Испытания грунтов прессиометром (PMT) — это метод полевых геотехнических исследований, направленный на определение механических свойств грунта в естественных условиях залегания. С помощью прессиометра измеряют деформационные и прочностные характеристики грунта под воздействием радиального давления.
Прессиометрическое испытание грунтов (PMT – Pressumemeter Testing)— это полевой метод, используемый для определения прочностных и деформационных характеристик грунта. Метод основан на измерении деформации грунта под действием давления, создаваемого расширяющимся зондом (прессиометром) в предварительно пробуренной скважине.
Прессиометрические испытания регламентируются ГОСТ 20276.2-2020 "Грунты. Метод испытания радиальным прессиометром".
Ниже приведен принцип работы прессиометра, области применения и преимущества метода.
Основные области применения прессиометра (PMT):
Прессиометр измеряет предельное давление, которое грунт может выдержать без разрушения.
При строительстве 30-этажного жилого комплекса на глинистых грунтах в Москве данные прессиометра помогли определить оптимальную глубину фундамента, исключив риск просадки.
• Проектирование фундаментов
Определение типа фундамента (ленточный, свайный, плитный) на основе модуля деформации и прочности грунта.
Для промышленного цеха в Ростове-на-Дону на песчаных грунтах прессиометрические испытания показали, что свайный фундамент эффективнее плитного из-за низкого модуля деформации.
• Анализ устойчивости склонов и откосов
Исследование сопротивления грунта сдвигу для предотвращения оползней.
Перед строительством автодороги в Сочи прессиометр использовали для оценки устойчивости крутого склона, что позволило укрепить его анкерами.
• Расчёт модуля деформации
Определение параметров для прогноза осадки сооружений.
При возведении моста через Волгу в Саратове данные прессиометра помогли рассчитать ожидаемую осадку опор.
• Оценка уплотнения грунта
Контроль качества уплотнения насыпей и дамб.
После уплотнения грунта под железнодорожную насыпь в Казани прессиометр подтвердил достижение требуемой плотности (коэффициент уплотнения 0,95).
• Геотехнический мониторинг
Наблюдение за изменением свойств грунта в процессе строительства.
При прокладке тоннеля метро в Санкт-Петербурге прессиометр фиксировал рост бокового давления на обделку, что позволило скорректировать режим проходки.
• Сейсмические исследования
Оценка риска разжижения песчаных грунтов при землетрясениях.
В сейсмоопасной зоне Камчатки прессиометр выявил зоны рыхлых песков, склонных к разжижению, что повлияло на проект укрепления фундаментов.
• Расчёт подпорных конструкций
Определение бокового давления грунта на стены и анкеры.
При строительстве портовой подпорной стены в Новороссийске прессиометрические данные помогли выбрать тип анкерного крепления.
Преимущество испытаний прессиометром:
Испытания проводятся in situ (в естественных условиях), что исключает искажение свойств грунта при отборе образцов, характерное для лабораторных методов;
2. Возможность тестирования на разных глубинах;
3. Универсальность применения.
Подходит для всех типов грунтов.
4. Комплексная оценка параметра грунта.
Позволяет определить несколько ключевых характеристик за одно испытание:
- Модуль деформации грунта (Е);
- Предельное давление (PL);
- Горизонтальное напряжение в массиве;
- Коэффициент бокового давления.
Электронные датчики и ПО обеспечивают автоматизацию измерений, мгновенную визуализацию результатов и их интеграцию в отчеты.
Принцип работы прессиометра:
1. Конструкция прибора:
- Зонд (измерительная камера): цилиндрическая резиновая мембрана, которая расширяется под давлением.
- Система подачи давления: гидравлический или пневматический насос, нагнетающий жидкость или газ в зонд.
- Измерительные датчики:
• Датчик давления (манометр или электронный сенсор).
• Датчик объема (измеряет изменение объема камеры).
- Регистрирующее устройство: фиксирует данные в реальном времени (давление, деформации).
2. Физическая основа:
- При нагнетании жидкости/газа в зонд резиновая мембрана расширяется, создавая радиальное давление на стенки скважины.
- Грунт деформируется, и по зависимости давление–деформация определяются его механические свойства:
- Модуль деформации грунта (E).
- Предельное давление (PL).
- Коэффициент бокового давления грунта.
3. Типы прессиометров:
- - Радиальный (Ménard): зонд опускается в предварительно пробуренную скважину.
- - Самозабуривающийся (Push-in): зонд внедряется в грунт без предварительного бурения (например, прессиометр типа "cone pressuremeter").
Технологический процесс выполнения исследования
Перед началом проведения испытаний в соответствии с ГОСТ 20276.2-2020 выбирается:
- Режим испытания: быстрый или медленный
- Схема нагружения грунта (к примеру: нагрузка - разгрузка - повторное нагружение)
- Количество ступеней нагружения
- В соответствии с характеристиками грунта и режимом нагружения устанавливается время выдерживания ступени нагружения до условной стабилизации
1. Подготовка к испытаниям:
Бурение скважины:
- Диаметр скважины не должен превышать диаметр зонда прессиометра (обычно 76–127 мм) более чем на 10 мм.
- Глубина определяется проектом (часто на уровне заложения фундамента).
2. Установка зонда:
- Зонд прессиометра опускается в скважину на заданную глубину.
- Для компенсации бокового давления грунта зонд может заполняться контурной жидкостью (вода, глинистый раствор).
3. Этапы испытания:
- Начальное обжатие:
- В зонд подается давление, необходимое для контакта мембраны со стенками скважины (ликвидация зазоров).
- Основная стадия:
Поэтапное ступенчатое увеличение давления с фиксацией:
- Давления (P).
- Объемной деформации (ΔV) или радиального смещения стенок скважины.
- Каждая ступень давления выдерживается до стабилизации деформаций.
- Разгрузка:
- Постепенное снижение давления для оценки упругой составляющей деформации.
Примеры использования (кейс-стадии)
3. Испытание грунтов при строительстве производственного корпуса в г. Владимир.
Часто задаваемые вопросы (FAQ) по испытаниям прессиометром (PMT):
Прессиометрические испытания могут проводиться для всех типов грунта, в том числе скального, с модулем деформации до 1000 МПа.
• Сколько времени занимает проведение исследования?
Продолжительность одного испытания варьируется от нескольких часов до более чем суток и зависит от инженерно-геологических условий участка, типа исследуемого грунта, количества ступеней нагружения, а также от режима испытания (быстрого или медленного) и схемы испытания (нагрузка-разгрузка-повторное нагружение).
Нормативные документы по испытаниям прессиометром (PMT):
• ГОСТ (Государственные стандарты России):
ГОСТ 20276.2-2020: "Грунты. Методы полевых испытаний сваями, штампами, прессиометрами и крыльчатками".
• EN (Европейские стандарты):
EN ISO 22476-4:2012: "Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 4: Ménard pressuremeter test".
EN ISO 22476-5:2012: "Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 5: Flexible dilatometer test".
• ASTM (Американское общество по испытанию материалов):
ASTM D4719/D4719M-20: "Standard Test Methods for Prebored Pressuremeter Testing in Soils".
