báo cáo thí nghiệm địa kỹ thuật

báo cáo thí nghiệm địa kỹ thuật

MỤC LỤC

THÍ NGHIỆM 1: XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM VÀ ĐỘ HÚT ẨM CỦA ĐẤT TRONG

PHÒNG THÍ NGHIỆM 3

1 Mục đích thí nhiệm 3

2 Cơ sở lý thuyết 3

3 Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm 4

5

4 Trình tự thí nghiệm 5

5 Kết quả thí nghiệm 2

6 Nhận xét: 4

THÍ NGHIỆM 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 5

1 Mục đích thí nghiệm 5

2 Cơ sở lý thuyết 5

3 Thiết bị thí nghiệm 7

4 Trình tự thí nghiệm: 8

5 Kết quả thí nghiệm 8

6 Nhận xét: 10

THÍ NGHIỆM 3:XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN CHẢY TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 10

1.Mục đích thí nghiệm: 10

2.Cơ sở lý thuyết: 10

3.Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm: 11

4 Trình tự thí nghiệm: 11

5 Kết quả thí nghiệm: 12

6.Nhận xét: 12

THÍ NGHIỆM 4:XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN DẺO TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM .13 1.Mục đích thí nghiệm: 13

2.Cơ sở lý thuyết: 13

3.Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm: 13

4 Trình tự thí nghiệm: 14

5 Kết quả thí nghiệm: 14

6.Nhận xét: 15

THÍ NGHIỆM 5: XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 16

1 Mục đích thí nghiệm 16

2 Cơ sở lý thuyết 16

3.Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm: 17

4 Trình tự thí nghiệm 18

5 Kết quả thí nghiệm 18

6 Nhận xét 19

THÍ NGHIỆM 6: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 20

1 Mục đích thí nghiệm: 20

2 Cơ sở lý thuyết 20

3 Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm: 21

4 Trình tự thí nghiệm 22

5 Kết quả thí nghiệm: 22

THÍ NGHIỆM 7:XÁC ĐỊNH TÍNH NÉN LÚN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM .24 1.Mục đích thí nghiệm: 24

2.Cơ sở lý thuyết: 24

3 Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm: 24

4 Tiến hành thí nghiệm: 24

5.Kết quả thí nghiệm: 25

6 Nhận xét: 31

THÍ NGHIỆM 8: XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 31

1.Mục đích: 31

2.Cơ sở lý thuyết: 31

3 Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm: 32

4 Trình tự thí nghiệm: 32

 Độ ẩm của đất (W) là lượng nước chứa trong đất, được tính bằng phần trăm.

Nhất thiết phải xác định độ ẩm của đất ở trạng thái tự nhiên

 Độ hút ẩm (Wh) là lượng nước chứa trong đất ở trạng thái khô gió (phơi trong

không khí), được tính bằng phần trăm

Chú ý:

 Để tính chính xác được độ ẩm và độ hút ẩm thì người ta phải sấy khô đất đếnkhối lượng không đổi Quá trình sấy khô đất đến khối lượng không đổi đượctiến hành cho đến khi nhận được sự chênh lệch giữa hai lần cân sau cùngkhông lớn 0.02g

 Phép cân khối lượng được tiến hành với độ chính xác đến 0,01g trên cân kỹthuật

2.2 Phương pháp thí nghiệm và cách tính toán

 Độ ẩm của đất W xác định được tính bằng % theo công thức (1):

W = m1−m0

Độ hút ẩm của mẫu đất W , biểu diễn bằng %, được tính theo công thức (2):

W h=m2−m0

Trong đó:

 m: khối lượng của cốc nhôm, tính bằng gam;

 m0: khối lượng của đất đã được sấy khô đến khối lượng không đổi và cốcnhôm, tính bằng gam;

 m1: khối lượng của mẫu đất ẩm và cốc nhôm, tính bằng gam;

 m2: khối lượng của mẫu đất ở trạng thái khô gió và cốc nhôm, tính bằng gam

3 Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm.

3.1 Chuẩn bị mẫu

 Chọn phần mẫu đất có tính đại diện cho toàn mẫu đất

 Tiến hành cắt mẫu, gọt bỏ phần bên ngoài để đảm bảo mẫu giữ nguyên tính

ẩm ban đầu, sau đó bỏ vào lọ đựng mẫu, định lượng khối lượng đất được sấylớn hơn 10g

3.2 Thiết bị thí nghiệm

 Tủ sấy điều chỉnh được nhiệt độ đến 3000C

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

 Cốc nhôm: 1 cốc nhỏ, 1 cốc lớn

 Dao thái hoặc dao cung

4 Trình tự thí nghiệm

4.1 Xác định độ ẩm

 Mô tả sơ bộ về tên mẫu đất, màu sắc trạng thái

 Cân khối lượng của hộp nhôm bằng cân kỹ thuật

 Lấy mẫu đất có khối lượng khoảng 15g cho vào hộp nhôm

 Cân khối lượng của hộp nhôm có chứa mẫu đất ẩm

 Bỏ hộp nhôm có chứa mẫu đất ẩm vào tủ sấy và sấy với nhiệt độ theo điều 1.5

 Mỗi cốc (hoặc hộp) chứa mẫu đất phải được sấy ít nhất hai lần theo thời gianquy định dưới đây:

 Sấy lần đầu trong thời gian:

 5 giờđối với đất sét và sét pha;

 3 giờđối với đất cát và cát pha;

 8 giờđối với đất chứa thạch cao và đất chứa hàm lượng hữu cơ lớn hơn 5%

 Lần sấy lại

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

 1 giờđối với đất cát và cát pha

 Tuy nhiên do điều kiện của phòng thí nghiệm nên bài thí nghiệm này ta chỉsấy một lần

 Sau khi sấy, cân khối lượng của hộp nhôm và mẫu đất khô

Hình 3: Cốc nhôm Hình 4 : Dao cung

4.2 Xác định độ hút ẩm

 Chọn mẫu thí nghiệm từ trong mẫu đất ở trạng thái khô gió (phơi khô trongkhông khí) đã được nghiền nhỏ trong cối sứ và cho qua rây có đường kính lỗ1mm Sau đó bằng phương pháp chia tư, rải mẫu đất thành một lớp trên tờgiấy dầy hoặc trên một tấm gỗ mỏng; dùng dao rạch 2 đường vuông góc vớinhau chia bề mặt lớp đất ra thành bốn phần tương đương; lấy mẫu thí nghiệmtrong 2 phần đối xứng nhau

 Sau khi đã trộn đều

 Cân khối lượng của hộp nhôm bằng cân kỹ thuật

 Lấy khoảng hơn 15g đất từ mẫu trung bình đã qua phương pháp chia tư chovào hộp nhôm rồi đem cân và sấy

 Sau khi sấy, cân khối lượng của hộp nhôm và mẫu đất khô

Bảng 2: Biểu ghi độ hút ẩm TCVN 4196-1995

Số hiệu mẫu:5_HA Mô tả: cát pha, màu hồng

phấn, trạng thái khô gió

Sai số xảy ra do:

 Mẫu không đồng nhất , và mẫu không được bảo quản trong điều kiện tốt nhất

 Dụng cụ thí nghiệm lâu năm nên có thể phát sinh sai số như cân kỹ thuật(phải không có điều kiện môi trường tác động,nếu thở mạnh quá thì cũng sẽảnh hưởng tới kết quả đo) Cốc nhôm bám bụi đất do vệ sinh không kĩ làmảnh hưởng đến kết quả khi cân

 Người làm thí nghiệm đọc số liệu

 Thời gian trong thí nghiệm hút ẩm quá lâu (1,5 ngày ) nên có thể nhiều bụihoặc những tạp chất trong không khí có thể bám vào , vì vậy mà ngoài lượngnước hút vào thì có thêm cả lượng tạp chất khác nữa

THÍ NGHIỆM 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH

CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

w = m v

 Trong đó :

 m: Khối lượng của mẫu đất tính bằng g;

 v – thể tích của mẫu thí nghiệm, tính bằng cm3

 Khối lượng thể tích của cốt đất c (còn gọi là khối lượng thể tích khô): làkhối lượng của một đơn vị thể tích đất khô (kể cả lỗ rỗng) có kết cấu tự nhiên,tính bằng g/cm3

2.2 Phương pháp thí nghiệm và tính toán

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

Trong đó: d : Dung trọng khô

w: Dung trọng tự nhiên

W : Độ ẩm của mẫu đất tính bằng phần trăm

 Khối lượng thể tích của đất γ w tính bằng g/cm3, theo công thức :

V

Trong đó:

m1 - khối lượng dao vòng có dất và các tấm đậy, tính bằng gam;

m2- khối lượng dao vòng, tính bằng gam,

m3- khối lượng các tấm đậy, tính bằng gam,

v - thể tích của mẫu đất trong dao vòng, tính bằng centimét khối

 Căn cứ vào thành phần và trạng thái của đất, các phương pháp thí nghiệmsau đâyđược dùng để xác định khối lượng thể tích của đất:

- Phương pháp dao vòng;

- Phương pháp bọc sáp;

- 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 dễ cắt bằng dao, khi cắt không bị vỡ và trong cáctrường hợp thể tích và hình dạng của mẫu chỉ có kết cấu không bị phá hoại và

độ ẩm tự nhiên tại hiện trường, cũng có thể dùng phương pháp dao vòng

 Phương pháp bọc sáp dùng để xác định khối lượng thể tích của đất dính có

cỡ hạt không lớn hơn 5mm, đất khó cắt bằng dao vòng, khi cắt dễ bị vỡ vụn,nhưng đất có thể tự giữ nguyên đ|ợc hình dáng mà không cần hộp cứng

 Phương pháp đo thể tích bằng dầu hoả dùng để xác định khối lượng thể tíchcho các loại đất dính, đất than bùn, đất có chứa nhiều tàn tích thực vật ít phânhuỷ hoặc khó lấy mẫu theo hai phương pháp trên Phương pháp này bao gồmviệc xác định thể tích của mẫu đất có khối lượng đã biết trong môi trường

2.3 Yêu cầu thí nghiệm:

 Phép cân để xác định khối lượng đất ẩm và đất khô được tiến hành với độchính xác đến 0,1% khối lượng của mẫu thí nghiệm ở trạng thái ẩm

 Số lần xác định song song khối lượng thể tích cho mỗi mẫu đất nguyên trạngđược quy định tuỳ thuộc vào mức độ không đồng nhất của loại đất, nhưngmọi trường hợp không được ít hơn hai

 Sai lệch kết quả giữa các lần xác định song song đối với đất đồng nhất không được quy lớn hơn 0,03g/cm3 Trường hợp đất bão hoà và đất không đồng nhất

thì sự chênh lệch này cho phép vượt quá 0,03g/cm3, nhưng khi thuyết minhgiá trị trung bình cộng, phải viết kèm theo các giá trị biên

 Trị số trung bình cộng của kết quả các lần xác định song song được lấy làmkhối lượng thể tích của mẫu đất nguyên trạng Các kết quả tính toán được

biểu diễn với độ chính xác đến 0,01g/cm3.(áp dụng cho kết quả khối lượng

thể tích)

 Các kết quả xác định khối lượng thể tích phải kèm theo phương pháp xácđịnh, cấu trúc và trạng thái của đất thí nghiệm (đất tự nhiên có kết cấu nguyênhay đất đắp; độ ẩm , v.v )

h



 Cân để xác định khối lượng (m) của dao vòng

 Dùng dao thẳng gọt bằng mặt đất và đặt đầu sắc của dao vòng lên chổ lấymẫu

 Dùng dao thẳng cắt gọt phần đất thừa nhô lên trên miệng dao vòng

 Lau sạch đất bám trên dao vòng, sau đó cân dao vòng có mẫu đất

 Sau khi cân xong, lấy mẫu đất trong dao vòng cho vào các hộp nhôm có khốilượng đã biết trước khi đem sấy khô để xác định độ ẩm của đất

5 Kết quả thí nghiệm.

Bảng kết quả:

Hình 7: Thước kẹp Hình 6: Dao vòng

Đkính,

mm

Chiềucao,mm

Kluongdao,g

ĐkinhTB

ChiềucaoTB

Kluongdao TB

Tiếtdiện,

cm2

Thểtích,

cm3

KHdao1

KLriêng tt,g/cm3

số,g/cm3

riêngttkhô,g/cm3

 Giới hạn chảy:của đất tương ứng với độ ẩm mà đất loại sét có kết cấu bị phá

hoại chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái chảy Giới hạn chảy (Wch) đượcđặc trưng bằng độ ẩm (tính bằng phần trăm) của bột đất nhào với nước mà ở

đó quả dọi thăng bằng hình nón dưới tác dụng của trọng lượng bản thân sau

10 giây sẽ lún sâu hơn 10mm

 Công thức :

%

1000

0 1

 m1 : khối lượng cốc và mẫu tươi (g)

 m0 : khối lượng cốc và mẫu khô (g)

 m : khối lượng của cốc nhôm (g)

Kết quả tính toán chính xác đến 0.1 % Sai lệch của hai lần thí nghiệm song songkhông được lớn hơn 2%

3.Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm:

3.1 Thiết bị thí nghiệm:

 Quả dọi thăng bằng: mà bộ phận chủ yếu của nó là một khối hình nón nhẵnbằng thép không rỉ, có góc đỉnh 300 và cao 25mm Trên quả dọi, theo chiềucao của hình nón, cách đỉnh 10mm có khắc một ngấn tròn

 Mẫu đất

 Tấm kính, bình nước sạch

 Cốc nhôm: m (g)

 Dao để nhào trộn đất

 Cân kỹ thuật với độ chính xác 0.01g

 Tủ sấy được điều chỉnh nhiệt độ

 Trạng thái: khô gió

 Dùng cối sứ và chày để nghiền nát mẫu rồi cho qua rây 1mm để loại bỏ phầntrên rây Đưa phần đất lọt qua rây đựng vào bát, rót nước vào bát sau đó nhào

kỹ bằng dao

4 Trình tự thí nghiệm:

 Dùng dao nhào kỹ lại và lấy mẫu cho vào đầy cốc đã cân khối lượng trước

 Đặt cốc vào giá đỡ sau đó đưa quả dọi thăng bằng hình nón lên mặt mẫu đấtđựng trong cốc, sao cho mũi nhọn của nó vừa chạm tâm mặt trên của mẫu đất

 Bấm đồng hồ, sau 10s độ lún của hình nón phải lún được 10mm thì chứng tỏ

độ ẩm đã đạt tới giới hạn chảy

*Chú ý:

- Nếu sau 10s mà hình nón chưa lún được 10mm thì phải lấy đất ra và đổ vàobát thêm nước vào rồi làm lại.

- Nếu sau 10s mà hình nón lún hơn 10mm thì phải lấy đất ra và đổ vào bát nhàolại cho khô bớt nước

 Dùng dao lấy trong cốc một khối lượng đất khoảng 10g cho vào cốc khác (cónắp) biết trước khối lượng trước để xác định độ ẩm

 Bỏ vào tủ sấy ở nhiệt độ 1050C trong 24h

5 Kết quả thí nghiệm:

Xác định giới hạn chảy TCVN 4197-1995

Số hiệu mẫu:5_GHC Mô tả: sét, xám

đen, khô gió

Ngày TN: 13/3/2014

đất+bì,g KL bì,g

KLđất+bìkhô,g

Độ ẩm(%)

Trungbình

Sailệch

1.3<2

%51-

Sai số xảy ra do:

 Mẫu không đồng nhất do quá trình sơ chế mẫu nhào mẫu đất không đều

 Dụng cụ thí nghiệm quả dọi không thật chính xác ,và trong quá trình thả quảdọi thì không được thẳng đứng và khi đó có thể gặp sai số ở đó ,có khi quảdọi chưa lún được 10mm trong 10s mà 9mm trong 10s

 Người làm thí nghiệm gặp vấn đề trong quá trình thí nghiệm (không đều taykhi sơ chế mẫu , thả quả dọi không thẳng đứng và quả dọi không thăng bằng)

 Trong quá trình sơ chế mẫu thì cho vào đất quá nhiều nước nên chưa tới 10s

mà đã quả dọi lún quá 10mm rồi,phải mang đi phơi mẫu

Công thức:

0

- d

W m m 100%

m  m

Trong đó:

 m1:khối lượng cốc và mẫu tươi (g)

 m0: khối lượng cốc và mẫu khô (g)

 m :khối lượng của cốc nhôm (g)

 Kết quả tính toán được biểu diễn bằng phần trăm với độ chính xác 0.1% Sailệch giữa hai lần không được lớn hơn 2%

3.Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm:

3.1 Thiết bị thí nghiệm:

 Mẫu đất

 Tấm kính, bình nước sạch

 Cốc nhôm: m (g)

 Tủ sấy được điều chỉnh nhiệt độ

 Trạng thái: khô gió

 Dùng cối sứ và chày để nghiền nát mẫu rồi cho qua rây 1mm để loại bỏ phầntrên rây Đưa phần đất lọt qua rây đựng vào bát, rót nước vào bát sau đó nhào

kỹ bằng dao

4 Trình tự thí nghiệm:

 Dùng dao nhào kỹ mẫu đất trong bát sứ, sau đó lấy một ít đất và dung mặtphẳng lòng bàn tay hoặc các đầu ngón tay lăn đều trên mặt kính nhám cho đếnkhi thành que tròn với đường kính 3mm Tiếp tục lăn cho tới khi xuất hiện cácrạn nứt ngang và tự nó gãy ra những vết nứt nhỏ dài khoảng 3-10mm

 Lấy các que cho vào cốc ( có nắp) đã biết trước khối lượng cho đến khi khốilượng vào khoảng 10g

nâu, khô gió

đất+bì,g KL bì,g

KLđất+bìkhô,g

Độ ẩm(%)

Trungbình

SailệchA

Sai số xảy ra do:

 Mẫu không đều do lăn không đều tay, que ngắn que dài ,có que chưa đạt tiêuchuẩn

 Người làm thí nghiệm khi sơ chế mẫu không đều tay, và khi lăn que đất nhiềuthì mất độ ẩm của que đất đó ,khi lăn que đất xong thì không được cho vàocốc đậy nắp lại nên mất độ ẩm , mang đi sấy thì dẫn tới sai số của nó

 Sự phá hoại bắt đầu xảy ra khi ứng suất tiếp vượt quá sức chống cắt bên trongkhối đất (   tg + C ).

Chú ý:

 Để nhận được kết quả tin cậy nhất, thí nghiệm xác định sức chống cắt phảitiến hành trong điều kiện gần giống với điều kiện làm việc của đất dưới côngtrình hoặc trong thân công trình

2.2 Phương pháp thí nghiệm và tính toán

 Sức chống cắt  của mẫu đất là ứng suất tiếp tuyến nhỏ nhất, được tính theocông thức:

Q F

 

Với ứng suất này, mẫu đất bị cắt theo một mặt phẳng định trước dưới áp lực thẳngđứng V theo công thức:

Trong đó :

P và Q lần lượt là lực pháp tuyến và lực tiếp tuyến với mặt cắt, tính bằngNiutơn;

F là diện tích mặt cắt, tính bằng centimét vuông

 Quan hệ giữa sức chống cắt  và áp lực thẳng đứng trên mặt phẳng cắt đượcbiểu diễn bằng phương trình:

o Máy cắt có lực tác dụng gián tiếp

 Mặt dưới và trên của mẫu đất phải được gạt phẳng, ngang với mép dao vòng

và đặt giấy thấm đã làm ẩm trước Để cắt nhanh không thoát nước, phải thaygiấy thấm bằng giấy can (hoặc nilong mỏng)

 Hộp cắt gồm phần di động và phần không di động

 Dao vòng cắt, nén của máy ứng lực.

 Máy dùng để nén

 Các loại quả cân tăng lực 0,251Kg/cm3, 0,51Kg/cm3, 1Kg/cm3

 Dao thái

4 Trình tự thí nghiệm

 Mô tả sơ bộ mẫu đất thí nghiệm

 Dùng dao vòng lấy mẫu đất (chú ý mặt trên và mặt dưới của dao vòng phảiđược gọt phẳng, ngang mép với dao vòng và xung quanh phải được lau sạch)

 Đem dao vòng đến máy chuẩn bị cắt, đặt dưới khuôn của máy miếng đá thấm,rồi đến giấy thấm, chỉnh khuôn của máy khớp với dao vòng, đặt dao vòng vàkhuôn lên máy để cho mẫu đất rơi xuống vòng tròn của máy, đặt miếng giấythấm lên bề mặt mẫu, sau đó đặt tiếp miếng đá thấm lên trên, sau cùng đậynắp lại, có định mẫu vào máy bằng hai đinh kim loại

 Dịch chuyển thanh nén của máy đến sát hộp đựng mẫu rồi điều chỉnh đồng hồcủa máy về "0" Sau đó đặt tài lên nắp hộp đựng mẫu rồi điều chỉnh thăngbằng ở phía dưới sao cho nó nằm ngang

 Lấy hai đinh kim loại cố định mẫu ra rồi quay tay quay để truyền lực chothanh nén tác động vào máy

 Khi kim đồng hồ không tăng, ta ghi lại giá trị trên đồng hồ đo

 Thay tải trọng và lập lại các bước trên

5 Kết quả thí nghiệm

Qua các bước tiến hành ở trên ta có được bảng số liệu