Межгосударственный стандарт ГОСТ 30416-2020 "Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 августа 2021 г. N 698-ст)

Soils. Laboratory testing. General

МКС 13.080

Дата введения - 1 сентября 2021 г.
Взамен ГОСТ 30416-2012

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Разработан Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова (НИИОСП им. Н.М. Герсеванова), АО "НИЦ "Строительство"

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 Принят Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве (протокол от 22 декабря 2020 г. N 58)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения	AM	ЗАО "Национальный орган по стандартизации и метрологии" Республики Армения
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Россия	RU	Росстандарт
Узбекистан	UZ	Узстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 августа 2021 г. N 698-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30416-2020 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2021 г.

5 Взамен ГОСТ 30416-2012

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие требования к методам лабораторного определения характеристик физико-механических свойств грунтов при их исследовании для строительства.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 166 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 577-68 Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Технические условия

ГОСТ 3749-77 Угольники поверочные 90°. Технические условия

ГОСТ 5180 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 9696 Индикаторы многооборотные с ценой деления 0,001 и 0,002 мм. Технические условия

ГОСТ 32833 Круги алмазные отрезные формы. Технические условия

ГОСТ 12071 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 12248 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 12536 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 20522 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 22733 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности

ГОСТ 23161 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности

ГОСТ 23740 Грунты. Методы определения содержания органических веществ

ГОСТ 24104 ¹⁾ Весы лабораторные. Общие технические требования

------------------------------

¹⁾_{В Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 "Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и механические требования. Испытания".}

------------------------------

ГОСТ 25584 Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации

ГОСТ OIML R 111-1-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Гири классов Е ₁, Е ₂, F ₁, F ₂, М ₁, М _1-2, М ₂, М _2-3 и М ₃. Часть 1. Метрологические и технические требования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (www.easc.by) или по указателям национальных стандартов, издаваемым в государствах, указанных в предисловии, или на официальных сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации. Если на документ дана недатированная ссылка, то следует использовать документ, действующий на текущий момент, с учетом всех внесенных в него изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то следует использовать указанную версию этого документа. Если после принятия настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение применяется без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 25100, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 вертикальное давление на образец грунта F: Отношение вертикальной нагрузки, приложенной к образцу, к площади его поперечного сечения.

3.2 влажность грунта w. Отношение массы воды в объеме грунта к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы.

3.3 влажность грунта гигроскопическая w _g: Влажность грунта в воздушно-сухом состоянии, т.е. в состоянии равновесия с влажностью и температурой окружающего воздуха.

3.4 влажность на границе раскатывания w _p: Влажность грунта, при которой грунт находится на границе между твердым и пластичным состояниями.

3.5 влажность на границе текучести w _L: Влажность грунта, при которой грунт находится на границе между пластичным и текучим состояниями.

3.6 водонасыщенное состояние грунта: Состояние грунта при практически полном заполнении пор грунта водой.

3.7 воздушно-сухое состояние грунта: Состояние грунта, высушенного на воздухе.

3.8 градиент напора J: Отношение разности гидростатических напоров воды (потери напора) к длине пути фильтрации.

3.9 гранулометрический (зерновой) состав грунта: Количественное содержание в грунте твердых частиц того или иного размера.

3.10 микроагрегатный состав грунта: Количественное содержание в грунте твердых водостойких агрегированных частиц того или иного размера.

3.11 коэффициент фильтрации k: Скорость фильтрации воды в грунте при градиенте напора, равном единице.

3.12 консолидированно-дренированное испытание: Испытание грунта для определения характеристик прочности и деформируемости с предварительным уплотнением образца и отжатием из него воды в процессе всего испытания.

3.13 консолидированно-недренированное испытание: Испытание грунта для определения характеристик прочности с предварительным уплотнением образца и отжатием из него воды только в процессе уплотнения.

3.14 коэффициент оттаивания А _th: Показатель деформируемости, характеризующий осадку мерзлого грунта при его оттаивании без нагрузки.

3.15 коэффициент нелинейной деформации: Показатель, характеризующий зависимость деформаций ползучести мерзлого грунта от напряжений и времени.

3.16 коэффициент поперечного расширения (коэффициент Пуассона) v: Показатель деформируемости, характеризующий отношение поперечных и продольных деформаций грунта.

3.17 коэффициент вязкости : Показатель деформируемости, характеризующий скорость пластично-вязкого течения сильнольдистого мерзлого грунта, зависящий от времени действия нагрузки и значения отрицательной температуры грунта.

3.18 коэффициент фильтрационной C _v и вторичной консолидации : Показатели, характеризующие скорость деформации грунта при постоянном давлении за счет фильтрации воды C _v и ползучести грунта .

3.19 коэффициент сжимаемости m _o: Отношение относительной вертикальной деформации (изменения коэффициента пористости) к давлению, вызвавшему эту деформацию.

3.20 модуль деформации Е: Коэффициент пропорциональности линейной связи между приращениями давления на образец и его деформацией.

3.21 модуль сдвига G: Характеристика деформируемости, определяемая отношением интенсивности касательных напряжений к интенсивности деформаций сдвига.

3.22 максимальная плотность : Наибольшая плотность сухого грунта, которая достигается при испытании грунта методом стандартного уплотнения.

3.23 начальное давление суффозионного сжатия p _sf: Минимальное давление, при котором проявляется суффозионное сжатие грунта.

3.24 неконсолидированно-недренированное испытание: Испытание грунта для определения характеристик прочности без предварительного уплотнения образца при отсутствии отжатия из него воды в процессе всего испытания.

3.25 нестабилизированное состояние грунта: Состояние грунта, характеризуемое незавершенностью деформаций уплотнения под определенной нагрузкой и наличием избыточного давления в поровой жидкости.

3.26 относительная вертикальная деформация образца грунта : Отношение абсолютной вертикальной деформации к начальной высоте образца.

3.27 оптимальная влажность w _opt: Значение влажности грунта, соответствующее максимальной плотности (стандартной плотности) при стандартном уплотнении.

3.28 оттаивающий грунт: Грунт, в котором при переходе из мерзлого состояния в талое разрушаются криогенные структурные связи.

3.29 плотность грунта : Масса единицы объема грунта.

3.30 плотность скелета (сухого) грунта : Отношение массы грунта к его первоначальному объему за вычетом массы воды и льда в его порах.

3.31 плотность частиц грунта : Масса единицы объема твердых (скелетных) частиц грунта.

3.32 предел прочности на одноосное сжатие R _c: Отношение вертикальной нагрузки на образец грунта, при которой происходит его разрушение, к площади поперечного сечения образца.

3.33 сопротивление грунта недренированному сдвигу с _u: Характеристика прочности грунта, определяемая значением касательного напряжения, при котором происходит разрушение в условиях отсутствия дренирования.

3.34 стабилизированное состояние грунта: Состояние грунта, характеризуемое окончанием деформаций уплотнения под определенной нагрузкой и отсутствием избыточного давления в поровой жидкости.

3.35 структурная прочность: Значение вертикального напряжения в образце грунта, при достижении которого происходит резкое увеличение сжимаемости за счет ускорения накопления пластических деформаций.

3.36 суффозионное сжатие абсолютное h _sf: Уменьшение первоначальной высоты образца грунта в результате сжатия при постоянном вертикальном давлении и непрерывной фильтрации жидкости, вызывающей химическую суффозию.

3.37 суффозионное сжатие относительное : Отношение абсолютного суффозионного сжатия к высоте образца грунта естественной влажности при природном давлении.

3.38 угол внутреннего трения : Параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу от вертикального давления, определяемый как угол наклона этой прямой к оси абсцисс.

3.39 удельное сцепление грунта с: Параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу от вертикального давления, определяемый как отрезок, отсекаемый этой прямой на оси ординат.

3.40 условная стабилизация деформации: Пренебрежимо малое приращение деформаций во времени при заданной нагрузке.

3.41 эквивалентное сцепление C _eq: Комплексная характеристика прочности мерзлого грунта, учитывающая как собственно сцепление, так и наличие внутреннего трения.

4 Общие положения

4.1 Метод определения характеристик физико-механических свойств грунтов устанавливают в программе испытаний в зависимости от стадии проектирования, грунтовых условий, вида и уровня ответственности проектируемых зданий и сооружений.

4.2 Область применения методов лабораторных испытаний физико-механических свойств грунтов в зависимости от вида грунта приведена в приложении А.

4.3 Отбор, упаковку, транспортирование и хранение образцов грунта, предназначенных для лабораторных испытаний, проводят по ГОСТ 12071.

4.4 Испытания проводят на образцах грунта ненарушенного сложения с естественной влажностью и в водонасыщенном состоянии или на искусственно приготовленных пробах и образцах с заданными плотностью и влажностью, значения которых устанавливают в программе испытаний.

При определении характеристик прочности и деформируемости ориентация образцов грунта ненарушенного сложения должна соответствовать природному залеганию, если иное не определено в техническом задании.

Испытания образцов грунта естественной влажности проводят непосредственно после их изготовления.

4.5 Форму и размеры образцов грунта определяют в зависимости от метода испытаний, а также от свойств самого грунта (способности сохранять форму, наличия включений и т.д.).

Минимальный размер испытуемых образцов должен быть не менее пятикратного размера максимальной фракции грунта (включений, агрегатов).

4.6 Нагрузки, задаваемые при испытаниях, следует назначать с учетом передаваемых на основание давлений и глубины отбора образцов грунта.

4.7 За результат испытаний принимают среднеарифметическое значение параллельных определений, предусмотренных для соответствующего метода.

4.8 Погрешность измерений при испытаниях не должна превышать:

0,02 г - при измерении массы образца;

0,1 мм - геометрических размеров образца и рабочего (режущего) кольца;

0,01 мм - деформаций образца;

5 % - значения нагрузки, давления;

0,1 °С - температуры воздуха в помещении с отрицательной температурой;

0,5 °С - температуры воздуха в помещении с положительной температурой.

4.9 При обработке результатов испытаний плотность грунта вычисляют с точностью 0,01 г/см ³, при этом влажность - до 0,001 ед. или 0,1 %, угол внутреннего трения - 1°, удельное сцепление - 1 кПа, абсолютная вертикальная деформация образца - 0,01 мм, относительная вертикальная деформация образца - 0,001 ед., относительная объемная деформация образца - 0,001 ед.

4.10 Статистическую обработку результатов определений характеристик грунтов, используемых при проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений, проводят по ГОСТ 20522.

4.11 Испытания немерзлых грунтов проводят в помещениях с температурой воздуха (22  2) °С.

4.12 Испытания мерзлых грунтов проводят в помещении с регулируемой отрицательной температурой, холодильных камерах, а также в шурфах или подземных лабораториях, расположенных в толще многолетне-мерзлых грунтов.

Испытания проводят при заданной отрицательной температуре на поверхности образца. Контроль температуры производят в непосредственной близости от испытуемого образца или на его поверхности.

Технология изготовления образцов и проведения испытаний должна обеспечивать сохранность мерзлого состояния грунта для образцов ненарушенного сложения, недопущение сколов и других нарушений поверхности образца.

4.13 В помещении для проведения испытаний мерзлых грунтов следует поддерживать заданную в программе испытаний температуру воздуха. Температура в морозильной камере контролируется в зоне проведения испытаний (на уровне образца грунта на расстоянии не более 0,5 м от него) или на поверхности образца (или обоймы с образцом, защитной пленки, упаковки). Отклонения от заданной температуры на поверхности образца не должны превышать  0,1 °С,  0,2 °С и  0,5 °С при температуре испытаний соответственно от 0 °С до минус 1 °С, ниже минус 2 °С до минус 5 °С и ниже минус 5 °С.

4.14 Измерения температуры воздуха в процессе испытаний мерзлых грунтов следует проводить одновременно с измерением деформаций образца грунта по двум лабораторным термометрам (или другим устройствам измерения температуры), расположенным по обе стороны установки для испытаний (или образца) так, чтобы их ртутный резервуар или датчик находился на уровне образца грунта на расстоянии не более 0,5 м от него.

4.15 В период подготовки и проведения испытаний необходимо предусматривать меры по предохранению образцов немерзлых грунтов от высыхания, а мерзлых - от иссушения.

Для предохранения образцов грунта от высыхания и иссушения следует предусматривать создание защитных оболочек, при необходимости обеспечивать поддержание относительной влажности воздуха более 80 % в помещении хранения или непосредственно вблизи образца, для образцов мерзлых грунтов - прокладку образцов снегом или льдом.

4.16 Для водонасыщения (доувлажнения) образцов грунта и в качестве фильтрующей жидкости следует применять воду питьевого качества, если в задании не приведены указания по использованию дистиллированной воды, грунтовой воды с места отбора образца, а также водных вытяжек или химических растворов заданного состава.

4.17 При использовании в качестве реактивов опасных (едких, токсичных) веществ следует руководствоваться требованиями безопасности, изложенными в нормативных документах на эти реактивы.

4.18 Результаты лабораторных испытаний заносят в журналы (ведомости), содержащие данные о месте отбора образцов (монолитов) и другие необходимые характеристики грунта.

Страницы журнала должны быть пронумерованы. Журнал должен быть подписан руководителем лаборатории и исполнителями. При электронном ведении журнала результаты должны быть подписаны простой или усиленной цифровой подписью исполнителя и усиленной квалифицированной цифровой подписью руководителя лаборатории.

5 Подготовка образцов грунта для испытаний

5.1 Изготовление образца дисперсного грунта ненарушенного сложения методом режущего кольца

5.1.1 Для изготовления образца грунта применяют следующие оборудование и материалы:

- кольцо режущее (цилиндрическая форма с режущим краем, рабочее кольцо прибора для испытаний);

- пластинки гладкие (стекло, металл и т.п.);

- пресс винтовой, или пневматический, или др.;

- насадка для вдавливания колец;

- выталкиватель для извлечения образца из кольца;

- штангенциркуль по ГОСТ 166;

- лопатка плоская;

- нож с прямым лезвием;

- весы лабораторные по ГОСТ 24104, технические с точностью взвешивания не менее 0,01 г.

5.1.2 Размеры режущего кольца выбирают в зависимости от метода испытаний и применяемого оборудования.

5.1.3 Режущее кольцо перед употреблением должно быть проверено: при помещении кольца торцами на гладкую пластинку не должно быть видимых зазоров между краем кольца и пластинкой.

5.1.4 Образец грунта изготавливают в следующем порядке:

- режущее кольцо смазывают с внутренней стороны тонким слоем вазелина или консистентной смазки;

- кольцо ставят режущим краем на выровненную и зачищенную горизонтальную поверхность монолита грунта и винтовым прессом или вручную через насадку слегка вдавливают в грунт, обозначая границу образца для испытаний;

- грунт снаружи кольца обрезают на глубину от 5 до 10 мм ниже режущего края кольца, формируя столбик диаметром на 1-2 мм больше наружного диаметра кольца. Периодически, по мере срезания грунта, легким нажимом надвигают кольцо на столбик грунта, не допуская перекоса, до полного заполнения кольца. Образование зазоров между грунтом и рабочим кольцом не допускается. В грунт (сыпучий или пластичный), из которого не удается вырезать столбик, кольцо вдавливают и удаляют грунт вокруг кольца;

- верхний торец образца зачищают ножом вровень с краем кольца и накрывают пластинкой;

- подрезают столбик грунта на 10 мм ниже режущего края кольца и отделяют его. При вдавливании кольца подхватывают его снизу плоской лопаткой;

- переворачивают кольцо, зачищают другой торец образца вровень с краем кольца и также накрывают пластинкой.

5.1.5 При необходимости образец извлекают из кольца с помощью выталкивателя, измеряют диаметр образца в трех поперечных сечениях и высоту не менее чем по трем образующим.

За начальную высоту и диаметр образца принимают их среднеарифметические значения.

Образец взвешивают.

5.1.6 При изготовлении образцов мерзлого грунта ненарушенного сложения предварительно выпиливают из монолита заготовки в виде призм, размеры основания и высота которых должны превышать требуемые размеры образцов. Нарезанные заготовки подбирают в группы с идентичной криогенной текстурой.

Все операции по изготовлению образцов мерзлого грунта необходимо проводить в утепленных перчатках.

5.1.7 Подготовленные образцы мерзлого грунта герметизируют (например, полиэтиленовой пленкой) и помещают в эксикатор, находящийся в помещении с отрицательной температурой воздуха. Дно эксикатора должно быть покрыто льдом или снегом.

Подготовленные образцы мерзлого грунта допускается хранить не более 30 сут при условии обеспечения контроля сохранения массы образца перед испытанием. Подготовленные к испытаниям образцы мерзлых грунтов следует хранить при температуре, не превышающей температуры испытаний. Подготовленные образцы, потерявшие за время хранения более 0,1 % массы, до испытаний не допускаются.

5.1.8 Непосредственно перед испытанием образцы мерзлого грунта выдерживают не менее 12 ч в установке для испытаний при температуре испытания. Образцы мерзлого грунта массой более 1 кг выдерживают перед испытанием при температуре испытания не менее 24 ч.

5.2 Изготовление образцов полускального грунта

Образцы полускального грунта изготавливают в форме круглых цилиндров или прямоугольных параллелепипедов. Методика приведена в приложении Б.

5.3 Изготовление образцов дисперсного грунта нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности

Образцы дисперсного грунта нарушенного сложения с заданными значениями плотности сухого грунта и влажности изготавливают в рабочих кольцах или разъемных формах. Методика приведена в приложении В.

5.4 Среднюю пробу грунта для определения физических характеристик (кроме влажности), не требующих образцов ненарушенного сложения, отбирают методом квартования.

При квартовании конус грунта разравнивают и делят взаимно перпендикулярными линиями, проходящими через центр, на четыре части. Две любые противоположные четверти берут в пробу. Последовательным квартованием сокращают пробу в два, четыре раза и т.д. до получения пробы соответствующей массы.

Из пробы могут быть отобраны навески грунта в соответствии с методикой испытания.

6 Требования к установкам для проведения испытаний, к приборам и оборудованию

6.1 Установки для проведения испытаний должны быть размещены на жестком горизонтальном основании и изолированы от ударных и вибрационных воздействий.

6.2 Механизмы для нагружения образца грунта (рычажные, гидравлические, пневматические, электромеханические и др.) должны обеспечивать:

- центрированную (соосную) передачу нормальной нагрузки на образец грунта и ее вертикальность;

- приложение касательной нагрузки в строго фиксированной плоскости;

- возможность нагружения образца грунта ступенями либо непрерывно при заданной постоянной скорости деформирования образца или возможность единовременной (в течение не более 0,5 с) передачи полной начальной нагрузки на образец для испытаний в режиме релаксации напряжений;

- постоянство давления на каждой ступени нагружения с отклонением не более  1 % от заданного значения нагрузки;

- постоянство скорости деформирования с отклонением не более  3 % от заданной.

6.3 Устройства для измерения деформаций образца грунта в процессе испытания (приборы для автоматической записи деформаций, индикаторы часового типа и т.п.) должны обеспечивать погрешности измерений не более указанных в 4.8.

6.4 Приборы для испытания грунтов необходимо тарировать не реже одного раза в год для учета их собственных деформаций при определении деформаций образца грунта.

6.5 Измерительные приборы должны периодически подвергаться метрологическим поверкам и иметь ведомость поправок в пределах рабочего диапазона каждого прибора.

6.6 Части установок и приборы, соприкасающиеся с водой и грунтом, должны быть изготовлены из коррозионно-стойких материалов.