искать
Рубрикатор материалов

Сейчас в информационной базе:
рубрик - 105 , авторов - 328 ,
всего информационных продуктов - 3108 , из них
статей журнала - 643 , статей базы знаний - 85 , новостей - 2206 , конференций - 4 ,
блогов - 8 , постов и видео - 126 , технических решений - 4

© 2016-2019 ГеоИнфо

Разработка и сопровождение: InfoDesigner.ru
Дискуссия профессионалов 

Это удивительное СРТ

Захаров Михаил Сергеевич
21 декабря 2017 года

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 Национального открытого института, Санкт-Петербург, канд. геолого-минерал. наук, почётный изыскатель РФ

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!

Отправить сообщение, заявку, вопрос

Отправить заявку на посещение мероприятия

Отправить заявку на участие как экспонент

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению