THỰC tập địa CHẤT CÔNG TRÌNH KHOAN KHẢO sát địa CHẤT CÔNG TRÌNH và lấy mẫu đất NGUYÊN DẠNG

PHẦN A THỰC TẬP ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH I LÝ THUYẾT CHUNG KHOAN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÀ LẤY MẪU ĐẤT NGUYÊN DẠNG 1) a) Khoan khảo sát Địa chất cơng trình: - Cơng tác Khảo sát ĐCCT thường gồm nội dung sau: • Cơng tác thu thập tài liệu • Cơng tác trắc địa • Cơng tác khoan đào thăm dị (Khoan khảo sát ĐCCT) • Cơng tác thí nghiệm trường: SPT, CPT, VST, … • Cơng tác thí nghiệm phịng - Một số phương pháp khảo sát trường phổ biến thường sử dụng cho cơng trình khảo sát địa chất cơng trình: • Hố đào lấy mẫu thí nghiệm • Khoan tay, khoan máy lấy mẫu thí nghiệm • Xun tĩnh Cone Penetration Test (CPT) • Xuyên động Standard Penetration Test (SPT) • Cắt cánh Vane Shear Test (VST)… - Kết khảo sát địa chất: • Kết khoan khảo sát thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn cho phép thiết lập hình trụ hố khoan, nhật ký hố khoan ghi nhận trường • Từ hình trụ hố khoan, xây dựng mặt cắt địa chất cơng trình Để vẽ mặt cắt địa chất cơng trình, thơng thường, ta cần xây dựng tối thiểu hình trụ hố khoan khơng thẳng hàng b) Lấy mẫu đất nguyên dạng: Các thiết bị lấy mẫu đất nguyên dạng Khoan khảo sát ĐCCT • Kích thước ống lấy mẫu nguyên dạng theo phương pháp đóng: • Ống lấy mẫu đất ngun dạng • Mẫu đất nguyên dạng lấy làm thí nghiệm phịng: Kích thước ống chứa mẫu sau: D ống mẫu = - 11 cm Nhãn mẫu: - Tên cơng trình - Hố khoan - Số hiệu mẫu - Độ sâu lấy mẫu - Ngày lấy mẫu - Mơ tả sơ mẫu đất • Mơ tả sơ mẫu đất lấy lên từ hố khoan : - Loại đất, đá - Màu sắc mẫu đất, đá - Kích thước hạt thành phần khống vật (nếu có) - Cơng tác lấy mẫu: • Cơng tác lấy mẫu phải tuân thủ chặt chẽ quy định quy trình, quy phạm cơng tác khoan địa chất • Mẫu đất lấy lỗ khoan để thí nghiệm phịng Dụng cụ lẫy mẫu ống mẫu ngun dạng có đường kính 91mm • Mẫu ngun dạng lấy hộp đựng ống nhựa PVC dài khoảng 20cm có dán nhãn cẩn thận bọc kĩ băng dính để giữ nguyên độ ẩm Mẫu lấy cần phải xếp ngắn vào hộp, bảo quản vận chuyển quy trình kỹ thuật phịng thí nghiệm 2) THÍ NGHIỆM XUN TIÊU CHUẨN SPT a) Mục đích thí nghiệm: - Bằng việc đếm số búa đập để đưa ống mẫu cắm vào đất lấy mẫu đất không nguyên dạng, kết cho phép đánh giá sơ trạng thái đất trường - Terzaghi Peck tập hợp, thống kê phân tích giá trị thí nghiệm SPT để xác định sức kháng xuyên lập phương pháp thiết kế móng nơng b) Dụng cụ thiết bị thí nghiệm: - Một thiết bị thí nghiệm SPT bao gồm phận sau: • Thiết bị khoan tạo lỗ • Đầu xun (Hình 1) • Bộ búa đóng (Hình 2) - Thiết bị khoan dùng để tạo lỗ khoan thí nghiệm Có thể sử dụng máy phương pháp khoan miễn hố khoan đạt yêu cầu kĩ thuật đường kính, thành hố khoan ổn định, đảm bảo tối đa tính nguyên trạng đất đáy hố khoan đạt tới độ sâu cần thiết để thí nghiệm • Đường kính hố khoan phải khoảng 55 mm đến 163 mm • Cần khoan thích hợp cho thí nghiệm cần có đường kính ngồi 42 mm, trọng lượng 5,7 kg/m - Đầu xuyên ống thép có tổng chiều dài đến 810 mm, gồm ba phần: phần mũi, phần thân, phần đầu nối nối với ren (Hình 1) Quy cách cụ thể: • Đường kính ngồi: (51,0 ± 1,5) mm; • Đường kính trong: (38,0 ± 1,5) mm Hình Đầu xuyên A (mm) B (mm) (25 ÷ 75) (450 ÷ 750) C (mm) (35,00 ± 0,15) D (mm) (38,0 ÷ 1,5) E (mm) (2,50 + 0,25) F (mm) (51,0 ±1,5) G (°) (16 ÷ 23) CHÚ DẪN: Mũi xuyên; Phần đầu nối; Phần thân; Viên bi • Phần mũi xuyên phần đầu xuyên dùng để cắt xuyên vào đất Các đặc trưng mũi xuyên sau: Chiều dài từ 25,0 mm đến 75,0 mm; Đường kính (35,0 ± 0,15)mm; Bề dày lưỡi cắt (2,5 ± 0,25) mm; Góc vát lưỡi cắt từ 16,0° đến 23,0° • Phần thân đầu xuyên dài từ 450 mm đến 750 mm dùng để chứa đất khí mũi xuyên xuyên vào đất Phần thân gồm hai nửa bán nguyệt ốp lại thuận tiện cho thao tác tháo lắp lấy đất chứa chúng Hai đầu ống phần thân có ren ngồi để lắp ráp với phần mũi phần đầu nối • Phần đầu nối đầu xuyên dùng để nối đầu xuyên với cần khoan, có chiều dài đến 175 mm Tại có cấu bi, lỗ để giữ chân khơng bên đầu xuyên, hạn chế tụt mẫu trình nâng hạ mũi xuyên để thoát hơi, nước q trình xun - Bộ búa đóng dùng để tạo lượng đóng mũi xuyên vào đất, bao gồm: búa, gắp búa cần dẫn hướng (Hình 2) • Quả búa hình trụ trịn xoay, thép có lỗ tâm để rơi trượt tự theo dẫn hướng Búa phải có cấu tạo phù hợp với gắp nhả, cho dễ dàng gắp, nhả rơi tự từ độ cao cần thiết Trọng lượng búa: (63,5 ± 1,0) kg; - Độ cao rơi tự do: (76,0 ± 2,5) cm Hình Bộ búa đóng CHÚ DẪN: Thanh dẫn hướng; Bộ gắp; Quả tạ: (63,5 ± 1,0) kg; Đế • Bộ gắp phận dùng để nâng, hạ búa cách tự động, quy định, đảm bảo búa rơi tự do, hạn chế tiêu hao lượng q trình rơi • Cần dẫn hướng để định hướng rơi búa, gồm có đe dẫn hướng Đe đế thép tiếp nhận lượng rơi búa, truyền xuống mũi xuyên thơng qua hệ cần khoan Thanh dẫn hướng có đường kính phù hợp với đường kính lỗ búa có cấu tạo đặc biệt giúp cho nhả gắp nhả búa lúc, đạt độ cao rơi quy định • Các dụng cụ phụ trợ khác cần thiết q trình thí nghiệm Đó hộp mẫu, thước, phấn, túi nylon, biểu ghi, dụng cụ đo mực nước c) Trình tự thí nghiệm, ngun lý hoạt động thiết bị thí nghiệm: A Thí nghiệm SPT bao gồm công việc sau vị trí thí nghiệm: - Khoan tạo lỗ đến độ sâu cần thí nghiệm rửa đáy hố khoan; - Tiến hành thí nghiệm; - Quan sát mô tả Các công việc lại tiếp tục độ sâu Thí nghiệm tiến hành m đến m độ sâu độ sâu cần thiết tuỳ theo mục đích khảo sát tính phức tạp địa tầng B Khi khoan tạo lỗ, phương pháp khoan sau áp dụng: - Khoan guồng xoắn; - Khoan xoay với nước rửa nước dung dịch sét Để tránh sập thành hố khoan, cần ống chống vách sử dụng Lỗ khoan phải vị trí, thẳng đứng, đường kính đủ lớn từ 55 mm đến 163 mm Thành hố khoan phải ổn định hạn chế tới mức tối đa phá hoại đất đáy hố khoan - Khi khoan độ sâu không lớn, mực nước ngầm nên sử dụng khoan guồng xoắn Sử dụng ống chống, có mặt đất yếu, đất có kết cấu khơng chặt để tránh sập thành hố khoan - Khi khoan mực nước ngầm nên sử dụng khoan xoay với nước rửa nước đất dính với nước rửa dung dịch sét đất rời - Trong trình khoan phải thường xuyên theo dõi tốc độ khoan, đặc điểm dung dịch khoan để nhận biết kịp thời thay đổi địa tầng định hợp lí độ sâu thí nghiệm Mực dung dịch khoan phải ln nằm mực nước ngầm - Khi khoan gần tới độ sâu thí nghiệm, nên giảm tốc độ khoan, thao tác nâng, hạ nhẹ nhàng nhằm hạn chế tối đa phá hoại tính nguyên trạng đất đáy hố khoan, làm sai lệch kết thí nghiệm - Khi khoan đến độ sâu thí nghiệm, tiến hành vét đáy hố khoan, kiểm tra độ sâu, độ ổn định thành hố khoan Khi cần thiết, rửa làm đáy hố khoan cách tuần hoàn dung dịch khoan - Khi hố khoan đủ độ sâu, đáy sạch, thành vách ổn định, tiến hành rút lưỡi khoan lên thay đầu xuyên C Thí nghiệm bắt đầu mũi xuyên đạt tới đáy hố khoan, độ sâu yêu cầu mà không gặp cản trở sập thành Thí nghiệm tiến hành sau: - Lắp búa đóng kiểm tra khả gắp nhả, độ cao rơi tự búa Thanh định hướng phải thẳng đứng, ổn định đồng trục với hệ cần khoan - Chọn điểm chuẩn đo cần khoan ba đoạn liên tiếp, đoạn dài 15 cm, tổng cộng 45 cm phía điểm chuẩn để vào xác định sức kháng xuyên - Đóng búa Chú ý độ cao rơi búa, độ thẳng đứng dẫn hướng - Đếm ghi số búa cần thiết để hệ mũi xuyên cần khoan xuyên vào đất đoạn 15 cm vạch trước cần khoan - Khi số búa đóng cần thiết cho 15 cm vượt năm mươi búa (hoặc trăm búa tuỳ theo yêu cầu thiết kế khảo sát), đo ghi lại độ xuyên sâu, tính centimét (cm) mũi xuyên năm mươi búa (hoặc trăm búa) - Trong đất cát hạt thô lẫn dăm sạn dăm sạn lẫn cuội sỏi, để tránh hỏng mũi xuyên, nên dùng mũi xuyên đặc hình nón kích thước thay mũi xun thơng thường Góc đỉnh mũi xun hình nón 60° - Trong q trình đóng, mực nước dung dịch khoan phải nằm mực nước ngầm có - Sau đo ghi đủ số búa tương ứng với độ xuyên sâu 45 cm mũi xuyên, tiến hành cắt đất cách xoay cần khoan, rút mũi xuyên lên mặt đất, thay mũi khoan Công tác khoan lại tiếp tục độ sâu D Đầu xuyên tháo khỏi cần khoan, rửa tháo rời thành ba phần Tách đôi phần thân mũi xuyên, quan sát, mô tả đất chứa Lắp ráp lại mũi xuyên sẵn sàng cho thí nghiệm độ sâu - Đất chứa phần thân đầu xuyên quan sát, mô tả, so sánh với đất chứa phần mũi Mô tả rõ màu sắc, độ ẩm, độ chặt, thành phần hạt, kiến trúc, cấu tạo đất, dị vật - Chọn mẫu đại diện, bảo quản túi nylon khơng thấm nước, khí Mỗi mẫu phải có nhãn ghi rõ tên cơng trình, số hiệu hố khoan, độ sâu lấy mẫu, số búa cho ba khoảng độ xuyên, thời gian thí nghiệm, đặc điểm thời tiết - Các túi đựng mẫu xếp theo thứ tự độ sâu cho dễ quan sát, kiểm tra, để nơi thống mát vận chuyển phịng thí nghiệm - Đất lấy đầu xuyên dùng để thí nghiệm phịng xác định số tiêu vật lí với mục đích nhận biết phân loại Cụ thể là: - Độ ẩm; - Khối lượng thể tích hạt; - Thành phần hạt; - Các độ ẩm giới hạn - Mẫu đất lấy từ mũi xuyên phải bảo quản, cất giữ phịng thí nghiệm ba tháng kể từ nghiệm thu kết thí nghiệm d) Cách tính số búa N-SPT: - Trong thí nghiệm SPT, ống mẫu đóng xuyên vào đất đoạn liên tục, đoạn dài 150mm - Bỏ qua số búa đập 150mm đầu ống mẫu thường qua vụn đất yếu rơi từ xuống - Tổng số búa hai đoạn 150mm lại, hay số búa để ống mẫu xuyên vào đất 300mm gọi số N-SPT e) Ứng dụng kết quả: - Đất ống lấy mẫu dùng để mơ tả đất sử dụng cho số thí nghiệm tính chất động đất - Chỉ số N dùng để đánh giá trạng thái, độ chặt sức chịu nén đơn đất trường, cách tra bảng sau ĐẤT RỜI ĐẤT DÍNH N Trạng thái N Trạng thái 30 Cứng THÍ NGHIỆM XUN TĨNH CPT 3) a) Mục đích thí nghiệm: - Trong q trình xun CPT, đo được: • Sức kháng xuyên đơn vị đất ứng với mũi xuyên (𝑞𝐶 ) • Sức kháng bên đơn vị đất (𝑓𝑆 ) - Thí nghiệm CPT dùng để : • Phân chia địa tầng • Xác định đặc trưng vật lý, học đất b) Phân loại thí nghiệm: - MCPT (Mechanical CPT) – Xuyên học: cấu vận hành học, sử dụng đồ hồ đo áp lực để ghi nhận số liệu xuyên thông qua ty cần xuyên Cứ khoảng 20cm ghi nhận số liệu lần - ECPT (Electrical CPT) – Xuyên đo điện: sử dụng thiết bị cảm ứng – sensor hay strain gages đặt mũi xuyên để ghi nhận số liệu xuyên truyền qua dây cáp luồng cần xuyên phận xử lý tín hiệu Số liệu ghi nhận liên tục trình xuyên - SCPT (Seismic CPT) – Xuyên đo sóng chấn động: sử dụng sensor (strain gages) đặt mũi xuyên để ghi nhận số liệu xuyên truyền song âm phận xử lý tín hiệu Thiết bị không cần dây cáp truyền dẫn số liệu địa chất thu thích hợp cho việc thiết kế móng khu vực bị động đất c) Dụng cụ thiết bị thí nghiệm: - Các phận thiết bị xuyên tĩnh tiêu chuẩn quy định sau: - Cho phép sử dụng hai loại đầu xuyên: đầu xuyên có măng xơng đầu xun khơng có măngxơng đo ma sát Chiều dài tổng cộng đầu xuyên (bao gồm mũi côn, măng xông đo ma sát cần tiếp theo) phải 1000 mm - Mũi côn gồm hai phần phần chóp nón phần hình trụ tiếp theo: - Kích thước chuẩn: Đường kính mũi (B) (đáy chóp nón) 35,7 mm Góc nhọn mũi 60°.Chiều cao phần hình trụ chóp nón mm; Bảng Dung sai chế tạo mũi côn Tên phận kỹ thuật mũi Kích thước Dung sai (mm) Đường kính đáy mũi 35,7 mm < B < 36,0 mm + 0,3 Chiều cao mũi côn 31,0