,МПа (кгс/см
),вычисляют по формуле ГОСТ 27217-87
УДК624.131.38:006.354 Группа Ж39
ГОСУДАРСТВЕННЫЙСТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ГРУНТЫ
Методполевого определения удельных
касательныхсил морозного пучения
Soils.Field method for determining
frost-heavespecific tangential forces
ОКСТУ 0011
Дата введения1987-07-01
ИНФОРМАЦИОННЫЕДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН ИВНЕСЕН Научно-исследовательским институтом оснований и подземныхсооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР
ИСПОЛНИТЕЛИ
В.О.Орлов, д-ртехн. наук (руководитель темы); И.В.Шейкин, канд. техн. наук;В.Д.Филиппов; О.Н.Сильницкая
2. УТВЕРЖДЕН ИВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного строительногокомитета СССР от 29.01.87 № 18
3. ВВЕДЕНВПЕРВЫЕ
4. ССЫЛОЧНЫЕНОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
ОбозначениеНТД, на который дана ссылка | Номерприложения |
ГОСТ 3722-81 СТ СЭВ468-77 | Приложение 3 Приложение 3 |
5. ПЕРЕИЗДАНИЕ.Январь 1988 г.
Настоящийстандарт распространяется на грунты без жестких структурных связей,обладающие пучинистыми свойствами, и устанавливает метод полевогоопределения удельных касательных сил морозного пучения, действующихвдоль боковой поверхности фундамента, при исследованиях грунтов длястроительства.
Термины,применяемые в настоящем стандарте, и их пояснения приведены всправочном приложении 1.
1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Удельнуюкасательную силу морозного пучения определяют как отношениеизмеренной при испытаниях на специальных установках максимальнойкасательной силы морозного пучения, действующей на образецфундамента, к его боковой поверхности, находящейся в промерзающемгрунте.
Удельнуюкасательную силу морозного пучения определяют в целях:
назначенияглубины заложения и выбора типа фундаментов зданий и сооружений;
разработкимероприятий, уменьшающих силы и деформации морозного пучения иисключающих возможность появления недопустимых деформаций оснований ифундаментов.
1.2.Максимальные касательные силы морозного пучения определяют не менеечем для двух одинаковых образцов фундамента на испытательныхустановках, расположенных на площадках, очищенных в течение всегопериода испытаний от растительного покрова и снега на расстоянии (врадиусе) не менее 2 м от боковой поверхности образца фундамента.
1.3. Замаксимальную касательную силу морозного пучения принимают наибольшеезначение, полученное в результате испытаний образцов фундамента.
1.4. Местарасположения испытательных установок назначают в программеисследований на основе инженерно-геологической съемки в зависимостиот инженерно-геологических, гидрогеологических и геокриологических (врайонах распространения вечномерзлых грунтов) условий с учетомфакторов, влияющих на процессы морозного пучения грунта (положениеуровня подземных вод, наличие обводненных участков и т.д.), иразмещения существующих и проектируемых зданий и сооружений.
1.5. Результатыполевых определений удельных касательных сил морозного пучения должнысопровождаться данными о месте проведения испытаний, описаниемгрунтов и их физико-механическими xapaктеристиками, а также данными оглубине сезонного промерзания-оттаивания.
2.ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
2.1. В составустановки для определения удельных значений касательных сил морозногопучения должны входить:
образецфундамента:
анкерноеустройство (с центральным анкером, с анкерными сваями);
силоизмерительноеустройство (шариковый индикатор, тензометрический динамометр сзаписывающим устройством и др.);
приборы дляизмерения размеров отпечатков на верхней пластине шариковогоиндикатора (отсчетный микроскоп МПБ-2, лупа Польди и др.).
Принципиальныесхемы установок приведены в рекомендуемом приложении 2. конструкцияшарикового индикатора - в рекомендуемом приложении 3.
Примечание.Допускается использовать пружинные динамометры при жесткости пружиныдинамоментра не менее 0,05 MН/мм (5,0 тс/мм).
2.2. Конструкцияустановки должна обеспечивать:
неподвижностьанкерной тяги или системы упорных балок в течение периода испытаний;
центрированнуюпередачу усилия (касательной силы морозного пучения) на силоизмерительное устройство.
2.3. Приборы дляизмерения размеров отпечатков должны обеспечивать измерение глубиныотпечатка с погрешностью не более 0,01 мм, а диаметра отпечатка - неболее 0,1 мм.
2.4. 0бразецфундамента изготавливают в виде железобетонной стойки квадратногосечения 20Х20 и 30Х30 см. Размеры поперечного сечения и длину образцаопределяют в зависимости от вида грунта слоя сезонногопромерзания-оттаивания и глубины его промерзания.
Примечания:
1. В специальныхслучаях, определенных программой испытаний, допускается изготовлятьобразцы фундамента из других материалов (дерево, металл и др.) идругой формы.
2. Приприменении анкерного устройства с центральной тягой образец должениметь сквозное осевое отверстие диаметром, превышающим на 10 ммдиаметр анкерной тяги.
3. Допускаетсяприменение в качестве образцов фундамента жeлезобетонных свай.
2.5. Всеконструкции установки должны быть рассчитаны на нагрузку, превышающуюна 50% предполагаемую касательную силу морозного пучения,определяемую по указаниям рекомендуемого приложения 4.
2.6.Измерительные приборы должны быть защищены от непосредственноговоздействия солнечных лучей, сильного ветра, атмосферных осадков иснежных заносов.
3.ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ
3.1. Послемонтажа анкерного устройства в котлован (скважину, шурф) погружаютвертикально образец фундамента на глубину, равную нормативной глубинесезонного промерзания-оттаивания. Верх образца должен выступать надповерхностью грунта не менее чем на 0,5 м. Обратную засыпку котлованаследует выполнять с послойным трамбованием грунта слоями высотой неболее 0,1 м.
Примечание. Врайонах распространения вечномерзлых грунтов сроки монтажа установкидолжны быть назначены из условия обеспечения смерзания нижних концованкерных свай с вечномерзлым грунтом основания до начала сезонногопромерзания грунта.
3.2. Верхобразца фундамента необходимо выровнять жестким цементным раствором.В случае применения анкерного устройства с центральной тягой зазормежду тягой и центральным отверстием в образце следует заполнятьсмазкой (например, солидолом, техническим вазелином). Не допускаетсяпопадание в зазор цементного раствора.
3.3. Установкусилоизмерительных приборов следует производить не ранее чем через 10дней после погружения образца фундамента. При этом должно бытьобеспечено плотное примыкание прибора к образцу и анкерномуустройству.
3.4. Послемонтажа установки производят нивелирование отметки верха образцафундамента (относительно ближайшего репера), а также отметок верхаанкерных свай - в случае применения двуханкерного устройства.
3.5. Все работыпо монтажу установки должны быть выполнены до начала промерзаниягрунта (в период положительных температур воздуха).
4.ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
4.1. Снятиепоказаний динамометров с записывающим устройством или измерение глубины отпечатков на верхней пластине шарикового индикаторапроизводят после промерзания грунта на всю глубину сезонногопромерзания-оттаивания.
Примечания:
1. Приотсутствии записывающего устройства показания динамометров следуетснимать не реже раза в 7 дней с начала промерзания грунта.
2. При демонтажешарикового индикатора гайка и контргайка должны быть отвернуты припомощи двух гаечных ключей (с приложением встречных моментоввращения) для исключения сдвига пластины индикатора относительношариков.
3. Допускаетсяизмерять диаметры отпечатков на верхней пластине шариковогоиндикатора. При эллипсовидной форме отпечатка измеряют меньший егодиаметр.
4.2. Передснятием показаний силоизмерительных устройств должно быть произведенонивелирование отметок верха образца фундамента и верха анкерных свай.Допустимые расхождения с отметкой, определенной после монтажаустановки, составляют: ±10 мм - при талых грунтах основания и±6 мм - при вечномерзлых грунтах основания.
4.3. Результатыизмерений размеров отпечатков и показания динамометров заносят вжурнал, форма которого приведена в рекомендуемом приложении 5.
5.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Удельнуюкасательную силу морозного пучения ,МПа (кгс/см),вычисляют по формуле
, (1)
где 
- максимальная касательная сила морозного пучения, зарегистрированнаяпоказаниями приборов, МН (кгс);
- периметрпоперечного сечения образца фундамента, м (см);
- глубинасезонного промерзания (оттаивания) грунта, м (см);
- вес образцафундамента, МН (кгс).
Примечание. Вслучае применения шарикового индикатора силу ,МН (кгс), вычисляют по формуле
, (2)
где 
(
=1,2, 3) - силы, МН (кгс), рассчитанные по размерам каждого из трехотпечатков по формулам:
при определениипо глубине отпечатка
; (3)
при определениипо диаметру отпечатка
, (4)
где 
- твердость металла верхней пластины индикатора, МН/мм(кгс/мм);
- диаметршарика, мм;
- глубинаотпечатка i-го шарика, мм;
- диаметротпечатка i-го шарика, мм.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
ПОЯСНЕНИЯТЕРМИНОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В НАСТОЯЩЕМ СТАНДАРТЕ
Морозное пучениегрунта - увеличение объема влажного грунта при замерзании в нем воды,приводящее к подъему слоя промерзающего грунта.
Касательная силаморозного пучения - сила, действующая в процессе подъемапромерзающего грунта вдоль боковой поверхности фундамента,обусловленная сопротивлением смерзания и трения его с промерзающимгрунтом.
Удельноезначение касательной силы морозного пучения - касательная силапучения, отнесенная к площади боковой поверхности фундамента,контактирующей с промерзающим грунтом.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Рекомендуемое
Схемыустановок для определения удельных касательных сил морозного пучения
Установкас центральным анкером
а) с анкернойплитой
| б) слопастями
|
Установкас анкерными сваями
1 - образецфундамента; 2 - силоизмерительное устройство; 3 - анкерная тяга; 4 -анкерная свая; 5 - анкерная плита; 6 - система упорных балок; 7 -подошва слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта; 8 - анкернаятяга с лопастями (для районов распространения вечномерзлых грунтов)
Черт. 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое
Рекомендациипо изготовлению шарикового индикатора
Шариковыйиндикатор (см. черт. 2) состоит из двух стальных пластин, междукоторыми в сепараторе расположены три шарика из высокопрочной стали(шарики подшипников - по ГОСТ 3722-81).
Схемашарикового индикатора
1 - образецфундамента; 2 - пластины индикатора; 3 - сепаратор с шариками; 4 -анкерная тяга; 5 - гайка и контргайка; 6 - шайба (полиэтиленоваяпрокладка)
Черт. 2
Для фиксацииположения шариков в нижней пластине устраивают три лунки,расположенные в вершинах равностороннего треугольника, центр которогодолжен совпадать с центром пластины. При этом расстояние от централунки до края пластины должно быть не менее 2(- диаметр шарика).
Верхняя пластинасо стороны, обращенной к шарикам, должна быть отшлифована.
Дляизмерительной установки с одним анкером пластины должны иметьцентральное отверстие для пропуска анкерной тяги.
Размеры пластини шариков в зависимости от значения предполагаемой касательной силыморозного пучения, действующей на образец фундамента, приведены втабл.1.
Значениетвердости стали верхней пластины устанавливают испытанием по методике СТ СЭВ 468-77 сиспользованием шарика диаметром, равным диаметру шариков, применяемыхв индикаторе, и наносят на пластину. Полученное значение должнонаходиться в пределах 1,0-2,5 кН/мм(100-250 кгс/мм).
При сборке иустановке шарикового индикатора все его детали должны быть покрытыконсервационной смазкой.
Таблица 1
Предполагаемаякасательная сила | Размерышарикового индикатора | |||
морозногопучения, МН (тс) | Размерыпластин в плане, см | Толщинапластин, мм | Глубиналунки в нижней пластине, мм | Диаметршариков, мм |
| 16х16 | 10 | 3 | 10 |
0,1(10) | 16х16 | 14 | 4,5 | 14 |
0,2(20) | 20х20 | 18 | 6 | 18 |
Примечание.Диаметры шариков могут отличаться от указанных в таблице на ±10%, но в каждом индикаторе должны быть равными между собой. | ||||
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Рекомендуемое
Определениепредполагаемых касательных сил морозного пучения грунта
Значениепредполагаемой касательной силы морозного пучения грунта 
,МН (кгс), вычисляют по формуле
, (5)
где - удельная касательная сила морозного пучения, МПа (кгс/см),принимаемая по табл. 2;
- нормативнаяглубина сезонного промерзания-оттаивания грунта, м (см);
- периметрпоперечного сечения образца фундамента, м (см);
- коэффициент,принимаемый в зависимости от материала образца фундамента, равный:
для бетона -1,0;
для дерева -0,9;
для металла -0,8.
Таблица 2
Грунты | Удельныекасательные силы морозного пучения | ||
| до1,5 | до2,5 | более2,5 |
1.Пылевато-глинистые при показателе текучести | 0,11(1,1) ------------- 0,13(1,3) | 0,09(0,9) ------------- 0,11(1,1) | 0,07(0,7) -------------- 0,09(0,9) |
пескимелкие и пылеватые при степени влажности |
|
| |
2.Пылевато-глинистые при 0,25 | 0,09(0,9) ------------- 0,1(1,0) | 0,07(0,7) ------------- 0,09(0,9) | 0,055(0,55) -------------- 0,07(0,7) |
пескимелкие и пылеватые при 0,8 | |||
крупнообломочныес заполнителем (пылевато-глинистым, мелкопесчаным) более 30% | |||
3.Пылевато-глинистые при | 0,07(0,7) ------------- 0,08(0,8) | 0,055(0,55) -------------- 0,07(0,7) | 0,04(0,4) -------------- 0,05(0,5) |
пескимелкие и пылеватые при 0,6 | |||
крупнообломочныес заполнителем (пылевато-глинистым, мелкопесчаным) от 10 до 30% | |||
Примечание.В знаменателе даны значения | |||
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Рекомендуемое
(Первая страницажурнала)
Организация______________________________________________________
Журнал№
полевогоопределения удельных касательных сил морозного пучения
Пункт_______________________________ | |
Объект______________________________ | |
Испытательнаяустановка № ____________ | |
Датамонтажа установки ________________ | |
Датаокончания испытаний ______________ | |
Образецфундамента № _________________ | Абсолютныеотметки: |
Материалобразца ______________________ | верхаобразца ________________________ м |
Размерыобразца _______________________ | верхаанкеров ________________________ м |
Весобразца ____________________________ | |
Глубинапогружения образца _____________ | |
Нормативнаяглубина сезонного | |
промерзания-оттаивания_________________ | |
Описаниегрунтовых условий ______________ |
Приборы (тип иномер) для измерения касательных сил морозного пучения (дляшарикового индикатора - твердость стали верхней пластины ,диаметр шариков).
Схемаразмещения установки для испытаний
(Последующиестраницы журнала)
Объект_______________________ Испытание № ___________ Стр.___________
Пока-зания прибо- ров для изме- | Размерыотпечатков шарикового индикатора | Пери-метр образца фунда- мента | Глу-бина погру- жения образца
| Весобразца фунда- мента
| Сила
|
| Удельнаякасательная сила морозного пучения | При-меча- ние | ||||||
Дата | рениясилы мороз- | Глубинаотпечатка | Диаметротпечатка | м(см) | м(см) | (кгс) | | |||||||
| ногопуче- ния | 1-йотпе- чаток | 2-йотпе- чаток | 3-йотпе- чаток | 1-йотпе- чаток | 2-йотпе- чаток | 3-йотпе- чаток |
| МПа(кгс/см |
| ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответственныйисполнитель ________________________________________
(должность,подпись, инициалы, фамилия)
Наблюдатели: 1.___________________________________________________
(должность,подпись, инициалы, фамилия)
2.___________________________________________________
СОДЕРЖАНИЕ
1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2.ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
3.ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ
4.ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
5.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ1 (справочное). ПОЯСНЕНИЯ ТЕРМИНОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В НАСТОЯЩЕМ СТАНДАРТЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ2 (рекомендуемое). Схемы установок для определения удельныхкасательных сил морозного пучения
Установкас центральным анкером
Установкас анкерными сваями
ПРИЛОЖЕНИЕ3 Рекомендуемое (рекомендации). по изготовлению шарикового индикатора
Схемашарикового индикатора
ПРИЛОЖЕНИЕ4 (рекомендуемое). Определение предполагаемых касательных силморозного пучения грунта
ПРИЛОЖЕНИЕ5 (рекомендуемое).
0,1(10)
0,2(20)
0,5;
0,95
0,5;
0,95;
0,25;
, МН (кгс)
,мм 
,