резьбу, посредством которой она должна соединяться с колонной штанг, выходящих на поверхность, с помощью которых зонд перемещается по вертикали. Мембрана центральной измерительной камеры должна изолировать жидкость центральной измерительной камеры от газа ограждающих камер. Гибкая оболочка, которая перекрывает мембрану центральной измерительной камеры, должна обеспечивать замкнутый объем ограждающих камер. Вокруг оболочки может быть добавлена гибкая защита из тонких стальных полос. Эти стальные полосы обычно шириной 17 мм, перекрывающиеся (почти наполовину) или изолированные, заводятся под фиксирующие кольца (см. рисунок А.1). Трубопроводы или шланги для подвода жидкости должны соединять камеры зонда с блоком управления давлением и объемом (CU). Сливной кран измерительной камеры должен быть в нижней части стального каркаса.

 

Примечание - Гибкая защита может быть добавлена для предохранения мембраны от повреждения острыми выступами стенки кармана.

 

4.2.2 Зонд с щелевой трубой

Зонд с щелевой трубой должен состоять из двух частей:

- внутренней части, состоящей из трех цилиндрических камер круглого сечения, расположенных вдоль одной оси;

 

 

1 - блок управления (CU);

1а - нагнетание, дифференциальное нагнетание и устройства для нагнетания;

1b - средство измерения давления и объема;

1с - получение, запоминание и распечатка данных (для метода В);

2 - соединительные линии (шланги, трубопроводы);

2а - подводящий трубопровод для нагнетания жидкости;

2b - подводящий трубопровод для нагнетания газа;

3 - система измерения глубины;

4 - штанги;

5 - прессиометрический зонд;

5а - верхняя ограждающая камера;

5b - центральная измерительная камера;

5с - нижняя ограждающая камера;

6 - поверхность земли;

7 - карман для зонда на испытании с применением прессиометра;

8 - корпус зонда полый;

9 - сочленение зонда со штангой

 

Рисунок 2 - Принципиальная схема прессиометра Менарда

 

 

1 - полый корпус зонда;

2 - мембрана измерительной камеры;

3 - внешний рукав или гибкая оболочка;

4 - впуск жидкости в измерительную камеру;

5 - впуск газа в ограждение;

Размеры см. в приложении А

6 - дренирующий выпуск измерительной камеры;

7 - щелевая труба;

8 - штанги;

9 - соединение "зонд - штанга"

 

Рисунок 3 - Прессиометрический зонд (схематическое представление)

 

- наружной части, изготовленной из щелевой стальной трубы (см. рисунок А.1). Если щелевая труба залавливается или забивается в грунт, то она должна быть оснащена удлинительной трубой, заканчивающейся острым концом или режущим башмаком.

Внутренняя часть зонда включает в себя:

- одну центральную измерительную камеру с наружным диаметром dc и длиной lc (lc1 для длинного зонда или lcs для короткого зонда - см. таблицу А.1), которая должна расширяться радиально в перфорированной трубе и прикладывать равномерное напряжение на стенку этой трубы. Эта камера должна раздуваться путем нагнетания жидкости, которую считают несжимаемой;

- две ограждающие камеры с наружным диаметром dg и длиной lg (lgl или lgs), расположенные над и под центральной измерительной камерой. Эти ограждающие камеры предназначены для создания на стенке щелевой трубы напряжения, близкого по значению, но не превышать напряжение, создаваемое центральной измерительной камерой. Ограждающие камеры должны раздуваться под давлением газа.

Во время испытания все камеры должны раздуваться одновременно, передавая давление на внутреннюю стенку щелевой трубы, которая в свою очередь передает давление на стенку кармана.

Наружная стальная труба должна иметь: по меньшей мере шесть осевых или спиралевидных прорезей, равномерно распределенных по длине окружности [рисунок 3 b)]. Длина lm щелевой трубы измеряется вдоль осевой линии. Эта длина должна быть больше следующего значения:

 

.

 

До начала и после расширения зонда значение каждой прорези трубы не должно превышать 0,4 мм. После расширения щелевая труба и щели должны быть способными восстанавливать свои начальные форму и размер.

Узел щелевого участка трубы следует фиксировать с помощью гибких креплений с тем, чтобы обеспечивать радиальное расширение зонда с минимальным сопротивлением.

 

4.3 Блок управления давлением и объемом (CU)

 

Блок управления (CU) скомпонован вместе с цилиндрическим волюметром, оснащен устройством подачи давления и комплектом измерительного оборудования. Блок CU должен управлять расширением камеры зонда и обеспечивать одновременное считывание показаний давления жидкости и газа, а также объем нагнетаемой в прессиометр жидкости в зависимости от времени.

Устройство для подачи давления должно обеспечивать:

- достижение предельного давления прессиометра или давление pr не менее 5 МПа;

- поддержание на постоянном уровне значения давления в измерительной камере и ограждающих камерах на каждой ступени в течение установленного периода времени;

- приращение давления на 0,5 МПа не менее чем за 20 с, которое фиксируется блоком управления (CU);

- контроль перепада давления между измерительной камерой и защитными камерами;

- нагнетание жидкости в измерительную камеру объемом более 700 см3.

Кроме того, клапан в блоке управления, расположенный между волюметром и средством измерений давления, должен позволять перекрывать подачу жидкости.

 

4.4 Подводящие коммуникации

 

Гибкие коммуникации (трубопроводы или шланги) должны соединять блок управления давлением и объемом (CU) с зондом. Они должны подавать жидкость в измерительную камеру и газ в ограждающие камеры. Линии могут быть параллельными или коаксиальными. Когда линии являются коаксиальными, то по центральной линии подводится жидкость, а по внешней линии - газ.

 

4.5 Рабочая жидкость

 

Рабочая жидкость, нагнетаемая в измерительную камеру, является либо водой, либо жидкостью подобной вязкости. Она не должна замерзать при эксплуатации.

 

4.6 Измерение и управление

 

4.6.1 Время

Точность устройства, используемого для измерения времени, должна соответствовать требованиям приложения Е.

4.6.2 Давление и объем

Разрешающая способность устройств для измерения давления и объема должна соответствовать требованиям приложения Е.

4.6.3 Отображение считываний

В месте проведения испытаний блок управления давлением и объемом (CU) должен давать одновременное и мгновенное отображение следующих данных: время, давление жидкости, подаваемой в измерительную камеру, объем поданной жидкости и давление газа в ограждающих камерах.

4.6.4 Цилиндр для поверки потери объема

Главными свойствами тарировочного стального цилиндра (рисунок В.1) должны быть следующие:

- измеренный внутренний диаметр di не должен превышать 66 мм;

- толщина стенки е должна быть не менее 8 мм;

- длина lр должна превышать 1 м или длину lm щелевой части, в зависимости от того, что больше.

 

4.7 Регистратор данных

 

Регистратор данных, т.е. устройство для приема и записи данных согласно методу В, должен быть оснащен следующими приборами:

- внутренним генератором тактовых или синхронизирующих импульсов;

- принтер;

- запоминающим устройством, считываемым компьютером.

Регистратор данных предназначен для фиксации необработанных данных от преобразователей, нулевых отсчетов, поверочных коэффициентов и идентификации каждого датчика и результирующих поверочных данных давления и объема.

Регистратор данных не должен мешать проведению испытания, как задано в 5.7, и не должен затруднять проведение измерений другими измерительными устройствами. Он должен автоматически:

- регистрировать свои собственные параметры идентификации: дату, час, минуту, секунду, номер CU, номер регистратора данных, номер запоминающего устройства;

- обеспечивать ввод информации, необходимой для идентификации испытания, как приведено в 5.4;

- предотвращать ввод данных давления и объема или другой информации, не полученной в ходе процесса испытания.

Регистратор данных должен включать в себя устройство аварийной сигнализации или специальный дисплей для следующих событий:

- запоминающее устройство не установлено на свое место;

- нет параметров идентификации испытания, записанных согласно 5.4;

- нет электропитания.

 

5 Метод испытаний

 

5.1 Сборка частей

 

Оболочка, мембрана и щелевая труба в случае использования должны быть выбраны согласно ожидаемым при испытаниях значениям давления и деформации грунта. Каждая из этих частей должна соответствовать техническим условиям, представленным в приложении А. Затем зонд должен быть подключен к блоку управления через подводящие коммуникации.

Вся система должна быть заполнена жидкостью без воздушных пузырьков.

 

5.2 Калибровка и коррекции

 

Калибровка и коррекция должны быть выполнены согласно приложению В. Копии результатов калибровки должны быть доступными в месте проведения испытания.

 

5.3 Карман для прессиометра и размещение зонда

 

При испытаниях с применением прессиометра весьма важно обеспечить высокое качество поверхности стенки кармана. Для этого следует соблюдать процедуры и требования, изложенные в приложении С.

Качество подготовки карманов имеет важное значение в получении приемлемых результатов прессиометрических испытаний.

Чтобы получить удовлетворительный карман для испытаний, необходимо выполнить три условия:

- оборудование и метод, использованный для приготовления испытательного кармана, должны причинять наименьшее возможное нарушение грунта на его стенке (см. С.1);

- диаметр режущего инструмента должен отвечать заданным допускам (см. С.2.2);

- прессиометрическое испытание должно быть выполнено сразу после формирования кармана (см. таблицу С.1, а также С.1.2 и С.1.3).

 

Примечание - Качество испытательного кармана отражается на форме прессиометрической кривой и значении разброса результатов испытаний.

 

5.4 Подготовка к испытанию

 

Блок управления давлением и объемом (CU) и регистратор данных должны быть защищены от прямых солнечных лучей.

Положение прессиометрического зондирования должно быть отражено на чертеже с указанием подробностей своего местоположения.

Если зондирование является наклонным, то его наклон и направление должны быть записаны в протоколе испытаний (см. приложение F).

В качестве следующего шага для каждого зондирования необходимо следующее:

- устройство получения и регистрации данных, т.е. регистратор данных должен быть установлен в "нулевое" исходное положение (метод В);

- начальное показание каждого преобразователя должно быть проверено и, если оно приемлемо, зарегистрировано (методы А и В).

Параметры идентификации испытания должны быть записаны либо в запоминающем устройстве, либо в справочном листке технических данных со вторым экземпляром, полученным посредством копировальной бумаги (см. приложение F). К ним относятся:

- идентификация оператора испытания;

- номер файла;

- номер зондирования;

- тип зонда;

- технология бурения кармана (см. приложение С);

- идентификация и характеристика грунта согласно ИСО 14688-1 и ИСО 14689-1;

- метод установки зонда;

- контрольные ссылки на поверки (см. приложение В);

- уровень расположения преобразователя давления zc или значение zc - zN для этого преобразователя (см. приложение D);

- уровень расположения места проведения испытания zs или глубина (zN - zs) расположения зонда (см. рисунок D.1);

- регулировка дифференциального давления (см. В.4.4).

 

5.5 Установка программы приложения нагрузки

 

Программа приложения нагрузки на прессиометрическом испытании должна отражать взаимосвязь между временем и давлением, приложенным посредством зонда к грунту (см. рисунок 4).

На каждом уровне давления необходимо сохранять его постоянное значение в центральной измерительной камере и ограждающих камерах в течение времени th = 60 с.

Если колебания pr в течение удержания давления превышают 25 кПа или составляют 5 % значения текущего давления pr, то при использовании методов А и В должно быть зарегистрировано конечное значение давления.

Решение о выборе начального приращения давления должен принимать оператор по результатам проведения бурения, изучения керна и выбуренной породы и в соответствии с инструкцией. Сразу после записи начальных показаний оператор должен следить за параметром ползучести и за разностями между показаниями объема в течение последовательных периодов времени 60 с. В результате он может изменять приращение давления с тем, чтобы:

- получить приблизительно десять точек за весь период испытаний и

- достичь при этом конца испытания (см. 5.7.2).

 

 

- целевое давление;

- приращение давления;

- уровень поддерживаемого давления в течение th;

С - фаза приложения нагрузки;

t - время;

- время приращения давления;

- длительность поддержания давления;

D - фаза снятия нагрузки

 

Рисунок 4 - Программа приложения нагрузки для прессиометрического испытания по Менарду

 

Время ti для подъема давления путем следующего шага приращения на должно быть не более 20 с при длине подводящей магистрали до 50 м. Для магистрали более 50 м (при свертывании в спираль) должна быть сделана соответствующая корректировка времени ti. По завершении испытания, как изложено в 5.7.2, должно быть выполнено снятие нагрузки монотонно и без остановок.

 

5.6 Установка перепада давления

 

Давление газа в ограждающих камерах должно быть ниже давления в центральной измерительной камере по меньшей мере на двойную потерю давления pm мембраны центральной измерительной камеры, как определено в В.2.

На уровне расположения блока управления (CU) разность давлений, которую необходимо поддерживать относительно выше упомянутого давления в центральной камере зонда, называется перепадом давления. Она должна быть вычислена, как в В.4.4. Этот перепад давления должен быть установлен до начала испытания и должен подвергаться проверкам на каждом уровне поддержания давления.

На месте проведения работ перед проведением испытаний оператор должен представить таблицу, показывающую перепады давления в функции глубины в соответствии с типом используемого зонда.

 

5.7 Расширение

 

Процесс расширения должен включать в себя:

- приложение равномерного давления к стенке кармана через прессиометрический зонд в соответствии с программой приложения нагрузки;

- регистрацию изменений объема измерительной камеры со временем в зависимости от давления в измерительной камере.

5.7.1 Считывания и регистрации

На каждом уровне поддержания давления должны быть сняты следующие показания:

- по методу А - давление жидкости, необходимое согласно программе приложения нагрузки, следует регистрировать один раз, а объем жидкости нагнетаемой в зонд - через 15, 30 и 60 с после достижения заданного уровня давления. Значения давления жидкости и газа, перепад давления и их колебания следует контролировать. Чрезмерное колебание должно быть отмечено (см. также 5.5);

- в методе В - приложенное давление и объем жидкости, поданной в зонд, должны быть измерены и зарегистрированы через следующие интервалы времени: 1, 15, 30 и 60 с.

Для проверки могут быть использованы показания давлений газа в те же самые моменты времени.

За начало отсчета времени для каждого уровня поддержания давления принимают окончание соответствующего периода приращения давления ti.

5.7.2 Конец испытания

Если не задано иное, то испытание заканчивается при сборе достаточных данных для намеченной цели в пределах полных эксплуатационных возможностей оборудования. Такими моментами для окончания испытания могут быть следующие:

- когда давление pr достигает по меньшей мере 5 МПа; или

- когда объем жидкости, нагнетаемой в центральную измерительную камеру, превышает 600 см3 (450 см3 для короткого зонда с перфорированной трубой); или

- когда зонд разрывается.

 

Примечание - В случае если такие условия не выполняются, испытание может быть также полностью проанализировано для трех уровней поддержания давления за пределами полученного значения рfM.

 

5.8 Обратная засыпка карманов

 

Способ обратной засыпки карманов, образовавшихся в результате прессиометрического зондирования, должен быть согласован и проведен в соответствии с ИСО 22475-1 и действующими на национальном уровне правилами, техническими или административными требованиями. Необходимо принимать во внимание естественное залегание пластов, загрязнение грунта и его несущую способность.

При необходимости обратная засыпка выработки для прессиометрического зондирования должна быть завершена, что должно быть подтверждено документально в протоколе испытания.

 

5.9 Требования обеспечения безопасности

 

Следует соблюдать правила обеспечения безопасности, действующие на национальном уровне, например в отношении:

- средств индивидуальной защиты;

- чистого воздуха при работе в замкнутых объемах;

- обеспечения безопасности персонала и оборудования.

Буровые установки должны отвечать требованиям ИСО 22475-1.

 

6 Результаты испытания

 

6.1 Листок технических данных и полевая распечатка

 

6.1.1 Листок технических данных для метода А

Все данные, как показано в F.1, должны быть полностью и безошибочно зарегистрированы, кроме показаний на первой секунде.

Оператор должен заверить лист технических данных своей подписью и указать свою фамилию полностью прописными буквами.

6.1.2 Распечатка данных на месте проведения работ по методу В

Для каждого испытания на месте проведения работ должна быть распечатана следующая информация:

a) до начала определенного испытания:

1) идентификация оператора;

2) заявление, что испытание будет соблюдать положения настоящего стандарта;

3) параметры регистратора данных:

- номер блока управления и регистрации (номер регистратора данных, если отдельно от блока),

- номер запоминающего устройства,

- ввод информации для идентификации испытания, как перечислено в 5.4;

b) в начале испытания:

1) дата (год, месяц, день, час и минута) на старте испытания;

c) в конце каждого уровня поддержания давления:

1) номер шага нагружающего давления в последовательности;

2) одно считывание давления жидкости в интервале времени между началом удержания давления и спустя 15 с, скорректированное по меньшей мере до трех значащих цифр;

3) считывания объема жидкости через 30 и 60 с после начала поддержания уровня давления, округленного с точностью до см3;

4) разность между этими двумя считываниями, т.е. ;

5) разность между считываниями объема жидкости в момент 60 с для текущего и предшествующего уровня поддержания давления ;

d) в момент завершения испытания:

1) дата и время в момент завершения испытания;

2) компьютерный график по точкам считывания объема Vr в сравнении с показаниями давления pr в момент 60 с, что дает необработанную прессиометрическую кривую;

3) оператор должен заверить полную распечатку подписью, указав свою фамилию полностью прописными буквами.

6.1.3 Необработанная прессиометрическая кривая

Необработанная прессиометрическая кривая должна быть получена по точкам, считанным с блока управления (CU) Vr в зависимости от pr через каждые 60 с.

По методу В необработанная прессиометрическая кривая должна быть распечатана на принтере регистратора данных.

 

6.2 Скорректированная прессиометрическая кривая

 

Скорректированная прессиометрическая кривая (рисунок 5) должна давать объем V центральной измерительной камеры зонда в функции давления р, приложенного к стенке кармана:

 

,

 

где р - давление в момент 60 с, приложенное наружной оболочкой зонда к стенке кармана после коррекции на гидростатический напор и потерю давления (см. D.1.2 и D.1.3);

V - соответствующий объем жидкости, добавленной в зонд после установки нуля (см. В.4.1) и коррекции на потерю объема (см. D.1).

Скорректированная прессиометрическая кривая должна быть определена последовательностью координат (р, V), показанных на рисунке 5. В начале прессиометрического испытания стенка кармана должна быть нагружена зондом до тех пор, пока она не возвратится приблизительно к своему исходному состоянию. Наклон прессиометрической кривой должен быть достаточно постоянным. После завершения этой фазы скорость радиального расширения зонда с ростом давления должна увеличиться.

 

 

1 - скорректированная прессиометрическая кривая; 2 - скорректированная кривая ползучести

 

Рисунок 5 - График по данным прессиометрического испытания по Менарду

 

Кривая ползучести должна быть построена, как показано в нижней части рисунка 5 (согласно D.3). По изменению в скорости ползучести может быть получена важная информацию об испытании.

 

6.3 Вычисленные результаты

 

Параметры прессиометрического испытания должны быть получены по информации, зарегистрированной на листке технических данных (метод А) либо на распечатке, либо в запоминающем устройстве (метод В).

Сперва данные должны быть проверены в том виде, как они были зарегистрированы, для оценки возможности анализа кривой (см. приложение D).

Затем должны быть использованы методы, изложенные в приложении А, для того чтобы:

- установить давление ползучести pfM на прессиометрическом испытании (D.3);

- установить предельное прессиометрическое давление по Менарду (D.4);

- вычислить прессиометрический модуль Менарда ЕM (D.5).

 

7 Отчетность

 

7.1 Общие положения

 

Результаты испытания должны быть представлены в таком виде, чтобы третья сторона была способна проверить и полностью понять представленные результаты.

 

7.2 Полевой отчет

 

Полевой отчет должен содержать все данные, собранные в полевых условиях (см. 5.4 и 6.1).

Полевой отчет должен быть подписан оператором, отвечающим за проведение полевых испытаний (см. 6.1.1 и 6.1.2).

 

7.3 Протокол испытания

 

Протокол испытания должен включать в себя параметры идентификации прессиометрического испытания (см. 5.4) и файлы прессиометрического испытания по Менарду (6.1). Протокол испытания должен быть подписан руководителем, ответственным за проведение полевых испытаний в рамках проекта.

7.3.1 Файл прессиометрического испытания по Менарду

Файл для единичного прессиометрического испытания должен содержать, как показано в приложении F, скорректированные данные, прессиометрическую кривую и параметры прессиометрического испытания.

Он также должен содержать полевые отчеты, включая копию подписанного листа технических данных (см. 6.1.1) или подписанную распечатку (см. 6.1.2), а для метода В - соответствующие данные в электронном виде, записанные в запоминающем устройстве, как изложено в 4.7.

Файл испытания должен содержать по меньшей мере следующие данные:

a) ссылка на настоящий стандарт;

b) тип использованного метода испытания: А или В;

c) идентификационный номер точки зондирования, где выполнялись прессиометрические испытания;

d) отметку уровня места проведения испытания или его глубину относительно верхнего уровня зондирования или верха обсадной трубы;

e) вид бурения и тип бурильного инструмента, который был использован для создания кармана и промежуточных этапов бурения;

f) время завершения изготовления испытательного кармана с точностью до минуты;

g) тип, марку и серийный номер блока управления и регистратора данных, если он используется отдельно от блока контроля;

h) информацию о последних проверках всех использованных устройств контроля и измерения (см. В.1);

i) время начала испытания с точностью до минуты;

j) тип использованного зонда (Е или G) и его детализацию (щелевая труба, короткий или длинный зонд, потеря объема и результаты испытания в целях поверки потери давления, как указано в приложении В);

k) перепад давления (pi - pg) на уровне расположения блока управления (CU);

l) таблицу давления жидкости и отсчеты объема в моменты 1 (только метод В), 15, 30 и 60 с на каждом уровне поддержания давления;

m) координаты р, V каждой точки, использованной для построения графика скорректированной криволинейной зависимости прессиометрического испытания;

n) все сбои, произошедшие в ходе испытания (например, разрыв зонда);

o) отметку верхнего уровня zN во время прессиометрического зондировании и преобразователей давления zc, как показано в F.1 и на рисунке D.1;

р) отметку уровня бурового раствора в выработке и уровня подземных вод zW, если он известен;

q) название фирмы, выполняющей прессиометрическое зондирование, т.е. бурение и испытание;

r) кривую по скорректированным прессиометрическим данным и использованные методы для внесения поправок на потерю давления и объема;

s) прессиометрический модуль Менарда ЕM и метод, использованный для его получения;

t) предельное прессиометрическое давление pLM по Менарду и метод, использованный для его получения;

u) давление ползучести pfM и метод, использованный для его получения;

v) идентификацию и характеристику грунта в соответствии с ИСО 14688-1 и ИСО 14689-1 для кармана, в котором проводится прессиометрическое испытание.

7.3.2 Журнал записей прессиометрических испытаний

Журнал прессиометрических испытаний, как показано в F.2, должен содержать как минимум следующее:

a) ссылку на настоящий стандарт;

b) тип использованного метода: А или В;

c) схему расположения мест прессиометрического зондирования и в необходимом случае ссылку на системы координат для привязки точек зондирования;

d) отметку уровня поверхности земли zN прессиометрической скважины относительно заявленных исходных данных;

e) уровень буровой жидкости в скважине в процессе прессиометрического зондирования в заданные моменты времени и положение уровня подземных вод (если известно);

f) методику изготовления кармана в соответствии с таблицей С.1 и даты изготовления различных карманов;

g) наклон и направление прессиометрического зондирования;

h) информацию о слое грунта;

i) графическое представление прессиометрических параметров в зависимости от глубины с масштабной шкалой глубины:

- модуль Менарда ЕM, полученный по прессиометрическому испытанию,

- предельное прессиометрическое давление pLM по Менарду,

- прессиометрическое давление ползучести.

Значения давления и прессиометрические модули должны быть даны по меньшей мере с точностью до двух значащих цифр.

 

Примечание - Для каждого участка рекомендуется иметь общий масштаб для всех записей в журнале прессиометрических испытаний;

 

j) комментарии о методе испытания, сбоях и любую другую информацию о факторах, которые могут влиять на результаты испытания.

 

Библиография

 

[1]

ISO 10012

Measurement management systems - Requirements for measurement processes and measuring equipment (Системы менеджмента измерений. Требования для процессов измерений и измерительного оборудования)

[2]

General document: Menard L. The Interpretation of Pressuremeter Tests Results. Sols-Soils No. 26, Paris, 1975

[3]

Modelling the pressuremeter curve: Baud J.-P., Gambin M., Uprichard S.T. Modeling and Automatic Analysis of a Menard Pressuremeter Test, in: Geotechnique et Informatique, Proceedings of a Symposium Organised by ENPC in Paris. Presses des Ponts, Paris, 1992

[4]

EN 1997-1

Eurocode 7: Geotechnical design - Part 1: General rules (Еврокод 7. Геотехническое проектирование. Часть 1. Общие правила)

[5]

EN 1997-2

Eurocode 7: Geotechnical design - Part 2: Ground investigation and testing (Еврокод 7. Геотехническое проектирование. Часть 2. Исследование земли и проведение испытаний)

 

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 22476-4-2017 "Геотехнические исследования и испытания. Испытания полевые. Часть 4. Испытание прессиометром Менарда" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 ноября 2017 г. N 1838-ст)


Текст ГОСТа приводится по официальному изданию Стандартинформ, Москва, 2018 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.