BÁO CÁO CƠ HỌC ĐIỆN TỬ

Chẳng hạn khi ta đã có kết quả thí nghiệm của mẫu đất thì ta có thể ước tính đượcđộ lún cũng như sự chênh lệch độ lún lớn nhất của nền, mức độ biến dạng và nứt nẻcủa khối đất đắp, biến d

THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT

I ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đất là sản phẩm phong hóa từ đá gốc( đá mác ma, đá trầm tích, đá biến chất), do

đó đất tồn tại rất phổ biến trong thiên nhiên, tồn tại khắp nơi trên mặt vỏ quả đất.Đất gồm các hạt đất (hạt khoáng vật) tổ hợp thành, giữa các hạt hình thành lỗrỗng, trong lỗ rỗng thường chứa nước và các hạt khí Chỗ tiếp xúc giữa các hạtđất hoặc không có liên kết ( đất rời) hoặc có liên kết ( đất dính) nhưng cường độliên kết rất bé so với cường độ bản thân của đất Như vậy đất có đặc tính rõ ràng

là vật thể rời rạc, phân tán và có nhiều lỗ rỗng, do đó đất có tính thấm nước, tính

co ép và tính nén lún, tính ma sát và chống cắt và có khả năng đầm chặt Đó làđặc điểm đặc biệt so với các vật liệu khác

Trong xây dựng lớp đất được sử dụng là lớp đất nằm dưới cách mặt đất khoảng0,5 – 1m, hoặc sâu hơn nữa

có quan hệ mật thiết đến kinh tế kỹ thuật của công trình

Vì vậy nghiên cứu đất xây dựng là nhiệm vụ của cơ học đất Đối tượng nghiên cứucủa cơ học đất cũng chính là đất xây dựng

II MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG

Cơ học đất tập trung giải quyết các nhiệm vụ và nội dung cơ bản:

Xác định độ lún của công trình và đê đập

Xác định tải trọng giới hạn và sức chịu tải của nền

Xác định được độ ẩm, dung trọng của đất

Nắm vững được các kiến thức và tính chất của đất chúng ta có thể thực hiệnđược các công việc thiết kế, khảo sát hoặc quản lý trong xây dựng mọi côngtrình

Chẳng hạn khi ta đã có kết quả thí nghiệm của mẫu đất thì ta có thể ước tính được

độ lún cũng như sự chênh lệch độ lún lớn nhất của nền, mức độ biến dạng và nứt nẻcủa khối đất đắp, biến dạng thấm và mức độ gây mất ổn định của nền…

Ngoài ra có thể còn dự báo được mức độ và quy luật suy giảm độ bền của đất dobiến đổi hoàn cảnh và môi trường sau khi xây dựng công trình để đề ra phương phápgia cố dự phòng Cũng như có thể thay đổi phương án thiết kế, thi công và khai tháccông trình để thích ứng với quy luật và mức độ suy giảm chất lượng đất trong tươnglai nhằm đảm bảo công trình an toàn

Từ thành phần cỡ hạt để đánh giá được đất( khả năng chịu lực, chịu cắt).

Phương pháp này chỉ dùng cho các loại đất hạt cát và lớn hơn

Ta đem cân bộ rây trên cân điện tử để xác định được trọng lượng của từng rây Sau

đó sắp xếp các rây chồng lên nhau theo thứ tự lỗ rây nhỏ dần từ trên xuống dưới,dưới cùng là đáy rây

Mẫu đất làm thí nghiệm sẽ được phơi khô ngoài trời

 Ta cân thau chứa đất để xác định khối lượng

 Ta cho đất vào thau => đem cân đất trên cân điện tử

Thau đựng mẫu đất

Sau khi cân lại rây ta sẽ xác định được khối lượng của đất bám trên từng rây Từ đó có sẽ

có số liệu để thực hiện vẽ biểu đồ

Đường kính rây (mm) Trọng lượng rây trước

0.25 376 580.3

IV Kết quả thí nghiệm

 Số phần trăm giữ lại cộng dồn = tổng các số phần trăm trọng lượng giữ riêngtrên rây đó với các rây có mắt rây lớn hơn hoặc tính như sau:

 Số phần trăm trọng lượng lọt qua rây = 100% - số phần trăm trọng lượng giữlại cộng dồn

Tính hệ số đồng đều và hệ số hạng cấp

 Hệ số đồng đều

 Hệ số hạng cấp

Trong đó:

D60 : đường kính mà các hạt có đường kính nhỏ hơn chiếm 60% mẫu phân tích

D30 : đường kính mà các hạt có đường kính nhỏ hơn chiếm 30% mẫu phân tích

D10: đường kính mà các hạt có đường kính nhỏ hơn chiếm 10% mẫu phân tích.Đường kính cỡ hạt D60, D30, D10 nhận được từ đường biễu diễn phân bố cỡ hạt

Số hiệu rây Đường kính

rây(mm)

Trọng lượng giữlại cộng dồn (g)

% Trọng lượnggiữ lại cộng dồn

% Trọng lượnglọt qua rây

2 30

D D

D

C g





Thí Nghiệm 2: THÍ NGHIỆM ATTERBERG ( GIỚI HẠN NHÃO, GIỚI HẠN DẺO)

Bộ phận cắt rãnh hay dao cắt rãnh.

Cân điện tử độ chính xác ( 0,01 – 0,1)g

Tủ sấy có điều chỉnh nhiệt độ đến 3000c,

Dao trộn đất ( lớn và nhỏ)

Lon đựng mẫu đất thí nghiệm

III Trình Tự Tiến Hành Thí Nghiệm

 Chuẩn bị đất làm thí nghiệm Đất được lấy làm thí nghiệm là mẫu đất được sấykhô, và có dạng hình sắt lát

Dụng cụ casagrande

chứa đất

Cân điện tử

Dao trộn đất

Tủ sấy

 Dùng tay bẻ nhỏ từng mẫu đất sau đó dùng chày sắt giã đất ra => đất sau khigiã xong ta đem đi rây sàng với rây có đường kính 0,5mm.

 Sau khi rây xong ta cho đất rây vào thau chứa => dùng cân điện tử để chia đất

 Sau khi dùng dao cắt rảnh xong ta tiến hành quay Chú ý phải quay thật đềucần quay.

 Sau 61 lần quay ta thấy sự va chạm giữa chỏm cầu và đế làm cho phần đất haibên sụp xuống và từ từ khép lại, và chiều dài rảnh khép kín này khoảng 1,27cm

=> ta dùng dao lấy một phần đất ngay chỗ khép kín bỏ vào lon 1( lon mẫu đãđược xác định khối lượng bằng cân điện tử) để xác định độ chứa nước tươngứng

Lon số 1 có khối lượng trước khi bỏ mẫu đất thí nghiệm vào là: 18.638g

 Sau khi bỏ mẫu đất vào lon 1 thì ta đem cân lon 1 để xác định trọng lượng :32.291g

 Sau khi cân xong ta đem lon 1 có chứa mẫu đất bỏ vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độcao

Lần thứ hai

 Tiếp tục cho thêm 25ml nước vào thau đựng đất lúc đầu và tiếp tục dùng daotrộn đất.

 Sau một thời gian trộn ta bắt đầu trét đất đầy vào chỏm cầu và thực hiện tương

tự như lần đầu

 Sau 56 lần quay ta thấy phần đất hai bên đã khép lại => dùng dao lấy một phầnngay chỗ khép kín bỏ vào lon 2( lon mẫu đã được xác định khối lượng bằngcân điện tử)

Khối lượng lon 2 trước khi bỏ mẫu đất thí nghiệm vào là:19.017g

 Sau khi bỏ mẫu đất vào lon 2, thì ta đem cân lon 2 để xác định khối lượng:26.976g

 Sau khi cân xong ta đem lon 2 có chứa mẫu đất vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độcao

Lần thứ ba

 Ta cho thêm 5ml nước vào thau đất và dùng dao trộn tiếp tục trộn đều đất

 Thực hiện các thao tác tương tự như lần 1 và lần 2

 Sau 46 vòng quay ta thấy phần đất hai bên đã khép lại => dùng dao lấy mộtphần đất ngay chỗ khép kín bỏ vào lon 3 ( lon mẫu đã được xác định khốilượng bằng cân điện tử)

Khối lượng lon 3 trước khi bỏ mẫu đất thí nghiệm vào là:17.290g

 Sau khi bỏ đất vào lon 3, ta đem lon 3 đi cân để xác định khối lượng :31.436g.

 Cân xong ta đem lom L2 bỏ vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độ cao

Sau 4 giờ sấy ở nhiệt độ cao trong tủ sấy ta lấy các lon ra và lần lượt cân các lonlại

Ta thấy khối lượng:

Trong thí nghiệm xác định giới hạn nhão, ta phải thực hiện tối thiểu 3 lần.Dựa vào các số liệu trên ta vẽ được biểu đồ

XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN DẼO

Cân điện tử và thau chứa đấtDao trộn đất

 Lấy thau cân trên cân điện tử : 79,42g

 Cho đất vào thau( chú ý: đất làm thí nghiệm là đất khô đã được sấy và đã đượcrây sàng qua rây 0,5mm)

 Lấy nước bỏ vào thau đựng đất làm thí nghiệm và dùng dao trộn để trộn đềucho đất vừa đủ dẽo

 Sau khi trộn cho đất dẽo ta dùng dao trộn lấy ra một ít đất => bỏ lên tấm kính

và se đất trên tấm kính phẳng bằng 4 ngón tay, se đến khi nào đất đạt đượcđường kính 3mm và xuất hiện nhiều vết nứt thì dừng lại và dùng dao trộn cắtmột phần mẫu đất bỏ vào lon 1

 Sau khi bỏ mẫu đất vào lon 1 ta tiến hành cân lon 1 để xác định khối lượng củalon

Khối lượng của lon 1 có chứa mẫu đất: 32.672g

 Sau khi cân xong ta đem lon 1 có chứa mẫu đất vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độcao

 Tiến hành lấy mẫu lần 2

 Sau khi đất đã đạt tới độ dẽo dùng dao trộn lấy một ít đất ra bỏ trên tấm kính

=> tiến hành se đất trên tấm kính phẳng bằng 4 ngón tay Thực hiện tương tựnhư lần 1

 Ta dùng lon 2 để chứa mẫu đất sau khi se => cân lon 2 có chứa mẫu đất

Khối lượng của lon 2 có chứa mẫu đất: 20.338g

 Sau khi cân xong ta cho lon 2 có chứa mẫu đất bỏ vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độcao

Chú ý trong quá trình se đất, nếu đất còn dẻo thì đất sẽ không nứt khi đạt đếnđường kính 3mm Ta nhập đôi lại và tiếp tục se

Nếu đất cứng thì đất sẽ không nứt khi đạt đến đường kính 3mm, ta cần thêmnước vào và se lại.

Sau 12 giờ sấy ở nhiệt độ cao ta lấy 2 mẫu đất ra và đem cân lại Ta thấy:

Khối lượng của lon 1:31.583g

Khối lượng của lon 2: 19.696g

III Kết quả thí nghiệm

 Giới hạn nhão

Giới hạn nhão WL được đo và gióng từ đường cong chảy là độ chứa nước ứngvới số lần rơi của chỏm cầu là 25 lần

Ở 25 lần quay ứng với độ ẩm 24%.

0

121 0 121

0

72.4325

502.40

%100.904.9

78.2387.31

%100

h

h t L W

W W W

Độ ẩm lần 2:

%44.39

%100.708.5

725.24976.26

%100

h

h t L

W

W W W

Độ ẩm lần 3:

%44.42

%100.931.9

221.27436.31

%100

h

h t L

W

W W W

Giới hạn dẽo:

Độ ẫm của lần 1:

%15.24

%100.51.4

583.31672.32

%100

h

h t

W W W

Độ ẩm lần 2:

%82.24

%100.587.2

696.19338.20

%100

h

h t P

W

W W W

Độ ẩm trung bình là:

%49.242

49.242.40

P W W

W W B

Kết luận

Đất làm thí nghiệm là đất sét, và đất là đất dẻo chảy

Thí nghiệm 3: THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP

I Mục Đích

Thí nghiệm cắt trực tiếp dùng để xác định các chỉ tiêu sức chống cắt là góc nội

ma sát φ và lực dính c của đất Thí nghiệm này có thể thực hiện trên cả hai loạiđất có lực dính và đất không có lực dính

Thí nghiệm thực hiện theo cách không thoát nước – không cố kết, có nghĩa làsau khi đặt áp lực thẳng đứng, sức cắt được đặt nhanh để cho nước trong mẫu đấtkhông có thời gian thoát ra

II Dụng Cụ Thí Nghiệm

Máy cắt trực tiếp kiểu truyền lực qua vòng ứng biến và cánh tay đòn

Hộp casagrande (hộp cắt) chứa mẫu đất

Dao vòng cắt đất bằng kim loại không gỉ

Dao cắt gọt đất

Đá nhám

Vòng đo áp lực

Máy cắt trực tiếp kiểu truyền lực

 Sau đó ta niết chặt ở phần trên và dưới dao cắt.

 Cho khuôn vào hộp cắt (hộp casagrande) => bỏ đá nhám vào dưới hộp cắt

 Cho mẫu đất vào hộp cắt bằng cách để dao vòng trên miệng hộp cắt và dùng đánhám ấn nhẹ mẫu đất vào trong hộp => cho mũ trượt lên và khóa hộp cắt lạibằng hai chốt khóa Chú ý ta phải giữ cho phần trên và dưới hộp cắt thẳng trục

và không xê dịch

 Đặt hộp cắt vào sàn trượt của máy cắt trực tiếp, kiểm tra sự tiếp xúc giữa hộpcắt và vòng đo áp lực => Dùng tay điều chỉnh cánh tay đòn

 Bỏ 2 quả cân có khối lượng 1,275kg vào và đợi 2 phút => bắt đầu quay, quayvới vận tốc vừa phải

Trong khi quay ta cần chú ý đến đồng hồ khi kim đồng hồ có dấu hiệu ngừng chạy thì taquay chậm lại và ngừng quay trước khi đồng hồ đứng lại

Khi kim đồng hồ đứng lại cũng là lúc mẫu đất bị cắt đứt Khi mẫu đất bị cắt đứt ta phảighi lại chỉ số của kim đồng hồ

Để có được kết quả chính xác thì thí nghiệm phải được làm ít nhất 3 lần.

Sau khi mẫu đất bị đứt ta tiến hành tháo gở hộp cắt ra khỏi máy cắt và tiến hành thínghiệm lần 2

Thí nghiệm lần 2 cũng thực hiện tương tự như lần 1

 Sau khi bỏ đất mẫu vào hộp cắt => bỏ hộp cắt vào sàn trượt của máy cắt =>chỉnh cánh tay đòn => bỏ 2 quả cân có khối lượng 1,275kg và 1 quả cân khốilượng 5,1kg

 Khi 3 quả cân được bỏ vào máy cắt xong ta chờ khoảng 2 phút => bắt đầuquay => mẫu đất bị đứt Khi mẫu đất đứt ta phải ghi lại chỉ số của kim đồnghồ

 Tháo hộp cắt ra khỏi máy cắt

Kết quả thí nghiệm

Quan hệ giữa sức chống cắt của đất và áp lực thẳng đứng trên mặt phẳng cắt nhưsau:

R C

Q C

3 1

2 3

1

2 2

2

2

1

3 1

3 1 1

2 1 2

1

61 31 0 0 503

.

0

9984 3 9992 1 996 0 )

9984 3 ( 9992 1 996 0 3

9984 3 9992 1 996 0 885 3 515 3 22 2 ) 9984 3 885 3 ( 9992 1 515 3 996 0

n

i

n

i i i n

i

i i

Lực dính c (kN/m2) được xác định từ công thức

KPA tg

n

C

186.3

Biểu đồ của thí nghiệm cắt trực tiếp

y = 0.503x + 3.186

Thí nghiệm 4: XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM, DUNG TRỌNG

Xác Định Độ Chứa Nước ( Độ ẩm)

I Mục Đích

Độ ẩm của đất, ký hiệu bằng w, biểu thị bằng tỷ số % của khối lượng nước thoát

ra khỏi mẫu đất khi sấy khô ở nhiệt độ 1050c và khối lượng hạt đất trong mẫu đấtđem sấy khô

Độ ẩm của đất là một chỉ tiêu thông dụng và dễ xác định

Số lượng đất lấy để xác định độ chứa nước tùy thuộc vào loại đất Tuy nhiên, cànglấy nhiều mẫu thì độ chính xác càng cao Mỗi mẫu đất cần tiến hành thí nghiệm tốithiểu 2 lần song song nhau, sau đó lấy giá trị trung bình

II Dụng Cụ Thí Nghiệm

Thau chứa đất làm thí nghiệm

Lon nhôm có nắp đậy chứa mẫu đất

Cân điện tử độ chính xác ( 0,01 – 0,1)g

Tủ sấy có điều chỉnh nhiệt độ đến 3000c

Khay phơi mẫu đất sau khi sấy khô

 Xác định trọng lượng của lon 17, lon 12 và lon L2 đã sấy khô

m17= 19.06g

m12 = 18.09g

mL2 = 17.68g

Lần thứ nhất

 Cho 70ml nước vào thau đất đã được cân => dùng dao trộn để trộn đất

 Sau khi trộn xong ta dùng dao trộn đất lấy một mẫu đất trong thau bỏ vào lon

17 để xác định độ chứa nước tương ứng

 Sau khi bỏ mẫu đất vào lon 17 thì ta đem cân lon 17 để xác định trọng lượng :31.87g

 Sau khi cân xong ta đem lon 17 có chứa mẫu đất bỏ vào tủ sấy và sấy ở nhiệt

Lần thứ ba

 Ta cho thêm 5ml nước vào thau đất và dùng dao trộn tiếp tục trộn đều đất

 Thực hiện các thao tác tương tự như lần 1 và lần 2

 Sau khi bỏ đất vào lon L2, ta đem lon L2 đi cân để xác định khối lượng :28.79g

 Cân xong ta đem lom L2 bỏ vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độ cao

 Sau 4 giờ sấy ở nhiệt độ cao trong tủ sấy ta lấy các lon ra và lần lượt cân các lonlại

Ta thấy khối lượng:

Lon 17:23,78g

Lon 12: 24,73g

IV Kết quả thí nghiệm

 Độ chứa nước được tính theo biểu thức sau:

Trong đó

m0 : trọng lượng lon chứa đất

m1: trọng lượng lon chứa + đất chưa sấy

m2 : trọng lượng lon chứa + đất đã sấy khô

Các mẫu đất sau khi được sấy Cân đất sau khi sấy

%100(%)

0 2

m m W

 Giá trị W thể hiện lượng nước chứa trong đất, giúp cho việc đánh giá trạng tháicủa đất.

Bảng ghi kết quả thí nghiệm xác định độ ẩm

Số hiệu

mẫu đất

Số hiệulon nhôm

Trọnglượng lonnhôm m0

Trọnglượng lon +đất chưasấy m1 (g)

Trọng lượnglon + đất đãsấy khô m2(g)

Độ ẩm W(%)

Gía trị độ

ẩm trungbình Wtb(%)

Có nhiều phương pháp xác định dung trọng của đất, trong đó phương pháp vòngđơn giản và nhanh chóng cho các loại đất hạt mịn

 Dùng thước kẹp xác định thể tích chứa đất của dao vòng

 Dùng cân xác định trọng lượng dao vòng

 Dùng bay cắt đất mẫu ra => dùng dao vòng ấn ngập vào mẫu đất mà ta dùngbay cắt ra.

Trong khi ấn chú ý luôn giữ cho dao vòng thăng bằng

 Sau khi ấn ngập dao vòng vào hết mẫu đất, ta dùng dao gọt đất xung quanh daovòng và cắt bỏ phần đất dư trên mặt cũng như phía dưới dao vòng Ta gọt saocho phần trên của dao vòng ngang với cạnh dao, sau đó lấy tấm kính đậy lêntrên Cắt ngang mẫu đất ở phía dưới dao vòng tương tự như phía trên, sau đólật ngược dao vòng lại và cũng dùng tấm kính đậy lên trên



 Lau sạch dao vòng, đem cân trọng lượng mẫu đất có dao vòng ( trọng lượngdao vòng đã xác định trước), xác định được trọng lượng của mẫu đất, từ đótính được dung trọng của mẫu đất

 Mỗi mẫu đất cần tiến hành thí nghiệm tối thiểu 2 lần song song nhau, sau đólấy giá trị trung bình

V Kết Quả Thí Nghiệm

 Trọng lượng đơn vị thể tích của mẫu đất được tính theo công thức:

D : đường kính trong của dao vòng.

 Kết quả tính toán với yêu cầu chính xác 0,01g/cm3 Sai số cho phép của 2 lần thínghiệm không được lớn hơn 0,03g/cm3

IV KẾT LUẬN

 Trong quá trình thực hiện thí nghiệm đòi hỏi người làm thí nghiệm phải có tínhcẩn thận, khéo léo

 Phải nắm rõ các thao tác thực hiện quá trình thí nghiệm

 Từ quá trình thí nghiệm cho chúng ta biết được sức chống cắt của đất, giới hạndẽo, giới hạn nhão

Tuy nhiên đối với sinh viên ngành xây dựng chúng ta thì công việc thí nghiệmkhông quan trọng lắm Vì công việc đó là do các kỹ sư địa chất thực hiện, chúng tachỉ cần dựa trên kết quả của công tác thí nghiệm do kỹ sư địa chất cung cấp để

V

m m m