Отправить сообщение, заявку, вопрос

Зарегистрироваться для участия в конференции

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению

Рубрикатор материалов

Сейчас в информационной базе:
рубрик - 69 , продуктов - 1753 , авторов - 194

Copyright © 2016-2018 ГеоИнфо
Все права защищены

Разработка и сопровождение: InfoDesigner.ru
Дискуссия профессионалов
21 декабря 2017 года
>>> Просмотров:18сервис учёта просмотров включен с 15.03.2018

Это удивительное СРТ

В статье анализируется положение метода статического зондирования (Cone Penetration Test – СРТ) в отечественных инженерных изысканиях. Отмечены трудности и достижения в развитии данного метода.

Захаров Михаил СергеевичПрофессор кафедры геотехники Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета

Своё увлечение статическим зондированием начинаю отсчитывать от 70-х годов прошлого века, когда на учебном полигоне горного института проводил практику по полевым методам со студентами IV курса. Использовали установку С-979 конструкции Фундаментпроекта (производители УралТИСИЗ, КазТИСИЗ), руководствуясь РСН-33-70 Госстроя РСФСР (Редакторы: инж. С.А.Акинфиев (ЦТИСИЗ), к.т.н. Л.Н.Воробков (МИСИ), инж. Д.К.Прокофьев, инж. С.В.Холопов (ЦТИСИЗ). Специально называю эти фамилии, чтобы вспомнить людей, внёсших очень весомый вклад в развитие инженерных изысканий и технологий полевых исследований. Им в те далёкие времена удалось создать очень чёткий и лапидарный документ.

Пункт 1.2 гласит: 

«Статическое зондирование песчаных и глинистых грунтов производят с целью определения сопротивления грунта вдавливанию зонда и оценки по этой величине:

  • степени однородности грунтов (в плане и по глубине);
  • положения границ (контактов) между литологическими горизонтами различного состава и состояния;
  • несущего для свай слоя грунта (качественной характеристики)».

Большого доверия этому методу не было, поэтому рекомендовалось точки зондирования (минимальное количество точек под отдельное сооружение не менее 5) размещать в непосредственной близости от буровых скважин и шурфов и дублировать испытаниями другими методами (штампы, сдвиговые приборы прессиометры, динамическое зондирование и др.).

В 1989 году технология зондирования была закреплена рекомендациями Международного общества по механике грунтов и фундаментостроению (ISSMFE) – International Reference Test Procedure IRTP), уточнёнными в 1997 году. От СССР эти рекомендации были подписаны Ю.Г.Трофименковым, в последствии выпустившим вместе с Л.Н.Воробковым знаменитую книгу «Полевые методы исследования строительных свойств грунтов» (1974), на долгие годы закрепившую методы интерпретации результатов и статического, и динамического зондирования в странах бышего СССР.  В это время в ряде государств технология зондирования была закреплена на уровне национальных стандартов соответственно применяемому оборудованию. 

И вот прошло почти 50 лет. За это время метод статического зондирования во всём мире получил колоссальное развитие, а выпуск техники и оборудования, программного обеспечения был связан с серьёзным развитием целых отраслей металлообработки, машиностроения, приборостроения и информатики. Фирмы, выпускающие различные машины и аксессуары для статического зондирования, росли, как грибы. 

В 1997 году вышло первое издание книги (называемой в народе Энциклопедией Зондирования) Лунна, Робертсона и Пауэлла – T.Lunne, P.K.Robertson, J.J.M.Powell «Cone Penetration Testing in Geotechnical Practice» – вершина инженерного подхода и к технике, и к интерпретации результатов. Чего стоят только такие разделы как «Acknowledgments», «Symbol List», «Conversion Factors», «Glossary», не говоря о содержательных главах этого 312 страничного труда, насыщенных теоретическими разработками и практическими примерами. Именно тогда стало ясным, что эффективность статического зондирования зависит не только от уровня технического совершенства, но и от способов интерпретации результатов зондирования, которые граничат с искусством и в которых сплавляются и теоретическая подготовка, и практические навыки, и вообще широта и глубина геологической и технической подготовки специалистов.

Конечно, в это время изыскателям в России и странах СНГ было не до передовых технологий. В пору выжить, применяя в изысканиях остатки оборудования, выпущенного в советские годы. Есть одна общая закономерность: догонять всегда труднее. Догоняем ни шатко, ни валко… В «тучные» годы накупили зарубежных установок, но устойчивого сервиса нет и не предвидится, в доморощенных операторах используются самые экзотические специалисты, отечественного программного обеспечения нет. Открытий и изобретений в этой области – никаких, а мир стремительно уходит вперёд (новые установки, новые фильтры, новые технологии, новые теоретические разработки и т.д. (см. «Guide to Cone Penetration Testing for Geotechnical Engineering», by P.K.Robertson and K.L.Cabal, 2009 – 2014).

На отечественных просторах серьёзное исследование по теме статического зондирования появилось только в 2010 году. Это монография И.Б.Рыжкова и О.Н.Исаева «Статическое зондирование грунтов» (М.: Изд-во АСВ, 2010). Да еще и автор данной заметки в 2007 году попытался закрепить нестандартную обработку и интерпретацию результатов зондирования в учебном пособии «Статическое зондирование в инженерных изысканиях» (СПб.: Изд-во СПб ГАСУ, 2007). После прочтения и перевода вышеупомянутой работы Робертсона и Кабал удалось выпустить сборник статей «Проблемы инновационного развития статического зондирования» (СПб.: Изд-во ЦГЭИ, 2010). Однако существенного влияния этих работ на статическое зондирование в России не видно, равно как провалились и попытки создать постоянно действующий Семинар по проблемам СРТ в Санкт-Петербурге. Взаимодополняющих причин видится две. Во-первых, для изыскателей затрат сил, средств и времени на производство статического зондирования требуется много, особенно на подготовку, на метрологию, на вдумчивую интерпретацию результатов, а экономическая отдача низкая. Куда выгодней выполнять бурение, пробоотбор и развёрнутый комплекс лабораторных исследований. Во-вторых, со стороны проектировщиков (геотехников) нет полного понимания возможностей метода, а нормативные документы этого и не требуют. Эта категория специалистов никогда не рассматривает статическое зондирование как основополагающий метод полевых исследований грунтов, тем более не использует данные зондирования для обоснования нормативных и расчётных показателей.

Даже в таком капитальном труде как «Справочник геотехника» (М.: Изд-во АСВ, 2016) в главах 4, 5 и 6, посвящённых конструированию и расчётам фундаментов на естественном основании, конструкциям свай и свайным основаниям, такие факторы как точность проведения границ, обоснование и выбор расчётных показателей свойств грунтов выведены за скобки как сама по себе существующая реальность в одном и только в одном формате вертикальной геологической колонки и разрезов. Не сформулированы запросы на рассмотрение вариативности геологических условий, на исследование пространственной изменчивости свойств грунтов, т.е. на задание начальных условий для различных расчётов, опирающихся на строение и свойства геологической среды. А это как раз область, где статическое зондирование обладает несомненными методическими достоинствами и обоснованной аргументацией для разработки и предложения различных моделей строения геологической среды, моделей, которые позволяют проводить сравнительные расчёты устойчивости и деформируемости оснований или среды различных сооружений. Зарубежные методики использования материалов статического зондирования для решения подобных вопросов вообще не рассматриваются. Как говорится, нет метода, нет проблем!   

Единственная отечественная фирма, разрабатывающая оборудование и программное обеспечение для статического зондирования с большим трудом выходит на мировой уровень. Это екатеринбургский «Геотест» (генеральный директор Евгений Леонардович Пылаев). Воочию познакомиться с технологиями зондирования можно разве что на летних школах в Пензе у проф. Г.Г.Болдырева (согласно рекламе). В общем, дела плохи, но в рамках требований пещерного отечественного ГОСТа 19912 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием» всё выглядит нормально на уровне установок С-979 или С-832. Стоит ли удивляться, что в большинстве случаев отношение к статическому зондированию плёвое, по принципу «надо – проткнём». Почему-то считается, что 30% намеченных на объекте скважин можно заменить точками зондирования. Экономия средств будет на лицо (пог. метр зондирования в 3 – 4 раза дешевле бурения). Результаты зондирования используются разве что для подтверждения расчленения геологического разреза на инженерно-геологические элементы и расчёта несущей способности свай. В последнем случае особого доверия тоже нет, посему обязательна проверка пробных свай статическими и динамическими испытаниями.

Особняком стоит проблема трудоёмких «тонких» экспериментов в ходе статического зондирования, таких как замер порового давления, опыты по его диссипации, исследование волновых свойств грунтов, замеры температуры и электропроводности, уровня загрязнения грунтов различными поллютантами и т.д. Замеры порового давления при статическом зондировании вообще требуют тщательной подготовки и постоянного контроля получаемых результатов. Во-первых, надо убедиться, что датчик порового давления корректно реагирует на изменение гидростатического давления, во-вторых, следует обеспечить полное насыщение камеры вязким деаэрированным заполнителем и предотвратить его вытекание из камеры в ходе зондирования на любой глубине, а это далеко не простая задача. Без этого замеры порового давления лишены всякой достоверности, а уж тем более невозможно делать на этой основе какие-то выводы, например, точно устанавливать границы между песчаными и глинистыми слоями.

Сегодня найти внятную методику производства замеров порового давления для различных типов зондов и установок в отечественной литературе не представляется возможным, и нормативно она нигде не закреплена. Об опыте применения щелевых фильтров и заполнителей повышенной вязкости для камеры мало кто информирован. Да и некому наладить поточное производство таких материалов.

В ближайшем будущем следует ожидать дальнейшего развития статического зондирования, ведь нет предела технического совершенства конструкции установок, нет предела насыщения зонда различными датчиками, это общепризнанный тренд дальнейшего развития этого удивительного метода в XXI веке.  Пока это не наш праздник… Но кое-что мы тоже можем даже без помощи зарубежных коллег или под их контролем. Например, выполнить подводное зондирование на глубине 2000 м в Чёрном море, в штатном режиме вести зондирование на мелководье Каспийского с самоподъёмных платформ. Как недавно сообщил Геоинфо (см. интервью с И.Соколовым от 15.12.2017), выполнено масштабное зондирование в Обской губе. Хотя при ближайшем рассмотрении здесь на малых глубинах (до 6 м) целесообразно было бы провести моноподное зондирование, а не транспортировать за тысячи километров тяжёлую самоходную установку, чтобы потом громоздить её на самоподъёмную платформу, неизмеримо усложняя весь процесс зондирования. Да и сама задача поиска положения кровли ММП в Обской губе с помощью зондирования кажется нецелесообразной по сравнению с геофизикой, для которой кровля ММП прекрасный отражающий горизонт. Но, тем не менее, опыт организации такого рода исследований несомненно приобретён и закреплён. И исполнители могут быть довольны.  Подводные гравитационные структурные элементы второго завода сжиженного газа в Арктике обеспечены надёжным геологическим материалом.

Хочется подчеркнуть, что СРТ – это метод молодых отечественных «быстрых разумом Ньютонов». Теперь слово за ними!