Sonido estático. Tipos y métodos de estudio del suelo.

Para determinar la composición del suelo, su capacidad de carga, el estudio más efectivo de la capa de la tierra en el entorno natural, se utiliza un sonido estático. La profundidad de descenso de la sonda corresponde a 10 m, pero se permite una más pequeña si el lecho de las rocas indígenas del suelo pasa cerca de la superficie. Con una ocurrencia poco profunda de suelos densos, su consistencia incoherente o rocas arcillosas, se permite bajar la sonda de investigación solo a una profundidad de 5 m. Para determinar que una capa de suficiente espesor se encuentra debajo del cono de la sonda, se perfora un pozo. Según sus estudios, se determina la profundidad de sondeo deseada.

Objetivos de investigación de detección de suelos

GOST 20069-1974 contiene estándares y reglas para la detección estática.

El procedimiento se realiza para identificar:

• características del elemento geológico en condiciones de ocurrencia natural (espesor de capa, límites de una sección particular del suelo, composición y estado en el momento del estudio);
• límites de formaciones homogéneas en profundidad y área de distribución;
• las profundidades del límite superior de suelos gruesos y rocosos, grandes estratos de suelo clástico;
• las pruebas estáticas evalúan aproximadamente las propiedades físicas y mecánicas de la tierra;
• se determina el límite de resistencia, la resistencia lateral del suelo debajo de la sonda;
• Para suelos rellenos artificialmente, se realiza un estudio del grado de compactación.

La esencia del procedimiento.

El sondeo estático de los suelos se lleva a cabo para determinar las propiedades mecánicas y físicas de la capa del suelo, por lo tanto, el resultado son las características normativas del suelo. Al procesar datos de investigación, primero determine el promedio aritmético de los resultados de una bajada de la sonda para determinar las características de la capa. Para el resultado final, se comparan los valores promedio para todos los puntos de sondeo producidos en el sitio seleccionado.

El proceso de investigación se lleva a cabo en ciclos que contienen los siguientes procedimientos operativos:

• Se realiza una sangría gradual y uniforme de la varilla con la fijación periódica de las propiedades físicas y mecánicas del suelo después de aproximadamente 20 cm;
• grabación en cintas automáticas esquemáticas de todos los testimonios de investigación de suelos;
• para construir la sección posterior de la barra, la barra del gato se eleva;
• El sonido estático finaliza cuando el instrumento alcanza la profundidad deseada deseada o las cargas máximas en el cono de la sonda.

Problemas generales de detección

Cuando se baja la sonda, las lecturas de la resistencia de las capas de tierra se toman debajo de la punta del dispositivo y en sus paredes laterales. El método de investigación estática se usa como una prueba independiente o se combina con otras definiciones de ingeniería y geológicas de las características del suelo. En el proceso de investigación, se obtienen los valores del grosor de cada capa, se revelan las lentes formadas del suelo, se evalúan los límites de la ubicación de varios tipos de suelos y se evalúa su estado actual.

Todos estos indicadores promediados se utilizan para determinar la posibilidad de conducir pilas, calcular la profundidad de su descenso al suelo, generar datos para establecer la profundidad máxima de la base de la pila y encontrar los lugares óptimos para la ubicación de los sitios de investigación.

Después de realizar estudios de campo mediante un estudio estático del suelo, se obtienen los siguientes datos:

• sobre la resistividad del suelo debajo de la punta del cono, expresado en MPa (kgf / cm²);
• sobre la resistencia de la subrasante en el lado del embrague cónico, unidad de medida: el libro.

Los resultados del sondeo estático son confiables si el trabajo se lleva a cabo de acuerdo con un plan previamente aprobado y una tarea para realizar pruebas geológicas y de ingeniería ejecutadas de acuerdo con todas las reglas.

Equipos de detección de tierra

La instalación utilizada para la prueba consta de las siguientes partes:

• una punta y una varilla, juntas formando un dispositivo de sondeo;
• un dispositivo, como un gato, para presionar una punta en el suelo y un dispositivo que extrae la sonda;
• para apoyar la instalación: una cama estáticamente equilibrada fijada por anclajes;
• Dispositivos de medición y lectura con posibilidad de fijación en un medio flexible.

Las sondas de punta se usan en tres tipos comunes. El primer tipo de punta consiste en una carcasa y el cono mismo. El segundo tipo de sonda está equipado con una punta de acoplamiento de fricción en forma de cono. La tercera punta incluye un embrague de fricción, cono y expansor. El método de detección estática requiere que, a pesar del diseño aplicado de la sonda, su base en el área debe corresponder a 10 cm.². El ángulo en el pico cónico es de 60º.

Según la tecnología, se requiere que el diámetro del acoplamiento sea igual a este indicador de la base de la carcasa, y su longitud debe ser de 31 cm. El diámetro de la varilla exterior es de 36 cm para una sonda tipo 1, y los dos segundos tipos permiten un diámetro de hasta 55 cm. Este tamaño se acepta en función de cálculos tecnológicos

Trabajo preparatorio

De acuerdo con las instrucciones de funcionamiento emitidas por el fabricante al comprar la máquina, se realizan pruebas periódicas del equipo y su verificación. El rendimiento se determina después de la compra de la instalación y antes de su uso en el vertedero. La prueba se lleva a cabo al menos una vez cada tres meses, y también después de la reparación y reemplazo de cualquiera de las piezas de repuesto. Los resultados de verificación obtenidos son elaborados por el acto pertinente.

La instalación de la detección estática está constantemente sujeta a desgaste, hay una pérdida parcial de la rectitud de la varilla, por lo tanto, después de cada 15-20 puntos de inmersión, los enlaces se recogen en una sección de al menos 3 my se comprueba una línea recta. Se permiten desviaciones de no más de 5 mm en toda la longitud. La verificación también se aplica a la altura de la punta de la sonda, lo que evita que la longitud se reduzca en más de 5 mm.

Al marcar los puntos de inmersión, se utilizan niveles geodésicos y teodolitos, en los lugares marcados que configuran balizas en altura y vertical. Después de realizar un sondeo estático, se vuelve a verificar la ubicación correcta de los puntos. Si, debido a las características geológicas del terreno, los faros no están instalados, entonces la planificación del suelo se realiza para mejorar las condiciones. El mástil sonoro no se desvía más de 5º, de lo contrario los resultados se consideran controvertidos.

Sonando

El sondeo estático se lleva a cabo de acuerdo con el procedimiento previsto en las instrucciones de funcionamiento para instalaciones de campo. Los resultados obtenidos se fijan necesariamente a intervalos periódicos en una cinta flexible a una velocidad de sangría de 1 m por minuto. La inmersión se considera completa si la sonda está bajo presión de un valor predeterminado.

Además del operador flexible, los resultados de las pruebas se registran en revistas especiales. Después del trabajo, el pozo se tapa con tierra y se marca con un letrero en el que se encuentran los datos del punto de prueba y el nombre de la organización que realizó el procedimiento. Es obligatorio restaurar el suelo dañado durante el trabajo.

Procesando datos recibidos

Todas las características obtenidas del suelo se dibujan en forma de gráficos visuales, donde las lecturas varían a lo largo de la profundidad de las marcas de detección. Para la construcción, utilice las fuentes de gráficos o los registros de datos en el registro de detección.Todos los gráficos se realizan en una escala, su cambio está permitido mientras se mantiene la relación entre las coordenadas verticales y horizontales. Si el funcionamiento de la mina se encuentra cerca, se muestran en el gráfico en líneas separadas.

Clasificación y tipos de suelos.

Los suelos subterráneos son diversos en composición química, estructura cristalina y la naturaleza de la ubicación en la capa. La subdivisión del suelo se lleva a cabo de acuerdo con SNiP II-15-1974, parte 2.

Los suelos rocosos son depósitos de suelo duro que se encuentran en un macizo denso, a veces se permiten áreas fracturadas. Estos incluyen rocas ígneas (granitos), depósitos sedimentarios (conglomerados, suelo arenoso), capas metamórficas (esquistos, gneis, cuarcitas). Las formaciones de suelo de este tipo se caracterizan por una gran resistencia a la compresión, buena resistencia a la congelación y son una base excelente para la construcción.

Si los suelos rocosos se caracterizan por la presencia de grietas, su rendimiento se deteriora en términos de congelación y resistencia. Tal suelo se divide en grupos determinados por el contenido de sal, la capacidad suavizante y la solubilidad en agua.

Los suelos no rocosos se forman por el método sedimentario en condiciones naturales y no contienen enlaces estructurales rígidos en su red. Dependiendo del tamaño de las partículas, se dividen en granos gruesos, suelo arenoso, polvo de arcilla y acumulaciones biogénicas.

Caracterización de suelos gruesos.

Estos incluyen piezas de formaciones rocosas no conectadas, en las que prevalecen fragmentos de hasta 2 mm de tamaño, y están contenidos en una masa de no más del 50%. La forma y el tamaño de los gránulos distinguen estos tipos de suelos: roca, bloque, grava, gravilla, grava y madera. Se consideran una base excelente para edificios pesados ​​y estructuras mecánicas, si se encuentran en la capa densa anterior. La compresión bajo la influencia de la carga es insignificante. Es bueno si la masa total del suelo contiene hasta 40% de arena o arcilla y polvo, lo que le da características de resistencia adicionales.

Indicadores de suelo arenoso

En su composición, estos tipos de suelos contienen partículas minerales y granos de cuarcita con un tamaño de grano de no más de 2 mm. Componentes de arcilla: no más del 3%, lo que conduce a la pérdida de plasticidad. Dependiendo del tamaño de grano, los suelos arenosos se dividen en tipos:

• el polvo está formado por partículas con un diámetro de 0.05 a 0.005 mm;
• fracción fina con un diámetro de más de 0.1 mm;
• finura promedio con un diámetro de más de 0.25 mm;
• diámetro de partícula grande es de 0,5 mm o más;
• La especie de grava contiene inclusiones con un diámetro mayor de 2 mm.

La capacidad de carga de la base arenosa aumenta al aumentar el tamaño del grano. Los suelos arenosos no flexibles tienen un bajo grado de compresión; después del inicio de la carga, el sedimento cesa rápidamente. Los tipos de suelos arenosos de grano grueso durante la carga aumentan la densidad y, en consecuencia, la resistencia.

Los tipos de suelos, como la arena con arcilla, en algunos casos muestran la capacidad de hundirse e hincharse. El primero ocurre bajo la influencia de su propio peso y remojo, el segundo aumenta el volumen de tierra y, cuando se seca, disminuye, lo que conduce a grietas y pérdida de resistencia.

Rocas de arcilla

Los suelos tipo arcilla contienen pequeñas partículas escamosas con un diámetro de no más de 0.005 mm. Se puede intercalar una pequeña cantidad de granos de arena polvorientos. El suelo arcilloso se refiere a rocas agitadas, ya que los capilares delgados y los planos grandes entre partículas para el contenido de humedad conducen a una rápida saturación con agua, lo que destruye la integridad de la formación bajo la influencia de las heladas. Los suelos arcillosos se dividen en los siguientes:

• arcillas - contienen copos de arcilla más del 30%;
• margas: el número de copos disminuye al 10-30%;
• Las franjas arenosas se caracterizan por un contenido de 3 a 10% de las escamas.

Los suelos arcillosos cambian su resistencia dependiendo de la humedad. Seco puede soportar una carga significativa. A partir del contenido de partículas de arcilla depende del indicador de plasticidad y fluidez.

Arenas movedizas

Las bases, que, cuando se abren, comienzan a moverse, exhibiendo mayor fluidez y viscosidad, se llaman arenas movedizas. Incluyen polvo de arena, partículas escamosas de arcilla, aditivos limosos. Las arenas movedizas contienen mucha humedad, lo que lleva a la masa a un estado casi líquido. Los suelos de esta composición se dividen en arenas movedizas verdaderas y poco convencionales. Los primeros contienen mucha arcilla e inclusiones coloidales caracterizadas por una rápida saturación y una baja pérdida de humedad. Su natación ocurre cuando el contenido de humedad en la cantidad de 6-9%, la transición a un estado fluido se observa después de agregar humedad en la cantidad de 15-17%.

Las arenas movedizas no convencionales incluyen formaciones de arena que no contienen arcilla. Estos suelos se caracterizan por una alta percepción de humedad y la capacidad de regalarlo rápidamente. Pasan al estado actual, y tales propiedades de los suelos hacen imposible su uso en la construcción.

Características mecánicas y físicas

Un indicador importante es la distribución del tamaño de partícula, que le permite averiguar cuántos porcentajes de partículas hay en la masa. Las partículas estandarizadas adecuadas para la detección incluyen granos: 40 mm - guijarros, de 0.25 a 2 mm - arena, 0.05-0.25 mm - polvo, 0.005-0.05 mm - partículas de polvo, hasta 0.005 mm - escamas de arcilla.

El peso volumétrico muestra cuánto pesa un metro cúbico de suelo; para diferentes rocas oscila entre 1.5 y 2.0 toneladas por 1 m3. El coeficiente de porosidad revela la relación entre el número total de poros y el volumen total del suelo. El indicador de humedad determina la relación entre la masa de humedad contenida y el peso del mismo volumen en estado seco.

El índice de conectividad revela la capacidad de los pequeños granos y partículas de permanecer en forma integral bajo carga. Los suelos arcillosos tienen la tasa más alta; en formaciones de arena, la cohesión mutua de partículas está completamente ausente.

La plasticidad es la propiedad de una roca para cambiar de forma bajo la influencia de una carga y permanecer sin cambios después de su eliminación. El indicador más alto es para rocas arcillosas; los valores más bajos se muestran en arenas y bases de grava.

El sonido estático revela un indicador de la fuerza de la capa investigada. La fuerza es la capacidad de permanecer intacto cuando se expone a una carga.

Una característica importante de la raza es la resistencia al corte. El movimiento de una capa en relación con otra ocurre a lo largo de ciertos planos de deslizamiento. Bajo la acción de la carga, las partículas resisten el cizallamiento, la cantidad de adhesión y forman el índice deseado.

Permafrost

El agua subterránea forma no solo acumulaciones de fluidos dentro de los depósitos, sino también formación de hielo sólido. El permafrost se llama región de criolita, que consiste en capas de hielo. Se forman en las montañas, en la superficie de llanuras con un alto grado de mineralización y bajo tierra. El permafrost se forma en áreas con desplazamiento tectónico constante de horizontes por rocas húmedas o como resultado de la congelación de líquido previamente acumulado en capas subterráneas.

En casi todas las áreas de permafrost, se producen acumulaciones de hielo migratorio. La roca congelada como resultado de muchos años es el resultado de la acumulación prolongada de frío en la masa de los estratos subterráneos. Muchos investigadores hablan de su existencia centenaria desde la antigüedad. Como resultado del clima riguroso establecido en los lugares donde se encuentra el permafrost, no se espera la destrucción de las capas de hielo si no se altera el equilibrio natural como resultado de la actividad humana. Cuando se usa como base para la construcción de estratos con suelos congelados, se presta atención a la actitud cuidadosa hacia la integridad de la superficie, de lo contrario puede ocurrir un equilibrio establecido.

Lentes en el suelo y profundidad de congelación.

El permafrost se desarrolla de manera desigual dentro de un vasto territorio. A veces se producen manchas aisladas y, a veces, se congelan áreas enteras sin descanso. Los estudios de la capa de tierra descongelada no siempre determinan la presencia de lentes en ella: secciones congeladas de la acumulación de hielo.Si el edificio se está construyendo en el área de suelo derretido y se ha perdido una lente, y está parcialmente ubicada por encima, entonces el calor de la estructura durante la operación derrite la acumulación de hielo y se crean hundimientos o deslizamientos de tierra impredecibles.

A veces, las lentes de hielo se forman artificialmente como resultado de la interrupción del intercambio de calor natural entre la superficie del suelo y las profundidades.

El hielo almacenado en las profundidades se hincha con el aumento de la temperatura, deformando el suelo. La resistencia de la base se ve afectada no solo por las lentes de hielo individuales, sino también por la profundidad natural de congelación del suelo. El indicador se calcula para el período más frío en el área. Al mismo tiempo, la humedad máxima de la roca y las condiciones para la ausencia de nieve en la superficie se establecen en el cálculo.

La profundidad de congelación se tiene en cuenta al colocar los cimientos para la construcción de edificios y estructuras, mientras que la parte inferior de la cimentación está enterrada debajo de la marca de congelación aceptada. En el cálculo, se obtiene un indicador que excede ligeramente la profundidad de congelación real. Se toma como base, ya que el cálculo se realiza para aquellos casos en que una combinación de circunstancias conduce a las peores condiciones de operación.

En conclusión, debe tenerse en cuenta que el estudio de las formaciones del suelo mediante el método de sondeo estático ayuda a expandir el hábitat humano debido a la zona de permafrost y la extrema Siberia, para construir aldeas modernas y plantas de procesamiento allí.