Обзор замечаний к протоколам лабораторных испытаний при инженерно-геологических изысканиях

Ни один инженерно-геологический отчет не обходится без результатов лабораторных испытаний, среди которых наиболее распространенные: компрессионные, сдвиговые, испытания трехосным сжатием, химические анализы водных вытяжек грунтов и химические анализы воды.

Согласно п. 1 статьи 15 главы 3 Федерального закона от 30.12.2009 №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» [1]: «Расчетные данные в составе результатов инженерных изысканий должны быть обоснованы…». В этом же федеральном законе, в пп. 1–7 статьи 6 прописано, что нормативные документы, которыми следует руководствоваться при выполнении изысканий, представлены в двух списках:

1) обязательные к применению, которые приведены в перечне, утвержденном Постановлением Правительства Российской Федерации от 26.12.2014 №1521 [2];

2) применяемые на добровольной основе, утвержденные Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30.03.2015 №365 [3]. Однако следует уточнить, что «добровольные» нормативы – добровольны условно. То есть, если норматив из списка «добровольных» выбран в качестве руководящего, то его требования должны выполняться. А выбирать их приходится, так как других нормативов нет.

Выполнение лабораторных работ в большей или меньшей степени нормируется следующими документами:

• СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» [5];
• СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии» [6];
• СП 47.13330.2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения» [7];
• ГОСТ 5180-2015 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик» [8];
• ГОСТ 30416-2012 «Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения» [9];
• ГОСТ 12248-2010 «Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости» [10].

Хочется отметить, что в настоящее время в инженерно-геологической нормативной документации отсутствует термин, обозначающий «протокол (паспорт, бланк) испытания грунта», как документ, в котором отражены результаты испытания. Есть лишь упоминание в п. 4.6 ГОСТ 12248-2010, которое никак не закреплено и не расшифровано: «…результаты опыта выводятся на компьютер в форме паспорта (протокола) испытания». Также в п. 6.7.1 СП 47.13330.2012 и п. 5.1.9 СП 22.13330.2011, устанавливающих состав инженерно-геологического отчета требуется: приводить графики и таблицы, но не протоколы испытаний.

Для удобства в рамках статьи принята формулировка «протокол испытания», но также будут использоваться равнозначные понятия: бланк и паспорт, как документы, описывающие исследование грунта, в которых приведены: данные об образце (выработка, глубина отбора и т.д.), исходные показатели свойств грунта, ход испытания (как правило в графической и табличной форме), результат испытания, подписи ответственных лиц и другие данные, согласно п. 4.7 ГОСТ 12248-2010 и п. 5.10.2 ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 [11].

Замечания, возникающие при рассмотрении таблиц физических свойств грунтов

Наиболее частым замечанием по физическим свойствам является недостаточность их количества, то есть выполнение менее чем 10 определений для одного инженерно-геологического элемента, требование установлено в п. 5.3.17 СП 22.13330.2011; а также не учет требования п. 6.4.8 СП 47.13330.2012, на основании которого может быть затребовано больше чем 10 определений. Причем необходимо учитывать, что если в процессе статистической обработки часть значений была исключена из выборки, и их количество получилось меньше, чем 10, то такая выборка должна быть дополнена.

Замечания, возникающие при рассмотрении протоколов сдвиговых испытаний

Достаточно часто встречаются протоколы, в которых выбор «схемы» исследования грунта не соответствует требованиям п. 5.1.1.4 ГОСТ 12248-2010. Например, для мягкопластичного суглинка выполняется консолидированный медленный сдвиг или наоборот, полутвердую глину испытывают по схеме неконсолидированного быстрого среза.

Регулярно в экспертизу попадают протоколы сдвиговых испытаний, в которых неверно указаны вертикальные (нормальные) нагрузки – нарушены требования п. 5.1.4.1 ГОСТ 12248-2010, например, тугопластичная глина испытывается нагрузками p=0,1, 0,3 и 0,5 МПа или мягкопластичный суглинок нагрузками p=0,1, 0,2 и 0,3 МПа.

Настоящей проблемой является несоблюдение величин ступеней сдвигающих нагрузок. Согласно п. 5.1.4.16 ГОСТ 12248-2010 они должны составлять 5% от величины нормальной нагрузки для консолидированного медленного среза и не более 10% для неконсолидированного быстрого среза (п. 5.1.5.3 ГОСТ 12248-2010). То есть, ступени сдвигающих нагрузок должны быть постоянными на протяжении всего испытания. Предположим, необходимо провести консолидированный медленный срез при вертикальном давлении 0,3 МПа (300 кПа), тогда 5% от 300 кПа составит 15 кПа, соответственно ступени должны приниматься 15, 30, 45 и т.д. с шагом 15 кПа до окончания испытания, и последнее значение, при котором произойдет сдвиг, должно быть кратно 15 кПа.

Часто встречаются паспорта испытаний, в которых значения угла внутреннего трения измеряются величиной, несоответствующей мере угла в 60 секунд, например, 17,8 или 20,7 градусов. В этом случае нарушаются требования п. 4.9 ГОСТ 30416-2012 – не корректно выполнено округление при пересчете из радиан в градусы.

Отдельного внимания заслуживает несоблюдение единиц измерения, которое встречается при выполнении всех испытаний. Чаще всего используется устаревшая система «СГС», например, в сдвиговых испытаниях сдвигающая нагрузка ошибочно измеряется в единицах, отличных от МПа, указанных в п. 5.1.6.1 ГОСТ 12248-2010.

Замечания, возникающие при рассмотрении протоколов компрессионных испытаний

Частым является неверное принятие коэффициента β (п. 5.4.6.4 ГОСТ 12248-2010) в зависимости от вида грунта, и как следствие неверное определение компрессионного модуля деформации.

Иногда расчет компрессионного модуля деформации ведется без учета интервала давлений, в котором он определяется (глава 14 Грунтоведение [4]). В этом случае наблюдается несоответствие уже не только п. 5.4.6.4 ГОСТ 12248-2010, но и п. 5.3.6 СП 22.13330.2011, так как использование такого результата при определении модуля общей деформации некорректно.

Редко, но встречаются протоколы, на которых приведено выполнение компрессионных испытаний по грунтам текучепластичной или текучей консистенции с указанием того, что грунт испытывается в природном состоянии. Необходимо понимать, что образцы таких грунтов невозможно доставить в лабораторию, не нарушив их сложение, в этом случае нарушаются требования п. 5.4.1.4 ГОСТ 12248-2010.

Замечания, возникающие при рассмотрении протоколов испытаний трехосным сжатием

Регулярно встречаются бланки испытаний трехосным сжатием, в которых отсутствует таблица нагрузок и деформаций, то есть не отражается ход испытания и нет возможности выполнить проверку достоверности расчетов, а значит могут быть вписаны любые необходимые значения показателей (нарушаются требования п. 4.7 ГОСТ 12248-2010).

Чаще всего испытания трехосным сжатием применяются для определения модуля деформации, в связи с чем используется консолидированно-дренированная схема. Регулярно попадаются бланки, в которых график зависимости не отражает ход испытания и отличается от установленного – изменение относительной вертикальной деформации (εl) от вертикального напряжения (σl) εl = f (σl) (п. 5.3.7.6 ГОСТ 12248-2010). Как правило, это и предыдущее нарушение допускаются совместно.

Часто встречаются бланки, в которых само испытание и последующая обработка результатов выполнены не по ГОСТ 12248-2010, а по «своей» научно обоснованной методике исполнителя. При этом о ней ничего не указывается ни в программе изысканий, ни в тексте отчета, что является нарушением требований пп. 4.15 и 6.7.1 СП 47.13330.2012.

Замечания, возникающие при рассмотрении протоколов анализов химических свойств подземных вод и водных вытяжек грунтов

Наиболее частым замечанием по определению химических свойств подземных вод и водных вытяжек грунтов является недостаточность их количества: определений менее 3 для каждого водоносного горизонта или инженерно-геологического элемента, и также не учет требований п. 6.4.8 СП 47.13330.2012.

Регулярно встречаются несоответствия, возникающие из-за нарушения требований п. 4.13 СП 28.13330.2012, то есть для оценки агрессивности подземных вод и грунтов используются значения, отличные от наихудших. Как правило, принимается среднее значение, что не верно.

Также достаточно часто встречаются бланки анализов, в которых определены только сульфат (SO₄^2-), хлорид (Сl^-) и гидрокарбонат (НСО₃^-) ионы, но при этом отсутствуют другие компоненты: для вод это: рН, агрессивная углекислота (СО₂), магний (Mg₂⁺), аммоний (NH₄⁺), натрий и калий (Na⁺ и K⁺); для грунтов это: рН. Для полной характеристики агрессивности по «обязательным» таблицам СП 28.13330.2012: для грунтов – В.1, В.2, Х.5; и для воды – В.3, В.4, В.5, Г.1, Г.2, Х.3, Х.5.

Метрологическое обеспечение лабораторных испытаний

Иногда попадаются инженерно-геологические отчеты, в которых отсутствует аттестация грунтоведческой лаборатории или лаборатории химического анализа, нарушено требование п. 5 Положения, утвержденного Постановлением Правительства Российской Федерации №20 от 19.01.2006 «Об инженерных изысканиях для подготовки проектной документации, строительства, реконструкции объектов капитального строительства» и п. 4.22 СП 47.13330.2012.

Очень редко в отчеты по геологическим изысканиям включают тарировку испытательных приборов, что нарушает п. 6.4 ГОСТ 30416-2012.

Общее для всех испытаний

Регулярно встречаются бланки лабораторных испытаний с некорректным оформлением, без подписей ответственных лиц, без указания «координат» лаборатории, без указания заказчика и номера испытания. В этом случае нарушаются требования п. 5.10.2 ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009.

Список литературы

1. Федеральный закон от 30.12.2009 №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
2. Постановление Правительства Российской Федерации от 26.12.2014 № 1521 «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
3. Приказ федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30.03.2015 г. № 365 «Об утверждении перечня документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований федерального закона от 30.12.2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
4. Грунтоведение / В. Т. Трофимов, В. А. Королев, Е. А. Вознесенский, Г. А. Голодковская, Ю. К. Васильчук, Р. С. Зиангиров // Под ред. В. Т. Трофимова. – 6-е изд., переработ. и доп. – М.: Изд-во ИГУ, 2005. – 1024 с.
5. СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений»;
6. СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии.
7. СП 47.13330.2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».
8. ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.
9. ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.
10. ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.
11. ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий.