Báo Cáo Thí Nghiệm Địa Chất Công Trình 1.Pdf

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Lớp L19 – Nhóm 05 Giảng viên hướng dẫn TS Lại Văn Quí DANH SÁCH THÀNH VIÊN STT Họ[.]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Lớp: L19 – Nhóm: 05 Giảng viên hướng dẫn: TS Lại Văn Quí

DANH SÁCH THÀNH VIÊN

1 Bùi Ngọc Trung 2115107 Kỹ thuật xây dựng

2 Dương Đình Trường 2115143 Kỹ thuật xây dựng

3 Triệu Nguyễn Thủy Tiên 2114980 Kỹ thuật xây dựng

4 Phạm Viết Tuấn 2115188 Kỹ thuật xây dựng

5 Huỳnh Trần Công Vụ 2115332 Kỹ thuật xây dựng

TP HCM, ngày 11 tháng 12 năm 2022

2

MỤC LỤC

BÀI 1:THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH CỞ HẠT (GRAIN SIZE ANALYSIS) 3BÀI 2: THÍ NGHIỆM SPT 12BÀI 3: THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH CPT – CONE PENETRATION TESTING 27BÀI 4: THÍ NGHIỆM GIỚI HẠN ATTERBERG (ATTERBERG LIMITS) 48BÀI 5: THÍ NGHIỆM ĐẦM CHẶT (COMPACTION TEST) 54BÀI 6: THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP (DIRECT SHEAR TEST) 58BÀI 7: THÍ NGHIỆM NÉN CỐ KẾT (CONSOLIDATION COMPRESSION TEST) 62

 Dụng cụ thí nghiệm:

 Dùng cho phương pháp rây sàng

- Bộ rây: nắp rây, rây, đáy rây

4

- Cân (độ chính xác 1g đối với cân lớn, 0,1g đối với cân tiểu)

- Dụng cụ chia đất, muỗng xúc đất, chày cao su, lò sấy (1050C), máy rây,…

- Máy khuấy, que khuấy

- Nhiệt kế: dùng để đo nhiệt độ thay đổi để hiệu

chỉnh kết quả thí nghiệm (khi nhiệt độ thay đổi

 độ nhớt hỗn hợp thay đổi  vận tốc rơi thay

đổi  phải hiệu chỉnh)

- Đồng hồ bấm giây, chén đựng mẫu đất, bình cao su hút nước, hóa chất Na4P2O7 để làm phân tán đám hạt, rây N10

- Dùng chày cao su để tách rời hạt

- Xếp bộ rây thứ tự từ lớn đến nhỏ (lật ngược rây)

- Đổ mẫu đất vào bộ rây, đặt lên máy rây khoảng 10 phút (chú ý rây sao cho các rây nằm trên mặt phẳng ngang, không làm rơi rải đất ra ngoài)

- Cân đất cộng dồn (cân khối lượng đất từ rây lớn, cân dồn tiếp đến rây nhỏ), hàm lượng thất thoát < 1%

a) Rây khô: Tổng khối lượng đem đi thí nghiệm 1424,9

b) Rây ướt: Lấy 100g từ đáy rây của quá trình khô

 Phương pháp lắng đọng:

- Dựa vào đặc tính phân bố các hạt đất trong dung dịch (nước) để xác định thành phần hạt

- Khi mẫu đất được tạo thành huyền phù trong bình thì các hạt có đường kính khác nhau

sẽ chìm lắng khác nhau; hạt lớn sẽ chìm nhanh hơn các hạt nhỏ

- Phương pháp lắng động là phương pháp tỷ trọng kế dựa vào định luật Stockes về vận tốc giới hạn của vật thể hình cầu rơi trong chất lỏng, phụ thuộc vào đường kính hạt, tỷ trọng hạt, tỷ trọng của dung dịch và độ nhớt của dung dịch

5

𝑣 =(𝛾𝑠− 𝛾ⅆⅆ) ⅆ2

18ηTrong đó

v: vận tốc rơi của hạt (cm/s)

γs: dung trọng (trọng lượng riêng) của hạt (g/cm3)

γⅆⅆ: dung trọng (trọng lượng riêng) của chất lỏng (g/cm3) ≡ γw (dung trọng của nước) η: độ nhớt dung dịch (g.s/cm2) = μ/g,

μ: độ nhớt đơn vị của dung dịch hay Poise (dynes.s/cm2)

𝛾𝑤h: chiều cao rơi của hạt (cm)

t: thời gian rơi (phút)

981.60 (𝐺𝑠− 1)⋅ √

𝐻𝑅

𝑡 (mm) d: đường kính hạt (mm)

HR (cm): là chiều cao rơi của hạt, xác định từ số đọc của tỉ trọng kế kế đã hiệu chỉnh RC

t (phút): thời gian rơi của tỉ trọng kế

Gs: tỉ trọng hạt

μ: độ nhớt đơn vị của nước hay Poise (dynes.s/cm2)

Bảng tra độ nhớt đơn vị or Poise (dynes.s/cm 2 )

Phương trình trên chỉ dùng cho các loại đất có điều kiện 0,0002mm – 0,2mm (d > 0,2mm

 dòng rối trong chất lỏng, d < 0,0002mm  hiện tượng chuyển động Brown)

 Trình tự thí nghiệm:

- Dùng 50g đất lọt qua rây N10, trộn với nước vừa đủ nhão trong chén, thêm 10 giọt hóa chất Na4P2O7 , ngâm trong 24h để làm phân tán đều các đám hạt (trong TN vì thời gian bị hạn chế nên có thể dùng 20 giọt  TN không được hoàn toàn chính xác vì các hạt không được tách đều và các hạt sẽ rơi nhanh hơn)

- Cho vào máy khuấy (có thể dùng tay để khuấy), trộn thêm nước, khoảng 10 phút

- Đổ hỗn hợp vừa trộn vào bình (1), thêm nước vừa đúng 1 lít, dùng đũa khuấy đều

- Cho thủy kế vào (bình 1), đọc trị số R vào từng thời điểm (nguyên tắc nhân đôi): T: 15”, 30”, 1’, 2’, 4’, 8’, 15’, 30’, 1h,…, 24h

(sau mỗi thời điểm đo – sau 2’ – lấy TK ra để rửa (bình 2): tránh hiện tượng bám dính của hạt đất xung quanh TK)

Trong quá trình đọc sẽ có sai số do: nhiệt độ, mặt khum, hóa chất, mắt đọc,…, ta sẽ có

số đọc sau khi hiệu chỉnh là:

𝑅𝐶 = 𝑅 + 𝑐𝑡 + 𝑐𝑚R: số đọc từ thủy trọng kế

ct: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ

Sơ đồ tính như sau:

Phân tích hình vẽ trên ta thấy :

Khi cho tỉ trọng kế vào thì mực nước trong ống đo dâng lên đoạn V0/A Khi đó chất điểm tại tâm bầu (ứng với độ sâu HR) sẽ dâng lên đoạn V0/2A

Ta có:

𝐻𝑅 = ℎ −V0

𝐹 +

V02𝐹 = ℎ −

V02𝐹

Màℎ = 𝐿

𝑁(𝑁 − 𝑀) Suy ra 𝐻𝑅 = 𝐿

𝑁(𝑁 − 𝑀) + 𝑎 −V0

2𝐹

Theo TCVN 4198-1995 hướng dẫn như sau:

Trong đó

- HR (cm) là chiều cao rơi của hạt, xác định từ số đọc đã hiệu chỉnh RC

- A: Diện tích ngang của ống đo đựng huyền phù thí nghiệm; A = 30cm2

8

- h: Độ sâu từ mặt huyền phù đến tâm bầu tỉ trọng kế (cm)

- a: Khoảng cách từ tâm bầu đến vạch chia thấp nhất (1030); a = 9,511cm

- L: Khoảng cách từ vạch chia thấp nhất (1030) đến vạch chia 1000; L = 8,0cm

- N: Số vạch chia (phần ngàn) tính từ vạch chia 1030 đến vạch chia 1000; N = 30

- M: Số vạch chia (phần ngàn) tính từ vạch chia đọc được trị số RC trên thang tỉ trọng

(thể tích phần còn lại phía trên mặt huyền phù xem như không đáng kể)

- h: Độ sâu từ mặt huyền phù đến tâm bầu tỉ trọng kế (cm)

- a: Khoảng cách từ tâm bầu đến vạch chia thấp nhất (vạch 30); a = 9,511cm

- L: Khoảng cách từ vạch chia thấp nhất (30) đến vạch chia 0; L = 8,0cm

- N: Số vạch chia, tính từ vạch chia 30 đến vạch chia 0; N = 30

- M: Số vạch chia, tính từ vạch chia đọc được trị số RC trên thang tỉ trọng kế đến vạch chia 0

Ví dụ: Ta đọc RC sau khi hiệu chỉnh là RC = 12,45

9

 Tính toán kết quả:

- Tính % trọng lượng đất giữ lại cộng dồn trên mỗi rây:

𝐴% = (Khối lượng đất giữ lại cộng dồn trên mỗi rây x 100%) / M

M là khối lượng đất đem làm thí nghiệm

- Tính % trọng lượng đất lọt qua rây:

𝐵% = 100% − 𝐴%

- Tính % trọng lượng đất có đường kính < D (dành cho phương pháp lắng đọng)

𝑁% =(𝐺𝑠∕ 𝐺5− 1) 𝑅𝐶

𝑚Trong đó: m là trọng lượng đất đem thí nghiệm (= 50g)

* Tại thời điểm đọc số R ở độ sâu H (gần tâm bầu tỉ trọng kế), tại đó chỉ có các hạt có

đk < D Gọi P là trọng lượng của nhóm hạt < D/1000cm3 huyền phù  trọng lượng 1

độ

Số hiệu chỉnh

Số đọc

đã hiệu chỉnh

Rc

Cự lý chìm lắng

𝐇𝐑

(cm)

Đường kính (mm)

% TL mịn hơn

% TL mịn hơn đ/v toàn mẫu

Thời gian

15" 1,0240 30 0,0023 1,0263 11,19 0,0815 42,2 15,3 15" 30" 1,0200 30 0,0023 1,0223 12,25 0,0603 35,8 12,9 30" 45" 1,0180 30 0,0023 1,0203 12,79 0,0503 32,6 11,8 45" 1' 1,0170 30 0,0023 1,0193 13,05 0,0440 31,0 11,2 1' 2' 1,0150 30 0,0023 1,0173 13,59 0,0318 27,8 10 2' 4' 1,0130 30 0,0023 1,0153 14,12 0,0245 24,6 8,9 4' 8' 1,0120 30 0,0023 1,0143 14,39 0,0175 23,0 8,3 8' 15' 1,0105 30 0,0023 1,0128 14,79 0,0129 20,6 7,4 15' 30' 1,0090 30 0,0023 1,0113 15,19 0,0093 18,1 6,6 30' 1g 1,0080 30 0,0023 1,0103 15,45 0,0066 16,5 6 1g 2g 1,0060 30 0,0023 1,0083 15,99 0,0048 13,3 4,8 2g 4g 1,0050 30 0,0023 1,0073 16,25 0,0034 11,7 4,2 4g 8g 1,0040 30 0,0023 1,0063 16,52 0,0024 10,1 3,7 8g 24g 1,0030 30 0,0023 1,0053 16,79 0,0014 8,5 3,1 24g

→ 𝑅 = 𝑃 (1 − 1

𝐺𝑠) → 𝑃 =

𝐺𝑠(𝐺𝑠− 1)𝑅 Gọi m là khối lượng mẫu đất khô để tạo 1000cm huyền phù, % tích lũy của nhóm hạt

có đường kính < D:

𝑁 = 𝑃

𝑚⋅ 100% =

𝐺𝑠(𝐺𝑠− 1)⋅

𝑅

𝑚⋅ 100%

 Vẽ đường cong cấp phối cỡ hạt:

Kết quả phân tích hạt được trình bày dưới dạng đường cong cấp phối hạt, trên hệ thống nửa trục logarite Trục hoành biểu diễn đường kính hạt, trục tung biểu diễn phần trăm trọng lượng hạt lọt qua rây hay % mịn hơn

12

BÀI 2: THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN (SPT)

 Giới thiệu về thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT là thí nghiệm xuyên động được thực hiện trong hố khoan, được dùng làm cơ sở để phân chia các lớp đất đá, xác định độ chặt của đất loại cát, trạng thái của đất loại sét, xác định vị trí lớp đất đặt mũi cọc, tính toán khả năng chịu tải của cọc, cũng như thiết kế móng nông,…Thí nghiệm này còn được dùng để xác định chiều sâu dừng khảo sát, đánh giá khả năng hoá lỏng của đất loại cát bão hoà nước Phương pháp thí nghiệm này thường được áp dụng cho nhiều công trình khảo sát xây dựng vì một số ưu điểm: thiết bị đơn giản, thao tác và ghi chép diễn giải kết quả khá dễ dàng, dùng cho nhiều nền đất và độ sâu khảo sát, chi phí thấp,…

 Nội dung thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)

 Mục đích

Thí nghiệm dùng để đánh giá:

- Sức chịu tải của đất nền

- Độ chặt tương đối của nền đất cát

- Trạng thái của đất loại sét

ta sẽ tính số búa trong mỗi nhịp và chỉ ghi nhận tổng số búa trong hai nhịp cuối và hay gọi số này là "giá trị N"

13

Trong trường hợp sau 50 búa đầu mà ống mẫu chưa cắm hết 150mm thì người ta chỉ ghi nhận 50 giá trị này Số búa phản ảnh độ chặt của nền đất và được dùng để tính toán trong địa kỹ thuật

- Bước 2: Vạch lên cần đóng 3 khoảng, mỗi khoảng 15cm (tổng chiều sâu đóng 45cm)

- Bước 3: Cho tạ rơi tự do ở độ cao 76cm, đếm và ghi số tạ đóng cho từng khoảng 15cm

- Bước 4: Lấy chỉ số tạ đóng của 30cm cuối cùng làm chỉ số SPT

Khoảng cách thí nghiệm SPT thông thường từ 1 – 3m, tùy theo độ đồng nhất của đất nền

14

 Hiệu chỉnh số đọc:

Sức kháng xuyên (N) phụ thuộc vào năng lượng hữu ích của búa và chiều sâu của điểm thí nghiệm, do đó sau khi thí nghiệm xong cần phải hiệu chỉnh số đọc khi thí nghiệm Năng lượng toàn phần do búa rơi là: E = 63,5.0,76 ≈ 48.3 kg m

Tuy nhiên, năng lượng E này không hoàn toàn truyền tới ống lẫy mẫu, mà nó còn mất mát năng lượng xảy ra ở các phần sau:

- Mất mát năng lượng do ma sát giữa búa rơi và trục hướng dẫn, ma sát giữa dây kéo với ròng rọc

- Mất mát năng lượng do người thí nghiệm (loại búa kéo dây qua ròng rọc): Khi thả dây

để búa rơi, người thí nghiệm không thả tự do mà vẫn hơi níu dây lại (sợ văng dây, gây nguy hiểm,…)

- Mất mát năng lượng do ma sát giữa đất lỗ khoan với cần xuyên

Ở các nước đang phát triển, thiết bị SPT phổ biến vẫn là loại nhẫn (donut), sử dụng dây kéo trên ròng rọc Với loại này ở các nước tiên tiến, năng lượng hiệu quả là 45% – 65% Tại Việt Nam, chúng ta chưa có thống kê, nhưng để an toàn, có thể tạm lấy năng lượng hữu ích từ 30% – 55%

Năng lượng hiệu quả (%) của một số thiết bị SPT:

Loại SPT Loại nhẫn (donut) Loại an toàn (safety)

Như vậy, ta cần hiệu chỉnh theo 2 hệ số chuẩn hóa dưới đây:

𝑁60′ = 𝑁60 𝐶𝑁 = 𝑁 𝐶𝐸 𝐶𝑁Trong đó:

CE = EH∕ 60; với CE là hệ số hiệu quả và EH là năng lượng hiệu quả có thực của thiết

bị

60 – Năng lượng hiệu quả tiêu chuẩn (60%)

Ở nước ta, có thể lấy CE= 0,5 ÷ 0,9

CN – Hệ số độ sâu Hệ số này được nhiều tác giả kiến nghị như sau:

Liao và Whitman (1986): 𝐶𝑁 = (0,9576 ∕ 𝜎𝑣′0) 0,5

Peck (1974): 𝐶𝑁 = 0,77 log(20/1,05/𝜎𝑣′0)

15

Skempton (1986): 𝐶𝑁 = 2/(1 + 𝜎𝑣′0)

Ở đây, 𝜎𝑣′0 là ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng (bar)

 Tương quan giữa các chỉ tiêu cơ lý của đất và kết quả SPT

 Đánh giá một số chỉ tiêu cơ lý của đất dựa vào kết quả SPT

- Đánh giá độ chặt tương đối của đất rời dựa trên kết quả SPT:

Terzaghi và Peck (1967) đầu tiên đưa ra tương quan Dr − N (với Dr là độ chặt tương đối và N là số đọc SPT thô, chưa hiệu chỉnh)

- Đánh giá trạng thái của đất dính dựa trên kết quả SPT

Szechy và Varga (1978) đưa ra tương quan giữa độ sệt (B) và chỉ số N60, tuy nhiên độ tin cậy của bảng này không cao lắm, vì các đất có độ nhạy cảm khác nhau sẽ có tương quan khác đi

N60 < 2 2-8 5-15 15-30 > 30

B > 0÷0,5 0,25÷0,5 0÷0,25 -0,5÷0 < -0,5

Trạng thái Mềm Dẻo cứng Nửa cứng Cứng Rất rắn

- Đánh giá tính biến dạng của đất dựa trên kết quả SPT

+ Đánh giá mô đun biến dạng của cát dựa trên kết quả SPT

Ohya và cộng sự (1982) cho rằng, thông qua kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn, ta có thể sơ bộ dự báo mô đun biến dạng như sau:

𝐸 = 𝑘 𝑁60 (𝑏𝑎𝑟)

Trong đó: k = 5 với đất cát lẫn bụi, sét;

k = 10 với đất cát sạch, cố kết thường

k = 15 với đất cát sạch, quá cố kết

+ Đánh giá mô đun đàn hồi tức thời của sét dựa trên kết quả SPT

Ohya và cộng sự (1982) cho rằng có thể tạm tính mô đun đàn hồi tức thời:

𝐸𝑢 ≈ (6 đến 50) 𝑁600,63(bar)

Giá trị trung bình là: 𝐸𝑢 ≈ 19,3 𝑁600,63

+ Đánh giá mô đun biến dạng của sét dựa trên kết quả SPT

Stroud (1974) kiến nghị cách ước tính mô đun biến dạng không nở hông như sau:

𝑀 = 4,1 𝑁60 nếu 𝐼𝑃 ≥ 30 (chỉ số dẻo)

𝑀 = (8,6 − 0,15𝐼𝑃) 𝑁60 nếu 𝐼𝑃 ≥ 30

+ Đánh giá mô đun cắt của đất dựa trên kết quả SPT

Worth và cộng sự (1979) cho rằng mô đun cắt tức thời Gmax (để tính toán kháng chấn)

16

Giá trị trung bình là: 𝐺max≈ 120 𝑁600,77

Mô đun cắt (dưới tải trọng tĩnh lâu dài) thông thường chỉ bằng 5% – 10% mô đun cắt cực đại Gmax

+ Đánh giá sức kháng cắt của đất cát dựa trên kết quả SPT

Cách tính của Peck và công sự:

𝜑 ≈ 54 − 27,6034 ⅇ−0,14𝑁60Cách tính của Schmertmann:

+ Đánh giá khả năng biến loãng của đất dựa trên kết quả SPT

Dựa vào các số liệu thu thập và thống kê, Seed và De Alba đã thiết lập nên mối tương quan giữa N60′ với khả năng biến loãng của đất rời Kết quả đưa ra được đồ thị liên quan giữa 2 đại lượng là: N60′ và tỷ số của τ1/σv′0; ta thấy cùng với giá trị N60′ , đất tốt hơn (có khả năng kháng chấn cao hơn) là đất có hàm lượng hạt mịn nhiều hơn trong cấp phối của cát

Đánh giá một số chỉ tiêu cơ lý của đất dựa vào kết quả SPT theo tiêu chuẩn hiện hành tại Việt Nam (TCVN (9351-2012)

- Quan hệ giữa sức kháng xuyên tiêu chuẩn NSPTvà sức kháng xuyên tĩnh đầu mũi qC

17

5 Cát hạt trung lẫn sạn sỏi > 8

Từ mối quan hệ trên, ta có thể thành lập biểu đồ mối tương quan giữa tỷ số qC/NSPT và thành phần hạt của mẫu đất

- Đánh giá một số chỉ tiêu cơ lý của đất theo kết quả SPT

+ Đối với đất rời:

a là hệ số, được lấy bằng 40 khi NSPT > 15; lấy bằng 0 khi NSPT < 15

c là hệ số, được lấy phụ thuộc vào loại đất:

18

19

20

21

22

23

24

25

 Tính toán móng theo kết quả SPT

- Ứng dụng trực tiếp kết quả SPT vào thiết kế móng nông

+ Đánh giá sức chịu tải của nền dựa trên kết quả SPT

+ Dự báo độ lún dựa trên kết quả SPT

- Ứng dụng vào dự báo sức chịu tải của cọc

- TCVN 9351 – 2012 đưa ra một số công thức tham khảo sau:

+ Móng nông: Sức mang tải cho phép của móng băng trên đất hạt rời có thể tính theo công thức:

Ls là chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát (m)

LC là chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét (m)

NA là giá trị NSPT của đất dưới mũi cọc

NS là giá trị NSPT của đất cát bên thân cọc

C là lực dính của đất sét bên thân cọc (T/m2)

α phụ thuộc vào phương pháp thi công, α = 30 với cọc bê tông cốt thép, đóng hoặc khoan dẫn, α = 15 với cọc khoan nhồi

 Nhận xét về thí nghiệm SPT

- Theo Kulhawy và Trautmann (1996) và nhiều tác giả khác, trong tất cả các thí nghiệm hiện trường, thí nghiệm SPT là thí nghiệm có độ tin cậy kém nhất Các chỉ tiêu ước tính

từ thí nghiệm SPT thường cũng có độ tin cậy thấp

- Thí nghiệm SPT dễ làm, thuận tiện, vì thực hiện ngay trong hố khoan thăm dò, kết hợp lấy mẫu không nguyên dạng dùng mô tả và thí nghiệm phân loại đất, thí nghiệm thực hiện được ở độ sâu đủ lớn Chi phí cho thí nghiệm không quá đắt; Thí nghiệm có thể thực hiện với hầu hết các loại đất (có ưu thế so với các thì nghiệm hiện trường khác)

- Số đo sức kháng xuyên tiêu chuẩn NSPTcung cấp được thông số cần thiết để tính toán nhiều chỉ tiêu cơ lý; đặc biệt phù hợp với những ứng dụng ước tính sức chịu tải, ước tính chỉ tiêu kháng cắt Tuy nhiên do sai số và độ tin cậy thấp nên lưu ý sử dụng thông

số này cho phù hợp

- Việc hiệu chỉnh và xử lí sai số của kết quả NSPT đã giúp nâng cao độ tin cậy của thí nghiệm hơn Những cải tiến mới của thí nghiệm, đó là SPT-T (Standard Penetration Test with Torque), sau khi đếm số nhát đập N, người ta xoắn cần và lấy ống mẫu, từ đó

có độ tin cậy cao.

27

BÀI 3: THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH CPT – CONE

PENETRATION TESTING

Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT – Cone Penetration Testing là một phương pháp được dùng

để xác định các tính chất địa kỹ thuật của đất và phân tầng đất bở rời Một trong những dịch vụ trọng tâm của Công ty cổ phần thiết bị quan trắc Địa kỹ thuật và Môi trường Việt Nam Nhưng chính xác nó được phát triển đầu tiên vào thập niên 1950 tại một

phòng thí nghiệm Cơ học đất Hà Lan ở Delft để khảo sát các loại đất yếu Và cho đến

nay, CPT là một trong những phương pháp khảo sát đất được sử dụng phổ biến và được chấp nhận rộng rãi trên toàn cầu

 Giới thiệu phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh CPT

Đối với phương pháp xuyên tĩnh, mũi xuyên được đưa vào đất nhờ lực ép tĩnh bởi cơ cấu thủy lực, lực ép tối đa có thể là 5 tấn, 10 tấn, 20 tấn hoặc thậm chí là lớn hơn Xuyên tĩnh là phương pháp xuyên hiệu quả nhất được sử dụng để nghiên cứu đất nền ở trạng thái tự nhiên Các thông tin thu nhận được từ xuyên tĩnh rất phong phú và đạt độ chính xác cao Phương pháp xuyên tĩnh cho phép giải quyết tốt các nhiệm vụ địa chất công trình sau:

- Phân chia chi tiết địa tầng thành các lớp đất có chất lượng xây dựng khác nhau, đánh giá được mức độ đồng nhất của đất nền

- Đánh giá được độ chật cảu đát loại cát, trạng thái của đất loại sét

- Xác định được một số đặc trưng về độ bền và biến dạng của đất nền

- Cho phép xác định được chiều sâu lớp đặt mũi cọc Tài liệu xuyên tĩnh thường được

sử dụng để tính toán sức chịu tải của cọc

Việc áp dụng phương pháp xuyên tĩnh trong khảo sát ĐCCT cho phép bổ sung đầy đủ các thông tin ĐCCT của đất nền phục vụ thiết kế công trình cũng như nâng cao độ chính xác và chất lượng của tài liệu khảo sát ĐCCT

 Các thiết bị thí nghiệm xuyên tĩnh CPT

Bộ thí nghiệm xuyên tĩnh CPT gồm các bộ phận chủ yếu sau:

 Mũi xuyên

Là bộ phận trực tiếp xuyên vào đất được cấu tạo với phần đầu mũi côn có góc đỉnh 600 đường kính đáy mũi là 35.7mm, diện tích tiết diện ngang là 10cm2 Mũi xuyên được ấn vào trong đất cùng với cần xuyên Việc đo sức kháng xuyên đầu mũi và ma sát bên được tiến hành liên tục và đồng thời Mũi xuyên thường được gắn cảm biến các thông tin về sức kháng xuyên, ma sát thành, lực ấn được chuyển thành tín hiệu điện và truyền qua cáp đặt trong cần xuyên về bộ phận đo ghi

28

Mũi xuyên CPT

Mũi xuyên CPT Gouda-Geo

Mũi xuyên với đá thấm đo áp lực nước lỗ rỗng

Cần xuyên CPT

30

Cần xuyên CPT Gouda-Geo

Cần xuyên CPT Gouda-Geo

32

Hệ thống Interface CPT Gouda-Geo

 Cáp tín hiệu:

Dây cáp tín hiệu CPT

33

Đầu cáp tín hiệu CPT

 Hệ thống đổi tải: sử dụng neo hoặc các khối bê tông đổi tải

34

 Tiến hành thí nghiệm xuyên tĩnh CPT

Trước khi tiến hành thí nghiệm, chúng ta cần kiểm tra toàn bộ thiết bị, xác định chính xác vị trí xuyên đúng thiết kế và neo chắc chắn vào đất, tránh để nhổ neo trong quá trình xuyên

Tiến hành xuyên bằng cách tăng áp lực xuyên lên đầu cần xuyên Tốc độ hạ xuyên là 2cm/s Độ sâu xuyên được hiển thị trực tiếp trên hệ thống Interface Quá trình xuyên phải thực hiện liên tục, chỉ được phép dừng xuyên để nối cần Khi xuyên phải xuyên thẳng, tránh xuyên chéo gây cong cần, kết quả xuyên sẽ không được chính xác

Các thống số lưu ý cần xác định khi xuyên tĩnh:

- Sức kháng xuyên đầu mũi (Cone Resistance) qC: Là sức kháng xuyên của đất tác dụng lên mũi xuyên, được xác định bằng tỷ số giữa lực tác dụng lên mũi côn và diện tích tiết diện đáy mũi

𝑞𝐶 = 𝑄𝐶/𝐹𝐶Trong đó

qC: Sức kháng xuyên đơn vị (kG/cm2)

QC: Lực tác dụng lên đáy mũi xuyên (kG)

FC: Diện tích tiết diện đáy mũi xuyên (cm2)

- Ma sát thành đơn vị (Sleeve Friction) fs: Là sức kháng của đát tác dụng lên bề mặt của ống đo ma sát, được xác định bằng tỷ số giữa lực tác dụng lên bề mặt ống đo ma sát Qs

và diện tích bề mặt ống đo Fs

𝑓𝑠 = 𝑄𝑠/𝐹𝑠Trong đó

 Diễn giải kết quả thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh được mô tả trên biểu đồ xuyên tĩnh theo chiều sâu Trục hoành mô tả sự biến đổi qc, fs và u Trục tung mô tả độ sâu xuyên