E-mail Таманьгеотест

Главная / Услуги / Динамические испытания свай

Динамические испытания свай

Апрель 17, 2020

Динамические испытания свай

Сущность этого метода испытаний свай сводится к вычислению несущей способности свай на основании данных о величине их заглубления на последнем этапе принудительного погружения или при контрольной добивке. Испытания свай динамической нагрузкой проводят для определения возможной глубины их погружения и изменения величины отказов, а также для оценки несущей способности свай. Отказом сваи считают величину погружения ее в грунт от одного удара молота. Вся суть проверки обеспечения несущей способности свай по грунту сводится к выполнению следующего условия: фактический отказ не должен превышать величину расчетного отказа. Расчетный отказ определяется в соответствии с аналитическими формулами или на основе волновой теории удара, фактический — в результате проведения динамических испытаний свай.

Комплекс работ по динамическому испытанию свай включает подсчет общего количества ударов и общей осадки на каждый метр погружения.
Добивку свай после «отдыха» следует производить тем же молотом и при той же высоте подъема ударной части. Полученный при добивке отказ испытуемых свай должен быть равен или меньше расчетного отказа.

По результатам испытаний оформляется отчет в соответствии с ГОСТ 5686-2012. Отчет содержит текстовую часть и графические приложения. График зависимости общего количества ударов и осадки на каждый метр погружения приведен ниже.

График — изменение отказов по глубине

Теория данного метода базируется на решении Герсеванова М. Н. в предположении энергетического баланса между ударной массой, сваей и грунтом. Данное выражение применяется без учета упругой работы грунта и сваи:

На основе исследований Бахолдина Б. В. было предложено следующее выражение, которое учитывает упругую составляющую работы грунта и сваи:

Левая часть уравнений это работа по перемещению сваи в грунте, правая часть – доля кинетической энергии удара молота. Данные формулы и обозначения приведены в п.7.3.7 СП 24.13330.201

На практике динамические испытания используются для контроля несущей способности по грунту. Для этого, уравнение решается относительно величины отказа Sa:

Рассчитанная по этой формуле для заданной несущей способности сваи по грунту величине Fu величина проектного отказа сваи Sa является контрольной цифрой. Если при испытаниях фактический отказ больше проектного, тогда принимается решение о проведении испытаний грунтов сваей статической нагрузкой, т.к. большее значение отказа говорит о меньшем сопротивлении грунта вокруг сваи и, как следствие, недостаточной несущей способности.

Важным аспектом, обеспечивающим достоверность полученных результатов (отказов) является предшествующий испытаниям «отдых» сваи. Отказ сваи полученный без времени отдыха называется ложным отказом. Время отдыха регламентируется требованиями ГОСТ 5686-2012 и устанавливается в зависимости от вида грунта. Максимальное время отдыха сваи (20 суток) соответствует слабым глинистым грунтам, в которых происходит тиксотропное нарушение структуры.

 Динамические испытания за рубежом имеют совершенно другую теоретическую базу, методика, интерпретация результатов в корне отличаются от испытаний свай динамической нагрузкой в РФ. Рассмотрим в качестве примера метод динамических испытаний распространенный в США, Канаде, Австралии, а также в ряде европейских стран. Метод динамических испытаний стандартизирован американским обществом по испытаниям материалов (ASTM). D4945-89 «Standard Method for High Strain Testing of Piles.» в данном документе содержатся требования к проведению и анализу результатов испытаний. В отличие от российских норм, динамическому испытанию могут быть подвергнуты все типы свай, в том числе устраиваемые в скважинах (буровые, набивные и т.д.).

Метод динамических испытаний основан на исследованиях (Rausche, F., Moses, F., Goble, G. G.), проведенными в 1960-х и 1970-х годах в Case Western Reserve University , штат Огайо. 

По результатам динамических испытаний оценивается сопротивление грунта по измерениям силы и скорости, полученным на верхней части сваи от воздействия сбрасываемого веса. Удар создает сжимающую волну, которая движется вниз по стволу фундамента.

Пара тензодатчиков получает сигналы, необходимые для вычисления силы, в то время как измерения от пары акселерометров интегрируются для получения скорости. Эти датчики подключены к системе (например, PDA), которая записывает, обрабатывает и отображает данные, а с помощью программного обеспечения рассчитываются конечные результаты. Существует несколько программных комплексов, позволяющих производить оценку несущей способности по результатам динамических испытаний. Рассмотрим одну из самых коммерчески успешных программ CAPWAP (Cаse Pile Wave Analysis), которая реализуется в PDA.

CAPWAP — это метод итеративного подбора кривой, при котором отклик сваи, определенный в модели волнового уравнения, сопоставляется с измеренным откликом фактической сваи за один удар молота. Модель сваи состоит из серии непрерывных сегментов, а общее сопротивление внедренной части сваи представлено серией пружин (статическое сопротивление) и демпферов (динамическое сопротивление). Статическое сопротивление формулируется на основе идеализированной упругопластической модели почвы, где граница текучести определяет смещение, при которой грунт изменяется от упругого до пластического поведения. Динамическое сопротивление формулируется с использованием модели вязкого демпфирования, которая является функцией параметра демпфирования и скорости.

Силы и ускорения, действующие на фактическую сваю во время первоначального удара, регистрируются с помощью тензодатчика и акселерометра, установленных на голове сваи. Измеренное ускорение используется в качестве входных данных для модели сваи. Сигнал силы-времени на голове сваи рассчитывается с использованием модели и сравнивается с измеренным сигналом силы-времени. Параметры распределения сопротивления грунта, землетрясения и демпфирования впоследствии изменяются (калибруются), пока не будет достигнуто совпадение между измеренными и рассчитанными сигналами. Пример сравнения измеренного и рассчитанного сигнала силы от одной из свай показан на рисунке. После достижения приемлемого соответствия решение дает оценку несущей способности сваи по грунту.

Пример сопоставления измеренного и рассчитанного сигнала (Goble,1993)Рисунок — Пример сопоставления измеренного и рассчитанного сигнала (Goble,1993)

Компания «ТАМАНЬГЕОТЕСТ» располагает данным оборудованием, позволяющем проводить динамические испытания по требованиям ASTM, а также осуществлять измерение напряжений в сваях при их забивке для контроля целостности сваи (при использовании гидромолотов).


Получить квалифицированную консультацию кандидата технических наук

Краснодар +7 (861) 210-26-56

ОТПРАВИТЬ ЗАЯВКУ

Динамические испытания свай
Динамические испытания свай
Динамические испытания свай