Зміна №1 ДСТУ Б В.2.1-22:2009 Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Методи лабораторного визначення властивостей просідання 1 РОЗРОБЛЕНО: Державне підприємство «Український державний головний науководослідний і виробничий інститут інженерно-технічних і екологічних вишукувань УкрНДІІНТВ» 2 ЗАТВЕРДЖЕНО ТА НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ Міністерства регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального господарства України від 30.12.2011р. № 446 Чинна з 1 квітня 2012 року ТЕКСТ Зміст, сторінка ІІІ. Додати до переліку розділів: «Додаток В Стандартний метод випробування ґрунтів на здатність до просідання». Додати до стандарту «ВСТУП» такого змісту: ВСТУП Для створення сучасної нормативної бази у будівельній галузі з урахуванням реальної потреби максимальної уніфікації національних нормативних документів до європейських стандартів в Україні прийнято національні стандарти, які ідентичні Єврокоду 7: ДСТУ-Н Б EN 1997-1:2010 «Єврокод 7. Геотехнічне проектування. Частина 1. Загальні правила (EN 1997-1:2004, IDT) та ДСТУНБEN 1997-2:2010 «Єврокод 7. Геотехнічне проектування. Частина 2. Дослідження і випробування ґрунту (EN 1997-2:2007, IDT), в яких надано посилання на методи лабораторних та польових випробувань ґрунтів, що виконуються в різних країнах світу. У зв’язку з відсутністю в бібліографії Єврокоду 7 аналогічного ДСТУ БВ.2.1-22:2009, метою зміни № 1 є викладення стандартних вимог до визначення властивостей просідання ґрунтів адекватно до найбільш розповсюджених закордонних методик. Остаточна адаптація ДСТУ БВ.2.1-22:2009 буде виконуватись після виходу відповідного європейського стандарту. Для адаптації національних стандартів щодо методів випробування ґрунтів в будівництві до європейських стандартів у додатку В цього стандарту як довідковий матеріал викладено тотожний переклад американського стандарту ASTM D5333 - 03: Standard Test Method for Measurement of Collapse Potential of Soils (Стандартний метод випробування ґрунтів на здатність до просідання), який встановлює методику випробувань ґрунтів на здатність до просідання. Додати до стандарту додаток В такого змісту: ДОДАТОК В (довідковий) СТАНДАРТНИЙ МЕТОД ВИПРОБУВАННЯ ҐРУНТІВ НА ЗДАТНІСТЬ ДО ПРОСІДАННЯ 1) В.1 Суть методу Цей стандарт призначений для застосування при проектуванні, земляних роботах та будівництві фундаментів. Стандарт встановлює метод випробування ґрунтів на здатність до просідання, що необхідно для оцінки та класифікації ґрунтів у цивільному будівництві. Цей стандарт є тотожним перекладом ASTM D5333 - 03: Standard Test Method for Measurement of Collapse Potential of Soils. В.2 Терміни та визначення понять В.2.1 Стосовно стандартних визначень термінів див. D 653 «Термінологія». Допоміжні терміни включають наступні:
В.2.1.1 Визначення термінів, що вживаються у цьому стандарті: В.2.1.1.1 просідання Зменшення висоти обтиснутого ґрунту після змочування при прикладеному постійному вертикальному навантаженні. Просідаючі ґрунти можуть сприймати достатньо великі прикладені вертикальні навантаження з незначною осадкою при низькій вологості, але ці ґрунти просідають (можуть просідати значно) після змочування без додаткового навантаження. Щоб спричинити просідання, не потрібно прикладати велике вертикальне навантаження В.2.1.1.2 ступінь просідання Iе, % Відносна деформація просідання, яку визначають при 200 кПа і обчислюють за допомогою рівняння В.2.1. В.2.1.1.3 здатність до просідання Ic, % Відносна деформація просідання ґрунту, що визначається при будь-якому навантаженні за формулою: (В.2.1) де d - відлік за шкалою, мм; d0 - відлік за шкалою при навантаженні просідання, мм; h0 - початкова висота зразка, мм; df - відлік за шкалою при відповідному рівні навантаження після змочування, мм; di - відлік за шкалою при відповідному рівні навантаження до змочування, мм; (df - d0)/ h0 - деформація при відповідному навантаженні після змочування; (dі - d0)/ h0 - деформація при відповідному навантаженні до змочування. Рівняння (В.2.1) можна виразити через коефіцієнт пористості: (В.2.1.2) де ∆e - зміна значення коефіцієнта пористості, зумовлена змочуванням; е0 - початковий коефіцієнт пористості, або, оскільки при випробуванні виконується одне вимірювання: (В.2.1.3) де ∆h - зміна висоти зразка, зумовлена змочуванням, мм; h0 - початкова висота зразка, мм. В.3 Загальні положення В.3.1 Цей метод випробування забезпечує визначення параметрів лінійного осідання, що виникає під час насичення рідиною ненасичених водою ґрунтів. В.3.2 Цей метод випробування можна застосовувати для визначення інтенсивності прояву здатності ґрунту до просідання, що може проявлятися при заданому вертикальному (осьовому) навантаженні, та класифікаційного показника здатності до просідання. В.3.3 Цей метод випробування деталізує методику підготовки зразків, апаратури, а також технологію вимірювання зміни висоти, що пов’язана з просіданням, та порядок складання звіту за результатами випробування.
В.3.4 Визначена методика проведення цього випробування може застосовуватись як для зразків ґрунту непорушеної структури, так і для зразків порушеної структури. В.3.5 Цей стандарт не має на меті розглянути всі заходи безпеки, що пов’язані з його використанням, якщо такі взагалі існують. Відповідальність за встановлення необхідних заходів безпеки та дотримання заходів охорони здоров’я лежить на користувачеві цього стандарту, як і визначення можливого застосування регулятивних обмежень до початку застосування стандарту. В.4 Короткий зміст методу випробування В.4.1 Суть методу випробування полягає в наступному: зразок ґрунту природної вологості розміщують у компресійному приладі, навантажують попередньо визначеним вертикальним тиском, насичують зразок рідиною, щоб спричинити потенційно можливе просідання зразка ґрунту. Такою рідиною при визначенні ступеня просідання Iе повинна бути дистильовано-деіонізована вода. Рідина може штучно відтворювати порову воду в зразку та інші польові умови, необхідні для визначення властивостей просідання Ic. В.5 Призначення та застосування В.5.1 Просідаючі ґрунти широко розповсюджені в Америці та по всьому світу. Просідаючі ґрунти зазвичай мають низькі значення щільності сухого ґрунту та природної вологості. Будівельні об’єкти, фундаменти яких спираються на просідаючі ґрунти, можуть зруйнуватися внаслідок швидкої та значної просадки ґрунту, що спричинена насиченням водою ґрунтів вже після виконання будівельних робіт. Запобігання проявленню просідання ґрунтів є дуже суттєвим при проектуванні більшості будівельних споруд. В.5.2 Здатність до просідання Ic використовується для визначення просідання, яке може відбуватися у шарі ґрунту на певній ділянці. Для зразка, відібраного з шару ґрунту, Ic обчислюють за формулою (В.2.1) при заданих вертикальному навантаженні та рідинах. Просідання в шарі ґрунту при вертикальному навантаженні розраховують через множення Ic на Н/100, де H - товщина шару ґрунту. В.5.2.1 Методика оцінювання здатності ґрунтів до просідання не є чіткою, оскільки немає єдиного критерію, що може застосовуватись для всіх ґрунтів, що посідають. Наприклад, чимало ґрунтів набухають після насичення зразків рідиною перш ніж буде прикладене відповідне вертикальне навантаження. Просідання може відбутися після прикладення додаткового вертикального навантаження. Цей метод випробування може використовуватись для визначення властивостей просідання ґрунту Ic при заданому вертикальному навантаженні або ступеня просідання Iе при прикладенні вертикального навантаження 200кПа. Ic для невеликого прикладеного вертикального навантаження може оцінюватися за умови, що ґрунт не набухає після насичення при невеликому прикладеному вертикальному навантаженні. В.5.2.2 Ступінь просідання залежить від глибини змочування та кількості води, що іноді можна прогнозувати до просідання. В.5.3 Ступінь просідання Iе визначається як основна характеристика ґрунту. В.5.3.1 Iе можна порівняти із ступенем набухання, що визначається за методикою випробування D 4829, та використовується для характеристики ступеня просідання, що проявляється в специфічному ґрунті за визначених умов. В.5.3.2 Iе не повинен відображати будь-які конкретні природні умови (навантаження, структуру шару ґрунту або хімічний склад ґрунтових вод). Під час випробування підтримуються постійні умови, які дають змогу отримати пряму кореляцію між структурою даних та прямими дослідженнями специфічних властивостей ґрунту. В.5.3.3 Класифікація Iе наведена в таблиці В.1
Таблиця В.1 - Класифікація ступеня просідання Iе Величина просідання зразка Ступінь просідання Iе, % Відсутня 0 Незначна Від 0,1 до 2,0 Середня Від 2,1 до 6,0 Середньо-інтенсивна Від 6,1 до 10,0 Інтенсивна Більше ніж 10 Примітка 1. Вимоги щодо ступеня точності та похибки вимірювання, що наведені в цьому методі випробування: ступінь точності цього методу випробування залежить від компетентності персоналу, який його виконує, та відповідності вимогам обладнання та умов випробування. Організації, що відповідають критеріям стандарту D 3740, зазвичай вважаються здатними компетентно виконати випробування. Користувачів цього методу випробування застерігають, що дотримання вимог стандарту D 3740 ще не гарантує достовірного проведення випробування. Достовірність проведення випробування обумовлюється окремими факторами; стандарт D 3740 визначає деякі оціночні параметри щодо цих факторів. В.6 Засоби випробування В.6.1 Обладнання повинно задовольняти метод випробування D 2435. В.6.2 Пухкі породи необхідно просушити на повітрі, щоб запобігти збільшенню їх у зразку через його капілярність. В.7 Підготовка зразків В.7.1 Зразки виготовляють пресуванням або трамбуванням, або відбирають зразки ґрунту непорушеної структури. Виготовляють зразки непорушеної структури відповідно до методичних рекомендацій, наведених у методі випробування D 2435. В.7.2 Використовують зразки з непорушеною структурою для визначення властивостей просідання Ic. Зразки необхідно відбирати із застосуванням безводних методів, оскільки просідаючі ґрунти є чутливими до методів відбору зразків із використанням рідини. Результативними методами безводного відбору зразків є застосування буріння з двотрубною обсадкою та ручне вирізування монолітів. В.8 Калібрування В.8.1 Встановіть та проведіть калібрування компресійного приладу згідно з методом випробування D 2435. В.9 Властивості ґрунту В.9.1 Властивості ґрунту, такі як природна вологість, маса, об’єм, щільність, границі текучості та пластичності, гранулометричний склад визначають згідно із загальними методичними інструкціями методу випробування D 2435. Природну та остаточну вологість визначають відповідно до методу випробування D 2216. В.10 Порядок виконання В.10.1 Проводять випробування згідно з методом випробування D 2435, за винятком наступного: В.10.1.1 Зразок розміщують у завантажувальний пристрій безпосередньо після визначення початкової вологості та висоти зразка після трамбування чи обробки. У кільце зразка вкладають фільтрувальний папір, якщо це передбачено, та пухку породу якомога швидше разом із вологою паперовою серветкою або алюмінієвою фольгою для обмеження зміни вологості та об’єму зразка, що обумовлюються зневодненням. Потім прикладають
ущільнювальне навантаження в 5 кПа. Не пізніше ніж через 5 хв. після прикладення ущільнювального навантаження кожну годину прирощують навантаження при природній вологості доти, поки на ґрунт буде діяти оптимальне вертикальне навантаження. Навантаження слід прирощувати: 12 кПа, 25 кПа, 50 кПа, 100 кПа, 200 кПа тощо. Деформації реєструють перед прикладанням наступного навантаження. Примітка 2. Проміжок часу між прирощенням навантаження та замочуванням обмежується 1 год для запобігання надмірному зневодненню зразка, оскільки це може бути причиною недостовірних результатів. В.10.2 Величина прикладеного до ґрунту навантаження перед його замочуванням залежить від того, який з показників Ic або Ie буде визначатися як оптимальний для проектної ситуації. В.10.3 Насичують зразок рідиною через 1 год після прикладення відповідного вертикального навантаження й реєстрації деформації або зняття відліку за шкалою. Документують деформації у визначений час, приблизно через 0,1 хв., 0,25 хв., 0,5 хв., 1 хв., 2 хв., 4 хв., 8 хв., 15 хв., 30 хв. та 1 год., 2 год., 4год., 8 год., 24 год. або згідно з методом випробування D 2435 після додавання рідини. Примітка 3. У ґрунтах з високою проникністю просідання може відбуватися стрімко, тому дотриматися такої періодичності складно. В.10.3.1 Рідиною для визначення Iе має бути дистильована та деіонізована вода. В.10.3.2 Для визначення Iс використовують рідину, властиву для різних ґрунтових умов або очікуваним змінам складу ґрунтових вод. Рідини мають бути описані у звіті. В.10.4 Рідину додають так, щоб зразок замочувався тільки знизу, щоб повітря не затримувалося у зразку. В.10.5 Прирощення навантаження з наступним насиченням повинно діяти протягом ночі або до закінчення консолідації згідно з методом випробування D2435. В.10.6 Додаткове вертикальне навантаження прикладають до зразка ступенями згідно з методом випробування D 2435, за необхідності, або поки не буде одержана крива деформації як функції навантаження, яка поступово переходить в горизонтальну площину. Деформацію в залежності від часу документують згідно з В.10.3. Кожний ступінь навантаження залишають діяти протягом ночі або до завершення первинної консолідації. В.11 Звіт: форма(и) протоколу(ів) випробування В.11.1 Процедура реєстрації даних у протоколі(ах)/формі(ах) випробувань, наведена нижче, передбачена в 1.6. В.11.2 Мінімальний обсяг звітної інформації повинен включати основну інформацію (дані): В.11.2.1 Визначення та описання зразків, що випробовуються, включаючи зазначення структури зразка: непорушена чи порушена, відновлений або підготовлений інакше; В.11.2.2 Початкову та остаточну вологість і щільність сухого ґрунту; В.11.2.3 Розміри зразка; В.11.2.4 Описання компресійного приладу; В.11.2.5 Прикладене вертикальне навантаження при замочуванні; В.11.2.6 Компресійне стиснення у відсотках або деформація зразка при кожному прикладеному вертикальному навантаженні до замочування. В.11.3 Дані наносять на графік деформації як функції логарифму прикладеного вертикального навантаження. При визначенні щільності сухого ґрунту замість деформації може використовуватись коефіцієнт пористості:
В.11.3.1 На рисунку В.1 наведено ілюстрацію даних за результатами вимірювання властивостей просідання. Ic обчислюється для прикладеного вертикального навантаження в 100 кПа за рівнянням: Ic = (9,6 - 1,5) = 8,1, (В.11.1)
Тут d - відлік за шкалою, мм; d0 - відлік за шкалою при навантаженні просідання, мм; h0 - початкова висота зразка, мм; Примітка. (d - d0) / h0 для отримання відсотка слід помножити на 100. Рисунок В.1 - Приклад кривої компресійного стиснення при випробуванні на здатність до просідання На рисунку в точці C відносна деформація становить 9,6 %, в точці B - 1,5 %. Розрахункова осадка шару ґрунту завтовшки 3 м за такої властивості просідання становить 8,1 · 3/100 = 0,24 м. В.11.3.2 Відносне просідання може оцінюватися при прикладеному вертикальному навантаженні, меншому ніж 100 кПа, шляхом обчислення різниці значень деформації за кривими у водонасиченому (пунктир) та ненасиченому стані. Наприклад, здатність до просідання при 40 кПа: Ic = (6,8 - 0,8) = 6,0. (В.11.2) Осідання шару ґрунту становить 6,0 · 3/100 = 0,18 м. В.11.4 Всі відхилення від методики виконання вказують на нестандартну послідовність навантаження, нестандартну методику підготовки зразків, особливі розміри зразків, а також специфічні рідини для насичення. В.11.5 Ступінь просідання Iе або здатність до просідання Ic у залежності від того, який з них є придатним згідно з В.2.
В.12 Точність вимірювання та похибка В.12.1 Дані вимірювання щодо точності не наводяться, що зумовлено особливостями ґрунтових матеріалів, які випробовуються цим методом. У теперішній час не виправдано та занадто дорого залучати десяток чи більше лабораторій для участі в міжлабораторній програмі випробувань. В.12.1.1 Підкомітет D18.05 чекає будь-яку інформацію від користувачів цього методу випробування, яка б допомогла створити інструкції щодо встановлення меж точності. В.12.2 Похибка - для цього методу випробування відсутнє загальноприйняте номінальне значення, тому не можна визначити й похибку. БІБЛІОГРАФІЯ Стандарти ASTM: 1 D 653 Terminology Relating to Soil, Rock, and Contained Fluids 2) (Термінологія щодо ґрунтів, скельних порід та рідини, що входить до складу2)). 2 D 2216 Test Method for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock2) (Метод лабораторного визначення вологості (вмісту води) у ґрунті та скельній породі2)). 3 D 2435 Test Method for One-Dimensional Consolidation Properties of Soils2) (Метод визначення здатності лінійного ущільнення ґрунтів2)) 4 D 3740 Practice for Evaluation of Agencies Engaged in the Testing and/or Inspection of Soil and Rock as Used in Engineering Design and Construction2) (Технологія оцінювання організаціями, що займаються випробуваннями та/або експертизою ґрунту та скельних порід для проектування та будівництва2)) 5 D 4829 Test Method for Expansion Index of Soils 2) (Метод визначення ступеня набухання грунтів2)) 6 D 6026 Practice for Using Significant Digits in Calculating and Reporting Geotechnical Test Data3) (Застосування значущих розрядностей для розрахунку даних геотехнічних випробувань та звіту3)) 1)
Цей метод тестування знаходиться у межах юрисдикції Комітету ASTM D 18 по ґрунтах та скельних породах і належить до сфери прямої відповідальності Підкомітету D 18.05 по структурних властивостях ґрунтів. Це видання затверджено 10 січня 2003 року. Опубліковано в березні 2003 р. Перший раз затверджено у 1992 році. Останнє попереднє видання затверджено в 1996 році як стандарт D5333-92 (1996). 2) Щорічне видання стандартів ASTM, том 04.08. 3) Щорічне видання стандартів ASTM, том 04.09.