СП 11-114-2004 Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений
6.6. Лабораторные исследования грунтов
6.6.1. Лабораторные исследования грунтов следует выполнять с целью определения их состава, состояния, физико-механических свойств и химического состава, выявления степени однородности грунтов по площади и глубине, выделения инженерно-геологических элементов, установления для них нормативных и расчетных характеристик.
Выбор вида и состава лабораторных определений характеристик грунтов следует производить в соответствии с приложением Л, с учетом вида грунта, условий работы грунта при взаимодействии с проектируемыми сооружениями, а также прогнозируемых изменений инженерно-геологических условий площадки в период строительства и эксплуатации сооружений.
Номенклатура лабораторных исследований должна определяться проектной организацией до начала изысканий или позднее по результатам полевых работ, исходя из перечня показателей, требуемых для геотехнических расчетов.
Для оценки достоверности данных о природных свойствах грунтов и возможности сравнения их с такими же параметрами при испытаниях в стационарных лабораториях необходимо определять основные классификационные и физико-механические свойства непосредственно в судовой лаборатории, после извлечения керна из грунтоносов и пробоотборников.
Перечень параметров, которые должны быть определены непосредственно в море, приводится в табл.6.4.
Таблица 6.4
Виды лабораторных определений | Вид грунта | ||
Крупно- | Пески | Глинистые | |
Гранулометрический состав | + | + | с |
Природная влажность* | + | + | + |
Плотность влажного грунта | - | + | + |
Сопротивление грунта срезу | - | с | + |
Испытания микропенетрометром и микрокрыльчаткой | - | - | + |
Испытание лабораторной крыльчаткой | - | - | + |
Примечания
1 "+" - определение выполняется, "-" - определение не выполняется;
"с" - определение выполняется по специальному заданию;
2* - природная влажность крупнообломочных грунтов определяется для заполнителя.
6.6.2. Состав классификационных показателей определяется в соответствии с ГОСТ 25100-95. Дополнительно, при необходимости, могут определяться: степень насыщенности грунтов газами, чувствительность глинистого грунта.
Необходимо определять карбонатность грунтов (содержание карбоната кальция СаСО), учитывая широкое развитие карбонатных пород в южных морях России (Черное и Каспий), а также существенные отличия этих пород (по прочностным свойствам и изменчивости) от пород некарбонатных. Следует учитывать, что в практике зарубежных изысканий карбонатность определяется сразу в море и является одним из основных классификационных свойств (ASTM D4373).
В связи с отсутствием в российской инженерно-геологической практике соответствующего стандарта рекомендуется выполнять визуальное определение карбонатности грунтов в соответствие с табл.6.5. Возможно также использование специального прибора измерения карбонатности (ASTM D4373).
Таблица 6.5
Весовое содержание | Реакция с 10% раствором НСl | Визуальный результат |
0-10% | В глинах нет пузырьков или слабое пенообразование, в песках реакция часто ограничена отдельными частицами или проявлениями на поверхности | Почти весь грунт сохраняется нерастворенным |
10-50% | В глинах ясно видимая продолжительная реакция и пенообразование, в песках интенсивная реакция | Большая часть грунта сохраняется нерастворенной |
50-90% | Интенсивная реакция | Только небольшая часть грунта сохраняется нерастворенной |
90-100% | Интенсивная реакция | Грунт почти весь растворяется |
В случаях проведения инженерно-геологических изысканий на шельфе с участием зарубежных инвесторов и исполнителей необходимо учитывать, что прямая корреляция номенклатуры грунтов по ГОСТ и ASTM (BS) невозможна из-за различий в принципах построения классификаций, смещения граничных значений между фракциями грунта, различиях в методах определения показателей пластичности, что затрудняет их прямое сопоставление. Корректный геотехнический перевод терминов из российской классификации в американскую ASTM и наоборот может быть осуществлен только с использованием лабораторных данных и принятых (опубликованных) корреляционных зависимостей (приложение Д).
6.6.3. Прочностные и деформационные характеристики грунтов при статических нагрузках следует определять в соответствии с ГОСТ 12248-96.
Для морских нефтегазопромысловых сооружений I уровня ответственности прочностные характеристики грунтов оснований следует определять, как правило, методом трехосного сжатия. Метод среза в этом случае допускается применять только при изысканиях на стадии обосновании инвестиций.
Дополнительным требованием является определение, при необходимости, характеристик упругой деформации грунта (модуль упругости при сдвиге, модуль объемной упругости и модуль упругой деформации), коэффициента консолидации, недренированной и дренированной прочности (по данным трехосного сжатия методами неконсолидированно-недренированных, консолидированно-недренированных или консолидированно-дренированных испытаний), коэффициента горизонтального давления грунта.
Для косвенной экспресс-оценки показателей прочностных и деформационных свойств грунтов рекомендуется выполнять испытания грунтов с помощью микрокрыльчатки и микропенетрометра.
Определение механических свойств грунтов при динамических нагрузках выполняется при проведении изысканий в районах, с возможным воздействием на сооружение сейсмических колебаний, циклического воздействия штормовых волн, ветра и ледовых нагрузок (пп.6.8.10-6.8.14). Определение характеристик ползучести, тиксотропии; оценка типа и характера структурных связей могут выполняться по дополнительному заданию и при соответствующем обосновании в программе работ.
Рекомендуемая методика динамических испытаний приведена в приложении Л. Возможно использование иных апробированных методов и методик, при их достаточном обосновании.
При проведении исследований следует учитывать положения раздела 6.8.