MỤC ĐÍCH KHẢO SÁT ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH-Khảo sát địa chất công trình là công tác nghiêm cứu, đánh giá điều kiện địa chất công trình tạiđịa điểm xây dựng công trình nhầm xác định cấu tr
PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT
-Mô tả phương pháp khoan lấy mẫu:
Để thực hiện khảo sát hiệu quả, cần lập kế hoạch chi tiết, xác định vị trí khoan, loại mẫu cần lấy và độ sâu khoan Đồng thời, chuẩn bị đầy đủ thiết bị khoan, bao gồm máy khoan, ống khoan và các dụng cụ lấy mẫu phù hợp.
Việc khoan cần được thực hiện dựa trên điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật, có thể là khoan thẳng đứng hoặc theo một góc nghiêng nhất định, sử dụng dung dịch khoan phù hợp.
( nước và bentonite) vào mục đích sử dụng để làm mát, đẩy dất lên từ hố kgoan và giữ cho hố khoan không bị sập.
Lấy mẫu đất hoặc đá là quá trình sử dụng ống lấy mẫu để thu thập nguyên khối mẫu, đảm bảo tính liên tục bằng cách lấy mẫu theo đoạn Các dụng cụ thường được sử dụng trong quá trình này bao gồm búa lấy mẫu và ống lấy mẫu, giúp đảm bảo chất lượng và độ chính xác của mẫu.
Trong quá trình khoan, việc đánh giá và ghi chép là rất quan trọng để lưu lại dữ liệu và thông tin về các lớp đất, độ sâu, cũng như tính chất của mẫu Điều này giúp thực hiện đánh giá sơ bộ các đặc điểm của mẫu ngay tại hiện trường.
Để bảo quản mẫu hiệu quả, cần ghi lại các thông tin quan trọng như ngày khoan và hố khoan Sau đó, cho mẫu vào ống bảo vệ và lưu trữ trong túi kính nhiều lớp nhằm đảm bảo an toàn và bảo vệ mẫu khỏi các tác động bên ngoài.
-Mô tả phương pháp thí nghiệm SPT:
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) là phương pháp quan trọng để thu thập thông tin về đặc tính địa kỹ thuật của nền đất Thí nghiệm này không chỉ cung cấp mẫu đất cho việc phân loại mà còn cung cấp các thông số thiết yếu cho thiết kế nền móng, đặc biệt là trong việc xác định sức chịu tải của nền đất.
Thí nghiệm được thực hiện với ống mẫu có đường kính ngoài 51 mm, đường kính trong 35 mm và chiều dài 650 mm Ống mẫu được hạ xuống đáy lỗ khoan và sử dụng búa trượt nặng 63,5 kg rơi tự do từ độ cao 760 mm Quá trình đóng ống mẫu diễn ra qua ba nhịp, mỗi nhịp sâu 150 mm, tổng cộng 450 mm Số búa được ghi nhận trong hai nhịp cuối được gọi là "giá trị N".
Nếu sau 50 búa đầu mà ống mẫu chưa cắm hết 150 mm, chỉ ghi nhận 50 giá trị này Số búa phản ánh độ chặt của nền đất và được sử dụng trong tính toán địa kỹ thuật.
- Trình tự thí nghiệm SPT:
Khoan tạo lỗ đến độ sâu dự định thí nghiệm, vét sạch đáy, hạ ống mẫu SPT và lắp đặt đế nện, cần, tạ…
Vạch lên cần đóng 3 khoảng, mỗi khoảng 15cm (tổng chiều sâu đóng 45cm).
Cho tạ rơi tự do ở độ cao 76cm, đếm và ghi số tạ đóng cho từng khoảng 15cm.
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.
-Thiết bị khoan khảo sát:
Các dụng cụ chính của máy khoan:
Côn ma sát để đóng mở máy
Hộp số nhiều cấp để điều chỉnh tốc độ quay khi khoan và kéo thả cần
Tời cần có sức kéo phù hợp với tải trọng tối đa của cột cần khoan hoặc ốn chống của lỗ khoan, đồng thời phải tương thích với hệ thống ròng rọc được sử dụng.
Một số thông số kỹ thuật của máy:
Đường kính lỗ khoan lớn nhất ban đầu 110mm
Đường kính lỗ khoan sau cùng 75mm
Đường kính ống khoan 42mm
Công suất của động cơ diesel: 8.8KW
Tốc độ quay: 1800 vòng/phút
Lực khoan xuống tối đa: 15KN
Cụm thiết bị khoan bao gồm tháp khoan và nhà khoan, với cấu trúc chính là ba chân bằng thép cao từ 7m đến 8m Những chân này có nhiệm vụ hỗ trợ ròng rọc, dây cáp và tời, giúp nâng hạ các dụng cụ cần thiết trong quá trình khoan.
Cần khoan là ống thép rỗng, được thiết kế với hai đầu có ren để dễ dàng nối vào nhau và kết nối với mũi khoan Có nhiều loại cần khoan với chiều dài khác nhau, phục vụ cho nhiều mục đích khoan khác nhau trong công nghiệp.
Có nhiều loại mũi khoan được sử dụng cho các loại địa chất cần khoan khác nhau.
+ Thiết bị lấy mẫu bữa đôi:
Dùng để lấy các mẫu không nguyên dạng.
Chiều dài 457mm (18 in) và 610mm (24 in) Đường kính trong thay đổi từ 38.1mm (1.5 in) đến 89mm (3.5 in).
+ Thiết bị lấy mẫu thành mỏng:
Dùng để lấy mẫu nguyên dạng.
Chiều dài ống lấy mẫu thành mỏng 900mm.
Đường kính ngoài 76mm (3.071 in).
Đường kính trong là 73mm (2.875 in).
+ Dụng cụ nâng hạ cần khoan:
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG – NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ
Khu vực khảo sát được thực hiện tại KTX D1 của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, tọa lạc ở Lê Văn Chí, Phường Linh Trung, Thủ Đức, vào ngày 18 tháng 10 năm 2024.
Mục tiêu của khảo sát là xác định các tính chất cơ lý của đất nhằm phục vụ cho thí nghiệm SPT, đồng thời giúp sinh viên nắm vững kiến thức thực tế và hiểu rõ hơn về quy trình thí nghiệm đất Ngoài ra, việc lưu mẫu đất cũng nhằm thực hành kiểm tra các tính chất của nó.
Thí nghiệm tiêu chuẩn SPT
Kiểm tra các tính chất của đất bao gồm dung trọng tự nhiên, độ ẩm, giới hạn nhão, giới hạn dẻo, xác định thành phần hạt và độ đầm chặt tiêu chuẩn.
Độ sâu 2m chỉ số SPT = 3
Độ sâu 4m chỉ số SPT = 2
Độ sâu 6m chỉ số SPT = 6
- Nhận xét: từ chỉ số SPT cho thấy khu vực thí nghiệm không phải là đất yếu vì chỉ số
Khu vực đường Lê Văn Chí, Phường Linh Trung, Quận 9 có địa hình đa dạng với phần trũng đất thấp và phần đồi núi Phần trũng chủ yếu là đất bùn sét, đất phù sa và đất trầm tích, thường xuyên bị ngập lụt trong mùa mưa lớn Để giảm nguy cơ ngập nước, cần xây dựng các công trình thủy lợi như kênh đào và đập Phần đồi có độ cao trung bình từ 30 đến 50m so với mực nước biển, được hình thành từ các loại đá như granit, phiến và vôi.
THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT CƠ LÍ CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
Thí nghiệm dung trọng tự nhiên
1.1 Khái niệm và cơ sở đo lường
Khái niệm dung trọng tự nhiên của đất:
Dung trọng của đất là trọng lượng của đất trên 1 đơn vị thể tích của đất. γ=w v
Trong đó: W - trọng lượng mẫu đất thí nghiệm (kN)
V - thể tích mẫu đất thí nghiệm (𝑚 3 )
Các phương pháp xác định thể tích của đất:
(1)Phương pháp tạo hình bằng dao vòng.
(3)Phương pháp đo thể tích bằng dầu hỏa.
Phương pháp dao vòng là kỹ thuật hiệu quả cho việc cắt đất dễ dàng mà không làm vỡ mẫu Hệ thống hộp cứng giúp bảo vệ mẫu, giữ nguyên trạng thái ban đầu của đất.
Phương pháp bọc sáp là kỹ thuật thích hợp cho loại đất có kích thước hạt lớn hơn 5mm, đặc biệt là những loại đất khó cắt bằng dao vòng Phương pháp này giúp cắt đất mà không làm vỡ vụn, đồng thời cho phép giữ nguyên dạng đất mà không cần sử dụng hộp cứng.
Phương pháp đo thể tích: áp dụng cho đất dính, than bùn, khó lấy mẫu theo 2 phương pháp trên. 1.2 Dụng cụ thí nghiệm.
A flat glass plate – tấm kính
+ Dùng thước kẹp, đo đường kính trong, R và chiều cao dao vòng, h (đến số lẻ thứ 2)
+ Xác định diện tích dao vòng: V = 𝑅 2
+ Xác định thể tích dao vòng: V = 𝑅 2 h
+ Dùng cân điện tử đo khối lượng dao vòng (chính xác đến 0.01g) [ 𝑚0 ]
- Các bước làm thí nghiệm:
1) Dùng dao dây cung, cắt mẫu đất với chiều cao > chiều cao dao vòng 1cm.
2) Dùng dao thẳng gọt bằng mẫu đất, đặt đầu sắc dao vòng lên mẫu.
3) Đặt lên trên mặt dao vòng một tấm kính phẳng ấn nhẹ dao vòng vào mẫu đất theo chiều thẳng đứng một đoạn khoảng 2/3 chiều cao của dao vòng.
4) Dùng dao phẳng gọt bỏ phần đất thừa
5) Dùng vòng đệm đặt lên dao vòng và tiếp tục ấn dao vòng vào trong mẫu đất cho đến khi dao vòng ngập sâu trong mẫu đất một đoạn khoảng 0.2cm đến 0.5cm
6) Gọt phần đất thừa xung quanh và nhô lên trên miệng dao vòng
7) Cân dao vòng chứa đất [m]
1.4 Tính toán kết quả thí nghiệm và nhận xét:
Số lần đo Lần 1 Lần 2 Trung bình
Dao vòng số Đường kính∅(cm) 61.69 61.67 61.68
Khối lượng dao vòng m0 (g) 42.83 42.87 Khối lượng dao vòng + đất m (g) 166.42 171.1 Khối lượng của đất W (g) 123.59 128.23 Dung trọng của đất γ (KN/m 3) 20.283 21.405 20.663
Bảng 1: thí nghiệm xác định dung trọng của đất
Sai số nằm trong khoảng 2% đến 5% suy ra khả năng chính xác trung bình
1.5 Hình ảnh tiến hành thí nghiệm:
- Sai số ∆ = 3 68 % độ chính xác khá tương đối giữa hai lần thí nghiêm và nằm trong vùng cho phép của tiêu chuẩn đạt thí nghiệm
- Loại đất: đất cát pha ở độ sâu 3 → 15 m tại khu vực tp Thủ Đức, có màu sắc nâu đỏ và cường độ cứng, cát nhiều.
- Giá trị dung trong tự nhiên 20.663> 18 KN / m 3 đất tốt có cường độ cao.
Xác định độ ẩm tự nhiên trong phòng thí nghiệm
2.1 Khái niệm và cơ sở đo lường.
Độ ẩm tự nhiên của đất được định nghĩa là tỷ lệ giữa khối lượng nước có trong các lỗ rỗng của đất và khối lượng hạt đất khi ở trạng thái khô Công thức tính độ ẩm tự nhiên là w = M w, trong đó w là độ ẩm, và M w là khối lượng nước.
Mw - Khối lượng nước của mẫu đất thí nghiệm (g)
Ms - Khối lượng hạt đất của mẫu đất thí nghiệm (g)
-Phương pháp xác định khối lượng nước trong đất
Để sấy khô mẫu đất, nhiệt độ cần duy trì từ 105 đến 110 °C, và thời gian sấy sẽ thay đổi tùy thuộc vào loại đất Thông thường, quá trình sấy cần được thực hiện ít nhất hai lần cho đến khi đạt được khối lượng không đổi.
Sấy lần đầu trong thời gian:
-5 giờ đối với đất sét và sét pha;
-3 giờ đối với đất cát và cát pha;
-8 giờ đối với đất chứa thạch cao và đất chứa hàm lượng hữu cơ lớn hơn 5 %.
-2 giờ đối với đất sét, sét pha và đất chứa thạch cao hoặc tạp chất hữu cơ;
-1 giờ đối với đất cát và cát pha.
Kết quả tính toán độ ẩm được thể hiện với độ chính xác lên đến 0.1% Độ ẩm của mẫu đất được xác định bằng cách lấy giá trị trung bình cộng của các lần xác định song song Nếu sự chênh lệch giữa hai lần xác định song song lớn hơn 10% so với giá trị độ ẩm trung bình, cần tăng số lần xác định lên ba hoặc nhiều hơn.
2) Cho mẫu đất vào cốc nhôm có khối lượng ( 𝑚 0 ), đã được đánh số.
3) Đem cân trên cân điện tử, xác định khối lượng của cốc nhôm với mẫu đất ẩm ( 𝑚 𝑎 ).
4) Sấy khô đến khối lượng không đổi trong lò sấy ở nhiệt độ 105 ° 𝑐
5) Lấy cốc ra khỏi tủ sấy, đậy nắp ngay lại Đất không dẻo có thể để nguội ở phòng ẩm; đất dẻo nên để nguội trong bình hút ẩm từ 45-60 phút để làm nguội mẫu thử.
6) Cân cốc có mẫu thử đã sấy khô trên cân điện.
2.4 Tính toán kết quả thí nghiệm và nhận xét.
Số lần thì nghiệm Lần 1 Lần 2
Khối lượng lon + đất ẩm (ma,g) 34.99 34.58 Khối lượng lon + đất khô (mk,g) 31.07 30.79 Khối lượng nước chứa trong đất (mw,g) 3.92 3.79
Khối lượng hạt đất (ms,g) 25.46 25.19 Độ ẩm của đất ở lần thí nghiệm thứ i: ωi % 15.4 15.04 Độ ẩm trung bình của đất ω% 15.22
Bảng 2: thí nghiệm xác định độ ẩm riêng của đất
Sai số 2.36% suy ra thí nghiệm nằm trong khả năng cho phép và khá chính xác.
2.5 Hình ảnh tiến hành thí nghiệm
- Sai số ∆=2.36 % độ chính xác cao giữa hai lần thí nghiêm và nằm trong vùng cho phép của tiêu chuẩn đạt thí nghiệm
- Loại đất: đất cát pha ở độ sâu 3→15mtại khu vực tp Thủ Đức, có màu sắc nâu đỏ và cường độ cứng, cát nhiều.
- Giá trị độ ẩm: đất cứng ít nước khả năng chịu lực của đất tốt.
Thí nghiệm xác định LL, PL
3.1 Khái niệm và cơ sở đo lường
Mối tương quan giữa thể tích đất và độ ẩm
Độ ẩm giới hạn nhão (WL) là chỉ số quan trọng xác định ranh giới giữa trạng thái dẻo và trạng thái nhão của đất sét Giới hạn này giúp hiểu rõ hơn về tính chất vật lý của đất, đặc biệt trong các ứng dụng xây dựng và nông nghiệp.
Độ ẩm giới hạn nhão WL được xác định theo hai phương pháp chính: phương pháp Casagrande và phương pháp chuỳ xuyên Vaxiliev Theo phương pháp Casagrande, WL được đặc trưng bởi độ ẩm của mẫu đất khi rãnh đất được khít lại khoảng 13 mm sau 25 nhát đập Trong khi đó, theo phương pháp chuỳ xuyên Vaxiliev, WL được xác định bởi độ ẩm của mẫu đất khi quả dọi thăng bằng hình nón, có trọng lượng 76 gram và góc đỉnh 30°, được ngập vào đất 10 mm trong 10 giây dưới tác dụng của trọng lượng bản thân.
Kết quả thí nghiệm cho thấy mối quan hệ giữa số lần đập và độ ẩm của đất được biểu diễn qua đồ thị nửa logarit, với trục hoành là số lần đập (logarit) và trục tung là độ ẩm tính theo phần trăm (%) Quan hệ này có dạng đường thẳng trong khoảng số lần đập Độ ẩm đặc trưng cho giới hạn chảy của đất, theo phương pháp Casagrande, được xác định tại số lần đập 25 trên đồ thị, với độ chính xác đạt 0.1%.
Giới hạn dẻo của đất, được xác định bởi độ ẩm giới hạn dẻo Wp, là mức độ ẩm mà tại đó đất sét chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo.
Độ ẩm giới hạn dẻo Wp được xác định khi mẫu đất lăn thành que có đường kính 3 mm bắt đầu xuất hiện các vết nứt, dẫn đến việc que đất bị đứt thành từng đoạn ngắn có chiều dài từ 3 đến 10 mm.
Kết quả thí nghiệm cho thấy giá trị trung bình cộng của các kết quả xác định song song được sử dụng để xác định giới hạn dẻo của mẫu đất Độ sai lệch cho phép về độ ẩm trong các lần xác định song song không vượt quá 2% Kết quả giới hạn dẻo của đất được ghi nhận chính xác tới 0.01%.
1) Phơi khô đất, dùng chày giả đất nhỏ ra trên khay.
2) Sàng qua rây 5mm loại bỏ những phần đất nằm trên rây.
3) Dùng phương pháp chia tư lấy khoảng 150g đất
4) Đem đất đã nghiền nhỏ cho vào bát, rót nước cất vào bát đựng đất, dùng dao con trộn đều cho thật kỹ sao cho đất đạt trạng thái như hồ đặc.
5) Sau đó đặt mẫu thí nghiệm vào bình thủy tinh, đậy kín trong khoảng thời gian 2h trước khi đem thí nghiệm
3.4 Các bước làm thí nghiệm
- Quy trình làm thí nghiệm xác định giới hạn nhão:
1) Cho thêm 1 lượng nhỏ nước vào bát đựng đất trộn đều, chờ 15 – 20 phút cho mẫu đất trộn se mặt (chú ý ước chừng không cho mẫu quá ẩm).
2) Lau ướt chỏm cầu bằng khăn ước, trét đất đã trộn vào chỏm cầu Tránh không để xuất hiện bọt khí trong đất, đảm bảo độ dày của cả lớp đất > 10mm và chỉ trét đất vào khoảng
2/3 chỏm cầu (để hở 1/3 chỏm cầu phía trên ).
3) Dùng dao cắt rãnh vạch một đường thẳng từ trên xuống Giữ dao vạch thẳng góc với mặt chỏm cầu (đuôi dao làm tâm) Dao cắt rãnh này chia đất thành 2 phần cách xa nhau dưới đáy là 2mm, phía trên là 11mm và bề dày đất ở hai bên rãnh là 8mm.
4) Quay đều cần quay với tốc độ 2 vòng/1s; phần đất ở hai bên sụp xuống và từ từ khép lại dài 12.7mm thì ngừng quay Đếm số lần đập cần thiết để phần dưới của rãnh đất khép lại một đoạn dài 12.7mm Rãnh đất được khép lại phải do đất chảy ra khi quay đập chứ không phải do sự trượt của đất với đáy đĩa.
5) Dùng dao lấy phần đất chỗ rãnh khép lại khoảng 10 gam cho vào hộp nhôm đã được cân xác định khối lượng Cân trọng lượng đất và hộp nhôm Cho hộp nhôm có chứa đất vào lò sấy để sấy, rồi xác định độ ẩm.
6) Lấy phần đất trên chỏm cầu nhập chung với phần đất còn lại trên đĩa đựng đất và trộn đều lại cho bay bớt nước Sau đó, lặp lại các bước B2 B3 B4 và tiến hành xác định thêm
7) Cứ tiếp tục thí nghiệm như vậy với lượng nước thay đổi theo chiều tăng lên (độ ẩm của đất ở lần thí nghiệm sau nhỏ hơn độ (độ ẩm của đất ở lần thí nghiệm sau lớn hơn độ ẩm ở lần thí nghiệm trước đó) Xác định ít nhất 3 giá trị của độ ẩm tương ứng với số lần đập cần thiết trong khoảng 12 – 35 để rãnh khép lại.
8) Dựa vào số liệu thí nghiệm, vẽ đồ thị về quan hệ độ ẩm với logarit thập phân số lần rơi của chỏm cầu.
- Quy trình làm thí nghiệm xác định giới hạn dẻo:
1) Dùng dao nhào trộn mẫu đất thật kỹ, tạo mẫu có độ ẩm thấp hơn giới hạn dẻo (ước chừng)
2) Chia phần đất dành cho thí nghiệm dẻo thành 3 hay 4 mẫu nhỏ
3) Lăn mẫu đất trên tấm kính bằng 4 ngón tay Dùng áp lực bàn tay vừa đủ để tạo được một sợi đất có đường kính đều bằng 3mm Nếu trên sợi đất chưa xuất hiện các vết nứt thì cắt sợi đất ra các phần nhỏ hơn; vo tròn và lăn lại cho đến khi sợi đất đạt đường kính 3mm và đồng thời xuất hiện các vết nứt.
4) Cho sợi đất vào hộp nhôm; xác định độ ẩm của sợi đất này.
3.5 Tính toán kết quả thí nghiệm và nhận xét
Kết quả thí nghiệm xác định giới hạn nhão
Khối lượng đất lọt sàng 40:
Khối lượng cốc + đất ẩm, M2(g) 49.66 44.11 47.96
Khối lượng cốc + đất khô, M3(g) 41.96 36.91 39.25
Khối lượng nước 7.7 7.2 8.71 Độ ẩm, (%) 21.11 22.99 25.9
Bảng 3: kết quả thí nghiệm giới hạn nhão
Hình 1: biểu đồ giới hạn nhão Dựa vào biểu đồ => LL = 28.88%
- Số lần đập (N) tỷ lệ nghịch với độ ẩm của đất (W)
- Về tính toán giới hạn nhão nhìn chung có sự khác biệt
Sai số 1.014% nhỏ hơn 10% nên được coi là chấp nhận được Nguyên nhân dẫn đến sai số này có thể xuất phát từ dụng cụ thí nghiệm hoặc do người thực hiện thí nghiệm mắc phải một số sai sót trong quá trình thực hiện và ghi chép.
Bảng 4: thí nhiệm xác định giới hạn dẽo.
- Xác định chỉ số dẻo PI:
PI = 14.845% => loại đất trên là loại đất á sét.
- Xác định loại đất theo TCVN và USUC dựa theo biểu đồ dẻo:
+ Phương trình đường A: PI = 0.73 × (LL-20)= 0.73 × ( 28.59-20) = 6.27< 14.845%
Thí nghiệm xác định thành phần hạt
4.1 Khái niệm và cơ sở đo lường
- Định nghĩa của thành phần hạt:
Thành phần hạt của đất thể hiện tỷ lệ các nhóm hạt với kích thước khác nhau, được tính bằng phần trăm so với khối lượng mẫu đất khô tuyệt đối được phân tích.
Phân loại TCVN ASTM BS
Sỏi sạn d > 2mm d > 4.75mm d > 2mm
Hạt cát d = 0.05 ÷ 2mm d = 0.075 ÷ 4.75mm d = 0.06 ÷ 2mm Hạt bụi d = 0.005 ÷ 0.05mm d = 0.002 ÷ 0.075mm d = 0.002 ÷ 0.06mm Hạt sét d < 0.005mm d < 0.002mm d < 0.002mm
Bảng 5: định nghĩa thành phần hạt
Biểu đồ biểu thị tỷ lệ về khối lượng các hạt theo %
Coarse – Grained Soils Fine – Grained soils
1) Mẫu đất thí nghiệm sẽ được phơi khô ngoài trời hoặc được sấy khô trong lò sấy với nhiệt độ
2) Dùng chày bọc cao su hay bóp bằng tay để tách các hạt đất dính với nhau, không đập mạnh để tránh làm vỡ các hạt đất.
3) Dùng phương pháp chia tư để lấy m (gam) đất ra làm thí nghiệm, tùy thuộc vào từng loại đất mà giá trị m có thể lấy như sau:
100-200g gạ đối với đất không chứa hạt kích thước >2mm
300-900g đối với đất chứa đến 10% hạt kích thước >2mm
1000-2000g đối với đất chứa 10-30% hạt kích thước >2mm
2000-5000g đối với đất chứa trên 30% hạt kích thước > 2mm
5) Cân các sàng rây đã làm sạch ghi khối lượng từng sàng.
6) Sắp xếp bộ rây có đường kính lỗ rây từ lớn đến nhỏ theo thứ tự từ trên xuống Rây có đường kính 10mm, 5mm, 2mm, 1mm, 0.5mm và đáy rây.
- Các bước làm thí nghiệm:
1)Cho m (gam) đất vào rây, lắc bằng tay hoặc bằng máy qua bộ rây tiêu chuẩn
2)Theo lý thuyết sàng đến khi nào ở mỗi rây khối lượng đất qua rây không thay đổi quá 1%
Để đảm bảo độ chính xác trong việc cân đất cộng dồn trên mỗi rây, bạn có thể cân cả rây và đất cùng lúc, sau đó trừ đi khối lượng rây đã được cân trước đó để xác định khối lượng chính xác của đất.
4)Khối lượng của đất lọt qua rây nào đó là khối lượng của đất tổng cộng trừ đi khối lượng của đất giữ trên rây cộng dồn.
4.4 Tính toán kết quả thí nghiệm và nhận xét
Kết quả thí nghiệm xác định thành phần hạt của đất
Cỡ sàng Đường kính (mm)
Khối lượng sàng + đất (g) Khối lượng đất trên sàng (g)
Bảng 6: kết quả thí nghiệm xác định thành phần hạt
- Khối lượng đất ban đầu m(g) = 250.13g
Sai số thõa yêu cầu thí nghiệm và có kết quả chính xác cao.
Hoàn thiện bảng kết quả thí nghiệm trên:
Vẽ biểu đồ thành phần hạt:
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Đường kính hạt (mm) log
Hình 3: biểu đồ thành phần hạt
Xác định thành phần hạt mịn, thành phần hạt thô, ta có:
Xác định tên đất theo USCS:
Nội suy từ bản kết quả thí nghiệm, ta có:
=0.3836 0.1263=3.037mm ;C U =3.0376 )
⟹ Hàm lượng hạt sỏi < 50% ; Hàm lượng cát + hàm lượng sỏi > 50%
Không thỏa mãn điều kiện Cu hoặc Cc
⟹ Cát sạch (ít hạt mịn), cấp phối kém vì hệ số đồng đều không thõa trong vùng điều kiện cho phép Tên gọi Sand Poor , kí hiệu SP.
4.5 Nhận xét về thành phần hạt:
Với loại đất trên, thành phần hạt thô chiếm tỉ trọng rất lớn, lên đến 99.06%, còn tỉ trọng hạt sét rất nhỏ ( hạt mịn ) chỉ chiếm 0.94%.
Sai số của khối lượng mẫu sau cùng và khối lượng mẫu đêm đi thí nghiệm là 0.18%.
Từ kết quả thu được cho thấy đây là đất sand poor ( SP) theo tiêu chuẩn USCS.
Đất SP là loại đất cát sạch với ít hạt mịn, nhưng có cấp phối kém, do đó không thích hợp cho việc đắp đường cũng như các công trình đặc biệt và siêu đặc biệt Dự đoán một số tính chất của đất này có thể giúp hiểu rõ hơn về khả năng sử dụng của nó trong xây dựng.
Cượng đồ chịu nén thấp.
Khả năng thấm kém: dễ giữa nước, có thể gay ra áp lực lún cao.
Tính ổn định kém: dễ sụt lún dưới tải trọng lớn hoặc khi có mưa.
Khả năng nén lún cao: dẫ đến biến dạn công trình
Khối lượng sàn tiêu biểu:
Khối lượng sàn cộng vật liệu:
Thí nghiệm xác định độ chặt tiêu chuẩn của đất
5.1 Khái niệm và cơ sở đo lường
Độ chặt tiêu chuẩn 𝛾𝑡𝑐 là chỉ số thể hiện khối lượng thể tích khô lớn nhất của mẫu đất sau khi được nén chặt, tương ứng với lượng nước ngậm trong đất đạt mức tối ưu.
-Việc đầm chặt đất nhầm:
Làm giảm độ lún của công trình trong tương lai
Làm giảm độ thắm nước của công trình bằng đất
Tăng sức chống cắt của đất
Tăng khả năng chịu tải của đất nền
sàng có đường kính 5mm
1) Phơi khô đất, dùng chày giả đất nhỏ ra trên khay
2) Sàng qua rây 5mm loại bỏ những phần đất nằm trên rây
3) Cân trọng lượng khuôn cả đế, không có phần cổ
4) Xác định lượng nước ban đầu cần thêm vào
-Các bước làm thí nghiệm:
1) Thêm nước vào mẫu đất khô
2) Trộn đều cho đến khi đất có màu đồng nhất
3) Lắp ráp cối đầm, cho đất vào khuôn theo 3 lớp mỗi lớp chiếm khoảng 1/3 thể tích khuôn đầm.
4) Đầm đất, số lần đầm tùy theo loại thí nghiệm
5) Dùng búa nặng 2,45 kg cho rơi tự do ở độ cao 30.5cm để đầm riêng cho từng lớp
6) Khi đầm nén, phải để cho búa rơi tự do và phân bố đều trên mặt đất, số lần đập quy định theo từng loại đất:
-Đối với cát pha: 25 búa
-Đối đất sét pha và sét có chỉ số dẻo Ip < 30: 40 búa
-Đối với sét có Ip > 30 búa: 50 búa
7) Khi đầm xong, cẩn thận tháo cổ khuôn ra và dùng dao gọt bỏ phần đất thừa cho thật phẳng
8) Khi gạt bằng, do trong đất có nhiều hạt thô, trên bề mặt mẫu có thể có những vết lõm Lúc đó phải lấy đất dư lắp đầy lại
9) Tháo đế ra khỏi khuôn đầm, đem cân đất cùng khuôn trên cân có độ chính xác 1g, sau đó xác định dung trọng của lớp đất ẩm.
Dung trọng của đất ẩm được tính theo CT sau: γ=w v
10) Tiếp tục thí nghiệm như vậy đối với ít nhất 5 lần thí nghiệm Nếu thấy khối lượng thể tích của đất ẩm tăng dần rồi sau đó giảm dần thì thôi.
Mỗi lần thí nghiệm phải xác định độ ẩm của đất
Đối với đất loại cát, xác định độ ẩm trước khi đầm nện
Đối với đất loại sét, xác định độ ẩm sau khi cân xong, bằng cách lấy phần đất ở giữa của mẫu đã đầm
5.4 Tính toán kết quả thí nghiệm và nhận xét:
Bảng 7: xác định độ ẩm của mẫu đất sau khi đầm
-Sai số độ ẩm sau thí nghiệm so với dự kiến ban đầu:
Sai số độ ẩm lí thuyết và độ ẩm thí nghiệm khá cao.
Bảng 8: Xác định trọng lượng riêng tự nhiên của các mẫu đất sau khi đầm
- Hoàn thiện kết quả thí nghiệm trên:
+ Vẽ biểu đồ giữa độ ẩm thực tế và dung trọng khô của các mẫu trên:
Hình 4: Biểu đồ độ ẩm thực tế và dung trọng khô
Hai bảng kết quả cho thấy sự chênh lệch không đáng kể so với dự kiến ban đầu, với sai số nhỏ Đây là một kết quả khả quan và hoàn toàn chấp nhận được.
Sai số trong thí nghiệm có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân, bao gồm sai số do dụng cụ đo đạc không chính xác, quy trình thực hiện thí nghiệm không đúng cách, hoặc do người thực hiện thí nghiệm mắc phải những sai sót trong quá trình tiến hành.
- Kết quả thí nghiệm cho thấy, độ ẩm tối ưu là 16.19% và sẽ đạt được dung trọng khô lớn nhất của mẫu đất là 1.82 g/c𝑚 3
Thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn là phương pháp quan trọng để đo độ chặt chẽ của đất và đánh giá khả năng chịu tải của nền đất Phương pháp này thường được áp dụng trong địa chất công trình nhằm xác định khả năng chịu tải của đất cho các công trình như kiến trúc, cầu đường, công trình thủy lợi, và hệ thống giao thông như đường bộ và đường sắt.
Theo tiêu chuẩn thí nghiệm đầm chặt, việc chuẩn bị vùng đất là rất quan trọng, bao gồm san bằng và lấy mẫu phù hợp với diện tích và độ sâu yêu cầu Sau khi chuẩn bị, thiết bị đầm chặt sẽ được sử dụng để tác động lên mẫu đất với tần số và áp lực nhất định Cuối cùng, độ ẩm của đất sẽ được đo lại sau mỗi lần đập để đảm bảo độ chính xác của thí nghiệm.
Dựa trên kết quả thí nghiệm, các chuyên gia địa chất công trình có thể đánh giá khả năng chịu tải của móng đất bằng cách so sánh với các tiêu chuẩn cho phép Thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn là phương pháp phổ biến trong đánh giá cơ học đất, đặc biệt quan trọng trong việc xác định tính ổn định của móng đất trong xây dựng.
BIỂU ĐỒ GIỮA ĐỘ ẨM THỰC TẾ VÀ DUNG TRỌNG KHÔ Độ ẩm (%)
Thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất
6.1 Khái niệm và cơ sở đo lường
Để đánh giá khả năng chịu lực của đất nền, cần xem xét các chỉ tiêu sức chống cắt, bao gồm góc ma sát trong (φ) và lực dính (c) Các chỉ tiêu này có thể được xác định thông qua các phương pháp thí nghiệm khác nhau.
Nén đơn (unconfined compression): áp dụng cho các loại đất có lực dính.
Cắt trực tiếp (direct shear test): có thể thực hiện cho cả đất có lực dính và không có lực dính.
Nén ba chiều (Triaxal compression test): Thí nghiệm này có thể áp dụng được cho cả 2 loại đất trên.
-Quan hệ giữa sức chống cắt τ và áp lực thẳng đứng trên mặt phẳng cắt
𝜑 : góc ma sát trong của đất c : lực dính đơn vị của loại đất sét, hay thông số tuyến tính của loại đất cát
-Nguyên lí cắt đất trực tiếp:
Đồng hồ đo chuyển vị
6.3 Quy trình thực hiện thí nghiệm
1) Đặt tấm đá thấm vào trong hộp cắt, bên trên đá thấm là tấm giấy lọc (đã được thấm nước).
2) Vặn chốt để gắn 2 phần của hộp cắt lại.
3) Đặt dao vòng lên trên hộp cắt Dùng miếng mộc gỗ (tamper), đóng thẳng cho đất trên dao vòng đi xuống, vào hộp cắt.
4) Sau đó đặt miếng giấy lọc (đã được thấm nước) và miếng đá thấm lên trên mẫu đất bên trong hộp cắt
-Các bước làm thí nghiệm:
1) Đặt hộp cắt vào vị trí trong máy cắt
2) Đặt cần chất tải đứng lên trên mẫu
3) Chất tải tạo ứng lực đứng Chú ý: cần chất tải nhẹ nhàng, không tạo sự rung động mạnh.
4) Lượng tải đặt vào phụ thuộc vào cánh tay đòn của máy cắt.
5) Chỉnh lại số đọc ở đồng hồ đo biến dạng của vòng ứng biến về 0.
6) Chỉnh lại số vòng quay trên máy trước khi khởi động motor.
7) Mở chốt khóa hộp cắt.Tác dụng lực cắt lên mẫu.
6.4Tính toán số liệu thí nghiệm:
STT Thông s thí nghi mố ệ Thí nghi m 1ệ Thí nghi mệ
3 Kh i lố ượng treo trên giá,
Bảng 9: xác định áp lực nén và ứng suất cắt
BI U Đ GI A ÁP L C NÉN VÀ NG SU T C TỂ Ồ Ữ Ự Ứ Ấ Ắ
Hình 5: bi u đ gi a áp l c nén và ng su t c tể ồ ữ ự ứ ấ ắ
Kết quả từ thí nghiệm cắt đất chỉ ra rằng khi ứng suất nén gia tăng, ứng suất cắt cũng tăng theo Ngược lại, khi ứng suất cắt giảm, ứng suất cắt cũng sẽ giảm.
- Xác định góc ma sát trong, 𝜑(độ) và lực dính c (kPa) dựa vào biểu đồ và theo công thức:
- Theo công thức ta có: tg = 0.309 => 17 0 c = 0.859 kG/cm2 = 85.96 kPa
- Theo biểu đồ ta có: tg = 0.309 => 17 0 c = 0.859 kG/cm2 = 85.96 kPa
- Nhận xét kết quả thí nghiệm, kết luận về khả năng chịu cắt của loại đất thí nghiệm Kết quả cho thấy được:
Loại đất được xác định qua = tg = 0.309 và = 17 0 dựa vào bảng sau:
Đất cứng, cường độ cao nên khả năng chịu cắt tốt.
Qua biểu đồ ta có thể nhận thấy khi áp lực nén (kG/cm2 ) tăng thì đồng thời ứng suất cắt (kG/cm2 ) cũng tăng theo.
Kết quả góc ma sát trong độ (deg) và lực dính c (kG/cm2) giữa công thức và biểu đồ cho thấy sự tương đồng đáng kể, khẳng định quy trình thực hiện thí nghiệm và tính toán số liệu đã được thực hiện một cách chính xác Hình ảnh thí nghiệm minh họa quá trình này.
