Развитие методов интерпретации Развитие методов интерпретации статического зондированиястатического зондирования

Аналитический обзор предложений проф. Робертсона Аналитический обзор предложений проф. Робертсона (по книге «Интерпретация СРТ-комплексный подход»)(по книге «Интерпретация СРТ-комплексный подход»)

М. С. ЗахаровМ. С. ЗахаровПрофессор

Кафедра геотехники СПб ГАСУ

Е. В. КолодийЕ. В. КолодийГеотехник-аналитик компании АРУП

(Великобритания)

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ МЕТОДА ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ МЕТОДА СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯСТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Быстрая и непрерывная запись параметров Быстрая и непрерывная запись параметров зондированиязондирования;;

Экономичность и производительностьЭкономичность и производительность;;

Объективность и единообразие получения данных, Объективность и единообразие получения данных, независимых от операторанезависимых от оператора;;

Строгие теоретические основы интерпретации данных Строгие теоретические основы интерпретации данных статического зондированиястатического зондирования;;

Значительные финансовые затратыЗначительные финансовые затраты;;

Необходимость в опытных специалистахНеобходимость в опытных специалистах;;

Отсутствие отбора образцовОтсутствие отбора образцов

Ограничения по глубине зондирования (гравийные, плотные грунты)Ограничения по глубине зондирования (гравийные, плотные грунты)

ДОСТОИНСТВАДОСТОИНСТВА

НЕДОСТАТКИНЕДОСТАТКИ

ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ СТАТИЧЕСКОГО ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ (СРТ)ЗОНДИРОВАНИЯ (СРТ)

Расчленение разрезаРасчленение разреза и типизация грунтови типизация грунтов

Оценка прочностных и деформационных Оценка прочностных и деформационных параметров грунтовпараметров грунтов

Руководство по Руководство по использованию метода использованию метода

статического зондирования статического зондирования , , 20092009

Dr. P.K RobertsonDr. P.K Robertson

Основные области применения СРТОсновные области применения СРТ

Решение геотехнических задачРешение геотехнических задач

ДИАГРАММА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА ГРУНТА ДИАГРАММА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА ГРУНТА (РОБЕРТСОН, 1986)(РОБЕРТСОН, 1986)

Зоны соответствия грунтам:1. sensitive fine grained - чувствительные тонкозернистые;2. organic materials – органические;3. clay - глина;4. silty clay to clay - от сильно пылеватых до чистых глин (алевроглины и глины);5. clayey silt to silty clay - от тяжёлых супесей и суглинков до пылеватых глин (глинистые алевриты и алевроглины);6. sandy silt to clayey silt - от лёгких супесей и суглинков до тяжёлых суглинков (песчанистые и глинистые алевриты);7. silty sand to sandy silt - от пылеватых песков до лёгких супесей и суглинков (алевропески и песчанистые алевриты);8. sand to silty sand - от чистых песков до пылеватых песков (пески и алевропески)9. sand - пески;10. gravelly sand to sand - от гравелистых песков до однородных песков;11. very stiff fine grained - сильно уплотнённые тонкозернистые (переуплотнённые или сцементированные);12. sand to clayey sand - от чистых песков до глинистых песков (переуплотнённые или сцементированные).

0,1

1

10

100

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

Co

ne R

esis

tan

ce, q

c, M

Pa

Made Ground

Marine and Lake SAND

Marine and Lake SILT

Lacustrine Deposits

Transition Zone lg III lz - g IIIlz

Moraine soils g IIIlz (gIIms?)

Dislocated Vendian Clays

Friction ratio, Rf, %

Запись основных параметров зондированияqc, fr, u2, MPa

Корректировка qc по поровому давлению u2

Расчет напряжений в массиве грунта

Общих напряжений σv Порового давления воды , u

- На основе опытов по диссипации- Принятие гидростатического распределения

Эффективных напряжений, σ’v

Определение типологического индекса Ic

Определение фактора нормализации n

Построение графиков Ic vs Глубина

Выделение осн. типов грунтов (Пески, глины, переходные зоны)

Вычисление нормализованных значенийQt (MPa), Fr (%)

Вынос данных на SBT диаграмму

Определение типа поведения грунта SBTn

Корректировка границ

Ic=2.6Ic=2.6

Пески Пески Глины Глины

ПЛОЩАДКА НА АДМИРАЛА ЛАЗАРЕВА, 22 ПЛОЩАДКА НА АДМИРАЛА ЛАЗАРЕВА, 22 (СПб, ПЕТРОГРАДСКИЙ РАЙОН)(СПб, ПЕТРОГРАДСКИЙ РАЙОН)

Геологическое строение:Геологическое строение:

• Насыпные грунты t IVt IV

• Морские и озерные отложения m,l IVm,l IV

• Озерно-ледниковые отложения lg IVlg IV

• Ледниковые отложения g IIIlz-g IImsg IIIlz-g IIms

• Вендские глины VVkt2kt222

Статическое зондирование:Статическое зондирование:

• 6 СРТ

• Глубина 14-22 м

КОРРЕКТИРОВКА ЛОБОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОРОВОМУ КОРРЕКТИРОВКА ЛОБОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОРОВОМУ ДАВЛЕНИЮ ДАВЛЕНИЮ UU22

qqtt == qqcc+u+u22(1-a)(1-a)qqtt – откорректированное значение лобового сопротивления

qqc c - замеренное значение лобового сопротивления

uu22 - замеренное значение порового давления

аа – коэффициент, зависящий от конструкции конуса (0.70 - 0.85)

РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ГРУНТАРАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ГРУНТА

Расчет общих напряженийРасчет общих напряжений

σσvv = = γγhh

γγ – – удельный вес грунта, кН/м3

В качестве среднего значения удельного веса может быть принято 19кН/м19кН/м33

Расчет порового давленияРасчет порового давления

На основе опытов по диссипации порового диссипации порового давлениядавления

Принятие гипотезы о гидростатическом гидростатическом распределениираспределении порового давления по глубине

u = u = γγww ×× hhww

Расчет эффективных напряженийРасчет эффективных напряжений

σσvv’ = ’ = σσvv - u - u

РАСЧЕТ ТИПОЛОГИЧЕСКОГО ИНДЕКСА РАСЧЕТ ТИПОЛОГИЧЕСКОГО ИНДЕКСА IcIc

Типологический индекс грунта Типологический индекс грунта IcIc –– физический эквивалент, определяющий физический эквивалент, определяющий механическое поведение грунта в рабочей механическое поведение грунта в рабочей зоне зонда и отражающий состояние и зоне зонда и отражающий состояние и свойства грунтасвойства грунта

5,0221 22,1loglog47,3 rtc FQI

0

0

'1v

vtt

qQ

%1000

vt

sr q

fF

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

Глуб

ина,

м

Ic=2.6Ic=2.6

ПескиПески ГлиныГлины

Изменение типологического индекса Изменение типологического индекса Ic Ic по глубинепо глубине

qqtt – – откорректированное значение лобовогооткорректированное значение лобового

сопротивлениясопротивления

ffss- - боковое сопротивлениебоковое сопротивление

σσvv00 общее напряжениеобщее напряжение

σσvv00 ‘ ‘ эффективное напряжениеэффективное напряжение

QQt1t1 нормализованное лобовое сопротивление (б.р)нормализованное лобовое сопротивление (б.р)

FFr r нормализованное боковое сопротивление (%)нормализованное боковое сопротивление (%)

Ic < 2.6Ic < 2.6

Ic > 2.6Ic > 2.6 ГлиныГлины

ПескиПески

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТКОРРЕКТИРОВАННЫХ НОРМАЛИЗОВАННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТКОРРЕКТИРОВАННЫХ НОРМАЛИЗОВАННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗОНДИРОВАНИЯЗНАЧЕНИЙ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗОНДИРОВАНИЯ

n

v

a

a

vttn

p

p

qQ

0

0

'

a

vt

p

q0

n

v

ap

0'

— — безразмерная величина безразмерная величина чистого сопротивления чистого сопротивления конуса;конуса;

— — фактор нормализации фактор нормализации эффективных вертикальных эффективных вертикальных напряжений; напряжений;

n n —— показатель степенипоказатель степени, непосредственно , непосредственно связанный с типом грунта по связанный с типом грунта по SBTSBT;;

ppaa —— атмосферное давление, выраженное в атмосферное давление, выраженное в

тех же единицах, что тех же единицах, что qqtt и и σσvv. Соответственно, . Соответственно, когда когда n = 1, Qn = 1, Qtntn = = QQtt11. .

15,005,0)(381,0 0'

a

vc pIn

1n

Откорректированное и нормализованное значение Откорректированное и нормализованное значение лобового сопротивления лобового сопротивления QtnQtn

Основная Основная SBTnSBTn диаграмма диаграмма

ГлиныГлины

ПескиПески

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТКОРРЕКТИРОВАННЫХ НОРМАЛИЗОВАННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТКОРРЕКТИРОВАННЫХ НОРМАЛИЗОВАННЫХ ЗНАЧЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ SBTnSBTn грунта грунта

1

10

100

1000

0,1 1,0 10,0

Normalized Friction Ratio, Fr

No

rmal

ized

Co

ne

Res

ista

nce

, Q

tn

Made Ground

Marine and Lake SAND

Marine and Lake SILT

Lacustrine Deposits

Transition Zone lg III lz - g IIIlz (IIms?)

Moraine soils g IIIlz (gIIms?)

Dislocated Vendian Clays ?

1.31

2.05

2.60

2.95

3.60 22

11

33

44

55

66

77 88 99

СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ SBT SBT И И SBTnSBTn

IcIc SBTnSBTn SBTSBT

РАСЧЛЕНЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА РАСЧЛЕНЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА НА ОСНОВЕ НА ОСНОВЕ SBTnSBTn

Насыпные грунты Насыпные грунты t IVt IV

Морские и озерные пески Морские и озерные пески m,l IVm,l IV

Морские и озерные пески алевритыМорские и озерные пески алевриты

Озерно-ледниковые отложения Озерно-ледниковые отложения lg III lzlg III lz

Переходная толща Переходная толща lg III lz - gIIIlz (IIms?)lg III lz - gIIIlz (IIms?)

Моренные отложения Моренные отложения g III lz (IIms?) g III lz (IIms?)

Дислоцированные вендские Дислоцированные вендские глиныглины

СОПОСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ БУРЕНИЯ И СРТСОПОСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ БУРЕНИЯ И СРТ

Данные 2008 гДанные 2008 г Данные 2009 г (Данные 2009 г (Fugro)Fugro)SBTn SBTn тип грунтатип грунта

Пылеватые пескиПылеватые пески

СупесиСупеси

СуглинкиСуглинки

СупесиСупеси

ГлиныГлины

Пылеватые пескиПылеватые пески

СупесиСупеси

ГлиныГлины

СуглинкиСуглинки

Переуплотненные Переуплотненные лисперсные грунтылисперсные грунты

ГлиныГлины

++

++++

++++++

++

++

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ГРУНТОВ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ГРУНТОВ НА ОСНОВЕ ОСНОВЕ SBTnSBTn

ПЕСКИПЕСКИ ГЛИНЫГЛИНЫ

Относительная плотность Относительная плотность DrDr

Модуль деформации/сдвига Модуль деформации/сдвига E, GE, G

Коэффициент переуплотнения Коэффициент переуплотнения OCROCR

Сопротивление НН сдвигу Сопротивление НН сдвигу CuCu

Коэффициент консолидацииКоэффициент консолидации CChh

Угол внутреннего трения Угол внутреннего трения φφ’’

Коэффициент бокового давленияКоэффициент бокового давления KKoo

ЧувствительностьЧувствительность SStt

Коэффициент фильтрации Коэффициент фильтрации kk

++++

++

++++

++

DrainedDrained UndrainedUndrained

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ГЛИНИСТЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ГРУНТОВ

КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕУПЛОТНЕНИЯКОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕУПЛОТНЕНИЯ OCR OCR ииЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ГРУНТОВ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ГРУНТОВ StSt

tnv

vt Qkq

kOCRКПУ

0

'0)(

НормальноНормально консолидированныеконсолидированные

OCR=1; St=1OCR=1; St=1

OCROCR Коэффициент переуплотненияКоэффициент переуплотнения

k = 0.2-0.5k = 0.2-0.5• Среднее значение Среднее значение 0,330,33

• Нормально консолидированные глины Нормально консолидированные глины 0,220,22

• Переуплотненные глины Переуплотненные глины 0,500,50

StSt ЧувствительностьЧувствительность

ru

ut Fs

sS

remolded

1.7

)(

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ГРУНТОВ НА ОСНОВЕ ГРУНТОВ НА ОСНОВЕ НОРМАЛИЗОВАННЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗОНДИРОВАНИЯ НОРМАЛИЗОВАННЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗОНДИРОВАНИЯ

И И SBTnSBTn

РЕШЕНИЕ ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ С РЕШЕНИЕ ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ СРТПОМОЩЬЮ СРТ

Тип грунтаТип грунта Свайные Свайные фундаментыфундаменты

Фундаменты Фундаменты мелкого мелкого

заложениязаложения

Расчет Расчет осадкиосадки

Оценка качества Оценка качества уплотнения уплотнения грунтагрунта

Оценка Оценка разжижаемости разжижаемости грунтов под грунтов под действием действием сейсмической сейсмической нагрузкинагрузки

ПескиПески 1 – 21 – 2 1 – 21 – 2 2 – 32 – 3 1 – 21 – 2 1 – 21 – 2ГлиныГлины 1 – 21 – 2 1 – 21 – 2 2 – 32 – 3 3 – 43 – 4 1 – 21 – 2

ПромежуПромежу-точные-точные

1 - 21 - 2 2 – 32 – 3 2 – 32 – 3 2 – 32 – 3 1 – 21 – 2

Точность:

1 =1 = Высокая

2 =2 = Высокая до средней

3 =3 = Средняя

4 =4 = Средняя до низкой

5 =5 = Низкая

ЗАКЛЮЧЕНИЕЗАКЛЮЧЕНИЕК 2009 году СРТ вышло на К 2009 году СРТ вышло на новый новый уровеньуровень возможностей: возможностей:

Классификация и типизацияКлассификация и типизация всего спектра всего спектра песчано-глинистых грунтов по составупесчано-глинистых грунтов по составу

На основе На основе нормализованных значений нормализованных значений

Qtn, FrQtn, Fr и идентификации и идентификации типового поведения грунтов типового поведения грунтов

SBTnSBTn

Расчленение разрезаРасчленение разреза с точностью проведения границ с точностью проведения границ между стратиграфическими единицами до 5-10сммежду стратиграфическими единицами до 5-10см

Определение Определение прочностных и деформационных прочностных и деформационных свойствсвойств как для песчаных так и для глинистых грунтов как для песчаных так и для глинистых грунтов

Изучение Изучение пространственной неоднородностипространственной неоднородности грунтов и возможность ее отображения в 2грунтов и возможность ее отображения в 2DD (разрез) (разрез) и и 3D3D (блок диаграммы (блок диаграммы Surfer)Surfer)

Замер порового давленияЗамер порового давления Опыты по диссипации Опыты по диссипации

Прогноз Прогноз деформационного поведениядеформационного поведения грунтов, а так же грунтов, а так же их их динамической устойчивостидинамической устойчивости

Решение Решение прикладных задачприкладных задач по проектированию по проектированию фундаментов мелкого и глубокого заложения (выбор фундаментов мелкого и глубокого заложения (выбор типа основания, определение несущей способности и типа основания, определение несущей способности и расчет осадки основаниярасчет осадки основания

Выделение Выделение три уровня сложности инженерно-геологических изысканийтри уровня сложности инженерно-геологических изысканий

решениярешения основных основных инженерно-геологических задачинженерно-геологических задач: 1.1.

2.2.Простой:Простой: SPT, CPT, SPT, CPT, образцы нарушенного сложенияобразцы нарушенного сложенияСредний:Средний: SPT, CPTu, SPT, CPTu, образцы нарушенногообразцы нарушенного//ненарушенного сложения, крыльчатка, ненарушенного сложения, крыльчатка, сейсмотомографиясейсмотомография

Высокий:Высокий: SPT, CPTu, SPT, CPTu, образцы нарушенногообразцы нарушенного//ненарушенного сложения, крыльчатка, ненарушенного сложения, крыльчатка, сейсмотомография + детальная корреляция полевых и л.р методов. сейсмотомография + детальная корреляция полевых и л.р методов.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕСПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕВОПРОСЫ ?ВОПРОСЫ ?