BÀI BÁO CÁO -THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CỠ HẠT

Nhận xét: -Từ thí nghiệm phân tích cỡ hạt, chúng ta xác định được tương đối chính xác tỉ lệ phần trăm phần trăm tương đối của cỡ hạt, từ đó ta vẽ được đường cong cấp phối của hạt để đánh

-Thí nghiệm phân tích thành phần cỡ hạt (cỡ hạt): xác định tỉ lệ tương đối tính theo

phần trăm các nhóm hạt khác nhau trong đất

-Dựa vào thành phần hạt và đường cấp phối hạt để đánh giá mức độ đồng đều và

cấp phối; tính thấm nước; chọn vật liệu xây dựng; dự đoán sự biến đổi tính chất cơ lý

xác định độ lớn nhóm các cỡ hạt; sự phân bố và phân loại đất

II Dụng cụ thí nghiêm:

1 Dùng cho phương pháp rây sàng:

-Bộ rây: nắp rây, rây, đáy rây

Rây khô

Cỡ rây / Số hiệu Đường kính d (mm)

4” (cỡ rây) 101,6 2” 50,8 1” 25,4 3/4” 19,1 1/2” 12,7 3/8” 9,51

-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 (105oC), máy rây…

Page 3

-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

III Thí nghiệm:

1 Phương pháp rây sàng:

-Lấy 1 lượng đất vừa đủ đã sấy khô Lấy đất bằng phương pháp chia đôi hay

chia tư Khối lượng đất được lấy như sau:

-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 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%

2 Phương pháp lắng đọng:

-Dựa vào đặc tính phân bố các hạt đất trong dung dich 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 lắng khác nhau; hạt lớn sẽ chìm nhanh hơn các hạt nhỏ

-Phương pháp lắng đọng là phương pháp tỷ trọng kết dựa vào định luật Stockes

về vận tốc giới hàn 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

Page 5

IV Tính toán kết quả thí nghiêm:

1 Bảng số liệu thí nghiệm rây sàn:

Khối lượng tổng cộng A = 748.5g

Cỡ rây

Số hiệu rây

Kích thước rây (mm)

Trọng lượn giữ lại cộng dồn (g)

% trọng lượng giữ lại

% trọng lượng lọt qua 3/4’’ 19.00 12 1.6 98.40

2 Bảng số liệu thí nghiệm rây rửa:

Khối lượng đất rây rửa B = 50g

Số hiệu rây Kích thước

rây (mm)

Trọng lượng giữ lại cộng dồn (g)

% trọng lượng giữ lại đ/v B

% trọng lượng lọt qua đ/v B

% trọng lượng lọt qua đối với toàn mẫu

#20 0.841 0.81 1.62 98.38 74.79

#40 0.420 2.2 4.40 95.60 72.67

#100 0.149 8.1 16.20 83.80 63.70

#200 0.074 14.0 28.00 72.00 54.73

Số hiệu chỉnh c

Số đọc

đã hiệu chỉnh

Rc

Cự ly chìm lắng

Hr

Đường kính d (mm)

% Khối lượng mịn hơn (P)

% Khối lượng mịn hơn đối với toàn mẫu 30’’ 16.5 28.1 2.2 18.7 11.31 0.059 60.07 45.66

Page 7

BIỂU ĐỒ CẤP PHỐI HẠT

V Nhận xét:

-Từ thí nghiệm phân tích cỡ hạt, chúng ta xác định được tương đối chính xác tỉ

lệ phần trăm phần trăm tương đối của cỡ hạt, từ đó ta vẽ được đường cong cấp phối

của hạt để đánh giá mức độ đồng đều và tính thấm nước, dự đoán được sự biến đổi

tính chất cơ lý…

- Nhận thấy trên đường cấp phối hạt đã thể hiện trên biểu đồ có dạng

tương đối thoai thoải, ta có thể kết luận mẫu đất đã cho có cấp phối tương đối tốt

Page 9

Bài 2: THÍ NGHIỆM GIỚI HẠN ATTERBERG

I Mục đích:

Xác định giới hạn Atterberg là xác định các giới hạn dẻo và giới hạn nhão; tức

xác định các giá trị độ ẩm ở các giới hạn dẻo và nhão, từ đó xác định được trạng thái

và tên của đất dính

: độ ẩm giới hạn dẻo (từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo)

: độ ẩm giới hạn nhão hay chảy (từ trạng thái dẻo sang trạng thái nhão)

(Dùng cho thí nghiệm giới hạn nhão)

- Dụng cụ Casagrande (chiều cao nâng

-Lấy đất vừa trộn trét vào khoảng 2/3 chỏm cầu (tránh bọt khí)

-Dùng dao cắt rãnh, chia đất trong chỏm cầu thành 2 phần bằng nhau (khoảng

cách khe hở 2mm, dày 8mm)

-Cho chỏm cầu nâng lên và rơi xuốn hr = 1cm, vận tốc v = 2 lần/sec, đếm số

lần rơi N cho đến khi đất ở 2 phần chỏm cầu khép lại

-Lấy đất nới khép lại trong chỏm cầu bỏ vào lon, cân, đem mẫu sấy khô (24h),

câm mẫu đất khô; xác định độ ẩm

-Lấy phần đất dư từ TN giới hạn nhão, trộn đều, để cho bốc hết hơi nước

-Sau đó dùng tay ve tròn thành những con lăn (dùng 4 lần ngón tay để lăn) Khi

thấy những que đất d = 3mm và bắt đầu nứt thì đem những mẫu đất đó cân, sấy

khô để xác định độ ẩm (nếu d > 3mm, nứt thì thêm nước; chưa nứt thì gấp lại

xe tiếp)

-Đối với TN dẻo thì làm 2 lần song song và lấy kết quả trung bình; sai số 2 lần

TN < 2%

IV Tính toán kết quả thí nghiệm: Độ ẩm không khí W=35%

Bằng thí nghiệm xác định giới hạn Atterberg, ta thu được các giá trị giới hạn

dẻo WP, giới hạn nhão WL, từ đó có thể kết luận được loại đất và trạng thái đất

Dựa vào các giá trị IL và IP , ta có thể kết luận mẫu đất đã cho là đất sét pha cát,

ở trạng thái cứng

Bài 3: THÍ NGHIỆM ĐẦM CHẶT

I Mục đích:

-Những công trình như: đắp nền đường, nền nhà, đê, đập, sân bay, công trình san lắp,

hay những công trình tương tự cần phải lu lèn hay đầm chặt thì trước khi thiết kế cần

phải xác định dung trọng khô γmax và wopt để tối ưu hóa cho công trình công tác lu lèn

-Những công trình đã thi công (đã lu lèn) cần phải kiểm tra chất lượng và độ chặt nền;

cần phải TN đầm chặt để xác định hệ số đầm chặt k

-Mục đích chính của việc đầm chặt:

+Làm giảm độ lún của nền công trình trong tương lai

+Làm tăng khả năng chịu tải của đất nền

+Làm tăng sức chống cắt của đất

+Làm giảm độ thấm nước qua công trình

II Dụng cụ thí nghiệm:

-Cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,01g -Khuôn Proctor tiêu chuẩn V = 944cm3-Búa dầm (độ rơi h = 30,48cm = 12in, Q

= 2,5kg) -Rây N4 (4,76mm) -Cân lớn (cân kl đất + khuôn), cân nhỏ (xác định độ ẩm)

-Dụng cụ chia đất, muỗng xúc đất, dao gạt đất, dụng cụ xác định độ ẩm,…

đầm n chày phân bố đều trong khuôn

f: diện tích mặt cắt ngang khuôn (cm2) a: chiều dày lớp đất đầm (cm)

-Dùng dao gọt phần phía trên, cân trọng lượng khuôn và đất (G)

-Lấy mẫu đất ra khỏi khuôn

-Lấy mẫu đất ở 3 lớp đầm để xác định độ ẩm để xác định độ ẩm (cân trọng lượng lon

và mẫu, sấy khô, cân lại trọng lượng lon và mẫu khô => xác định được độ ẩm)

-Làm tơi mẫu đất và thêm nước vào (độ tăng độ ẩm 2-3% đối với cát, 5% đối với sét)

và lập lại thí nghiệm như trên

Page 17

IV Tính toán kết quả:

BẢNG KẾT QUẢ TN ĐẦM CHẶT PROCTOR TIÊU CHUẨN

Loại đất:

Các chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị

đo Số thứ tự lần đầm

1 2 3 4 5 A-Trọng lượng đất ẩm + khuôn g 3590.5 3662.0 3702.0 3707.0 3626.0

B-Trọng lượng khuôn g 1941 1941 1941 1941 1941

C-Thể tích khuôn cm3

944 944 944 944 944 Dung trọng ẩm g/cm3

1.747 1.823 1.865 1.871 1.785

Ký hiệu lon chứa N02 N14 N4 N6 N49

A-Trọng lượng đất ẩm + lon g 63.0 74.45 71.46 44.96 66.09

B-Trọng lượng đất khô + lon g 59.7 68.03 64.14 39.34 56.88

V Nhận xét:

- Từ độ ẩm tối thuận Wopt ta xác định đươc lượng nước cần tưới thêm cho đất

hoặc làm khô bớt đi khi thi công đầm nện đất

- Nếu lượng nước quá nhiều vượt qua độ ẩm tối thuận thì thể tích nước bao

quanh hạt lúc này sẽ vượt qua thể tích lỗ rỗng làm cho khoảng cách các hạt xa nhau

hơn và phần nước sẽ hấp thu năng lượng đầm chứ không phải các hạt

- Do đó việc thêm nước và bớt nước càng gần độ ẩm tối thuận thi càng hợp lí

-Chúng ta cũng có thể ứng dụng phương pháp thí nghiệm này để làm giảm độ

lún của công trình, tăng khả năng chịu tải cho đất nền, làm tăng sức chống cắt của đất,

làm giảm độ thấm nước qua công trình

+Nén đơn (Unconfined compression test): áp dụng cho đất dính, đơn giản, cho

kết quả trực tiếp, mặt phá hoại sẽ là mặt yếu nhất

+Cắt trực tiếp (Direct shear test): áp dụng cho cả đất dính và đất rời, đơn giản,

cho kết quả trực tiếp, mặt phá hoại là mặt ngang giữa 2 thớt của hộp cắt được ấn định

trước

+Nén 3 trục (Triaxial compression test): áp dụng cho tất cả các loại đất, thí

nghiệm phức tạp nhưng cho đầy đủ các chỉ tiêu, có 3 phương pháp thí nghiệm;

Undrained – Unconsolidated (UU), Undrained – Consolidated (CU), Drained –

hồ đo chuyển vị ngang

-Dao, bình nước, các quả cân để tạo áp lực

-Mẫu đất nguyên dạng hoặc chế bị

Thí nghiệm

-Cắt 3 mẫu đất (dày 30cm) cho 3 lần thí nghiệm với 3 cấp tải trọng khác nhau

-Bôi trơn nhớt vành trong hộp cắt

-Dùng dao vòng ấn vào mẫu đất và gạt bằng hai mặt

-Đặt mẫu đất vào hộp cắt ở giữa 2 tấm đá bọt và khóa chốt cẩn thận

-Đặt hộp vào máy cắt, điều chỉnh đồng hồ về 0, lấy các chốt ở hộp cắt ra

-Đặt tải trọng đứng theo đúng với cấp tải

-Cho máy cắt với tốc độ 1mm/min đến khi nào mẫu bị phá hoại; ghi lại giá trị (τ) ứng

với lúc đồng hồ đo ứng lực ngang đạt giá trị max

Page 21

III Tính toán kết quả:

BIỂU ĐỒ THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP

Chiều cao: 2.00cm

Tiết diện: 30.000cm2

Hệ số vòng: 1.653 kN/m2/div

Áp lực (kN/cm2) 50 100 150

Số đọc lớn nhất 28.5 46.4 65.1 Lực cắt

τ (kN/cm2) 47.11 76.70 107.61

tgφ = 0.60499

φ = 31.17O

C = 16.64 kN/cm2

IV Nhận xét:

-Qua thí nghiệm này người ta xác định được độ chắc của đất từ đó đánh giá

được sức chống cắt của đất và khả năng chịu tải của công trình

- Từ thí nghiệm trên ta xác định được 2 thành phần vật lí của đất góc nội ma sát

φ và lực dính C từ đó mà đánh giá được sức chịu tải của đất

- Việc xác định φ,C cho ta tính được chiều cao ổn định của mái dốc trên đất

dính.Nếu trị φ,C lớn thì chiều cao ổn định sẽ lớn

Tính nén lún của đất là quá trình giảm thể tích lỗ rỗng hay còn gọi là quá trình nén

chặt đất Dưới tác dụng của tải trọng ngoài thì các hạt rắn xếp lại thể tích rỗng giảm,

đất được nén chặt

Khi tải trọng được đặt lên nên đất thì nước ở các lỗ rỗng trong đất tiếp thu và có xu

hướng thoát ra từ các lỗ rỗng trong đất Quá trình thoát nước lỗ rỗng xảy ra, áp lực

nước lỗ rỗng có xu hướng giảm, áp lực hữu hiệu tăng dần Đến một thời điểm nào đó

thì nước thoát ra ngoài, lúc này hạt đất chịu toàn bộ áp lực của tải trọng ngoài Hiện

tượng nén chặt đất do sự thoát nước rất chậm từ các lỗ rỗng trong đất gọi là quá trình

-Dùng dao vòng và dụng cụ gọt mẫu để lấy mẫu từ mẫu nguyên dạng

-Cho mẫu đất đã lấy vào hộp nén giữa 2 tấm đá bọt

-Đặt hộp nén vào máy nén

-Điều chỉnh đồng hồ về vị trí 0

-Cân bằng cánh tay đòn bằng thủy kế

-Chất tải trọng theo từng cấp: 25; 50; 100; 200; 400 kN/cm2 … Mỗi cấp tải tác

dụng lên mẫu được giữ cho đến khi đạt ổn đình biến dạng nén, có thể tối thiểu khoảng

24h (biến dạng không vượt quá 0,01mm trong 30 phút đối với đất cát, 8 giờ đối

với đất cát pha, 12 giờ đối với đất sét pha hoặc đất sét có chỉ số dẻo Ip < 30 Riêng với

đất sét có Ip < 30 và đất sét mềm yếu thì biến dạng chỉ được coi là ổn định nếu biến

dạng không vượt quá 0.01mm trong 24 giờ)

-Theo dõi và ghi biến dạng nén trên đồng hồ đo biến dạng dưới mỗi cấp tải

trọng ngay sau khi 15 giây tăng đến khi biến dạng ổn định theo quy ước Khoảng thời

gian đọc lần sau lấy gấp đôi so với lần đọc trước: 30s, 1m, 2m, 4m, 8m, 15m, … 1h,

24h

-Sau khi biến dạng của mẫu đất đã ổn định ở cấp áp lực cuối cùng thì tiến hành

dở tải Nguyên tắc giở tải cũng giống như lúc đặt tải là giờ cấp thứ tự là 400; 200;

100; 50; 25 kN/cm2 Đo lại chuyển dịch của đồng hồ đo biến dạng

 Chú ý

-Để cho đất được bão hòa cần phải đổ nước đầy trong hộp nén trong quá trình thí

nghiệm Cũng cần chú ý không cho đất nở khi thấm nước vào hộp nén Nếu đồng hồ

đo biến dạng chuyển dịch khi thêm nước chứng tỏ mẫu bị hở, lúc đó phải chỉnh lại vít

hãm để đưa trở về vị trí ban đầu

Số đọc trên đồng hồ là 1/100 mm

Page 25

IV Tính toán kết quả :

1 Thí nghiệm nén cố kết – phần nén (consolidation compression test)

2 Thí nghiệm nén cố kết – phần nở (Consolidation Compression Test)

0.000036 33162.50 0.25 1.04 0.695

Page 27

THÍ NGHIỆM NÉN CỐ KẾT

V Nhận xét:

-Qua thí nghiệm này cho ta xác định được hệ số nén lún a, hệ số thay đổi thể

tích mv , chỉ số nén lún cc , chỉ số nở cs , modul biến dạng E, hệ số cố kết cv, hệ số

thấm k, hệ số rỗng ứng với từng cấp tải…

-Qua đó ta có thể xác độ lún của công trình có vượt quá sự cho phép của tiêu

chuẩn Việt Nam không

-Chúng ta còn tìm hiểu được nguyên lý chịu tải của đất khi qua từng cấp tải –

Nguyên lý cố kết

-Ta còn xác định được áp lực cao nhất mà đất có thể chịu được, cũng như là áp

lực tiền tố mà đất đã phải chịu

-Qua đồ thị e-logp ta nhận thấy có 2 vùng tuyến tính mà giao điểm nó là ứng

suất thẳng đứng tối đa do trọng lượng mẫu đất bên trên gây ra cho mẫu trong quá

khứ đó chính là ứng suất tiền cố kết.Khi áp lực tải vượt qua giá trị cố kết thì khung

hạt được sắp xếp lại và lỗ rỗng giảm