BÁO cáo THÍ NGHIỆM cơ học đất

Mục đớch thớ nghiệm: a, Giới hạn chảy, giới hạn dẻo và độ ẩm của đất đợc sử dụng để tính toán một số chỉ tiêu đánh giá trạng thái chỉ số dẻo, độ sệt, hoạt tính, ...: - Chỉ số dẻo là khoả

KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN

Số 97 Võ Văn Tần, Phường 6, Quận 3, Tp.HCM

BÁO CÁO THỰC TẬP THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: LÂM NGỌC TRÀ MY

SINH VIÊN THỰC HIỆN: LÂM VĂN THÀNH

MSSV: 21110114KH

LỚP: KH110212

NGÀY THỰC TẬP: 22/09/2012

ĐỊA ĐIỂM HỌC: TRUNG TÂM GIÁO DỤC THƯỜNG XUYÊN KHÁNH HÒA

BÀI THỰC HÀNH SỐ 01 Xác định độ ẩm của đất Bằng phơng pháp sấy khô

(Tiờu chuẩn thớ nghiệm TCVN 4196 : 1995)

1 Mục đớch thớ nghiệm :

- Lợng chứa phần nớc trong đất PPT: sấy khô

- Độ ẩm tự nhiên của đất là chỉ tiêu tính chất vật lý quan trọng, quyết định độ bền và ứng xử của đất dới tải trọng công trình, đặc biệt đối với đất loại sét, khi mà tính chất của chúng thay đổi mạnh phụ thuộc vào lợng chứa nớc trong đất

- Độ ẩm còn là chỉ tiêu trực tiếp đợc sử dụng để tính toán nhiều chỉ tiêu khác nh khối lợng thể tích khô, độ bão hoà, độ sệt

2 Thiết bị thớ nghiệm:

- Tủ sấy có thể điều chỉnh nhiệt độ đến 300oC;

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

- Bình hút ẩm có clorua Canxi;

- Cốc thuỷ tinh hoặc nhôm có nắp, đờng kính 5  6 cm, cao 3  4 cm;

- Rây 1 mm;

- Chầy, cối sứ đầu bọc cao su;

- Khay men phơi đất

3 Trỡnh tự thớ nghiệm :

- Chọn 23 cốc thuỷ tinh nhỏ hoặc hộp nhôm có nắp đã biết trớc khối lợng m, lau rửa sạch và sấy khô

- Chọn cho đại diện một lợng vừa đủ mẫu đất ớt Đặt mẫu đất ớt vào cốc thuỷ tinh (hộp nhôm) Đậy nắp và cân trên cân kỹ thuật để xác định khối lợng của cốc (hộp) cùng mẫu đất ớt trong cốc (hộp), m1

Lợng đất ớt lấy thí nghiệm tuỳ theo thành phần hạt có thể tham khảo nh sau:

Kích thớc hạt lớn nhất Lợng đát ớt tối thiểu (95 100% hạt qua rây) (tính bằng g)

_ _

N0 4 (4,75 mm) 100

N0 40 (0,42 mm) 10  50

12,5 mm 300

50,0 mm 1000

- Đặt cốc (hộp) đã mở nắp chứa mẫu đất ớt vào tủ sấy và sấy khô đất đến khối lợng không

đổi

- Nhiệt độ sấy đất là 1052oC đối với đất loại sét và loại cát, 802oC đối với đất chứa thạch cao hoặc vật chất hữu cơ với lợng chứa lớn hơn 5%

- Sấy khô đất đến khối lợng không đổi có nghĩa là sấy cho đến khi chênh lệch khối lợng giữa hai lần cân sau cùng là nhỏ, ví dụ không quá 0,02 g

- Đất phải đợc sấy khô ít nhất hai lần (sấy khô đến khối lợng không thay đổi Thời gian sấy khô có thể nh sau:

+ 5 giờ cho lần 1 và 2 giờ cho sấy lại đối với đất loại sét + 3 giờ cho lần 1 và 1 giờ cho sấy lại đối với đất loại cát + 8 giờ cho lần 1 và 2 giờ cho sấy lại đối với đất chứa thạch cao hoặc vật chất hữu cơ

c, Khi đất đã khô hoàn toàn, lấy cốc (hộp) chứa đất đã sấy ra khỏi tủ sấy, đậy nắp lại và đặt vào bình hút ẩm để làm nguội mẫu đất chừng 45 phút Cân trên cân kỹ thuật xác định khối l ợng của cốc (hộp) chứa đất khô, m2

SỐ LIỆU THU ĐƯỢC VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Bảng tớnh số 1

Khối lợng hộp nhôm và đất đã sấy khô lần 1 m 2 (g) 609,04 627,98

Khối lợng hộp nhôm và đất đã sấy khô lần 2 m 3 (g) 609,04 627,98

Độ ẩm W (%)

m

m

m

m

W







3

3

1

x100

29,90

30,10

Độ ẩm tự nhiên trung bình, W (%) 30,0

Nhận xột:

………W < 30%  Đất tươg đối tốt

………

………

………

………

………

BÀI THỰC HÀNH SỐ 02 xác định giới hạn chảy và giới han dẻo của đất (Tiờu chuẩn thớ nghiệm TCVN 4197 : 1995) 1 Mục đớch thớ nghiệm: a, Giới hạn chảy, giới hạn dẻo và độ ẩm của đất đợc sử dụng để tính toán một số chỉ tiêu đánh giá trạng thái (chỉ số dẻo, độ sệt, hoạt tính, ):

- Chỉ số dẻo là khoảng độ ẩm, trong đó đất thể hiện tính dẻo:

IP = WL - WP, (2.4.1)

Trong đó: IP - chỉ số dẻo;

WL - giới hạn chảy;

WP - giới hạn dẻo

- Độ sệt là chỉ tiêu dùng để đánh giá trạng thái của đất tơng ứng so với hai trạng thái giới hạn chảy và dẻo:

IL = (W - WP)/ (WL - WP) (2.4.2)

Trong đó: IL - độ sệt;

W - độ ẩm của đất;

WL, WP - độ ẩm giới hạn chảy và dẻo của đất

b, Giới hạn chảy, giới hạn dẻo của đất còn đợc sử dụng để phân loại đất:

- Theo tiêu chuẩn Nga, đất đợc phân loại theo số dẻo nh sau:

Tên đất Số dẻo, I P (%)

Đất sét  17

Đất sét pha 7   17

Đất cát pha 1   7

Đất cát  1

- Theo độ sệt IL, có thể đánh giá trạng thái của đất loại sét nh sau:

Trạng thái Độ sệt, I L

Cứng  0

Nửa cứng 0  0,25

Dẻo cứng 0,25   0,5

Dẻo mềm 0,5   0,75

Dẻo chảy 0,75  1

Chảy  1

2 Ph ơng pháp xác định giới hạn chảy bằng dụng cụ Casagrande và giới hạn dẻo

Nguyên lý của ph ơng pháp

Theo phơng pháp này, giới hạn chảy của đất là độ ẩm bột đất nhào nớc, thu đợc trên dụng cụ quay đập Atterberg, khi rãnh đất đợc khít một đoạn bằng 0,5 inch = 12,7mm sau 25 nhát đập

Nh vậy, giới hạn chảy của đất xác định theo phơng pháp Atterberg sẽ tơng ứng với trạng thái của đất, tại đó sức kháng cắt 25 G/cm2

3 Thiết bị thớ nghiệm:

- Dụng cụ Atterberg gồm môt đĩa khum bằng đồng đựng mẫu có khối lợng 200g, đợc gắn vào trục tay quay và một đế có đệm cao su (có sức đàn hồi đẩy Sibol từ 35-40% và có độ cứng bằng 70 theo Shere) Dùng tay quay có thể nâng và hạ đĩa khum so với tấm đệm cao su Chiều cao rơi của đĩa khum đựng mẫu đợc điều chỉnh bằng các vít trên bộ phận điều chỉnh Trớc khi tiến hành thí nghiệm, phải đo và khống chế chiều cao rơi xuống của đĩa khum vừa đúng 10mm (sai số

điều chỉnh  2mm)

- Một que gạt chuyên dùng để tạo rãnh đất có chiều sâu 8mm, chiều rộng 2mm ở phần dới

và 11mm ở phần trên

- Rây 1mm;

- Chầy cối sứ;

- Cân kỹ thuật;

- Dao để nhào trộn đất;

- Các dụng cụ xác định độ ẩm nh tủ sấy, hộp nhôm, bình hút ẩm,

- Tấm kính nhám, kích thớc khoảng 40 cm x 60 cm;

- Các dụng cụ xác định độ ẩm nh tủ sấy, hộp nhôm, bình hút ẩm,

4 Trỡnh tự thớ nghiệm:

a Chuẩn bị mẫu thử

- Để làm mẫu thí nghiệm, có thể dùng đất thiên nhiên, đất hong gió tự nhiên, nh ng không dùng đất sấy khô ở t0  600C

- Nếu là mẫu đất hong khô tự nhiên, bằng cách chia t, lấy khoảng 300g, loại bỏ các di tích thực vật  1mm, nghiền nhỏ trong cối sứ bằng chày có đầu bọc cao su Rây đất qua rây 1mm và loại bỏ phần trên rây Rót nớc cất vào bát đựng đất, dùng dao con trộn đều cho

đến trạng thái nh hồ đặc Sau đó đặt mẫu thí nghiệm vào bình thuỷ tinh, đậy kín trong khoảng thời gian  2h trớc khi đem thí nghiệm

- Nếu là đất ẩm ớt tự nhiên, lấy khoảng 150cm3 cho vào bát, nhào kỹ Dùng tay hoặc dùng rây 1mm loại bỏ phần hạt và tàn tích thực vật có đờng kính  1mm Sau đó đặt mẫu

đất vào bình thuỷ tinh đậy kín trong khoảng thời gian  2h trớc khi đem thí nghiệm

b1 Tiến hành thử giới hạn chảy.

- Tạo mẫu có độ ẩm thấp hơn giới hạn chảy

- Đặt dụng cụ Casagrande trên một vị trí vững chắc và cân bằng Dùng dao cho từ từ đất

đã nhào trộn vào đĩa khum để tránh bọt khí bị lu giữ trong mẫu Không cho đất vào đầy đĩa mà

để một khoảng ở phần trên chỗ tiếp xúc với móc treo chừng 1/3 đờng kính của đĩa, bảo đảm

độ dày của lớp đất không nhỏ hơn 10mm;

- Dùng que gạt chuyên dùng để rạch đất trong đĩa thành một rãnh dài khoảng 40mm, vuông góc với trục quay Chú ý, khi rạch rãnh phải giữ cho que gạt luôn vuông góc với mặt

đáy của đĩa và miết sát đáy đĩa Có thể gạt từ 2 3 lần để rãnh đợc tạo ra thẳng đứng và sát với đáy;

- Quay đập với tốc độ 2 vòng/ giây và đếm số lần đập cần thiết để phần dới của rãnh đất vừa khép lại một đoạn dài 13mm Rãnh đất phải đợc khép lại do đất chảy ra khi quay đập, chứ không phải do sự trợt của đất với đáy đĩa;

- Lấy đất trong đĩa ra, nhào lại với đất còn d trong bát Lặp lại các thao tác thêm hai lần nữa Giữa các lần xác định, số lần đập không đợc khác nhau quá 1 lấn Nếu trong 3 lần xác

định, số lần đập khác nhau nhiều, thì phải xác định thêm lần thứ t để lấy kết quả của các lần trùng nhau;

- Lấy khoảng 10g đất ở vùng xung quanh rãnh đã khép kín để xác định độ ẩm;

- Lấy toàn bộ đất còn lại trong đĩa đựng mẫu, cho vào bát đất còn d, đổ thêm nớc rồi trộn

đều để có độ ẩm cao hơn Tiến hành xác định lại theo các bớc trên

- Tiếp tục thí nghiệm nh vậy với lợng nớc tăng dần để có đợc ít nhất 4 giá trị của độ ẩm ứng với số lần đập cần thiết trong khoảng 12  35 ;

c1 Tính toán kết quả

- Căn cứ vào số liệu thí nghiệm, vẽ đồ thị quan hệ về số lần đập và độ ẩm t ơng ứng của

đất trên toạ độ nửa logarit Trên đồ thị này, trục hoành biểu diễn số lần đập theo tỷ lệ logarit, trên trục tung biểu diễn độ ẩm (%) Quan hệ của chúng đợc xem nh là một đờng thẳng trong khoảng số lần đập đã nêu trên

- Độ ẩm đặc trng cho giới hạn chảy của đất theo phơng pháp Atterberg đợc lấy tơng ứng với số lần đập 25 trên đồ thị, với độ chính xác đến 0,1% (hình 1)

- Nếu hàm lợng các hạt  1mm lớn hơn 10% , thì kết quả phải hiệu chỉnh cho phù hợp

với tính chất của đất thiên nhiên tơng tự nh khi xác định bằng chuỳ Vaxiliev

Theo đó, cần áp dụng một hệ số hiệu chỉnh (K = G/G1) cho các giá trị giới hạn tìm đợc từ thí nghiệm (trong đó: G1 – khối lợng toàn bộ mẫu, kể cả phần hạt trên rây 1mm và G là khối lợng phần hạt trên rây) Kết quả nhận đợc sẽ là giới hạn chảy của đất thiên nhiên

Hình 1 Biểu đồ "chảy"

b2 Tiến hành thử giới hạn dẻo.

- Nhào kỹ đất với một lợng vừa đủ nớc cất (để có thể lăn đất đợc, ngợc lại, nếu đất ớt quá thì dùng vải sạch thấm khô bớt nớc) Sau đó lấy một ít đất và lấy mặt phẳng trong lòng bàn tay hoặc các đầu ngón tay lăn đất nhẹ nhàng trên kính nhám (hoặc vật thể hút n ớc) cho đến khi thành que có đờng kính bằng 3mm;

- Nếu với đờng kính đó, que đất vẫn còn giữ đợc liên kết và tính dẻo, thì đem vê nó thành hòn và tiếp tục lăn đến chừng nào que đất đạt đờng kính 3mm, nhng bắt đầu rạn nứt ngang và

tự nó gãy ra thành những đoạn nhỏ dài khoảng 3-10mm

Ghi chú:

Khi lăn, phải nhẹ nhàng, khẽ ấn đều lên que đất và chiều dài của que đất không đợc vợt quá chiều rộng lòng bàn tay Nếu đờng kính  3mm, que đất đã rạn nứt, độ ẩm của đất cònmm, que đất đã rạn nứt, độ ẩm của đất còn thấp hơn giới hạn dẻo Que đất không đợc rỗng giữa.

- Nhặt và thu thập các đoạn của que đất vừa đứt, sao cho khối lợng ít nhất là 10g, để xác

định độ ẩm với độ chính xác đến 0,1%;

- Đối với mỗi mẫu đất, phải tiến hành không ít hơn 2 lần thí nghiệm song song

c2 Tính toán kết quả

- Giới hạn dẻo của đất (WL, %) đợc tính theo công thức xác định độ ẩm:

WL =

m m

m m





2

2 1

x 100 Trong đó:

m1 – khối lợng đất ẩm và hộp nhôm hoặc cốc thuỷ tinh có nắp, g;

m2 – khối lợng đất khô và hộp nhôm hoặc cốc thuỷ tinh có nắp, g;

m – khối lợng của hộp nhôm hoặc cốc thuỷ tinh có nắp, g

Kết quả đợc tính chính xác đến 0,1%

Đối với mỗi mẫu đất tiến hành không ít hơn hai lần thí nghiệm song song khi xác định giới hạn dẻo Sai số về độ ẩm giữa hai lần xác định song song phải  2% Giới hạn dẻo của đất là trị trung bình cộng của kết quả hai lần thử song song nói trên

- Nếu hàm lợng các hạt  1mm lớn hơn 10% , thì kết quả phải hiệu chỉnh cho phù hợp với tính

chất của đất thiên nhiên

Để hiệu chỉnh, có thể nhân áp dụng một hệ số hiệu chỉnh (K = G/G1) cho các giá trị giới hạn tìm đợc từ thí nghiệm (trong đó: G1 - khối lợng toàn bộ mẫu, kể cả phần hạt trên rây 1mm và

G là khối lợng phần hạt trên rây) Kết quả nhận đợc sẽ là giới hạn dẻo của đất thiên nhiên

SỐ LIỆU THU ĐƯỢC VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Giới hạn chảy (W L ) Giới hạn dẻo (Wp)

Hộp ẩm số 1 2 3 4 5 6

Khối lượng mẫu đất ướt + hộp

Khối lượng mẫu đất khụ + hộp

Khối lượng mẫu đất khụ + hộp

Độ ẩm: W (%) = (m1-m3)/(m3

Độ ẩm tự nhiờn %

W =

Chỉ số dẻo%

IP = WL - WP 16,9

Độ sệt

I L = (W - WP )/ (W L - W P ) 0,69

Nhận xột:

………IP = 16,9%  Đất sột pha màu xỏm tro nhạt đến vàng nhạt

IL = 0,69  Trạng thỏi dẻo mềm

………

………

………

………

………

BÀI THỰC HÀNH SỐ 03 xác định khối lợng thể tích của đất (DUNG TRọNG) (Tiờu chuẩn thớ nghiệm TCVN 4202:1995) 1 Mục đớch thớ nghiệm : - Khối lợng của một đơn vị thể tích đất nguyên trạng PPT: dao vòng - Khối lợng thể tích dùng để tính toán hệ số rỗng của đất, dự tính sức chịu tải của đất nguyên trạng

2 Ph ơng pháp xác định

- Để xác định khối lợng thể tích của đất, cần xác định 2 thông số là khối lợng mẫu đất (m) và thể tích của mẫu đất đó, sau đó đem chia khối lợng mẫu đất cho thể tích của mẫu đất ta thu

đ-ợc giá trị khối lợng thể tích của đất

Cần thí nghiệm song song với ít nhất hai mẫu đất và kết quả của hai lần thí nghiệm song song không đợc sai khác nhau quá 0,03 g/cm3 Phải làm lại thí nghiệm nếu yêu cầu này không đợc thoả mãn

- Tuỳ theo thành phần và trạng thái của đất có thể sử dụng các phơng pháp sau đây để xác

định khối lợng thể tích của đất

(1) Phơng pháp dao vòng;

3 Ph ơng pháp dao vòng

Trong phơng pháp này, thể tích của mẫu đất thí nghiệm đợc xác định qua các kích thớc hình học của dao vòng và trọng lợng khối đất thí nghiệm đợc xác định bằng cách cân trực tiếp khối đất trong dao vòng

5 Thiết bị thớ nghiệm :

- Các dao vòng bằng kim loại không gỉ có chiều cao không lớn hơn đờng kính và không nhỏ hơn nửa đờng kính;

- Dao thẳng để cắt mẫu có chiều dài lớn hơn đờng kính dao;

- Dây cung thép có < 0,2 mm để cắt gọt đất;

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

- Các tấm kính hoặc kim loại nhẵn, phẳng để đậy mẫu;

- Cốc thuỷ tinh hoặc nhôm có nắp;

- Tủ sấy điều chỉnh đợc nhiệt độ;

- Bình hút ẩm

6 Trỡnh tự thớ nghiệm:

a , Lựa chọn loại dao vòng: Căn cứ vào loại đất mà chọn đờng kính dao cho thích hợp:

- Đối với đất loại sét dùng dao vòng có đờng kính trong không nhỏ hơn 50mm;

- Đối với đất cát mịn dùng dao vòng có đờng kính trong không nhỏ hơn 70mm;

- Đối với đất cát thô và sỏi sạn dùng dao vòng có đờng kính trong không nhỏ hơn 100mm

b , Xác định thể tích dao vòng V (cm3) bằng cách đo xác định các kích thớc chiều cao h và đờng

kính d của dao vòng: 2

4

d

V   h

c , Cân dao vòng trên cân kỹ thuật để xác định khối lợng m2 của dao vòng (tính bằng gam)

d , Lấy mẫu đất vào dao vòng:

- Dùng dao phẳng gạt bằng mặt khối đất định lấy mẫu và đặt cạnh sắc của dao lên chỗ lấy mẫu

- Giữ dao vòng bằng tay trái, tay phải dùng dao thẳng gọt xén đất xung quanh mép dao (cách mép dao 0,5  1mm) thành một khối trụ tròn có chiều cao khoảng 1  2cm ấn nhẹ dao vòng vào trong trụ đất theo phơng đứng Tuyệt đối không đợc làm lệch dao vòng Tiếp tục gọt đất rồi ấn dao xuống tiếp cho đến khi trong vòng dao hoàn toàn đầy đất

- Dùng dao gọt đất thừa ở trên miệng dao vòng, gạt bằng ngang thành miệng dao và đậy lên trên một tấm kính hoặc kim loại đã cân trớc

- Cắt đứt mẫu đất cách khoảng 10mm thấp hơn mép dới của dao Nếu trong đất cát, dao vòng đã ấn xuống rồi thì dùng dao gọt đất xung quanh dao vòng rồi dùng xẻng lấy cả phần đất ở phía dới lên Tiếp tục lật ngợc dao và gạt bằng mặt và đậy bằng một tấm kính hoặc tấm kim loại biết trớc khối lợng

e, Cân dao vòng với đất và các tấm kính hoặc kim loại đậy ở hai mặt với độ chính xác 0,01g thu

đợc giá trị m1 tính bằng gam

f , Mẫu đất trong dao vòng sau khi cân đợc đặt lên đĩa và sấy khô để xác định khối lợng đất khô.

SỐ LIỆU THU ĐƯỢC VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Khối lợng dao vòng có mẫu đất và các nắp

đậy m1, g

666

Khối lợng thể tích tự nhiên w , g/cm3

1,955

Khối lợng thể tích tự nhiên trung bình

w , g/cm 3mm, que đất đã rạn nứt, độ ẩm của đất còn 1,952 Khối lợng thể tích khô k , g/cm3

1 w% c      1.502 Dung trọng tự nhiờn mẫu đất, kN/m3 19,52 Dung trọng khụ mẫu đất, kN/m3 15.02 Nhận xột: ………

………

………

………

………

BÀI THỰC HÀNH SỐ 04

Phơng pháp xác định thành phần hạt

v

m m

w

2

1 



