Một-số-ý-kiến-và-kiến-nghị-về-tiêu-chuẩn-phân-loại-đất-TCVN-5747-1993-Đất-xây-dựng-phân-loại

MỘT SỐ Ý KIẾN VÀ KIẾN NGHỊ VỀ TIÊU CHUẨN PHÂN LOẠI ĐẤT TCVN 5747 : 1993 “ ĐẤT XÂY DỰNG – PHÂN LOẠI” Phạm Tuấn Anh, Lê Thị Thu (TEDI-GIC) Tóm tắt: Tiêu chuẩn TCVN 5747: 1993 “ Đất xây dựng – Phân loại” ban hành năm 1993 Tiêu chuẩn áp dụng rộng rãi ngành GTVT từ năm 2011 Bài báo nêu lên số vấn đề bất cập tiêu chuẩn, khơng có liên quan thống với tiêu chuẩn thiết kế hành Việt Nam Từ ý kiến đó, nhóm tác giả kiến nghị sử dụng tiêu chuẩn phân loại phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế định hướng tương lai ngày sử dụng nhiều phần mềm thiết kế tiên tiến nước 1.Mở đầu: Vào năm thập niên 60, 70 kỷ trước, thường sử dụng tiêu chuẩn thiết kế Liên Xô Điều cán kỹ thuật nước ta chủ yếu Liên Xơ đào tạo Tiêu chuẩn phân loại đất thời kỳ tuân theo hệ thống CNIP Liên Xô Sau đất nước giải phóng, cho ban hành tiêu chuẩn thiết kế TCXD 45-1978, tiêu chuẩn dịch nguyên từ CNIP Thời kỳ năm 90, đất nước vào giai đoạn đổi mới, nhiều dự án có vốn đầu tư nước ngồi xây dựng, với tiêu chuẩn khảo sát thiết kế nước sử dụng Việt Nam tiêu chuẩn ASTM, tiêu chuẩn AASHTO, tiêu chuẩn BS…Thời kỳ cho ban hành tiêu chuẩn phân loại đất TCVN-5747: 1993 Bản chất tiêu chuẩn lai tạp tiêu chuẩn phân loại đất theo tiêu chuẩn ASTM tiêu chuẩn BS Sau ban hành tiêu chuẩn khơng sử dụng tất lĩnh vực xây dựng công trình xây dựng, giao thơng, thủy lợi khơng có thống với hệ thống bảng tra TCXD 45-1978 Tuy nhiên đến năm 2011, TCVN 5747:1993 áp dụng rộng rãi ngành GTVT Trong giai đoạn xuất hệ thống phân loại đất theo 22TCN 260:2000 mà thực chất dựa hệ thống phân loại đất theo TCXD 45-1978 Năm 2012, Bộ xây dựng ban hành tiêu chuẩn TCVN 9362:2012 chuyển đổi từ TCXD 45:1978 tiêu chuẩn áp dụng rộng rãi ngành xây dựng thủy lợi Giới thiệu tiêu chuẩn phân loại TCVN 5747:1993 : 2.1 Nguyên tắc phân loại 2.1.1 Hệ phân loại nêu Tiêu chuẩn dựa thành phần hạt đất Trình tự phân loại thực sau: Dựa thành phần kích thước hạt chiếm ưu đất để phân chia thành hai nhóm lớn hạt khô hạt mịn; - Dựa hàm lượng hạt để phân chia nhóm đất hạt khơ thành phụ nhóm; Dựa trị giới hạn chảy, giới hạn dẻo, số dẻo để phân chia nhóm đất hạt mịn thành phụ nhóm 2.1.2 Các thuật ngữ kí hiệu tên đất, thành phần trạng thái dùng thống theo quy ước quốc tế 2.2 Phân loại 2.2.1 Định nghĩa kí hiệu quy ước 2.2.1.1 Định nghĩa + Đất xây dựng: đất đá đá, kể đất trồng vật chất phế thải sản xuất đời sống, vốn hệ nhiều thành phần, biến đổi theo thời gian, sử dụng làm nền, môi trường phân bố cơng trình vật liệu để xây dựng cơng trình + Đá tảng: có kích thước lớn 300mm; + Cuội dăm; có kích thước từ 300 đến 150mm; + Sỏi sạn: có kích thước từ 150 đến mm + Hạt cát: có kích thước từ đến 0,06 mm + Hạt bụi: có kích thước từ 0,06 đến 0,02 mm + Hạt sét: có kích thước từ < 0,002 mm + Hạt mịn: tập hợp hạt bụi hạt sét; + Hạt thô: hạt có kích thước đường kính lớn hạt bụi + Đất hữu cơ: đất có lẫn di tích thực vật động vật; + Đất hạt mịn: đất, gồm 50% trọng lượng hạt có kích thước nhỏ 0,08 mm; + Đất cuội sỏi: đất hạt thơ, thành phần chủ yếu cuội sỏi; + Đất cát: đất hạt thơ, thành phần chủ yếu hạt cát + Đất bụi: đất hạt mịn, hàm lượng đất sét chiếm 20% trọng lượng thành phần hạt mịn; + Đất sét: đất hạt mịn, hàm lượng sét chiếm 20% trọng lượng thành phần hạt mịn; + Đất rời: đất độ bền chống cắt chủ yếu phụ thuộc vào lực ma sát hạt; + Đất dính: đất, độ bền chống cắt gồm lực ma sát hạt lực dính hạt; + Tính dẻo: tính chất vật liệu có khả chịu biến dạng tức thời khơng đàn hồi, có biến dạng thể tích khơng đáng kể khơng bị rạn nứt; + Tính nén: khả biến dạng đất tác động lực nén; + Giới hạn chảy: hàm lượng nước ranh giới quy ước trạng thái dẻo trạng thái chảy đất; + Giới hạn dẻo: hàm lượng nước ranh giới quy ước trạng thái dẻo trạng thái cứng đất; 1.1.1 Kí hiệu quy ước Các kí hiệu Tiêu chuẩn sử dụng theo quy ước quốc tế: Tên đất Tảng lăn Cuội (dăm) Sỏi (sạn) Cát Bụi Sét Hữu Than bùn Cấp phối tốt Cấp phối Tính nén cao Tính nén thấp Tên gọi quốc tế thơng dụng (tiếng Anh) Boulfer Kí hiệu Cobble Gravel Sand Silt (Mo, Mjala, tiếng Thuỵ Điển) Clay Organic Peat Well gradede Poorly gradede High compressibility Low compressibility Co G S M C O Pt WPH L B - Cu - Hệ số đồng = D60/D10 - Cc - Hệ số đường cong = (D30)2/(D60 x Dl0) - Dn - Kích thước đường kính hạt mà lượng chứa cỡ nhỏ chiếm n% - D10 - Kích thước đường kính hạt mà lượng chứa cỡ nhỏ chiếm 10% cịn gọi đường kính có hiệu; - W1 - Giới hạn chảy (%); - Wp - Giới hạn dẻo (% ); Ip – Chỉ số dẻo (% ) 2.3.2 Phân loại đất hạt thô 2.3.2.1 Các đất hạt thơ phân loại từ kết thí nghiệm phân tích hạt phịng thí nghiệm Mỗi phụ nhóm đất hạt thơ kí hiệu hai chữ Chữ mô tả tên loại đất, chữ sau mơ tả đặc tính đất ý nghĩa nhóm chữ biểu sau; a Đất sỏi sạn: đất, gồm phần lớn hạt sỏi sạn, kí hiệu chữ G b Đất cát: đất, gồm phần lớn hạt cát, kí hiệu chữ S Đất cuội sỏi đất cát chia thành phụ nhóm: (xem bảng 3.1 3.2) Đất chứa khơng chứa hạt mịn, khơng có loại hạt chiếm ưu hàm lượng; cấp phối tốt, kí hiệu chữ W Kết hợp với hai chữ tên đất, có GW SW; Đất chứa khơng chứa hạt mịn, có loại hạt chiếm ưu hàm lượng; cấp phối kém, kí hiệu chữ P Kết hợp với chữ tên đất có GP SP 3 Đất hạt thơ có chứa lượng đáng kể hạt mịn, (chủ yếu hạt bụi) khơng có tính dẻo, kí hiệu chữ M Kết hợp với tên đất có GM SM Đất hạt thơ có lượng đáng kể hạt sét kí hiệu chữ C Kết hợp với chữ tên đất, có GC SC Bảng 2.1 Phân loại đất hạt thô Hơn 50% trọng lượng đất hạt có kích thước 0,08 mm Định nghĩa Kí Điều kiện nhận Tên gọi hiệu biết Đất Hơn 50% Đất sỏi sạn Trọng lượng Đất sỏi, sạn hạt hạt thô có cuội có kích thước GW Cấp phối tốt kích thước > sỏi < 0,08mm >2mm 5% GP Đất sỏi sạn Trọng lượng GM hạtthước có lẫn hạt có kích mịn 0,08mm 12% GC Đất Hơn 50% Cát Trọng lượng hạt có kích cát trọng lượng thước < thành phần 0.08mm 5% hạt thơ có kích thước < 2mm Trọng lượng hạt có kích Cát có lẫn thước < hạt mịn 0,08mm nhiều 12% SW 3điều Mộtgiữa trong1 hai kiện GW không thoả mãn Giới hạn Atterberg nằm A (xem đường đồ 3.1) hay Ip < Đất sỏi, sạn cấp phối Sỏi lẫn bụi Hỗn hợp sỏi lẫn cát- sét, cấp phối Giới hạn Atterberg Sỏi lẫn sét nằmA (xem Hỗn hợp sỏi đường đồ 3.1) hay Ip > lẫn cát – sét, cấp phối Cát câp phối tốt, cát lẫn sỏi > khơng có hạt mịn SP Một hai điều Cát cấp phối kiện SW khơng kém, cát lẫn thỏa mãn sỏi có khơng có hạt mịn SM Giới hạn Atterberg Cát lẫn sét, nằm đường A hỗn hợp cát (xem biểu đồ 3.1) – sét cấp hay Ip < phối SC Giới hạn Atterberg Cát lẫn sét, nằm đường A hỗn hợp cát (xem biểu đồ 3.1) – sét cấp hay Ip >7 phối Bảng 2.2 Bảng phân loại nhanh đất hạt thô Phương pháp nhận dạng Loại thơ có kích thước > 60 mm, dựa trọng lượng ước Kí hiệu lượng loại hạt Hơn 50% trọng lượng đất có kích thước hạt > 0,08m m (Kích thước 0,08m m kích thước nhỏ nhận thấy mặt thườn g) Sạch Có tất loại kích thước khơng có hạt khơng có loại hạt GW Đất sỏi có chiểm ưu hàm lượng sạn Hớn thành 50% phần hạt Có loại hạt chiếm ưu trọng GP mịn hàm lượng lượng phần cát Có chứa thành phần hạt mịn, GM thơ có khơng có tính dẻo kích Có thành thước phần hạt >2mm mịn Có chứa thành phần hạt mịn, GC có tính dẻo Sạch Có tất loại kích thước khơng có hạt chiểm ưu hàm Đất sỏi có lượng sạn Hớn thành 50% phần hạt Có loại hạt chiếm ưu trọng hàm lượng mịn lượng phần cát Có chứa thành phần hạt mịn, thơ có khơng có tính dẻo kích Có thành thước < phần hạt mịn 2mm Có chứa thành phần hạt mịn, có tính dẻo Tên gọi Đất sỏi, sạn cấp phối tốt Đất sỏi, sạn cấp phối Đất sỏi, sạn cấp phối tốt lẫn bụi Đất sỏi, sạn lẫn sét SW Đất cát cấp phối tốt SP Đất cát cấp phối SM Đất cát lẫn bụi SC Đất cát lẫn sét 2.3.2.1.1 Nhóm đất GW SW thuộc loại đất hạt thơ có cấp phối tốt, giá trị Cu > Cc = - Hàm lượng hạt mịn chiếm 5% tổng lượng đất.3.2.1.2 2.3.2.1.2 Nhóm đất GP SP loại đất có loại hạt chiếm ưu hàm lượng, thiếu loại hạt có kích thước khác Các nhóm đất có Cu < Cc = 1- 3, hàm lượng hạt mịn có 5% Tổng trọng lượng đất 2.3.2.1.3 Nhóm đất GM SM loại đất có chứa căc hạt mịn Hàm lượng hạt mịn chiếm 12% tổng trọng lượng đất 2.3.2.1.4 Nhóm GC SC có hàm lượng hạt mịn chiếm 12% tổng trọng lượng đất Các hạt mịn có tính dẻo thay đổi từ trung bình đến dẻo Chỉ số dẻo phần hạt mịn > 2.3.2.1.5 Đối với đất hạt thơ có lượng hạt mịn chiếm từ 5% đến 12%, để phân loại sử dụng kí hiệu kép: Thí dụ: GP - GC loại sỏi sạn có cấp phối kém, có chứa từ đến 12% hạt sét 2.3.2.1.6 Đối với đất hạt thô không thuộc hẳn nhóm nào, cần phải sử dụng kí hiệu kép Ví dụ: GW - SW, có nghĩa loại sỏi, sạn - cát có cấp phối tốt, hàm lượng hạt mịn chiếm 5% tổng trọng lượng đất; trọng lượng sỏi sạn cát 2.3.2.2 Bảng 2.1 mô tả cách phân loại đất hạt thơ, điều kiện nhận biết nhóm đất 2.3.2.3 Các đất hạt thô phân loại nhanh trường, theo mô tả bảng 3.2, dựa cách nhận dạng hạt đất trường mắt kinh nghiệm 2.3.3 Phân loại đất hạt mịn 2.3.3.1 Đất hạt mịn phân loại dựa kết thí nghiệm xác định giới hạn chảy (W1) giới hạn dẻo (Wp); dựa vào biểu đồ dẻo hình 3.1, xác định loại đất 2.3.3.2 Biểu thức sử dụng để chuyển giá trị giới hạn chảy xác định theo theo phương pháp Vaxiliev sang giá trị giới hạn chảy xác định theo phương pháp Casagrande là: Trong đó: a, b - hệ số, phụ thuộc vào loại đất; đất có W1 > 20% , a = 0,73; b = 6,47%; WVL - giới hạn chảy xác định theo phương pháp Vaxiliev 2.3.3.3 Mỗi phụ nhóm đất hạt mịn kí hiệu hai chữ cái; chữ đầu tên gọi đất, chữ sau mơ tả tính nén đất Sau ý nghĩa kí hiệu: a) Đất bụi kí hiệu chữ M; b) Đất sét kí hiệu chữ C; c) Đất hữu kí hiệu chữ O Mỗi loại đất đặc trưng kể phân chia thành phụ nhóm dựa theo giá trị giới hạn chảy W1 Nếu W1 < 50% , đất có tính nén từ thấp đến trung bình, kí hiệu chữ L Kết hợp với tên đất, se có phụ nhóm: CL, ML OL Khi W1 > 50%, đất có tính nén cao, kí hiệu chữ H Ba phụ nhóm tương ứng CH, MH OH 2.3.3.3.1 Nhóm đất CL CH bao gồm sét vơ Nhóm CL nằm vùng đường thẳng "A", xác định giá trị W1 nhỏ 50% Ip > 7% Nhóm CH nằm đường thẳng “A", xác định giá trị W1 > 50% 2.3.3.3.2 Nhóm đất ML MH Nhóm ML nằm vùng đường thẳng “A", có giá trị W1 < 50% có Ip< Nhóm MH tương ứng với vùng nằm đường thẳng “A” có W1 > 50% Nhóm đất bao gồm đất bụi vô bụi sét Các đất hồng thổ có giá trị 25% < W1 < 35% nằm nhóm Những đất hạt mịn nằm đường thẳng “A" với giá trị 4% < Ip < 7% coi trường hợp biên mơt tả kí hiệu kép CL- ML 2.3.3.3.3 Nhóm OL OH phân bố gần trùng với hai nhóm ML MH; đất có chứa hàm lượng hữu cơ, chúng nằm gần sát với đường thẳng “A” 2.3.3.3.4 Nhóm P1 có giá trị W1 từ 300 đến 500% Ip từ 100 đến 200%, không nằm biểu đồ dẻo 2.3.3.3.5 Đất hạt mịn phân loại nhanh trường dựa theo thử nghiệm ước lượng sau: Sức bền đất trạng thái khơ bị bóp vỡ đánh giá theo cảm tính; Độ bền đất - tiến hành giống thí nghiệm xác định giới hạn dẻo, không nhằm xácđịnh giá trị độ ẩm đất, mà đánh giá độ bền đất lân cận giới hạn dẻo; Sự ứng xử đất tác động rung, nhằm xác định khả xuất biến nước nhào nặn đập miếng đất dẻo lòng bàn tay; Màu sắc mùi vị đất - đặc biệt quan trọng đất hữu Hình2.1 Phân loại đất hạt mịn phịng thí nghiệm – Biểu đồ dẻo Bảng 2.3 –Phân loại nhanh đất hạt mịn Hơn 50% trọng lượng đất loại có kích thước < 0,08mm Nhận dạng đất qua thành phần hạt có kích thước < 0,5 mm W1< 50% Kí hiệu Độ bền Sức bền đất đất (độ sệt trạng thái khô lân cận giới bị bóp vỡ hạn dẻo) ứng xử đất tác động rung Bằng không gần không Khơng có Từ nhanh đến chậm M L Đất bụi dẻo Từ trung bình đến lớn Trung bình Từ khơng đến chậm CL Đất sét dẻo Từ nhỏ đến trung bình Yếu Từ nhỏ đến trung bình Từ yếu đến trung bình Từ lớn đến lớn Lớn Từ trung bình đến lớn Từ yếu đến trung bình Chậm OL Đất bụi sét hữu dẻo Từ chậm đến không MH Đất bụi dẻo Từ không đến chậm CH Đất sét dẻo W1 >50% Từ khơng đến chậm Thành phần Có mùi phân biệt, màu tối, vệt đen có tàn tích chủ yếu thực vật sợi, nhẹ, ẩm hữu Đất bụi O N sét hữu dẻo Than bùn hay đất có hàm Pt lượng hữu lớn So sánh tiêu chuẩn phân loại TCVN 5747:1993 với tiêu chuẩn ASTM D248700 BS 5930-1981: Phân loại đất ASTM D2487-00 BS 5930-1981 TCVN 5747-1993 A Phân nhóm kích thước hạt B Đất hạt thơ Đá tảng: Kích thước hạt >300mm Đá dăm: 75mm0.075 chiếm %Cát, LL tương ứng 50%, đất có tính nén hạn chảy(LL) >50 cao, kí hiệu chữ Các nhóm đất có hàm gồm: CH, MH Dựa H Ba phụ nhóm tương ứng lượng hạt từ 35% đến vào hàm lượng hạt CH, MH, OH Nếu nằm >0.075 chiếm >= 30% 65% có ghới hạn chảy đường "A" line đất dẻo nằm nằm từ 15% đến thuộc CL, CH nằm 30, % Cát> %Cuội sỏi đường A line, có %Cát > đường "A" line (Dăm sạn) ngược lại %Cuội sỏi (Dăm sạn), LL ML, MH Còn đất có tên đất lẫn (hoặc tương ứng =250% Đất có lẫn di tích thực vật động vật, khơng có quy định cụ thể Thêm chữ "O" vào ký hiệu nhóm phụ nhóm, tên gọi Bụi hữu Sét hữu tương ứng với tên đất Đất than bùn: W1 từ 300 đến 500% Ip từ 100 đến 200% Nhận xét tiêu chuẩn phân loại TCVN 5747 :1993 Thông qua bảng so sánh TCVN 5747:1993 với tiêu chuẩn phân loại ASTM BS ta thấy chất tiêu chuẩn kết hợp tiêu chuẩn phân loại ASTM BS (gần với tiêu chuẩn phân loại ASTM hơn) Tuy nhiên tiêu chuẩn tồn số vấn đề sau: - Kích thước sàng để phân chia đất hạt thô đất hạt mịn lại quy định 0.08 mm Kích thước nằm nhóm hạt cát nhóm hạt bụi Điều không rõ ràng khoa học TC ASTM BS Mặt khác kích thước sàng 0.08mm khơng có kích thước sàng chuẩn ASTM, BS, TC Việt Nam cũ gây khó khăn cho phịng thí nghiệm Các phịng thí nghiệm thường lấy cỡ sàng 0.075mm ASTM để thay cho cỡ sàng - Về phân loại đất hạt thô TCVN5747:1993 phân loại tương tự tiêu chuẩn phân loại ASTM nhiên nhóm hạt cát cuội nhỏ so với ASTM Tên phân nhóm khơng cụ thể ASTM trường hợp đất lẫn cát lẫn cuội sỏi (dăm sạn) - Về đất hạt mịn TCVN 5747 : 1993 phân loại tương tự tiêu chuẩn phân loại ASTM, nhiên đất chứa hàm lượng đất hạt thơ khơng thấy thể tên 12 gọi ASTM hay BS Đây mặt hạn chế lớn, đặc biệt phân loại đất vùng đồi núi trung du Việt Nam - Về phân loại đất hữu phân loại cụ thể chi tiết tiêu chuẩn phân loại ASTM BS Đất dù chiếm hàm lượng hữu dù nhỏ (