BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐỊA KỸ THUẬT ( ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH)

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐỊA KỸ THUẬT. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCVN 4196:2012 Phương pháp thí nghiệm: sấy khô mẫu đất 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định độ ẩm của đất loại sét và loại cát trong phòng thí nghiệm dùng cho xây dựng. 2. Thuật ngữ và định nghĩa Trong tiêu chuẩn này có sử dụng các thuật ngữ, định nghĩa sau: 2.1 Độ ẩm của đất ( Moisture) (W) Lượng nước chứa trong đất, được tính bằng phần trăm so với khối lượng đất khô..Độ ẩm của đất phải được xác định ở trạng thái tự nhiên. 3. Quy định chung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MT – PHÂN HIỆU ĐÀ NẴNG

KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

MSSV : 20DN5802051008

Đà Nẵng, 5/2022

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH TRONG PHÒNG

Soils - Laboratory methods for determination of unit weight

Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCVN 4202:2012

Phương pháp thí nghiệm: Dao vòng

Trong tiêu chuẩn này có sử dụng các thuật ngữ, định nghĩa sau:

2.1 Khối lượng thể tích tự nhiên của đất (unit weight) (𝛾𝑤)

Khối lượng của một đơn vị thể tích đất có kết cấu và độ ẩm tự nhiên, tính bằng gam trên xentimet khối ( g/cm3), gọi tắt là khối lượng thể tích

2.2 Khối lượng thể tích của cốt đất ( Dry unit weight) ((𝛾𝑐)

Khối lượng của một đơn vị thể tích đất khô ( kể cả lỗ rỗng) có kết cấu tự nhiên, tính bằng gam trên xentimet khối (g/cm3), còn gọi là khối lượng thể tích đất khô

3 Quy định chung

3.1 Căn cứ vào thành phần và trạng thái của đất, các phương pháp thí nghiệm sau đây được

dùng để xác định khối lượng thể tích của đất:

• Phương pháp đo thể tích

Phương pháp dao vòng được tiến hành nhờ dao vòng bằng kim loại không rỉ, áp dụng cho đất dính dể cắt bằng dao, khi cắt không bị vỡ và trong các trường hợp thể tích và hình dạng của mẫu chỉ có thể được giữ nguyên nhờ hộp cứng Khi xác định khối lượng thể tích của đất cát có kết cấu không bị phá hoại và độ ẩm tự nhiên tại hiện trường, cũng có thể dùng phương pháp dao vòng

3.2 Phép cân để xác định khối lượng đất ẩm và đất khô được tiến hành với độ chính xác

0,1% khối lượng của mẫu thí nghiệm ở trạng thái ẩm

3.3 Số lần xác định song song khối lượng thể tích cho mỗi mẫu đất nguyên trạng được

quy định tùy thuộc vào mức độ không đồng nhất của loại đất, nhưng trong mọi trường hợp không được ít hơn 2 lần

3.4 Trị số trung bình cộng của kết quả các lần xác định song song được lấy làm khối lượng

thể tích của mẫu đất nguyên trạng Các kết quả tính toán được biểu diễn với độ chính xác 0,01 g/cm3

3.5 Về trị số , khối lượng thể tích bằng giữa khối lượng của mẫu đất và thể tích của nó theo

công thức(1):

𝛾𝑤 =𝑚𝑉Trong đó:

m là khối lượng của mẫu đất thí nghiệm, tính bằng gam (g);

V là thể tích của mẫu thí nghiệm, tính bằng xentimet khối (cm3)

3.6 Về trị số , khối lượng thể tích khô bằng tỉ số giữa khối lượng thể tích đất khô (mk) và thể tích của mẫu đất có kết cấu tự nhiên (V)

Đối với các loại đất không thay đổi thể tích khi sấy khô, thì có thể xác định trực tiếp khối lượng thể tích khô bằng cách cân mẫu đất khô tuyệt đối ( sấy ở 100ºC đến 105ºC đến khối lượng không đổi ) Đối với đất bị co ngót khi sấy khô thì khối lượng thể tích khô được tính toán theo công thức (2):

𝜸𝒘

e) Các tấm kính hoặc tấm kim loại nhẵn, phẳng để đậy mẫu đất trong dao vòng;

Hình 3 Thước kẹp

Hình 4 Tấm kính

4.1.2 Chuẩn bị mẫu thử

a) Dùng thước kẹp đo đường kính trong (d) và chiều cao (h) của dao vòng: tính toán thể tích của dao vòng bằng xentimet khối (cm³) với độ chính xác đến chữ số thập phân thứ hai, sau dấu phẩy

b) Cân để xác định khối lượng (m0) của dao vòng với độ chính xác đến 0,1 % khối lượng c) Dùng dao thẳng gọt bằng mặt mẫu đất và đặt đầu sắc của dao vòng lên chỗ lấy mẫu d) Giữ dao vòng bằng tay trái và dùng dao thẳng gọt xén dưới dao vòng trụ đất có chiều cao khoảng từ 1 cm đến 2 cm và đường kính lớn hơn đường kính ngoài của dao vòng khoảng từ 0,5 mm đến 1 mm: sau đó ấn nhẹ dao vòng vào trụ đất theo chiều thẳng đứng; tuyệt đối không được làm nghiêng lệch dao vòng Tiếp tục gọt khối đất và ấn dao vòng cho đến khi dao vòng hoàn toàn đầy đất Để đất không bị nén khi ấn dao vòng, nên lắp thêm vòng đệm lên phía trên dao vòng Đối với đất loại cát hoặc đất không cắt gọt được trụ đất, thì ấn sâu dao vòng vào đất hoặc bằng tay, hoặc bằng dụng cụ định hướng để tránh nghiêng lệch

e) Lấy vòng đệm ra, dùng dao thẳng cắt gọt phần đất thừa nhô lên trên miệng dao vòng và đậy lên trên dao vòng một tấm kính hoặc tấm kim loại phẳng đã được cân trước

f) Cắt đứt trụ đứt cách mép dưới của dao vòng khoảng 10 mm Với đất loại cát, sau khi dao vòng đã ấn ngập xuống rồi thì dùng dao thẳng đào gọt đất xung quanh dao vòng và dùng công cụ nhỏ dạng xẻng lấy cả phần đất phía dưới lên Tiếp theo, lật ngược dao vòng

có đất, sau đó gạt bằng mặt và đậy dao vòng bằng một tấm kính hoặc một tấm kim loại đã biết trước khối lượng

CHÚ THÍCH: việc cắt gọt các bề mặt của mẫu đất phải hết sức thận trọng để không có một chỗ lồi lõm nào Một chỗ lồi lõm nhỏ cũng phải được bù vào bằng đất tương tự và làm phẳng lại

4.1.3 Cách tiến hành

a) Lau sạch đất bám ở thành dao vòng và ở trên các tấm đậy

b) Cân dao vòng có mẫu đất và các tấm kính (hoặc kim loại) đậy ở hai mặt với độ chính xác đến 0,1% khối lượng

c) Sau khi cân xong, lấy một phần đất trong dao vòng cho vào các hộp có khối lượng đã biết trước hoặc lấy toàn bộ đất trong dao vòng đem sấy khô để xác định độ ẩm của đất

𝑚0 là khối lượng dao vòng, tính bằng gam (g);

𝑚1 là khối lượng dao vòng có đất và các tấm đậy, tính bằng gam (g);

𝑚2 là khối lượng các tấm đậy, tính bằng gam (g);

V là thể tích của mẫu đất trong dao vòng, tính bằng xentimet khối (cm³)

Khối lượng thể tích khô của đất được tính theo công thức (2) nêu trong 3.6

4.1.5 Kết quả được biểu diễn trên bảng:

+ Mẫu 1: số hiệu G11

𝑚1 (g)

Thuộc tính đất

Ghi chú

Số

hiệu

Đường

kính (cm)

Chiều cao (cm)

Thể tích (cm³)

Khối lượng dao vòng m0

(g)

Khối lượng kính

𝑚2 (g)

Khối lượng đất (g)

Dung trọng đất g/cm³

Dung trọng trung bình g/cm³

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT

Soils - Laboratory methods for determination of moisture

Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCVN 4196:2012

Phương pháp thí nghiệm: sấy khô mẫu đất

Lượng nước chứa trong đất, được tính bằng phần trăm so với khối lượng đất khô Độ

ẩm của đất phải được xác định ở trạng thái tự nhiên

3 Quy định chung

3.1 Độ ẩm được xác định bằng tổn thất khối lượng của mẫu đất hoặc một phần của mẫu

( của mẫu thử ) bằng cách sấy khô đến khối lượng không đổi

Mẫu thử được sấy khô đến khối lượng không đổi – khi nhận được sự chênh lệch ít nhất giữa hai lần cân sau cùng (nhưng không được lớn hơn 0,02g)

3.2 Phép cân khối lượng các mẫu thí nghiệm được tiến hành với độ chính xác 0,01g

trên cân kỹ thuật

3.3.Việc làm khô mẫu đến khối lượng không đổi được tiến hành trong tủ sấy , ở

nhiệt độ: (105 ± 2)ºC đối với đất loại sét và đất loại cát

4 Trình tự thí nghiệm

4.1 Thiết bị, dụng cụ và vật liệu

Để xác định độ ẩm của đất, cần những thiết bị và dụng cụ sau đây:

• Tủ sấy điều chỉnh được nhiệt độ đến 300ºC;

• Cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,01g;

• Bình hút ẩm có Canxi clorua

• Cốc nhỏ nhôm có nắp, thể tích lớn hơn hay bằng 30 cm3;

• Rây có đường kính lỗ 1 mm;

• Cốc sứ và chày sứ có đầu bọc cao su;

• Khay men để phơi đất;

Hình 6.Rây có đường kính lỗ 1mm Hình 7.khay men đựng đất

Hình 8 Cốc sứ và chày sứ

4.2 Chuẩn bị mẫu

4.2.1 Xác định độ ẩm của đất

Để xác định độ ẩm của đất, phải lấy (từ mẫu đất đưa về phòng thí nghiệm) một mẫu thử

có khối lượng (khoảng 15-25g) Cho mẫu đất vào cốc nhỏ bằng hộp nhôm có nắp đã được đánh số, biết khối lượng (m) và sấy khô trước Sau đó nhanh chóng đậy nắp và đem cân trên cân kỹ thuật để xác định khối lượng của cốc hộp nhôm với mẫu đất Mở nắp cốc ra và đem làm khô trong tủ sấy ở nhiệt độ quy định (xem 3.3), cho đến khi khối lượng không đổi Mỗi cốc (hoặc hộp) chứa mẫu đất phải được sấy ít nhất hai lần theo thời gian quy định dưới đây:

Sấy lần đầu trong thời gian:

- 5 h đối với đất sét và sét pha;

- 3 h đối với đất cát và cát pha;

- 8 h đối với đất chứa thạch cao và đất chứa hàm lượng hữu cơ lớn hơn 5 %

Lần sấy lại:

2 h đối với đất sét, sét pha và đất chứa thạch cao hoặc tạp chất hữu cơ;

- 1 h đối với đất cát và cát pha

4.4 Biểu thị kết quả thí nghiệm

4.4.1 Xác định độ ẩm của đất

Độ ẩm của đất (w) được tính bằng phần trăm (%) theo công thức (1):

𝑊 =𝑚1− 𝑚0

𝑚0− 𝑚 × 100 trong đó:

m là khối lượng của hộp nhôm có nắp, tính bằng gam (g);

𝑚0 là khối lượng của đất đã được sấy khô đến khối lượng không đổi và hộp nhôm có nắp, tính bằng gam (g);

𝑚1 là khối lượng của đất ướt và hộp nhôm có nắp, tính bằng gam (g)

Kết quả tính toán độ ẩm được biểu diễn với độ chính xác đến 0,1 %

Lấy giá trị trung bình cộng kết quả tính toán các lần xác định song song làm độ ẩm của mẫu đất Nếu kết quả của hai lần xác định song song chênh lệch nhau hơn 10 % giá trị độ

ẩm trung bình tính được, thì phải tăng số lần xác định đến ba hoặc hơn nữa

4.4.2 Kết quả được biểu diễn trên bảng

+ Mẫu 1: số hiệu 24 trước khi sấy và sau khi sấy

+ Mẫu 2: số hiệu 200 trước khi sấy và sau khi sấy

Khối lượng đất khô + hộp (g)

Độ ẩm,

W (%)

Giá trị trung bình (%)

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TÍNH NÉN LÚN TRONG PHÒNG

Soils - Laboratory methods for determination of compressibility

Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCVN 4200:2012

Phương pháp thí nghiệm: Máy nén không nở hông

3.1 Việc xác định tính nén lún của đất bao gồm: xác định hệ số nén lún, chỉ số nén, áp lực

tiền cố kết, modun tổng biến dạng, hệ số cố kết của đất có kết cấu nguyên trạng hoặc chế

bị, ở độ ẩm tự nhiên hoặc hoàn toàn bão hoà nước

3.2 Để làm bão hoà mẫu đất, nên dùng nước cất hoặc nước uống được Để thí nghiệm các

mẫu đất có chứa muối hoà tan, nên dùng nước dưới đất tại nơi lấy mẫu hoặc bằng nước có thành phần hoá học tương tự

3.3 Mẫu đất thí nghiệm có hình trụ tròn, với tỷ số giữa đường kính và chiều cao khoảng

3/4 Đối với đất loại sét và đất loại cát (không lẫn sỏi sạn), đường kính mẫu cho phép không nhỏ hơn 50 mm Đối với đất có lẫn sỏi sạn, đường kính mẫu không nên nhỏ hơn 70

mm

3.4 Tải trọng tác dụng lên mẫu theo từng cấp và phải bảo đảm thẳng đứng Sai số cho phép

của mỗi cấp áp dụng trong thời gian thí nghiệm không vượt quá 3 %

Để có thể xác định những trị số lún ban đầu sau khi đặt lực, động tác chất tải ở mỗi cấp áp lực phải được thực hiện nhẹ nhàng, tránh rung và không chậm quá 3 s

3.5 Áp lực lớn nhất dùng để thí nghiệm nén lún mẫu có kết cấu nguyên trạng phải lớn hơn

ít nhất 15 % so với tổng áp lực do công trình và áp lực bản thân ở độ sâu lấy mẫu (hay trị

độ bền kiến trúc thực tế của đất), còn đối với đất không nguyên trạng thì phải lớn hơn áp lực của công trình khoảng từ 100 kPa đến 200 kPa

3.6 Trị số các cấp áp lực nén thí nghiệm được xác định theo tính chất của đất và yêu cầu

thực tế của công trình trong từng trường hợp cụ thể Thông thường, cấp sau lớn gấp hai lần cấp trước Đối với đất loại sét ở trạng thái dẻo chảy và chảy, sử dụng các cấp 10; 25; 50;100

và 200 kPa Đối với sét, sét pha ở trạng thái dẻo mềm và dẻo cứng dùng các cấp 25; 50;100;

200 và 400 kPa; Đối với đất cứng và nửa cứng, dùng các cấp 50; 100; 200; 400 và 800 kPa Số lượng cấp áp lực không nhỏ hơn 5 cho một mẫu nén

3.7 Mỗi cấp áp lực tác dụng lên mẫu được giữ cho đến khi đạt ổn định biến dạng nén

Trong những thí nghiệm thông thường thì biến dạng nén được xem là ổn định, nếu không vượt quá 0,01 mm trong thời gian không ít hơn 30 min đối với đất cát; 3h đối với đất cát pha; 12h đối với đất sét pha và đất sét có chỉ số dẻo Ip < 30

CHỦ THÍCH 1: Đối với sét pha, nếu thời gian tác dụng áp lực lên mẫu không ít hơn 24 h, thì có thể xem là ổn định về biến dạng Đối với sét có chỉ dẻo 1, > 30 và sét mềm yếu thì biến dạng chỉ được coi là ổn định, nếu không vượt quá 0,01 mm trong 24 h

CHỦ THÍCH 2: Được phép dùng phương pháp nén nhanh trong các trường hợp sau: a) Đối với những công trình không quan trọng, không đòi hỏi phải xác định chính xác độ lún và được sự đồng ý của cơ quan thiết kế;

b) Đất có chỉ số dẻo 1, < 30 và độ sệt , < 0,50 Khi nền nhanh, giữ các cấp tải trọng đầu và trung gian trong 2 h; riêng cấp cuối được giữ đến ổn định, như ở 4.8; sau đó tiến hành hiệu chỉnh bằng phương pháp thích hợp

4 Phương pháp thử

4.1 Thiết bị, dụng cụ và vật liệu

4.1.1 Để xác định tính nén lún của mẫu đất trong điều kiện không có nở hông, có thể dùng

các loại máy nền khác nhau, nhưng phải bảo đảm các quy định trong tiêu chuẩn này Những

bộ phận chủ yếu của máy nén bao gồm:

- Hộp nén

- Bàn máy

- Bộ phận tăng tải với hệ thống cánh tay đòn( 1:12)

- Thiết bị đo biến dạng

Hình 1 Máy nén lún Hình 2.Thiết bị đo biến dạng

4.1.2 Yêu cầu đối với các thiết bị thí nghiệm

Hộp nên phải có các bộ phận hãm: độ kín khít của máy phải bảo đảm; biến dạng của máy phải ít nhất Dao vòng chứa mẫu phải nhẵn và có đường kính trong (d) không nhỏ hơn 70

mm và không lớn hơn đường kính trong của ống lấy mẫu đất; chiều cao dao vòng không nhỏ hơn 20 mm và bề dày từ 0,05d đến 0,04d Tỷ số giữa chiều cao và đường kính của dao vòng không nhỏ hơn từ 1/3 đến 1/4

CHÚ THÍCH: Đối với đất không có hạt thô (lớn hơn 2 mm), đường kính trong của dao vòng được phép không nhỏ hơn 50 mm

4.1.3 Khi tác dụng tải trọng, phải bảo đảm lực truyền xuống tám nén theo hướng thẳng

đứng và đúng tâm mẫu Đường kính của tấm nén phải nhỏ hơn đường kính trong của dao vòng từ 0,1 mm đến 0,3 mm, chiều dày của tấm nén phải đảm bảo cho lực truyền qua được toàn bộ và phân bố đều trên mặt mẫu

Đá thẩm phải bảo đảm cho nước có thể thoát ra từ mẫu hay thấm vào mẫu một cách dễ dàng Vật liệu làm đá thẩm phải có độ biến dạng riêng rất nhỏ, không đáng kể (chẳng hạn, hợp chất silic-cacbon)

Ở đáy hộp thẩm phải có lỗ và lắp ống để dẫn nước có áp lực khi làm bão hoà nước Ở thành đầy hoặc nắp hộp nén cần có lỗ thoát khí và nước

Trước khi thí nghiệm phải kiểm tra độ kín khít của hộp nén, độ bằng phẳng của bàn máy,

điều kiện yên tĩnh, không bị ảnh hưởng của các lực rung hoặc va đập; giá máy có thể đặt

cố định ở nền hay ngàm chặt vào tường

Lau sạch dao vòng có mẫu đất

4.3 Cách tiến hành

4.3.1 Sau khi mẫu đất được chuẩn bị xong như ở 4.2, lấy hộp nén ra khỏi bàn máy và lắp

mẫu vào Trước khi lắp mẫu, phải bởi một lớp dầu máy hoặc vadolin ở mặt ngoài dao vòng

và thành hộp nền Trên hai mặt mẫu đất phải đặt hai tờ giấy thám đã được làm ẩm trước (đặt giấy thấm trước khi cần mẫu) Mẫu được đặt ở giữa, tấm đá thắm cũng được thầm ướt trước và phía trên cùng là tấm nền truyền tải trọng

4.3.2 Đặt hộp nên đã lắp xong mẫu lên bàn nén, cân bằng hệ thống tăng tải bằng đối trọng

và đặt hộp đúng vào điểm truyền lực; lắp đồng hồ đo biến dạng và điều chỉnh kim đồng hồ

đó về vị trí ban đầu hoặc về vị trí số "0"

4.3.3 Tăng tải trọng và theo dõi biến dạng của mẫu

Tăng tải trọng lên mẫu đất theo chỉ dẫn ở 3.4, 3.5, 3.6, 3.7 và 3.8

Theo dõi biến dạng nên trên đồng hồ biến dạng dưới mỗi cấp tải trọng ngay sau 15 s tăng tài Khoảng thời gian đọc biến dạng nén lần sau được lấy gấp đôi so với lần đọc trước: 15 s; 30 s; 1 min; 2 min; 4 min; 8 min; 15 min; 30 min, 1 h; 2 h; 3 h; 6 h; 12 h và 24 h kể từ lúc bắt đầu thí nghiệm cho đến khi ổn định quy ước theo 3.8

Khi không cần đo tốc độ lún, thì có thể đọc biến dạng nén ứng với mỗi cấp tải trọng ở các thời điểm 10 min; 20 min; 30 min, 1 h; 2 h; 3 h và 4 h cho đến khi đạt ổn định quy ước

4.3.4 Áp lực nén cần thiết để tác dụng lên mẫu ở mỗi cấp lực được tính bằng kilogam trên

xentimet vuông (𝑘𝑔 𝑐𝑚⁄ 2) theo công thức sau:

Chiều cao dao vòng (cm)

Tải trọng đầu vào P1

(kg)

Tỷ lệ cánh tay đòn

Tải trọng tác dụng lên mẫu P2

(kg)

Áp lực nén p (kG/cm

2)

Số đọc R đồng hồ đo biến dạng (vạch)

Độ lún

Si = R.10-2