ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2007, № 4, с. 361-365
МЕТОДОЛОГИЯ II МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
УДК 624.131
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, ПОЛУЧАЕМОЙ ПРИ ЗОНДИРОВАНИИ ГРУНТОВ В СООТВЕТСТВИИ С ГОСТ 19912-2001
© 2007 г. В. В. Дмитриев, И. И. Зубкова
Российский государственный геологоразведочный университет Поступила в редакцию 20.01.2007 г.
ческой информации. Испытания проводятся в соответствии с требованиями ГОСТ 19912-2001. По спланированной программе выполнены полевые испытания, позволившие оценить случайные и систематические погрешности определения основных параметров, получаемых при статическом и динамическом зондировании грунтов по ГОСТ 19912-2001.
Зондирование - наиболее распространенный метод полевых инженерно-геологических исследований грунтов. Регламентирует испытания ГОСТ 19912-2001, в котором не указывается требуемая точность результатов. Ограничения накладываются только на погрешности измерительных приборов [2]. При решении производственных задач поиск расчетных значений результатов испытаний проводится, в лучшем случае, с учетом заданной доверительной вероятности [3].
Согласно МИ 1317-04 [5], характеристиками метрологической точности результатов, получаемых при зондировании грунтов, могут быть оценки математического ожидания (среднее арифметическое значение) измеряемых параметров и дисперсии (среднеквадратическое отклонение). В структуре дисперсии можно выделить систематическую и случайную составляющие.
Ранее предпринимались попытки оценить точность определения сопротивления грунтов зондированию [1,4 и др.], но при этом рассматривались данные, полученные при испытаниях грунтов одной установкой или одним видом зондирования, систематическая составляющая погрешности измерений оказывалась неучтенной.
Для определения показателей качества результатов зондирования на опытной площадке учебного Сергиево-Посадского полигона Российского государственного геологоразведочного университета (РГГРУ) под руководством В.В. Дмитриева проведен эксперимент, в котором участвовали несколько организаций: ФГУП "Фундамент-проект", РГГРУ, Росгипроводхоз, ГУП МО "Мо-соблгеотрест", Мосгипротранс, Военпроект, предоставивших зондировочные установки, реально применяемые ими при инженерно-геологических изысканиях.
Экспериментальное сопоставление результатов зондирования грунтов различными установками проводили на глубинах от 0.7 до 10.3 м для разреза, сложенного покровными суглинками ту-гопластичными, флювиогляциальными супесями пластичными и твердыми, моренными суглинками от тугопластичных до твердых (рис. 1). Перечисленные грунты широко распространены на территории как Сергиево-Посадского района, так и всей Московской области.
Исследования проводили с учетом следующих положений: 1) установки, участвующие в эксперименте, должны соответствовать требованиям ГОСТ 19912-2001; 2) обработка результатов зондирования выполняется по ГОСТ 19912-2001 и ГОСТ 20522-96; 3) количество испытаний, проводимых каждой установкой, должно обеспечивать получение объективных результатов статистического анализа; 4) расстояние между створами и точками зондирования в створе должно гарантировать отсутствие влияния одной точки зондирования на другую (1.5 м для динамического зондирования и 1.0 м для статического зондирования).
Экспериментальное зондирование проводили на двух опытных участках размерами 4 х 10 м по девяти створам и сопровождали буровыми и лабораторными работами. Статическое зондирование выполнялось шестью установками, динамическое - четырьмя. Каждая установка провела по три испытания на участке. Всего выполнили 18 точек статического и 36 точек динамического зондирования. Схема опытной площадки с указанием установок, осуществлявших зондирование, приведена на рис. 2.
Обработка результатов зондирования с помощью дисперсионного анализа позволила получить для условного динамического сопротивления грунта погружению зонда ра и удельного ста-
Абс, 230
228
226
224
222
220
218
216
. отм., м
Скв. 1
sol QIv
Скв. 2
Абсолютная отметка устья выработки, м 229.91 230.08
Расстояние между выработками, м 10.3
Наименование и номер выработки скв. 1 скв. 2
т т
1
^2
3
4
—7—~7~
/ / 4
V / /
©
&
Рис. 1. Инженерно-геологический разрез площадки экспериментальных исследований учебного Сергиево-Посадско-го полигона РГГРУ: 1 - почвенно-растительный слой, 2 - суглинок, 3 - супесь, 4 - песок средней крупности, 5 - гравий, 6 - трепел, 7 - номер инженерно-геологического элемента, 8 - граница между видами грунтов, 9 - граница между разновидностями грунтов.
тического сопротивления грунта под конусом зонда дс оценки межустановочной (сму) и внут-риустановочной (аву) воспроизводимости результатов зондирования. Эти оценки характеризуют соответственно систематическую и случайную погрешности измерений показателей сопротивления грунтов зондированию и, следовательно, объективными мерами точности используемых методов измерений (табл.).
На рис. 3 и 4 приведены графики изменения с глубиной показателей зондирования р( и дс, являющиеся средними для каждой из установок, принимавших участие в эксперименте, а также средние значения р( и дс для всех установок. На этих же графиках приведены значения внутриустано-вочной и межустановочной дисперсий соответствующих показателей.
Как видно из таблицы, значения погрешностей получены в широком диапазоне сопротивлений грунта внедрению наконечника зонда: от 1 до 17 МПа для динамического зондирования, от 1 до 3
МПа для статического зондирования. Авторами для полученных экспериментальных данных установлена зависимость значений внутриустано-вочных и межустановочных составляющих дисперсии от средних значений сопротивления зондированию, которая может быть описана следующими линейными уравнениями: 1) для
динамического зондирования ср(( = 0.18р( + 0.43 (г = 0.96), = 0.23р( + 0.75 (г = 0.85); 2) для статического зондирования с ^ = 0.35#с + 0.02 (г = 0.93),
с мС = 0.13#с + 0.38 (г = 0.97), где р( - условное динамическое сопротивление грунта погружению зонда, дс - удельное статическое сопротивление
грунта погружению зонда, о,у и о,у - внутри-установочные погрешности соответствующих
р( ас
показателей зондирования, сму и с му - межустановочные погрешности соответствующих пока-
Опытный участок 1 ряд 1 ряд 2 ряд 3
▲ ▲
Ю^^С
7 м
Опытный участок 2
Скв. 1
▲ ▲
▲ ▲
ряд 4 ряд 5 ряд 6 Створ Установка Организация
▲ ▲ ▲ Створ 1 УЗК-7 Фундаментпроект
▲ ▲ ▲ Створ 2 УГБ-1ВС Гипроводхоз
■ ■ ■ Створ 3 УБП-15 Военпроект
^кв. 2А «V Створ 4 СП-59 Военпроект
■ ▲ Створ 5 УБП-15 МГТРУ
▲ ▲ ▲ ■ ▲ Створ 6 УГБ-1ВС Гипроводхоз
▲ ▲ А Створ 7 СП-59 Мособлгеотрест
■ ■ ▲ Створ 8 БУКС-ЛГП/СП-59 Мосгипротранс
■ Створ 9 СП-59/УБП-15 Мосгипротранс
Скв. 1
Буровая скважина ▲ Точка статического зондирования ■ Точка динамического зондирования
Рис. 2. Схема расположения выработок и точек зондирования на опытной площадке учебного Сергиево-Посадского полигона РГГРУ.
зателей зондирования, г - коэффициент корреляции.
Суммарная погрешность измерений составляет для динамического зондирования 16-40%, для статического зондирования 43-68%. Таким образом, точность результатов динамического зондирования исследованных грунтов в 1.2-4.0 раза более высокая по сравнению с данными статического зондирования.
Для обоих видов зондирования определены соотношения оценок межустановочной (сму) и внут-риустановочной (аву) воспроизводимости результатов зондирования. Для динамического зондиро-
ц „р
вания зависимость такова: с
му
= 1.31 еру - 1.32
ву
(г = 0.89), для статического: с^С = 0.34 с^ + 0.39 (г = 0.93).
Внутриустановочная дисперсия условного динамического зондирования в 1.5 раза превышает межустановочную. Это позволяет сделать вывод о том, что, увеличивая число точек зондирования одной установкой, мы можем существенно повысить точность получаемых результатов. Такое соотношение внутриустановочных и межустановочных погрешностей свидетельствует о том, что повторные зондирования для уточнения средних значений сопротивлений целесообразны. Их количество можно определить, исходя из соотношения внутриустановочной дисперсии и заданной погрешности определений. В качестве критерия точности можно принять межустановочную погрешность испытаний.
Для метода статического зондирования значения внутриустановочной и межустановочной погрешностей различаются не столь существенно.
Итоговые значения сопротивлений грунта динамическому р) и статическому (дс) зондированию, внутриустановочных (ву), межустановочных (му) и суммарных (общ) погрешностей в пределах выделенных слоев
ИГЭ Глубина, м Динамическое зондирование Статическое зондирование
ср р! , МПа погрешности коэффициент вариации ср Ча , МПа погрешности коэффициент вариации
ву му общ. ву му общ. ву му общ. ву му общ.
1 0.7-1.5 1.34 0.39 0 0.39 29 0 29 1.19 0.32 0.51 0.60 27 43 50
2 1.5-2.7 2.63 0.97 0.37 1.04 37 14 40 1.43 0.56 0.58 0.81 39 41 57
3 2.7-4.4 5.01 1.72 0.43 1.77 34 9 35 1.72 0.77 0.58 0.96 45 34 56
4 4.4-5.3 7.79 1.92 0.46 1.26 25 6 16 1.74 0.73 0.93 1.18 42 53 68
5 5.3-6.4 10.51 2.12 0.74 2.25 20 7 21 1.70 0.53 0.94 1.08 31 55 64
6 6.4-8.0 14.02 2.48 1.70 3.01 18 12 21 1.96 0.73 0.67 0.99 37 34 51
7 8.0-11.0 17.21 3.81 4.64 6.00 22 27 35 3.24 1.13 0.79 1.38 35 24 43
рф МПа
10 20 30 10 20 30
Рис. 3. Графики динамического зондирования грунтов, выполненного различными установками на опытных участках 1 (а) и 2 (•).
qc, МПа
2 4 6 2 4 6
Рис. 4. Графики статического зондирования грунтов, выполненного различными установками на опытных участках 1 (а) и 2 (•).
Таким образом, сравнение параметров зондирования, полученных различными измерительными системами в одних и тех же условиях, приводит к выводу о том, что они могут иметь существенные различия в количественном отношении. Существующее формальное, установленное в соответствии с требованиями ГОСТ 19912-2001, равноправие различных видов оборудования для статического и динамического зондирования грунтов дает на практике разные результаты измерений. На параметр
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.