Развитие методов интерпретации статического зондирования. Аналитический обзор предложений проф. Робертсона (по книге «Интерпретация СРТ-комплексный подход»)

1. Развитие методов интерпретации
статического зондирования
Аналитический обзор предложений проф. Робертсона
(по книге «Интерпретация СРТ-комплексный подход»)
М. С. Захаров
Профессор
Кафедра геотехники СПб ГАСУ
Е. В. Колодий
Геотехник-аналитик компании АРУП
(Великобритания)

2. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ МЕТОДА
СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
Быстрая и непрерывная запись параметров
зондирования;
Экономичность и производительность;
Объективность и единообразие получения
данных, независимых от оператора;
Строгие теоретические основы интерпретации данных
статического зондирования;
Значительные финансовые затраты;
Необходимость в опытных специалистах;
Отсутствие отбора образцов
Ограничения по глубине зондирования (гравийные,
плотные грунты)
ДОСТОИНСТВА
НЕДОСТАТКИ

3. ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ СТАТИЧЕСКОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ (СРТ)
 Расчленение разреза и типизация грунтов
 Оценка прочностных и деформационных
параметров грунтов
Руководство по
использованию метода
статического зондирования ,
2009
Dr. P.K Robertson
Основные области применения СРТ
 Решение геотехнических задач

4. ДИАГРАММА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА ГРУНТА
(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
ConeResistance,qc,MPa
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, %

5. Запись основных параметров зондирования
qc, 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 значений
Qt (MPa), Fr (%)
Вынос данных на SBT диаграмму
Определение типа поведения грунта SBTn
Корректировка границ
Ic=2.6
Пески Глины

6. ПЛОЩАДКА НА АДМИРАЛА ЛАЗАРЕВА, 22
(СПб, ПЕТРОГРАДСКИЙ РАЙОН)
Геологическое строение:
• Насыпные грунты t IV
• Морские и озерные отложения m,l IV
• Озерно-ледниковые отложения lg IV
• Ледниковые отложения g IIIlz-g IIms
• Вендские глины Vkt2
2
Статическое зондирование:
• 6 СРТ
• Глубина 14-22 м

7. КОРРЕКТИРОВКА ЛОБОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОРОВОМУ
ДАВЛЕНИЮ U2
qt = qc+u2(1-a)
qt – откорректированное значение лобового сопротивления
qc - замеренное значение лобового сопротивления
u2 - замеренное значение порового давления
а – коэффициент, зависящий от конструкции конуса (0.70 - 0.85)
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30
Откорректированное лобовое сопротивление qt, МПа
Глубина,м
Откорректированное лобовое сопротивление
0
2,5
5
7,5
10
12,5
15
17,5
20
22,5
25
27,5
30
-0,1 -0,08 -0,06 -0,04 -0,02 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
Поровое давление, u2 МПа

8. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ГРУНТА
 Расчет общих напряжений
0
5
10
15
20
25
30
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
Давление [MПa]
Глубина,м
Поровое давление
Общие напряжения
Эффективные наряжения
Уровень грнутовых вод на глубине 2м от дневной
σv = γh
γ – удельный вес грунта, кН/м3
В качестве среднего значения удельного веса
может быть принято 19кН/м3
 Расчет порового давления
На основе опытов по диссипации порового
давления
Принятие гипотезы о гидростатическом
распределении порового давления по глубине
u = γw hw
 Расчет эффективных напряжений
σv’ = σv - u

9. РАСЧЕТ ТИПОЛОГИЧЕСКОГО ИНДЕКСА Ic
Типологический индекс грунта Ic –
физический эквивалент, определяющий
механическое поведение грунта в рабочей
зоне зонда и отражающий состояние и
свойства грунта
5,022
1 22,1loglog47,3 rtc FQI
0
0
'
1
v
vt
t
q
Q %100
0vt
s
r
q
f
F
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30
Откорректированное лобовое сопротивление qt, МПа
Глубина,м
Откорректированное лобовое сопротивление
0
2,5
5
7,5
10
12,5
15
17,5
20
22,5
25
27,5
30
-0,1 -0,08 -0,06 -0,04 -0,02 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
Поровое давление, u2 МПа
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
Глубина,м
Ic=2.6
Пески Глины
Изменение типологического индекса
Ic по глубине
qt – откорректированное значение лобового
сопротивления
fs- боковое сопротивление
σv0 общее напряжение
σv0 ‘ эффективное напряжение
Qt1 нормализованное лобовое сопротивление (б.р)
Fr нормализованное боковое сопротивление (%)
Ic < 2.6
Ic > 2.6 Глины
Пески

10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТКОРРЕКТИРОВАННЫХ НОРМАЛИЗОВАННЫХ
ЗНАЧЕНИЙ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗОНДИРОВАНИЯ
n
v
a
a
vt
tn
p
p
q
Q
0
0
'
a
vt
p
q 0
n
v
ap
0
'
— безразмерная величина
чистого сопротивления
конуса;
— фактор нормализации
эффективных вертикальных
напряжений;
n — показатель степени, непосредственно
связанный с типом грунта по SBT;
pa — атмосферное давление, выраженное в
тех же единицах, что qt и σv.
Соответственно, когда n = 1, Qtn = Qt1.
15,005,0)(381,0 0
'
a
v
c
p
In
1n
Откорректированное и нормализованное значение
лобового сопротивления Qtn
Основная SBTn диаграмма
Глины
Пески

11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТКОРРЕКТИРОВАННЫХ НОРМАЛИЗОВАННЫХ
ЗНАЧЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ SBTn грунта
1
10
100
1000
0,1 1,0 10,0
Normalized Friction Ratio, Fr
NormalizedConeResistance,Qtn
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
2
1
3
4
5
6
7 8 9

12. Диаграмма изменениятипологического индекса грунтов Ic по глубине
СРТ1
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
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50
Типологический индекс, Ic
Глубина,м
2.6
СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ SBT И SBTn
Ic SBTn SBT

13. РАСЧЛЕНЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА
НА ОСНОВЕ SBTn
Насыпные грунты t IV
Морские и озерные пески m,l IV
Морские и озерные пески алевриты
Озерно-ледниковые отложения lg III lz
Переходная толща lg III lz - gIIIlz (IIms?)
Моренные отложения g III lz (IIms?)
Дислоцированные вендские глины

14. 0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30
Откорректированное лобовое сопротивление qt, МПа
Глубина,м
Откорректированное лобовое сопротивление
0
2,5
5
7,5
10
12,5
15
17,5
20
22,5
25
27,5
30
-0,1 -0,08 -0,06 -0,04 -0,02 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
Поровое давление, u2 МПа
СОПОСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ БУРЕНИЯ И СРТ
Данные 2008 г
Данные 2009 г (Fugro)
SBTn тип грунта
Пылеватые пески
Супеси
Суглинки
Супеси
Глины
Пылеватые пески
Супеси
Глины
Суглинки
Переуплотненные
лисперсные грунты
Глины

15. +
+
+
+
+
+
+
+
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ГРУНТОВ НА
ОСНОВЕ SBTn
ПЕСКИ ГЛИНЫ
Относительная плотность Dr
Модуль деформации/сдвига E, G
Коэффициент переуплотнения OCR
Сопротивление НН сдвигу Cu
Коэффициент консолидации Ch
Угол внутреннего трения φ’
Коэффициент бокового давления Ko
Чувствительность St
Коэффициент фильтрации k
+
+
+
++
+
Drained Undrained

16. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ГЛИНИСТЫХ
ГРУНТОВ
КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕУПЛОТНЕНИЯ OCR и
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ГРУНТОВ St
tn
v
vt
Qk
q
kOCRКПУ
0
'
0
)(
1
10
100
1000
0.1 1.0 10.0
Нормализованный коэффициент трения, Fr
Нормализованноелобовоесопротивление,Qtn
Насыпные грунты
Морские и озерные ПЕСКИ
Морские и озерные АЛЕВРИТЫ
Озерно-ледниковые отложения
Переходная толща lg III lz - g IIIlz (IIms?)
Моренные отложения g IIIlz (gIIms?)
Дислоцированные вендские глины
Озерно-ледниковые (4-7м)
Озерно-ледниковые (7-10м)
Озерно-ледниковые (10-12м)
0.022
0.044
0.11
0.22
1
5
10
25
2
Su/σvo
0.44
0.80
1.39
2.89
4-7м
10-12м
7-10м
St (OCR=1)
OCR=1 (St=1)
2510
Нормально
консолидированные
OCR=1; St=1
OCR Коэффициент переуплотнения
k = 0.2-0.5
• Среднее значение 0,33
• Нормально консолидированные глины 0,22
• Переуплотненные глины 0,50
St Чувствительность
ru
u
t
Fs
s
S
remolded
1.7
)(

17. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ГРУНТОВ НА ОСНОВЕ
НОРМАЛИЗОВАННЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗОНДИРОВАНИЯ И
SBTn

18. РЕШЕНИЕ ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ С
ПОМОЩЬЮ СРТ
Тип грунта
Свайные
фундаменты
Фундаменты
мелкого
заложения
Расчет осадки
Оценка качества
уплотнения
грунта
Оценка
разжижаемости
грунтов под
действием
сейсмической
нагрузки
Пески 1 – 2 1 – 2 2 – 3 1 – 2 1 – 2
Глины 1 – 2 1 – 2 2 – 3 3 – 4 1 – 2
Промежу
-точные
1 - 2 2 – 3 2 – 3 2 – 3 1 – 2Точность:
1 = Высокая
2 = Высокая до средней
3 = Средняя
4 = Средняя до низкой
5 = Низкая

19. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
К 2009 году СРТ вышло на новый уровень возможностей:
Классификация и типизация всего спектра
песчано-глинистых грунтов по составу
На основе нормализованных
значений Qtn, Fr и
идентификации типового
поведения грунтов SBTn
Расчленение разреза с точностью проведения границ
между стратиграфическими единицами до 5-10см
Определение прочностных и деформационных
свойств как для песчаных так и для глинистых грунтов
Изучение пространственной неоднородности
грунтов и возможность ее отображения в 2D (разрез)
и 3D (блок диаграммы Surfer)
 Замер порового давления
 Опыты по диссипации
Прогноз деформационного поведения грунтов, а так же
их динамической устойчивости
Решение прикладных задач по проектированию
фундаментов мелкого и глубокого заложения (выбор
типа основания, определение несущей способности и
расчет осадки основания
Выделение три уровня сложности инженерно-геологических изысканий
решения основных инженерно-геологических задач:1.
2.
Простой: SPT, CPT, образцы нарушенного сложения
Средний: SPT, CPTu, образцы нарушенного/ненарушенного сложения, крыльчатка,
сейсмотомография
Высокий: SPT, CPTu, образцы нарушенного/ненарушенного сложения, крыльчатка,
сейсмотомография + детальная корреляция полевых и л.р методов.

20. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
ВОПРОСЫ ?