chuong 6 6683

CHƯƠNG vi Trang 253 CHƯƠNG VI: CáC THí NGHIệM ĐấT HIệN TRƯờng Để tính toán thiết kế móng công trình xây dựng, cầu đờng, thuỷ lợi, ta cần phải biết tiêu tính chất cơ-lý đất Các tiêu thờng đợc xác định phòng thí nghiệm mẫu đất lấy đợc từ lỗ khoan trờng Phần lớn tiêu cơ-lý đất phải đợc xác định mẫu đất nguyên dạng, nhng với cách thí nghiệm phòng thờng thực với mÉu ®Êt cã kÝch th−íc nhá, mÉu ®Êt cã thĨ bị tính chất nguyên dạng trình lấy mẫu, vận chuyển, bảo quản thí nghiệm gây tác động không tốt đến mẫu đất thí nghiệm Ngoài nhiều trờng hợp lấy đợc mẫu đất nguyên dạng từ loại đất rời loại đất sét yếu trạng thái nhÃo Do ta bắt buộc phải tiến hành thí nghiệm trờng đất tự nhiên Từ số đo thí nghiệm trờng ta suy đợc đặc trng tính chất đất theo tơng quan thực nghiệm đà đợc thiết lập Việc khoan lấy mẫu đất làm thí nghiệm thờng tốn nhiều nên số lợng lỗ khoan số lợng mẫu lấy thí nghiệm thờng bị hạn chế, làm giảm mức độ tin cậy, tiêu biểu đại diện cho vùng đất rộng lớn cần khảo sát Ngợc lại thí nghiệm trờng đơn giản, nhanh chóng, rẻ tiền hơn, làm với mật độ dày liên tục cột đất lỗ khoan Vì vậy, có mặt số liệu thí nghiệm trờng làm cho tài liệu khảo sát đất có độ tin cậy cao nhiều giúp cho tìm đợc giải pháp móng hợp lý, tiết kiệm, đồng thời tránh đợc cố không nắm đợc tình hình đất Nhợc điểm thí nghiệm trờng cha tạo đợc trạng thái học đơn giản, rõ ràng Do đại lợng đo đợc thờng tiêu mang tính quy ớc, chịu ảnh hởng nhiều yếu tố khó đa vào trực tiếp với sơ đồ tính toán lý thuyết 6.1 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) Đây phơng pháp thí nghiệm xác định sức kháng xuyên đất đáy hè khoan xuyªn èng mÉu (kÝch th−íc tiªu chn) cách đóng búa theo tiêu chuẩn lấy mẫu phá huỷ để làm thí nghiệm phân loại đất Tên SPT tên gọi tắt theo tiếng Anh: Standard Penetration Testing Chính từ việc lấy mẫu đất cách ®ãng ngËp mét èng thÐp vµo ®Êt mµ Terzaghi đà đề xuất thí nghiệm SPT từ năm 1927 Ngày nớc Châu Âu dùng, nhng nớc Bắc Mỹ dùng rộng rÃi SPT 6.1.1 Nguyên lý thí nghiệm: Nguyên lý thí nghiệm sử dụng lực rơi tự búa nặng 63,5kg từ độ cao 760mm xuống đầu xuyên Số lần búa rơi (N) đủ để ống mẫu xuyên đợc vào đất chiều sâu 300mm (sau đà cắm xuống đất nhờ trọng lực đóng) đợc coi lực kháng xuyên (N) Trang 254 CHƯƠNG vi 76 476 152 6.1.2 Thiết bị cách thí nghiệm: ống lấy mẫu tiêu chuẩn (để thí đầu nối nghiệm SPT) ống thép rỗng gồm hai nửa vỏ trụ đợc lắp ghép lại nhờ vòng cắt chun tiÕp dïng ®Ĩ nèi èng 51 lÊy mÉu, víi đờng kính D=51mm đờng kính d=38mm (Hình VIống mẫu 1a) Để thí nghiệm trớc hết phải 38 khoan tạo lỗ đến tận chiều sâu thí nghiệm, thiết bị khoan phải đảm bảo khoan làm đáy hố khoan trớc đầu cắt hạ ống mẫu xuống phải đảm bảo thí nghiệm xuyên đợc thực a) b) đất tơng đối nguyên trạng Tiếp Hình VI-1 theo lắp ống mẫu vào cần hạ ống lấy mẫu xuống đáy hố khoan (Hình VI-1b), dùng búa nện nhẹ cho ống mẫu cắm vào đất khoảng 150mm Đóng búa thí nghiệm rơi độ cao tiêu chuẩn, đếm số nhát đập N1 để ống mẫu ngập vào đất 150mm; làm tiếp lần thứ hai đếm số nhát đập N2 để ống mẫu ngập vào đất 150mm Lấy trị số N=N1+N2 số nhát đập để ống mẫu ngập vào đất 300mm Sau thí nghiệm rút ống lấy mẫu lên, bổ đôi thu lấy mẫu đất đem thí nghiệm phòng Thông thờng khoảng 1,5m chiều sâu thí nghiệm lần 6.1.3 Hiệu chỉnh số đọc Lực kháng xuyên (N) phụ thuộc vào lợng hữu ích búa chiều sâu điểm thí nghiệm, sau thí nghiệm xong cần phải hiệu chỉnh số đọc thí nghiệm Năng lợng toàn phần búa rơi là: E=63,5kg x 0,76m 48,3kg.m Tuy vậy, lợng E không hoàn toàn chuyển tới ống lấy mẫu, mà mát lợng xảy phần sau: - Mất mát lợng ma sát búa rơi với trục dẫn hớng, ma sát dây kéo với ròng rọc - Mất mát lợng ngời thí nghiệm thả dây để búa rơi, ngời thí nghiệm không thả tự mà níu dây lại - Mất mát lợng ma sát đất lỗ khoan với cần xuyên Bảng (VI-1) trình bày lợng hiệu trung bình thống kê số nớc để tham khảo nớc phát triển, thiết bị SPT phổ biến loại nhẫn, sử dụng dây kéo ròng rọc Với loại nớc tiên tiến, lợng hiệu chọn 45ữ65% Việt Nam, cha có thống kê nhng để an toàn, tạm lấy lợng hữu ích từ khoảng 35ữ55% Do ta cần phải chuẩn hoá (N) Trang 255 CHƯƠNG vi giá trị có hiệu quả, nớc tiên tiến, ngời ta coi 60% lợng hữu ích trung bình Do thờng quy đổi N N60 (60% lợng hữu ích) Bảng VI-1: Năng lợng hiệu (%) số thiết bị SPT Loại SPT Loại nhẫn (Donut) Loại an toàn (Safety) Dây+ròng rọc Tự động Dây+ròng rọc Tự động Bắc Mü 45 - 70 ÷80 80÷100 NhËt 67 78 - - Anh - - 50 60 Ngoµi ra, nÕu cïng loại đất, với N60 = 10 chiều sâu 1m, độ sâu 30m , N60 lên tới 20 Điều nói lên độ sâu 30m, áp lực ngang lớn nhiều so với độ sâu 1m, cần phải đập nhiều nhát đập Nh vậy, ta cần hiệu chỉnh với hai hÖ sè sau: N '60 = N 60 C N = N.CE C N Trong ®ã: CE - hƯ số hiệu đợc tính CE = (VI-1) Eh ; 60 Eh - Năng lợng hiệu có thực thiết bị ; 60 - Năng lợng hiệu tiêu chn (60%) ë n−íc ta, cã thĨ lÊy CE = 0,5ữ0,8 CN - hệ số độ sâu, hệ số đợc nhiều tác giả kiến nghị lấy nh sau: Liao vµ Whitman (1986): C N = (0,9576 / σ vo' ) 0,5 Peck (1974) : C N = 0,77 log (20 / 1,05 / σ vo' ) Skempton (1986) : CN = + σ vo' ( ) (VI-2) (VI-3) (VI-4) vo' - ứng suất hữu hiệu theo phơng thẳng đứng thân đất gây ra, bar (kG/cm2) Với độ sâu nhỏ 2m nên dùng phơng trình (VI-3) (VI-4) 6.1.4 Tơng quan tiêu lý đất kết SPT 6.1.4.1 Đánh giá trạng thái đất dựa vào kết SPT - Đối với đất rời: Terzaghi Peck(1967) đa tơng quan N (cha hiệu chỉnh) với độ chặt tơng đối D nh bảng (VI-2) Trang 256 CHƯƠNG vi - Đối với đất dính: Szechy Varga (1978) đà đa tơng quan độ sệt B N60 theo bảng (VI-3), nhiên độ tin cậy bảng không cao, đất có độ nhạy cảm khác có tơng quan khác Bảng VI-2: Độ chặt tơng đối D N 0÷4 4÷10 10÷30 30÷50 >50 D(%) 0÷15 15÷35 35ữ65 65ữ85 85ữ100 Trạng thái rời rời chặt rời chặt chặt Bảng VI-3: Trạng thái đất dính N60 30 B >0,5 0,25÷0,5 0÷0,25 -0,5ữ0