Методы отбора проб для лабораторных анализов грунтов. Отбор образцов грунта для лабораторных работ. Основные правила отбора проб

ГОСТ 12071-2014 "Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов"

4.1 Общие положения

1. Отбор образцов грунта и объем проб нарушенного или природного сложения (монолитов) осуществляют для описания грунтов и определения их свойств в лабораторных условиях согласно ГОСТ 5180, ГОСТ 12248, ГОСТ 12536, ГОСТ 22733, ГОСТ 23161, ГОСТ 23740, ГОСТ 24143, ГОСТ 26263, ГОСТ 30416.
2. Образцы грунта отбирают из зачищенных забоя и стенок горных выработок (шурфов, котлованов, буровых скважин и т.п.), естественных и искусственных обнажений и дна акваторий .
3. Для определения полного комплекса физико-механических свойств грунтов проба должна состоять из одного или нескольких монолитов в зависимости от состава намечаемых лабораторных работ .
4. Монолиты сразу после отбора должны быть ориентированы (отмечают верх монолита).

4.2 Оборудование и материалы

1. Для отбора монолитов из открытых горных выработок используют лопату, нож, режущие кольца и грунтоносы разного типа.

1. Для изоляции монолитов талых грунтов применяют парафин нефтяной марки НВ 56-58 по ГОСТ 23683 с добавкой 35% - 50% (по массе) гудрона, марлю, изоляционную ленту, а также церезин по ГОСТ 2488.

Размеры монолитов для определения плотности и влажности грунта см. на странице сайта "Методы определения характеристик грунта "

Количество монолитов грунта для лабораторных испытаний

ОСН АПК 2.10.01.001-04 "Проектирование мелкозаглубленных фундаментов
малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах"

Глава 4. п.:

1. При проведении инженерно-геологических изысканий на площадке планируемого строительства отбор проб грунта для лабораторных испытаний должен производиться через каждые 25 см по глубине выработок в слое сезонного промерзания.
   Нормативная глубина промерзания d fh определяется по указаниям СНиП 2.02.01-83*.
   При выявлении подземных вод на обследуемом участке глубину выработок следует увеличить в соответствии с данными табл. 2, характеризующими минимальное расстояние Z между нормативная глубина промерзания d fh и глубиной залегания подземных вод d w .

Таблица 2

Отбор проб грунта из шурфов для лабораторных испытаний

Указания по полевой документации инженерно-геологических
и поисково-разведочных работ при изысканиях автомобильных дорог

При отборе проб грунта следует учитывать требования ГОСТ 12071-60 .
Отбор проб грунта из шурфов производят послойно. В случае мощности слоя более 1-го метра, он может быть охарактеризован несколькими образцами.
Пробы с нарушенной структурой отбирают в интервале по глубине 10 см.
Например, образец взят с глубины 1,10-1,20 м.
Вас образца должен быть около 500 грамм, в случае мелкоземистых грунтов, а при необходимости отбора проб на стандартное уплотнение (например для грунтов выемок) - 3-3,5 кг.
Отбор образцов крупнообломочных грунтов осуществляется бороздовым методом. Отобранные образцы подвергают грохочению для разделения на фракции. Куски размером более 100 мм следует отбирать вручную. Из мелких фракций грунтов, прошедших через сито, 20 мм отбирают квартованием среднюю пробу весом 3 кг для испытания в лаборатории.
Отбор проб грунтов с ненарушенной структурой (монолитов) производят двумя способами:

1. При помощи режущих колец. Этот способ применяют в тех случаях, когда не нужно определять компрессионные свойства грунта, а требуется определить только коэффициент пористости грунта. Режущие кольца сделаны из металла и имеют стенки толщиной не более 2 мм.
   С одного конца кольцо заострено за счет внешнего диаметра, на другой надевается крышка с небольшим отверстием для выхода воздуха.
   Внутренний диаметр режущих колец должен быть не менее 10 мм. Высота кольца должна быть не более диаметра.
   Кольца меньшего диаметра применяются при взятии монолитов глинистых и суглинистых грунтов, большего - супесчаных и песчаных грунтов.
   Перед взятием монолита стенку шурфа выравнивают и зачищают; кольцо на заданной глубине прислоняют вплотную острым концом к стенке шурфа и вдавливают в грунт до тех пор, пока крышка немного погрузится в грунт.
   После этого кольцо с грунтом осторожно извлекают при помощи почвенного ножа, крышку снимают, срезают лишний грунт заподлицо с краями кольца, и взвешивают кольцо с грунтом, предварительно обтерев его снаружи от приставшего грунта, на технических или аптекарских весах с точностью до 0,1 грамма. Вычтя из веса кольца с грунтом вес кольца, определяют вес грунта; разделив вес грунта на объем кольца, получают объемный вес грунта.
   Взвешивание производят троекратно.
   Одновременно с этой же глубины отбирают пробу грунта для определения естественной влажности и пробу грунта нарушенной структуры весом 0,5 кг для определения удельного веса грунта, гранулометрического состава, пластичности.


2. В тех случаях, когда необходимо определить компрессионные свойства грунта, угол внутреннего трения, сцепление, временное сопротивление раздавливанию и др. в образце с ненарушенной структурой монолит отбирают в виде куба или параллелепипеда с размерами сторон для скальных грунтов не менее - 100×100×100 мм, для крупнообломочных сцементированных мерзлотой, дресвяных и гравийных 200×200×200 мм щебенистых и галечниковых - 300×300×300 мм, песчаных сцементированных мерзлотой и глинистых 200×200×200 мм.
   При возникающих затруднениях допускается производить отбор образцов произвольной формы с сохранением указанных размеров сторон как минимальных.
   Стенку шурфа выравнивают, зачищают и на заданной глубине почвенным ножом намечают квадрат несколько больше требуемого размера. По мере углубления в стенку шурфа образцу постепенно придают правильную форму и необходимый размер.
   Во избежание высыхания взятый монолит здесь же у шурфа, парафинируют и тщательно упаковывают по правилам, изложенным в ГОСТе 12071-66.

Описание шурфов

Описание и зарисовку шурфа производят по мере его проходки.
Шурф крепят после того, как произведено описание пород, сделана их зарисовка и отобраны пробы грунта для лабораторных испытаний. Величина описываемого интервала глубин не должна превышать 2-х м.
Перед описанием стенки шурфы должны быть очищены от налипшей породы и отпрепарированы ножом так, чтобы отчетливо выделялись контакты слоев и структура грунта. Среднюю мощность слоя и глубину его залегания определяют как среднее арифметическое из замеров, произведенных в 3-х и 4-х характерных точках перегиба. Определение плотности связных грунтов производят по таблице № 4. При описании шурфов кроме описания пород отмечают ходы землероев, червей, трещиноватость.
Зарисовку шурфа производят, как правило, по одной стенке. Четыре стенки зарисовывают в том случае, если породы залегают наклонно или линзообразно, при этом делают замеры до подошвы пласта по углам шурфа, а если нужно, то и посредине стенки. При зарисовке по четырем стенкам, стенки шурфа должны быть ориентированы по странам света. Зарисовку делают в принятых условных обозначениях (см. рис. 3) в масштабе 1:20, 1:50, 1:100.

Отбор проб грунта выполняется совместно с работами по проведению инженерно-геологических изысканий. Под грунтом в строительстве понимают верхний слой литосферы, включающий в себя скальные, а также полускальные и рыхлые горные породы.

Цели отбора проб

К основным целям отбора образцов грунта относят:

• классификация пород грунта и установление состава разреза (или осадочных слоев и пластов);
• выявление оптимальной величины откосов при выполнении земляных работ;
• описание характеристик, свойств грунта и его составляющих с точки зрения возможности их использования в качестве стройматериалов;
• установление физико-механических характеристик грунта для выявления его несущей способности (так называемая проба грунта под фундамент).

Методы отбора проб грунта

Методы, используемые для отбора образцов грунта, зависят от вида исследуемой почвы. Отбираются грунты с:

• нарушенной структурой;
• с ненарушенной или монолитной структурой.

При заборе образцов рыхлых пород, к примеру, песчаных, могут отбираться пробы нарушенной структуры, а для изучения связных пород‚ таких как рыхловатые грунты, глина и т.п., необходим забор ненарушенной, т.е. монолитной структуры. Для таких образцов требуется бурить скважины. Любой способ бурения позволяет получить качественный образец с ненарушенной структурой и обеспечить соответствие свойствам слоев, из которых отбираются пробы грунта.

Методы отбора разнообразны, среди них:

• точечный метод для взятия небольших образцов грунта;
• бороздовой, основанный на вспахивании борозд по всей протяженности пласта;
• валовой, позволяющий использовать для анализа весь выработанный грунт.

Как правильно отобрать пробы?

При отборе грунтов следует:

• исключить полностью попадание случайных включений;
• обеспечить соответствие образца грунта слою почвы места забора проб;
• не курить во время забора проб;

Как правило, при взятии проб ведется журнал, в котором ставятся отметки о месте, времени отбора образцов и составляется соответствующий акт. Что касается объема взятого образца, то он должен обеспечивать возможность всех запланированных исследований. Для грунтов нарушенной структуры эта величина не менее 2000 см², а для монолитов составляет более 500 см².

Пробы почвы, в зависимости от необходимости проведения тех или иных определений, отбирают в стеклянные (пластиковые) емкости или полиэтиленовые пакеты.

Необходимым условием отбора проб почв является их предохранение от вторичного загрязнения (в том числе атмосферными осадками) на всех этапах отбора проб.

Для отбора проб почвы необходимо использовать инвентарь, изготовленный из металла (нержавеющая сталь), керамики, пластмассы и т.п. Все рабочие поверхности должны быть тщательно очищенными от загрязнений и не иметь признаков коррозии и ржавчин

Правила отбора проб

Для лабораторных исследований физико-механических свойств грунтов отбирают пробы с нарушенной или ненарушенной (монолиты) структурой. Вид пробы зависит от целей исследования горной породы и ее состояния, а способ отбора - от типа разведочной выработки из которой отбирают пробу. При инженерно-геологических изысканиях применяют три метода отбора проб: точечный, бороздовой и валовый. Точечный метод заключается в том, что слой породы характеризуют одним или несколькими образцами относительно небольшого размера. При бороздовом методе по всему опробуемому пласту вкрест его простирания делают борозды, из которых отбирают грунт для пробы. Валовый метод состоит в исследовании всего извлеченного из выработки грунта. Два последних метода обычно применяют при разведке строительных материалов

Физико-механические свойства грунтов при инженерно-геологических изысканиях исследуют для следующих целей:

• · классификация пород и выделение литологических слоев, пластов и других элементов геологического разреза;
• · определение расчетных характеристик физико-механических свойств грунтов, слагающих основание проектирующих сооружений, естественный и искусственный откосы;
• · определение характеристик грунтов, предназначенных для использования в качестве строительных материалов.

Монолиты отбирают для определения расчетных характеристик физико-механических свойств связных пород. Для рыхлых песчаных пород монолиты можно заменить пробами с нарушенной структурой, но в этом случае надо определять плотность грунтов в естественном залегании полевыми методами.

При отборе проб необходимо соблюдать следующие основные правила:

• · проба должна быть характерной для того слоя, из которого она взята, и не содержать случайных включений и загрязняющих примесей;
• · каждая проба должна быть немедленно упакована, снабжена этикеткой по установленной форме, занесена в журнал разведочной выработки и помечена зарисовке горной выработки;
• · после упаковки и регистрации проба должна быть туту же отправлена в полевую лабораторию или в соответствующее место хранения.

Объем отбираемых проб должен быть достаточным для выполнения всех определений. Объем проб с нарушенной структурой для скальных и крупнообломочных должен быть не менее 2000 см 2 , для песчаных - не менее 1000см 2 , для глинистых - не менее 500см 2 .

Монолиты, отбираемые из горных выработок, могут иметь форму куба или цилиндра (отобранные из скважин).

Консервирование монолитов.

После извлечения из грунтоноса монолит очищают от шлама и немедленно консервируют для сохранения структуры и естественной влажности грунта. Существуют два способа консервации: парафинированием и упаковкой в жесткую тару. При упаковке монолита следует отметить его верх и в случае необходимости дать ориентировку по странам света.

Монолит, отобранный из жесткой тары, покрывают слоем туго обматывают марлей, предварительно пропитанной расплавленным парафином. Затем поверх марли его покрывают еще одним слоем парафина, вновь обматывают марлей и покрывают третьим слоем парафина. До парафинирования на верхнюю грань образца кладут этикетку, завернутую в кальку, которую также покрывают парафином. Второй экземпляр этикетки смачивают расплавленным парафином, прикрепляют к поверхности запарафинированного образца и также покрывают тонким слоем парафина.

Монолиты грунта, отбираемые в жесткую тару (обойму) или специально изготовленные металлические или деревянные ящики, упаковывают в той же таре. На верхнюю грань образца между резиной и крышкой кладут этикетку, а вторую этикетку прикрепляют к поверхности жесткой тары.

Для парафинирования монолитов применяют смесь, состоящую из двух частей парафина и одной части гудрона, которую подогревают до температуры 60-65 градусов. Перевозить монолиты надо в деревянных ящиках. Во избежание повреждений упаковки промежутки между монолитами засыпают опилками. Образцы талых пород необходимо предохранять от замораживания, а мерзлых - от оттаивания, так как при этом они теряют структуру.

В рамках которых мы занимаемся отбором проб грунтов. В качестве грунта в сфере строительства понимают изучение верхнего слоя литосферы, состоящего из скальных, полускальных и рыхлых горных пород.

С какой целью геологи занимаются отбором проб:

— Для классификации и определения состава в разрезе, содержащего пласты и осадочные слои.

Для расчета оптимального размера откосов, связанных с земляными работами.

Для описания характеристик (возможности их применения в строительстве в качестве материалов).

Определения несущей способности посредством геологических изысканий грунта , расположенного в основании фундамента.

При отборе проб пользуются различными методами, определяемыми в соответствии с исследуемыми грунтами. Для отбора используются грунты, имеющие либо нарушенную либо ненарушенную структуру.

Работая с рыхлыми породами, к примеру, песчаными, можно использовать для исследований образцы, имеющие нарушенную структуру. Для работы с связными породами используют только монолитную структуру.

Если геологи хотят сохранить монолитную структуру, следует обеспечить профессиональное бурение инженерных скважин . Можно воспользоваться любыми способами, предназначенными для получения образца, сохранившего ненарушенную структуру. Для обеспечения качественного образца необходимо пробурить скважину с оптимальным диаметром в диапазоне от 108-ми до 168-ми миллиметров. В полевых испытаниях грунтов пользуются грунтоносом, то есть устройством, предназначенным для получения образца высокого качества. У пробы грунта, добытой из скважины, должна быть соблюдена форма куба или цилиндра.

Существует несколько распространенных способов по отбору проб грунтов.

Использование точечного метода более эффективно при отборе небольших грунтовых образцов.

Применение бороздового метода связано с вспахиванием борозд на всю протяженность пласта. Забор проб осуществляется в различных местах борозды.

Использование валового метода дает возможность для использования в ходе исследований всего выработанного грунта.

Отбор грунтов выполняется с соблюдением основных правил и в определенной последовательности.

Необходимо позаботиться об исключении попадания случайных элементов и обеспечении соответствия между слоем почвы и местом получения проб.

Забор проб сопровождается ведением журнала, в который заносится информация об участке работ и времени, когда производится отбор проб, с составлением соответствующего акта.

Образцы отбираются в объеме, необходимом для проведения всех исследований, запланированных для обеспечения качественных инженерных изысканий. Для того, чтобы обеспечить лабораторию максимально достоверными сведениями, необходимо позаботиться о консервации образцов. Речь идет только о ненарушенных грунтах. Главная цель консервации заключается в сохранении первичной структуры с естественной влажностью образца. При транспортировке необходимо обеспечить защиту образцов от негативных воздействий среды.