Sondage statique Types et méthodes d'étude du sol

Pour déterminer la composition du sol, sa capacité portante, l’étude la plus efficace de la couche terrestre dans l’environnement naturel, le sondage statique est utilisé. La profondeur d'abaissement de la sonde correspond à 10 m, mais une plus petite est autorisée si le lit de roches de sol indigènes passe près de la surface. Avec la présence peu profonde de sols denses, de consistance incohérente ou de roches argileuses, il est permis d’abaisser la sonde de recherche jusqu’à une profondeur de 5 m.Afin de déterminer qu’une couche d’épaisseur suffisante est située sous le cône de la sonde, un puits est foré. Selon ses études, la profondeur de sondage souhaitée est déterminée.

Objectifs de recherche sur la détection des sols

GOST 20069-1974 contient des normes et des règles pour la détection statique.

La procédure est effectuée pour identifier:

• caractéristiques de l'élément géologique dans des conditions d'occurrence naturelle (épaisseur de la couche, limites d'une section de sol particulière, composition et état au moment de l'étude);
• les limites des formations homogènes en profondeur et en aire de répartition;
• les profondeurs de la limite supérieure de sols rocheux épais, de grandes couches de sol clastiques;
• des essais statiques évaluent approximativement les propriétés physiques et mécaniques de la terre;
• la limite de résistance est déterminée, la résistance latérale du sol sous la sonde;
• pour les sols remplis artificiellement, une étude du degré de compactage est réalisée.

L'essence de la procédure

Le sondage statique des sols est effectué pour déterminer les propriétés mécaniques et physiques de la couche de sol; par conséquent, les caractéristiques normatives du sol sont obtenues. Lors du traitement des données de recherche, déterminez d’abord la moyenne arithmétique des résultats d’un abaissement de la sonde pour déterminer les caractéristiques de la couche. Pour le résultat final, les valeurs moyennes de tous les points de sondage produits sur le site sélectionné sont comparées.

Le processus de recherche s'effectue par cycles contenant les procédures de fonctionnement suivantes:

• une indentation graduelle et uniforme de la tige est réalisée avec fixation périodique des propriétés physiques et mécaniques du sol après environ 20 cm;
• l'enregistrement sur bande automatique de diagrammes de tous les témoignages d'enquêtes pédologiques;
• pour construire la section de tige suivante, la tige de cric se soulève;
• le sondage statique se termine lorsque l'instrument atteint la profondeur souhaitée ou les charges maximales souhaitées sur le cône de la sonde.

Problèmes généraux

Lorsque la sonde est abaissée, les lectures de résistance des couches de sol sont prises sous la pointe de l'appareil et sur ses parois latérales. La méthode de recherche statique est utilisée en tant qu'essai indépendant ou en combinaison avec d'autres définitions d'ingénierie et géologiques des caractéristiques du sol. En cours de recherche, les valeurs de l'épaisseur de chaque couche sont obtenues, les lentilles formées du sol sont révélées, les limites de l'emplacement des différents types de sols et leur état actuel sont évalués.

Tous ces indicateurs moyennés permettent de déterminer la possibilité de piloter des pieux, de calculer la profondeur de leur descente dans le sol, de générer des données permettant d’établir la profondeur maximale de la fondation du pieu et de trouver des emplacements optimaux pour la localisation des sites de recherche.

Après avoir mené des études de terrain par une étude statique du sol, les données suivantes sont obtenues:

• sur la résistivité du sol sous la pointe du cône, exprimée en MPa (kgf / cm²);
• sur la résistance de la plate-forme sur le côté de l'embrayage à cône, unité de mesure - le livre.

Les résultats du sondage statique sont fiables si les travaux sont effectués conformément à un plan pré-approuvé et à une tâche de réalisation d’essais géologiques et techniques exécutés conformément à toutes les règles.

Équipement de détection au sol

L'installation utilisée pour le test comprend les parties suivantes:

• une pointe et une tige, formant ensemble un dispositif de sondage;
• un dispositif, tel qu'un vérin, pour enfoncer une pointe dans le sol et un dispositif d'extraction de la sonde;
• pour supporter l'installation - un lit statiquement équilibré fixé par des ancres;
• appareils de mesure et de lecture avec possibilité de fixation sur un support flexible.

Les sondes à embout sont utilisées dans trois types courants. Le premier type de pointe consiste en un boîtier et le cône lui-même. Le second type de sonde est équipé d’un embout de couplage à friction en forme de cône. La troisième pointe comprend un embrayage à friction, un cône et un détendeur. La méthode de détection statique exige que, malgré la conception appliquée de la sonde, sa base en surface corresponde à 10 cm². L'angle au sommet conique est de 60º.

Selon la technologie, le diamètre de l'accouplement doit être égal à cet indicateur de la base du boîtier et sa longueur doit être de 31 cm. Le diamètre extérieur de la tige est de 36 cm pour une sonde de type 1. Les deux autres types permettent un diamètre allant jusqu'à 55 calculs technologiques.

Travaux préparatoires

Selon les instructions d'utilisation fournies par le fabricant lors de l'achat de la machine, des tests périodiques de l'équipement et sa vérification sont effectués. L'efficacité est déterminée après l'achat de l'installation et avant son utilisation à la décharge. Le test est effectué au moins une fois tous les trois mois, ainsi qu’après la réparation et le remplacement de l’une des pièces de rechange. Les résultats de vérification obtenus sont établis par l'acte correspondant.

L’installation de capteurs statiques est constamment soumise à l’usure, la rectitude de la tige est partiellement perdue. Par conséquent, tous les 15 à 20 points d’immersion, les maillons sont collectés sur une section d’au moins 3 m et une ligne droite est vérifiée. Les écarts ne sont pas autorisés plus de 5 mm sur toute la longueur. Le contrôle s'applique également à la hauteur de la pointe de la sonde, ce qui évite que la longueur ne soit réduite de plus de 5 mm.

Lors du marquage des points de plongée, les niveaux géodésiques et les théodolites sont utilisés. Ils placent les balises en hauteur et à la verticale aux endroits marqués. Après avoir effectué un sondage statique, l'emplacement correct des points est revérifié. Si, en raison des caractéristiques géologiques du terrain, les phares ne sont pas installés, la planification des sols est faite pour améliorer les conditions. Le mât sondeur ne dévie pas de plus de 5º, sinon les résultats sont considérés comme controversés.

Sonnant

Le sondage statique est effectué conformément à la procédure décrite dans le manuel d'utilisation pour les installations sur le terrain. Les résultats obtenus sont nécessairement fixés à intervalles réguliers sur une bande flexible à une vitesse d'indentation de 1 m par minute. L'immersion est considérée comme complète si la sonde est sous pression d'une valeur prédéterminée.

En plus d'un support flexible, les résultats des tests sont enregistrés dans des journaux spécialisés. Après le travail, le puits est branché à la terre et marqué d’un panneau sur lequel figurent les données du point test et le nom de l’organisation qui a effectué la procédure. Il est obligatoire de restaurer les sols endommagés pendant les travaux.

Traitement des données reçues

Toutes les caractéristiques du sol obtenues sont établies sous forme de graphiques visuels, où les lectures varient le long de la profondeur des marques de détection. Pour la construction, utilisez des flux de graphiques ou des enregistrements de données dans le journal de détection.Tous les graphiques sont réalisés sur une seule échelle, sa modification est autorisée tout en maintenant le rapport entre les coordonnées verticales et horizontales. Si les travaux miniers sont situés à proximité, ils sont indiqués sur le graphique sur des lignes séparées.

Classification et types de sols

Les sols souterrains ont une composition chimique, une structure cristalline et la nature de l'emplacement dans la couche divers. La subdivision des sols est effectuée conformément à la deuxième partie du SNiP II-15-1974.

Les sols rocheux sont des dépôts durs situés dans un massif dense. Les zones fracturées sont parfois autorisées. Ceux-ci comprennent les roches ignées (granites), les dépôts sédimentaires (conglomérats, sols sableux), les couches métamorphiques (schistes, gneiss, quartzites). Les formations de sol de ce type se caractérisent par une grande résistance à la compression, une bonne résistance au gel et constituent une excellente base de construction.

Si les sols rocheux se caractérisent par la présence de fissures, leurs performances se détériorent en termes de gel et de résistance. Ce sol est divisé en groupes déterminés par la teneur en sel, la capacité de ramollissement et la solubilité dans l'eau.

Les sols non rocheux sont formés par la méthode sédimentaire dans des conditions naturelles et ne contiennent pas de liaisons structurelles rigides dans leur réseau. En fonction de la taille des particules, celles-ci sont divisées en accumulations de sols à grains grossiers, de sols sableux, de poussières d'argile et de biogènes.

Caractérisation des sols grossiers

Il s’agit de formations rocheuses non liées, dans lesquelles prédominent des fragments d’une taille pouvant atteindre 2 mm, et dont la masse ne dépasse pas 50%. La forme et la taille des granulés distinguent ces types de sols: blocs, blocs, gravier, cailloux, gravier et bois. Ils sont considérés comme une excellente base pour les constructions lourdes et les structures mécaniques, s’ils sont situés sur la couche dense précédente. La compression sous l'influence de la charge est négligeable. Il est bon que la masse totale du sol contienne jusqu'à 40% de sable ou d'argile et de poussière, ce qui donne des caractéristiques de résistance supplémentaires.

Indicateurs de sol en sable

Dans leur composition, ces types de sols contiennent des particules minérales et des grains de quartzite dont la taille ne dépasse pas 2 mm. Composants d'argile - pas plus de 3%, ce qui entraîne une perte de plasticité. En fonction de la taille des grains, les sols sableux sont divisés en types:

• la poussière est constituée de particules d'un diamètre de 0,05 à 0,005 mm;
• fraction fine d'un diamètre supérieur à 0,1 mm;
• finesse moyenne avec un diamètre supérieur à 0,25 mm;
• le grand diamètre de particule est de 0,5 mm ou plus;
• l'espèce graveleuse contient des inclusions d'un diamètre supérieur à 2 mm.

La capacité portante de la base sableuse augmente avec l’augmentation de la taille des grains. Les sols sableux non flexibles ont un faible degré de compression: après le début de la charge, les sédiments cessent rapidement. Les types de sols sableux à grains grossiers pendant le chargement augmentent la densité et, par conséquent, la résistance.

Les types de sols, tels que le sable avec de l'argile, montrent dans certains cas la capacité de s'affaisser et de gonfler. La première se produit sous l'influence de son propre poids et de son trempage, la seconde augmente le volume de sol et, une fois séchée, diminue, ce qui entraîne des fissures et une perte de résistance.

Roches d'argile

Les sols de type argileux contiennent de petites particules squameuses dont le diamètre ne dépasse pas 0,005 mm. Un petit nombre de grains de sable poussiéreux peuvent être intercalés. Le sol argileux fait référence au soulèvement des roches, car les capillaires minces et les grands plans entre les particules pour la teneur en humidité entraînent une saturation rapide en eau, ce qui détruit l'intégrité de la formation sous l'influence des gels. Les sols argileux sont divisés en:

• argiles - contiennent des flocons d'argile plus de 30%;
• loams - le nombre de flocons diminue à 10-30%;
• Les loams sableux se caractérisent par une teneur de 3 à 10% des écailles.

Les sols argileux changent de force en fonction de l'humidité. Sec peut supporter une charge importante. La teneur en particules d'argile dépend de l'indicateur de plasticité et de fluidité.

Sables mouvants

Les bases qui, lorsqu'elles sont ouvertes, commencent à bouger et présentent une fluidité et une viscosité supérieures, sont appelées sables mouvants. Ils comprennent la poussière de sable, les particules argileuses et argileuses, les additifs limoneux. Les quicksandies contiennent beaucoup d'humidité, ce qui amène la masse à un état presque liquide. Les sols de cette composition sont divisés en véritables sables mouvants et non conventionnels. Les premiers contiennent beaucoup d'argile et d'inclusions colloïdales caractérisées par une saturation rapide et une faible perte d'humidité. Leur natation se produit lorsque la teneur en humidité dans la quantité de 6-9%, la transition à un état fluide est observée après avoir ajouté de l'humidité dans la quantité de 15-17%.

Les sables mouvants non conventionnels incluent les formations de sable qui ne contiennent pas d'argile. Ces sols se caractérisent par une forte perception d'humidité et la capacité de les céder rapidement. Ils passent à l'état actuel et de telles propriétés des sols rendent leur utilisation dans la construction impossible.

Caractéristiques mécaniques et physiques

Un indicateur important est la distribution granulométrique, qui permet de connaître le pourcentage de particules contenues dans la masse. Les particules standardisées appropriées à la détection comprennent les grains suivants: 40 mm - galets, 0,25 à 2 mm - sable, 0,05-0,25 mm - poussière, 0,005-0,05 mm - particules de poussière, jusqu'à 0,005 mm - des écailles d'argile.

Le poids volumétrique indique le poids d'un mètre cube de sol et varie de 1,5 à 2,0 tonnes par m3 pour différentes roches. Le coefficient de porosité révèle le rapport entre le nombre total de pores et le volume total du sol. L'indicateur d'humidité détermine le rapport entre la masse d'humidité contenue et le poids du même volume à l'état sec.

L'indice de connectivité révèle la capacité des petits grains et particules à rester intégralement sous charge. Les sols argileux ont le taux le plus élevé: dans les formations de sable, la cohésion mutuelle des particules est totalement absente.

La plasticité est la propriété d’une roche de changer de forme sous l’influence d’une charge et de rester inchangée après son retrait. L'indicateur le plus élevé concerne les roches argileuses et les valeurs les plus faibles, les sables et les bases graveleuses.

Le sondage statique révèle un indicateur de la force de la couche étudiée. La force est la capacité de rester intact lorsqu'il est exposé à une charge.

Une caractéristique importante de la race est la résistance au cisaillement. Le mouvement d'une couche par rapport à une autre se produit le long de certains plans de glissement. Sous l'action de la charge, les particules résistent au cisaillement, à la quantité d'adhérence et forme l'indice souhaité.

Le pergélisol

Les eaux souterraines forment non seulement des accumulations de fluide dans les réservoirs, mais aussi une formation de glace solide. Le pergélisol est appelé région cryolite, constituée de couches de glace. Ils se forment dans les montagnes, à la surface des plaines à fort degré de minéralisation et sous terre. Le pergélisol est formé dans les zones à déplacement tectonique constant des horizons par les roches humides ou à la suite du gel du liquide précédemment accumulé dans les couches souterraines.

Dans presque toutes les zones de pergélisol, des accumulations de glace migratrices se produisent. Le roc gelé à la suite de nombreuses années est le résultat d'une accumulation prolongée de froid dans la masse des couches souterraines. De nombreux chercheurs parlent de son existence séculaire depuis les temps anciens. En raison du climat rigoureux établi dans les endroits où le pergélisol est situé, la destruction des couches de glace n’est pas attendue si l’équilibre naturel n’est pas perturbé du fait de l’activité humaine. Lorsqu'il est utilisé comme base pour la construction de couches avec des sols gelés, une attention particulière est accordée à l'intégrité de la surface, sinon un équilibre établi peut être atteint.

Lentilles dans le sol et profondeur de congélation

Le pergélisol se développe inégalement sur un vaste territoire. Parfois, des taches isolées se produisent et parfois des zones entières sans pause sont gelées. Les études de la couche de sol décongelé ne permettent pas toujours de déterminer la présence de lentilles - des sections gelées de l'accumulation de glace.Si le bâtiment est construit dans un endroit où le sol est fondu et qu'une lentille a été manquée et qu'elle est partiellement située au-dessus, la chaleur dégagée par la structure pendant l’exploitation fait fondre l’accumulation de givre et un affaissement imprévisible ou des glissements de terrain sont créés.

Parfois, les lentilles de glace se forment artificiellement à la suite d'une perturbation de l'échange thermique naturel entre la surface et les profondeurs du sol.

La glace emmagasinée dans les profondeurs gonfle à mesure que la température augmente, déformant le sol. La résistance de la base dépend non seulement des lentilles de glace individuelles, mais également de la profondeur naturelle du gel du sol. L'indicateur est calculé pour la période la plus froide de la région. Simultanément, le calcul tient compte de l'humidité maximale de la roche et des conditions d'absence de neige en surface.

La profondeur de gel est prise en compte lors de la pose des fondations de la construction de bâtiments et de structures, tandis que le fond des fondations est enterré sous la marque de gel acceptée. Dans le calcul, on obtient un indicateur dépassant légèrement la profondeur de congélation réelle. Il est pris comme base, car le calcul est effectué pour les cas où une combinaison de circonstances conduit aux pires conditions de fonctionnement.

En conclusion, il convient de noter que l’étude des formations de sol par la méthode de sondage statique contribue à élargir l’habitat humain dû à la zone de pergélisol et à l’extrême Sibérie, à la construction de villages modernes et à la transformation d’usines.