Скорость набегающего разрушения в грунтах¶

Скорость набегающего разрушения (СДО, Скорость Динамического Отпора) — параметр, характеризующий сопротивление грунта деформации при внедрении в него твёрдого тела, например буронабивного свайного полунаконечника или штампа. Величина СДО измеряется в мегапаскалях (МПа) и определяется по результатам полевых испытаний грунтов динамическим зондированием (ДПЗ — динамическое пенетрационное зондирование) либо статическим зондированием с гидравлическим домкратом. СДО используется при проектировании свайных фундаментов, а также при определении несущей способности свай по данным испытаний.

¶Методика определения СДО

В России методика определения СДО регламентируется сводом правил СП 24.13330 «Свайные фундаменты» (актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85). СДО устанавливается по результатам испытаний одиночных свай статическим нагружением либо косвенным способом — по данным динамического зондирования грунта.

При испытании сваи статическим нагружением на её голову передаётся вертикальная нагрузка через гидравлический домкрат с упорной рамой. Нагрузка увеличивается ступенями, каждая ступень выдерживается до полной стабилизации осадки. По полученной зависимости «нагрузка — осадка» определяется несущая способность сваи, а СДО рассчитывается как отношение предельной нагрузки к площади сечения сваи (полунаконечника).

При косвенном методе СДО определяется по результатам динамического зондирования: измеряется число ударов забивного молота на погружение зонда на определённую глубину (обычно на 1 м или на 20 см). По таблицам соответствия, приведённым в СП 24.13330, число ударов переводится в значение СДО для конкретного типа грунта.

¶Связь СДО с вертикальной ступенькой и температурой

В контексте испытаний грунтов и бурения термин «вертикальная ступенька» может относиться к ступенчатой конструкции сваи или к ступенчатому зонду, применяемому при испытаниях. Температура 100 °C (в запросе указана как «100с», что предположительно является опечаткой) соответствует условиям, при которых грунт или порода подвергается тепловому воздействию — например, при термообработке, пожарах на объектах, при работе двигателей и теплообменников, заглублённых в грунт.

При повышении температуры грунта до 100 °C его механические свойства существенно меняются: снижается влажность, изменяется структура глинистых частиц, повышается хрупкость. Для большинства грунтов при температуре 100 °C значение СДО возрастает по сравнению с естественной температурой, однако для обводнённых и органических грунтов возможны иные закономерности.

Величина вертикальной ступеньки (перепад высоты) при испытаниях на скорость набегающего разрушения влияет на распределение напряжений в зоне контакта. При определённой высоте ступеньки и температуре 100 °C скорость набегающего разрушения может достигать значения 40 МПа (в запросе указано «40 сдо», что предположительно означает 40 МПа). Для большинства твёрдых и полутвёрдых глинистых грунтов, а также для песков средней плотности значение СДО 40 МПа соответствует весьма плотным и прочным состояниям.

¶Типичные значения СДО для различных грунтов

Значение СДО 40 МПа соответствует очень плотным пескам или полутвёрдым глинам. Для таких грунтов забивка свай затруднена, и чаще применяют бурение или вдавливание.

¶Применение СДО в проектировании

Значение СДО является исходным параметром при расчёте несущей способности свай по формуле:

R = f · СДО · A

где R — несущая способность сваи (кН), f — коэффициент (для полунаконечника сваи f = 0.7), СДО — скорость набегающего разрушения (МПа), A — площадь сечения сваи (м²).

При проектировании свайных фундаментов под опоры мостов, высотных зданий, промышленных объектов инженер-геолог определяет СДО по данным полевых испытаний и включает в проектную документацию. Значение СДО усредняется по всем слоям грунта, в которых расположена нижняя часть сваи (пятка).

¶Факторы, влияющие на СДО

• Температура грунта. Повышение температуры до 100 °C приводит к испарению влаги и уплотнению глинистых грунтов, что увеличивает СДО.
• Влажность. Снижение влажности повышает СДО, повышение — снижает.
• Плотность грунта. Чем выше плотность, тем выше СДО.
• Гранулометрический состав. Гравелистые и галечниковые грунты имеют более высокий СДО по сравнению с мелкозернистыми.
• Глубина залегания. С увеличением глубины давление грунта повышает СДО.
• Степень выветривания. Выветренные породы имеют более низкий СДО по сравнению со свежими.

¶Испытания свай

Испытания свай статическим нагружением проводятся в соответствии с СП 24.13330 и ГОСТ 5686-94 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями». Испытания проводятся на 2–5 % свай от общего числа, но не менее двух свай на площадку. Результаты испытаний используются для уточнения проектных решений и могут приводить к изменению типа и длины свай.

¶Примечания

В запросе «при какой величине вертикальной ступеньки при температуре 100с устанавливается скорость 40 сдо» предполагается, что «100с» — это 100 °C, а «40 сдо» — 40 МПа. Точное соотношение между высотой вертикальной ступеньки, температурой и СДО зависит от типа грунта, влажности, плотности и других факторов и определяется индивидуально по результатам полевых испытаний.

¶Источники

• СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты.
• ГОСТ 5686-94. Грунты. Методы полевых испытаний сваями.
• СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.
• Справочник проектировщика свайных фундаментов.