На Кипре два соседних участка могут располагаться на заметно различающихся грунтах. Мергель или мягкий известняк, который в сухой сезон кажется твёрдым, как скала, при намокании может размягчаться, а некоторые глины зимой набухают, а летом дают усадку, смещая вместе с собой лёгкие здания и плиты пола. В этом руководстве объясняется, почему эти материалы создают проблемы, что включают инженерно-геологические изыскания на Кипре, какие лабораторные испытания выявляют риск и как результаты использует инженер-проектировщик.

Грунты меняются на коротких расстояниях

На значительной части острова широко распространены осадочные отложения: мергель, мелоподобные и мягкие известняки, калькарениты и глины. Они имеют слоистое строение, и отдельные слои на коротких расстояниях выклиниваются, увеличиваются в мощности или сменяются другим материалом. Степень выветрелости также меняется с глубиной и от места к месту: выветрелая глинистая зона у поверхности на глубине нескольких метров может переходить в более прочный материал. Картину дополняют старые насыпи и выполненные ранее выемки.

Поэтому выводы, сделанные по соседнему участку, близлежащей дорожной выемке или единственному котловану, могут вводить в заблуждение. Задача инженерно-геологических изысканий — установить условия именно там, где будет стоять сооружение.

Мергель и мягкий известняк: твёрдые в сухом состоянии, слабее во влажном

Мергель — осадочная порода, состоящая из глинистого материала и карбоната кальция. В сухом состоянии он может не поддаваться кирке и выглядеть как скальная порода, но в зависимости от содержания глины после намокания может размягчаться, разрушаться и терять значительную часть прочности. Многократное увлажнение и высушивание ускоряет это разрушение. Слабосцементированные мягкие известняки и калькарениты также могут содержать в пределах одного слоя твёрдые и рыхлые прослои.

Ошибка, с которой мы часто сталкиваемся, — оценивать грунт по тому, насколько твёрдым он кажется в котловане под фундамент, вырытом летом. Если основание оставить открытым для дождя или фильтрационных вод, оно может размягчиться ещё до бетонирования. Поведение материала при взаимодействии с водой показывают испытания, а не внешний вид.

Набухающие глины: набухание и усадка

Некоторые глины, особенно содержащие минералы группы смектита, такие как монтмориллонит, набухают при поглощении воды и дают усадку при высыхании. Влажная зима и следующее за ней долгое сухое лето меняют влажность грунта от сезона к сезону, и это изменение объёма повторяется каждый год. Один из видимых признаков — глубокие трещины, раскрывающиеся летом в глинистом грунте.

Больше всего страдают сооружения, передающие на грунт небольшую нагрузку: одно- и двухэтажные дома, полы по грунту, садовые и подпорные стены, пешеходные дорожки, наружные площадки и подземные трубопроводы. Если одна часть грунта увлажняется или высыхает сильнее другой (протекающая труба, дождевая вода, скапливающаяся у здания, полив сада или корни крупных деревьев), перемещения становятся неравномерными. Это может приводить к трещинам в стенах, заклиниванию дверей и окон и вспучиванию полов.

Что включают инженерно-геологические изыскания

Объём работ зависит от сооружения и участка. Изыскания обычно включают:

Планирование и рекогносцировку участка: количество, расположение и глубина точек исследования устанавливаются для конкретного проекта, а грунтовые и геологические условия оцениваются на месте.
Шурфы: отрываются экскаватором, чтобы слои можно было непосредственно осмотреть, описать, сфотографировать и опробовать. Для лёгких сооружений на фундаментах мелкого заложения это один из наиболее информативных методов.
Геотехническое бурение и документирование скважин: если нужна информация по глубине, бурят скважины с выполнением SPT по мере необходимости; керн укладывают в керновые ящики и фотографируют, для скального керна фиксируют TCR, SCR и RQD, ведут наблюдения за грунтовыми водами. Описание грунтов и скальных пород приводится в колонках скважин.
Испытания DCP: динамический конусный пенетрометр применяется в соответствии с ASTM D6951/D6951M-18(2023) для определения толщины неглубоких слоёв и оценочного значения CBR. Он позволяет быстро получить профиль земляного полотна и слоёв дорожной одежды; поскольку CBR оценивается по корреляции, это испытание не заменяет лабораторное определение CBR.
Отбор проб: из каждого слоя отбирают пробы с фиксацией глубины для лабораторных испытаний.

Подробнее о наших полевых работах — на страницах инженерно-геологических изысканий и испытаний DCP и геотехнического бурения.

Лабораторные испытания, выявляющие риск

Пробы с объекта испытываются в нашей лаборатории, как показано ниже. Докторская диссертация нашего технического руководителя была посвящена статистическому моделированию пластичности глинистых грунтов Кипра.

Испытание	Стандарт	Что показывает
Влажность	TS EN ISO 17892-1:2014+A1:2022	Влажность пробы в состоянии отбора; базовые данные для интерпретации остальных результатов
Гранулометрический состав	TS EN ISO 17892-4:2016	Содержание гравия, песка и мелких частиц
Пределы Аттерберга	TS EN ISO 17892-12:2018+A2:2022	Предел текучести, предел раскатывания и число пластичности; показатель чувствительности к воде и потенциала набухания
Линейная усадка	BS 1377-2:2022	Уменьшение длины при высыхании; склонность к изменению объёма
Классификация грунта	TS EN ISO 14688-2:2018	Класс грунта

Результаты рассматриваются в совокупности. Высокое число пластичности и большая линейная усадка указывают на грунт, склонный к изменению объёма. Однако это классификационные испытания: они не измеряют непосредственно величину набухания или давление набухания. Необходимость дополнительных испытаний определяет инженер проекта. Для дорог и насыпей часто дополнительно выполняют испытания по Проктору (TS EN 13286-2:2013) и CBR (TS EN 13286-47:2021). Полный перечень приведён на нашей странице лабораторных испытаний грунтов.

Для чего используются результаты и кто принимает решения

Мы выполняем испытания и представляем результаты в соответствии с применимыми стандартами. В нашем отчёте об инженерно-геологических изысканиях излагаются грунтовые условия, мощности слоёв, результаты испытаний и наша оценка грунтов. Инженер-проектировщик использует эту информацию, чтобы выбрать тип и глубину заложения фундамента и решить, следует ли удалить глинистый или слабый слой, может ли плита пола опираться на грунт, какие меры по водоотводу и регулированию влажности необходимы и, для дорог, какое расчётное значение CBR принять. Эти проектные решения принадлежат инженеру проекта; наш отчёт даёт для них исходные данные, но не заменяет их.

Сроки зависят от количества точек исследования и проб. Такие испытания, как определение влажности и линейной усадки, требуют сушки в сушильном шкафу, поэтому лабораторные результаты не бывают готовы в день полевых работ; срок выдачи мы подтверждаем вместе с графиком работ. Если заказать изыскания до разработки проекта, а в идеале — до покупки земли, результаты действительно смогут повлиять на проектные решения.

Часто задаваемые вопросы

Нужны ли инженерно-геологические изыскания для одноэтажного дома?

Именно лёгкие сооружения больше всего страдают от набухающих глин, поэтому знать грунты важно и для небольшого здания. Объём работ можно соразмерить с размером сооружения; разумным началом часто служат несколько шурфов с классификационными испытаниями. Объём работ мы согласовываем с инженером-проектировщиком здания.

Грунт выглядит сухим и твёрдым. Нужны ли всё же испытания?

Да. В сухой сезон мергелистые и глинистые грунты выглядят твёрдыми. Эта твёрдость ничего не говорит о том, как грунт поведёт себя во влажном состоянии; это показывают испытания на влажность, пластичность и усадку.

Может ли испытание DCP заменить бурение?

Нет. Испытание DCP быстро даёт толщины неглубоких слоёв и оценочное значение CBR и полезно для земляного полотна и слоёв дорожной одежды. Чтобы увидеть более глубокие слои, качество скальных пород и грунтовые воды, необходимо бурение. Выбор метода зависит от сооружения и участка.

Если Вы планируете инженерно-геологические изыскания для участка, здания или дороги, мы можем согласовать с Вами объём работ. Подробности — на нашей странице услуги по инженерно-геологическим изысканиям и испытаниям DCP, а данные проекта Вы можете направить нам через нашу страницу контактов.