Отбор и доставка образцов грунта в лабораторию: как сохранить их свойства

Точность лабораторных испытаний зависит не только от оборудования и
методики. Если образец пересох, промёрз, был смят при перевозке или
потерял маркировку, результаты могут перестать отражать реальные
свойства грунта на участке.

Поэтому подготовка материала начинается ещё до выезда на объект.
Необходимо заранее определить, какие характеристики нужны
проектировщику, какие типы образцов подходят для выбранных методов и в
каком количестве их следует отобрать. После этого можно согласовать
тару, упаковку, маркировку и условия доставки.

Ниже приведены основные правила, которые помогут передать грунт в
лабораторию без потери важной информации и избежать повторного
отбора.

Согласовать программу

Определить показатели, типы образцов и необходимый объём.

Отобрать образец

Сохранить нужный состав, влажность и структуру грунта.

Упаковать

Защитить материал от высыхания, ударов и загрязнения.

Промаркировать

Указать объект, выработку, глубину, номер и дату отбора.

Доставить

Соблюсти положение, температурный режим и сроки.

Почему
качество образца влияет на результат испытаний

Грунт в природном залегании имеет определённую структуру, плотность,
влажность и напряжённое состояние. Во время извлечения, хранения и
транспортировки часть этих свойств легко изменить.

Например, разгерметизированный образец глинистого грунта постепенно
теряет влагу. Монолит может получить трещины от удара или вибрации.
Песок способен расслоиться, а мелкие частицы — высыпаться через
неподходящую упаковку. Мерзлый грунт после оттаивания уже нельзя считать
образцом, сохранившим первоначальное состояние.

Такие изменения особенно критичны при определении природной плотности
и влажности, а также при компрессионных
испытаниях, одноплоскостном срезе и трёхосном сжатии. Для этих
исследований важно максимально сохранить исходное сложение грунта.

Сначала согласуйте
программу исследований

Один и тот же грунт может передаваться в лабораторию в разном виде.
Всё зависит от того, какие показатели требуется определить.

До отбора желательно сообщить лаборатории:

• название и назначение объекта;
• предполагаемые виды грунтов;
• глубины и интервалы отбора;
• перечень необходимых характеристик;
• число инженерно-геологических элементов;
• предполагаемые сроки доставки;
• наличие технического задания или программы изысканий.

Это позволяет заранее определить количество материала, размеры
монолитов и требования к сохранению влажности. Если программа ещё не
сформирована, можно ориентироваться на статью «Какие лабораторные
испытания грунта нужны для проектирования» и затем уточнить состав
работ со специалистом.

Какие образцы
грунта передают в лабораторию

Для исследований применяют образцы нарушенного сложения и образцы
природного сложения — монолиты. Они не являются взаимозаменяемыми.

Образец 01

Нарушенное сложение

Сохраняется состав грунта, а при герметичной упаковке — его природная влажность.

• гранулометрический состав;
• границы пластичности;
• плотность частиц;
• содержание органических веществ.

Образец 02

Монолит

Сохраняются природное сложение, влажность и ориентация образца «верх–низ».

• природная плотность;
• сжимаемость;
• прочность;
• деформируемость грунта.

Для комплексного исследования одного инженерно-геологического
элемента могут потребоваться оба типа материала. Подробный перечень
методов представлен в каталоге лабораторных
испытаний грунтов.

Как отбирать образцы
нарушенного сложения

Пробу отбирают из очищенной поверхности забоя, стенки выработки или
из бурового инструмента. Подсохший, размокший и загрязнённый грунт с
поверхности предварительно удаляют. Нельзя объединять в одну упаковку
материал из разных слоёв или интервалов: после смешивания установить
происхождение отдельных частей будет невозможно.

Масса зависит от разновидности грунта и запланированных исследований.
Для стандартного набора физико-механических показателей ГОСТ 12071‑2014
предусматривает ориентиры:

• 1,5–2,0 кг для глинистых грунтов;
• 2,0–3,0 кг для песков;
• 3,0–5,0 кг для крупнообломочных грунтов.

Для специальных исследований материала может потребоваться
значительно больше. Например, при определении максимальной плотности и
оптимальной влажности масса зависит от наличия крупных частиц. Поэтому
брать пробу «с запасом» полезно, но точное количество лучше определить
по программе до начала полевых работ.

Если необходимо сохранить природную влажность, материал сразу
помещают в герметичную тару. Обычный тканевый мешок для такой задачи не
подходит: он пропускает влагу и не защищает мелкие частицы.

Как отбирать монолиты

Монолит должен сохранить структуру грунта и влажность, поэтому его
извлекают с минимальным механическим воздействием. Способ отбора и тип
грунтоноса выбирают с учётом разновидности и состояния грунта.

После извлечения необходимо:

1. Осмотреть образец и убедиться, что он не разрушен и не имеет
   значительных пустот.
2. Сразу отметить верх и низ монолита.
3. Удалить только явно нарушенную периферийную часть, не повреждая
   основной объём.
4. Без задержки выполнить влагозащитную упаковку.
5. Закрепить этикетку так, чтобы она сохранилась до приёмки в
   лаборатории.

Размер монолита определяют с учётом оборудования и количества
испытаний. Для сложной программы одного образца может быть недостаточно.
Особенно важно заранее согласовывать материал для трёхосного сжатия,
поскольку лаборатории нужны образцы определённого диаметра и
достаточного объёма для изготовления нескольких рабочих проб.

Как правильно упаковать
грунт

Образцы нарушенного сложения

Тара должна исключать потерю мелких частиц. Подходящий вариант
выбирают с учётом вида грунта: это может быть прочный пакет, мешок из
плотного материала или жёсткая ёмкость.

Если требуется определение природной влажности, упаковка должна быть
герметичной. Её закрывают сразу после отбора, не оставляя образец
открытым на солнце, ветру или морозе.

Монолиты

Монолит изолируют немедленно после отбора. ГОСТ допускает
традиционное парафинирование, а также современные паро- и
влагонепроницаемые материалы. При использовании стрейч-плёнки стандарт
предусматривает плотную обмотку всей поверхности в несколько слоёв с
фиксацией клейкой лентой.

Одной плёнки недостаточно для защиты от ударов. Упакованный монолит
помещают в жёсткий ящик или контейнер и отделяют от стенок и соседних
образцов амортизирующим материалом. Внутри не должно оставаться
свободного пространства, из-за которого образец сможет перемещаться при
перевозке.

Гильзы и цилиндры закрывают жёсткими крышками, а соединения
дополнительно герметизируют. Образец не следует извлекать из заводской
или полевой гильзы только ради перекладывания в другую упаковку.

Что написать на этикетке

Каждый образец получает отдельный номер. Маркировка на упаковке
должна совпадать с ведомостью, журналом отбора и полевой
документацией.

На этикетке указывают:

• организацию, выполнявшую изыскания;
• название или шифр объекта;
• номер скважины, шурфа или другой выработки;
• номер образца;
• глубину либо интервал отбора;
• краткое полевое описание грунта;
• дату отбора;
• фамилию ответственного специалиста;
• ориентацию «верх–низ» для монолита или керна.

Надпись должна оставаться читаемой при изменении влажности и
температуры. Этикетку защищают от намокания. Полезно продублировать
основную информацию снаружи упаковки и сохранить электронную копию
ведомости.

Если номера на образце и в документах различаются, лаборатория не
сможет достоверно связать результат с нужной скважиной и глубиной.

Как перевозить образцы
грунта

Главные риски при транспортировке — удары, вибрация, высыхание,
перегрев и промораживание. Даже хорошо отобранный монолит можно
повредить, если перевозить его без фиксации вместе с инструментом и
тяжёлым оборудованием.

При подготовке груза следует:

• использовать жёсткие ящики или контейнеры;
• зафиксировать каждый монолит амортизирующим материалом;
• сохранить положение «верх–низ»;
• исключить давление тяжёлых предметов на образцы;
• нанести на тару предупреждения «Верх», «Хрупкое» и «Не
  бросать»;
• защитить немерзлые образцы от промораживания зимой;
• не допускать оттаивания мерзлых грунтов;
• сократить время между отбором и передачей в лабораторию.

Мерзлые грунты требуют изотермической тары и устойчивого
отрицательного температурного режима. На длительных маршрутах может
потребоваться транспорт с морозильным оборудованием.

Сколько можно
хранить образцы до испытаний

Лучшее решение — доставить материал как можно быстрее. Даже
герметичная упаковка не делает срок хранения неограниченным.

При соблюдении предусмотренных условий ГОСТ 12071‑2014 устанавливает
предельный срок до 1,5 месяца для монолитов немерзлых скальных грунтов,
песков, а также твёрдых и полутвёрдых глинистых грунтов. Для остальных
разновидностей, включая мерзлые грунты, указан срок до одного
месяца.

Это именно предельные значения, а не рекомендуемое время ожидания.
Для отдельных показателей, слабых и водонасыщенных грунтов, а также при
сомнениях в герметичности лаборатория может потребовать более быструю
доставку.

Если защитный слой монолита повреждён или условия хранения нарушены,
часть испытаний может оказаться невозможной. Такой материал иногда
удаётся использовать только как образец нарушенного сложения.

Отдельные
требования для керна и грунтовых вод

Керн скальных грунтов

Керн укладывают по порядку проходки, сохраняют интервалы и отмечают
ориентацию. В ящике устанавливают разделители с указанием глубины.
Фрагменты защищают от перемещения, ударов, раскалывания и высыхания.

Если планируется определение прочности, плотности, водопоглощения или
других характеристик скальных
грунтов, размеры и состояние керна следует заранее согласовать с
лабораторией.

Пробы грунтовых вод

Требования к таре, объёму, заполнению ёмкости, консервации и
температуре зависят от перечня определяемых компонентов. Универсальной
бутылки для всех видов анализа не существует.

Перед отбором проб для химического анализа грунтовых
вод необходимо получить инструкцию лаборатории. Неподходящая ёмкость
или самостоятельное добавление консерванта способны изменить состав
пробы и повлиять на результат.

Какие документы
передать вместе с образцами

Вместе с грузом направляют ведомость образцов. В ней должны быть
перечислены номера, точки и интервалы отбора, вид материала и требуемые
исследования.

Также желательно приложить:

• техническое задание или согласованную программу;
• схему расположения выработок;
• сведения об условиях отбора и хранения;
• контакт ответственного специалиста;
• особые указания по срокам и составу выдаваемых результатов.

Материал без сопроводительной документации нельзя надёжно
идентифицировать. Это создаёт риск ошибок даже в том случае, если сами
образцы сохранились хорошо.

Частые ошибки при
подготовке образцов

Наиболее распространённые проблемы:

• несколько проб переданы под одним номером;
• отсутствует глубина или номер скважины;
• смешан грунт из разных слоёв;
• герметичная тара использована слишком поздно;
• монолит не имеет отметок «верх–низ»;
• образец свободно перемещался внутри ящика;
• упаковка порвалась, а маркировка намокла;
• немерзлый грунт промёрз при перевозке;
• мерзлый образец частично оттаял;
• материал доставлен без ведомости;
• объёма не хватает для всей программы испытаний.

Большинство этих ошибок нельзя полностью исправить в лаборатории.
Специалист может зафиксировать состояние материала и предложить
доступный перечень исследований, но восстановить природную структуру или
утраченную привязку к глубине невозможно.

Чек-лист перед отправкой

Перед передачей образцов проверьте пять пунктов:

1. Программа испытаний согласована, объёма материала достаточно.
2. Каждый образец герметично упакован, если требуется сохранить
   влажность.
3. Монолиты защищены от ударов и имеют отметки «верх–низ».
4. Маркировка совпадает с ведомостью и полевым журналом.
5. Время приёмки и условия доставки подтверждены лабораторией.

Подробные организационные требования собраны на странице «Как передать образцы в лабораторию».
До отправки можно сообщить специалисту виды испытаний, количество
образцов, общий вес и адрес забора — лаборатория подтвердит упаковку и
способ перевозки.

Нормативная база

Основной документ по теме — ГОСТ 12071‑2014 «Грунты. Отбор, упаковка,
транспортирование и хранение образцов». Общие требования к выполнению
лабораторных исследований установлены ГОСТ 30416‑2020 «Грунты.
Лабораторные испытания. Общие положения».

При подготовке конкретной программы также учитывают стандарты на
выбранные методы испытаний и требования технического задания. Если
нормативные документы или программа объекта устанавливают специальные
условия, они имеют приоритет перед общей памяткой.

Главное

Качественный результат начинается с правильно отобранного образца.
Для физических показателей часто подходит материал нарушенного сложения,
а для прочностных и деформационных характеристик обычно нужны монолиты,
сохранившие структуру и влажность.

Необходимо заранее согласовать программу, промаркировать каждую
пробу, исключить высыхание и температурные воздействия, защитить
монолиты от ударов и передать вместе с грузом ведомость. Чем меньше
времени проходит между отбором и началом испытаний, тем ниже риск
изменения свойств грунта.

Лабораторный центр «ГлавГеоЛаб» принимает образцы грунта, керн горных
пород и пробы грунтовых вод. Специалисты помогут уточнить необходимый
объём материала, требования к упаковке и состав исследований до отправки
груза. Контактные данные и адрес лаборатории указаны на странице «Контакты».

Часто задаваемые вопросы

Можно ли привезти
грунт в обычном пакете?

Для некоторых образцов нарушенного сложения прочный пакет допустим,
если он сохраняет мелкие частицы. Когда необходимо определить природную
влажность, нужна герметичная тара. Монолиты дополнительно требуют
жёсткой защиты от ударов.

Как понять,
нужен монолит или нарушенный образец?

Это зависит от перечня показателей. Для гранулометрического состава и
ряда физических характеристик обычно достаточно нарушенного образца. Для
определения сжимаемости, прочности и деформируемости чаще требуется
монолит.

Можно ли
объединить грунт с нескольких глубин?

Для инженерно-геологических исследований этого делать не следует.
Каждый интервал должен иметь отдельную упаковку и маркировку, иначе
результаты нельзя будет достоверно отнести к конкретному слою.

Примет ли
лаборатория образцы без ведомости?

Без сопроводительных данных невозможно подтвердить происхождение
образцов и правильно связать результаты с объектом. Ведомость необходимо
подготовить до передачи материала.

Можно ли
отправить образцы транспортной компанией?

Можно, если упаковка обеспечивает герметичность, фиксацию и защиту от
температурных воздействий. На таре указывают правильное положение и
предупреждение о хрупком грузе. Условия и дату приёмки лучше согласовать
заранее.

Что делать, если
монолит повредился в дороге?

Не следует самостоятельно формировать его заново. Передайте
лаборатории информацию о повреждении. После осмотра специалист
определит, какие исследования ещё можно выполнить и потребуется ли
повторный отбор.