BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐỊA KỸ THUẬT. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCVN 4196:2012 Phương pháp thí nghiệm: sấy khô mẫu đất 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định độ ẩm của đất loại sét và loại cát trong phòng thí nghiệm dùng cho xây dựng. 2. Thuật ngữ và định nghĩa Trong tiêu chuẩn này có sử dụng các thuật ngữ, định nghĩa sau: 2.1 Độ ẩm của đất ( Moisture) (W) Lượng nước chứa trong đất, được tính bằng phần trăm so với khối lượng đất khô..Độ ẩm của đất phải được xác định ở trạng thái tự nhiên. 3. Quy định chung
Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật BỢ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MT – PHÂN HIỆU ĐÀ NẴNG KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐỊA KỸ THUẬT Giảng viên hướng dẫn : ThS Lương Tấn Lực Sinh viên thực Lớp : Nguyễn Thành Tuấn : D20CD1_DN MSSV : 20DN5802051008 Đà Nẵng, 5/2022 GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH TRONG PHỊNG Soils - Laboratory methods for determination of unit weight Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCVN 4202:2012 Phương pháp thí nghiệm: Dao vịng Ngày thí nghiệm:……15/4/2022……… 1.Phạm vi sử dụng Tiêu chuẩn quy định phương phápthử xác định khối lượng thể tích đất phịng thí nghiệm dùng cho xây dựng Tiêu chuẩn áp dụng đất loại cát đất loại sét, không áp dụng loại đất có chứa dăm sạn lớn 2.Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn có sử dụng thuật ngữ, định nghĩa sau: 2.1 Khối lượng thể tích tự nhiên đất (unit weight) (𝛾𝑤 ) Khối lượng đơn vị thể tích đất có kết cấu độ ẩm tự nhiên, tính gam xentimet khối ( g/cm3), gọi tắt khối lượng thể tích 2.2 Khối lượng thể tích cốt đất ( Dry unit weight) ((𝛾𝑐 ) Khối lượng đơn vị thể tích đất khơ ( kể lỗ rỗng) có kết cấu tự nhiên, tính gam xentimet khối (g/cm3), gọi khối lượng thể tích đất khơ Quy định chung 3.1 Căn vào thành phần trạng thái đất, phương pháp thí nghiệm sau dùng để xác định khối lượng thể tích đất: • Phương pháp dao vịng; • Phương pháp bọc sáp; • Phương pháp đo thể tích GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật Phương pháp dao vòng tiến hành nhờ dao vòng kim loại khơng rỉ, áp dụng cho đất dính dể cắt dao, cắt không bị vỡ trường hợp thể tích hình dạng mẫu giữ nguyên nhờ hộp cứng Khi xác định khối lượng thể tích đất cát có kết cấu không bị phá hoại độ ẩm tự nhiên trường, dùng phương pháp dao vòng 3.2 Phép cân để xác định khối lượng đất ẩm đất khô tiến hành với độ xác 0,1% khối lượng mẫu thí nghiệm trạng thái ẩm 3.3 Số lần xác định song song khối lượng thể tích cho mẫu đất nguyên trạng quy định tùy thuộc vào mức độ không đồng loại đất, trường hợp không lần 3.4 Trị số trung bình cộng kết lần xác định song song lấy làm khối lượng thể tích mẫu đất ngun trạng Các kết tính tốn biểu diễn với độ xác 0,01 g/cm3 3.5 Về trị số , khối lượng thể tích khối lượng mẫu đất thể tích theo cơng thức(1): 𝛾𝑤 = 𝑚 𝑉 Trong đó: m khối lượng mẫu đất thí nghiệm, tính gam (g); V thể tích mẫu thí nghiệm, tính xentimet khối (cm3) 3.6 Về trị số , khối lượng thể tích khơ tỉ số khối lượng thể tích đất khơ (m k) thể tích mẫu đất có kết cấu tự nhiên (V) Đối với loại đất khơng thay đổi thể tích sấy khơ, xác định trực tiếp khối lượng thể tích khô cách cân mẫu đất khô tuyệt đối ( sấy 100ºC đến 105ºC đến khối lượng không đổi ) Đối với đất bị co ngót sấy khơ khối lượng thể tích khơ tính tốn theo công thức (2): 𝜸𝒅 = GVHD: ThS Lương Tấn Lực 𝜸𝒘 𝟏 + 𝟎, 𝟎𝟏𝑾 SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật Trong đó: W độ ẩm tự nhiên đất, tính phần trăm(%) Phương pháp thử 4.1 Phương pháp dao vòng 4.1.1 Thiết bị dụng cụ a) Dao vòng làm kim loại khơng gỉ, có mép cắt sắc thể tích khơng nhỏ 50 cm³ b) Thước kẹp; c) Dao cắt có lưỡi thẳng, chiều dài lớn đường kính dao vịng cung dây thép có tiết diện ngang nhỏ 0,2 mm để cắt gọt đất; d) Cân kĩ thuật có độ xác 0,01 g 0,1 g; e) Các kính kim loại nhẵn, phẳng để đậy mẫu đất dao vịng; Hình2 Cân kỹ thuật Hình Dao vịng Hình Thước kẹp GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật Hình Tấm kính 4.1.2 Chuẩn bị mẫu thử a) Dùng thước kẹp đo đường kính (d) chiều cao (h) dao vịng: tính tốn thể tích dao vịng xentimet khối (cm³) với độ xác đến chữ số thập phân thứ hai, sau dấu phẩy b) Cân để xác định khối lượng (m0) dao vịng với độ xác đến 0,1 % khối lượng c) Dùng dao thẳng gọt mặt mẫu đất đặt đầu sắc dao vòng lên chỗ lấy mẫu d) Giữ dao vòng tay trái dùng dao thẳng gọt xén dao vịng trụ đất có chiều cao khoảng từ cm đến cm đường kính lớn đường kính ngồi dao vịng khoảng từ 0,5 mm đến mm: sau ấn nhẹ dao vòng vào trụ đất theo chiều thẳng đứng; tuyệt đối khơng làm nghiêng lệch dao vịng Tiếp tục gọt khối đất ấn dao vòng dao vịng hồn tồn đầy đất Để đất khơng bị nén ấn dao vòng, nên lắp thêm vòng đệm lên phía dao vịng Đối với đất loại cát đất khơng cắt gọt trụ đất, ấn sâu dao vòng vào đất tay, dụng cụ định hướng để tránh nghiêng lệch e) Lấy vòng đệm ra, dùng dao thẳng cắt gọt phần đất thừa nhơ lên miệng dao vịng đậy lên dao vịng kính kim loại phẳng cân trước f) Cắt đứt trụ đứt cách mép dao vòng khoảng 10 mm Với đất loại cát, sau dao vòng ấn ngập xuống dùng dao thẳng đào gọt đất xung quanh dao vịng dùng cơng cụ nhỏ dạng xẻng lấy phần đất phía lên Tiếp theo, lật ngược dao vịng có đất, sau gạt mặt đậy dao vịng kính kim loại biết trước khối lượng GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật CHÚ THÍCH: việc cắt gọt bề mặt mẫu đất phải thận trọng để khơng có chỗ lồi lõm Một chỗ lồi lõm nhỏ phải bù vào đất tương tự làm phẳng lại 4.1.3 Cách tiến hành a) Lau đất bám thành dao vòng đậy b) Cân dao vòng có mẫu đất kính (hoặc kim loại) đậy hai mặt với độ xác đến 0,1% khối lượng c) Sau cân xong, lấy phần đất dao vịng cho vào hộp có khối lượng biết trước lấy toàn đất dao vịng đem sấy khơ để xác định độ ẩm đất 4.1.4 Biểu thị kết Khối lượng thể tích đất 𝛾𝑤 tính gam xentimet khối (g/cm³), theo công thức (3): 𝛾𝑤 = 𝑚1 −𝑚0 −𝑚2 𝑉 Trong đó: 𝑚0 khối lượng dao vịng, tính gam (g); 𝑚1 khối lượng dao vịng có đất đậy, tính gam (g); 𝑚2 khối lượng đậy, tính gam (g); V thể tích mẫu đất dao vịng, tính xentimet khối (cm³) Khối lượng thể tích khơ đất tính theo cơng thức (2) nêu 3.6 4.1.5 Kết biểu diễn bảng: + Mẫu 1: số hiệu G11 Hình 1:Dao vịng GVHD: ThS Lương Tấn Lực Hình 2.Tấm kính SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Hình 3.Mẫu đất Trang Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật + Mẫu 2: số hiệu G9 Hình 5.Tấm kính Hình 4.Dao vịng Thơng số dao vịng, kính Số Đường Chiều Thể hiệu Số kính cao tích mẫu hiệu (cm) (cm) (cm³) Khối lượng dao vòng m0 (g) G11 6,2 60,38 43,04 G9 6,2 60,38 43,03 Hình Mẫu đất Khối Thuộc tính đất lượng Khối Dung đất + Dung lượng Khối trọng Ghi dao trọng kính lượng trung đất 𝑚2 (g) vịng + đất (g) bình kính g/cm³ g/cm³ 𝑚1 (g) 245,90 401,06 112,12 1,875 1,9 247,16 407,97 117,78 1,95 ➔ Khối lượng thể tích khơ đất tính theo công thức (2) nêu 3.6: 𝜸𝒅 = 𝜸𝒘 𝟏, 𝟗 𝒈 = = 𝟏, 𝟔𝟓( ⁄ 𝟑 ) 𝒄𝒎 𝟏 + 𝟎, 𝟎𝟏𝑾 𝟏 + 𝟎, 𝟎𝟏 × 𝟏𝟓, 𝟒𝟏𝟓 GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT Soils - Laboratory methods for determination of moisture Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCVN 4196:2012 Phương pháp thí nghiệm: sấy khơ mẫu đất Ngày thí nghiệm:…15/4/2022 …………… Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định độ ẩm đất loại sét loại cát phịng thí nghiệm dùng cho xây dựng Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn có sử dụng thuật ngữ, định nghĩa sau: 2.1 Độ ẩm đất ( Moisture) (W) Lượng nước chứa đất, tính phần trăm so với khối lượng đất khô Độ ẩm đất phải xác định trạng thái tự nhiên Quy định chung 3.1 Độ ẩm xác định tổn thất khối lượng mẫu đất phần mẫu ( mẫu thử ) cách sấy khô đến khối lượng không đổi Mẫu thử sấy khô đến khối lượng không đổi – nhận chênh lệch hai lần cân sau (nhưng không lớn 0,02g) 3.2 Phép cân khối lượng mẫu thí nghiệm tiến hành với độ xác 0,01g cân kỹ thuật 3.3.Việc làm khô mẫu đến khối lượng không đổi tiến hành tủ sấy , nhiệt độ: (105 ± 2)ºC đất loại sét đất loại cát GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật Trình tự thí nghiệm 4.1 Thiết bị, dụng cụ vật liệu Để xác định độ ẩm đất, cần thiết bị dụng cụ sau đây: • Tủ sấy điều chỉnh nhiệt độ đến 300ºC; • Cân kỹ thuật có độ xác đến 0,01g; • Bình hút ẩm có Canxi clorua • Cốc nhỏ nhơm có nắp, thể tích lớn hay 30 cm3; • Rây có đường kính lỗ mm; • Cốc sứ chày sứ có đầu bọc cao su; • Khay men để phơi đất; Hình Tủ sấy Hình Cân kỹ thuật Hình Bình hút ẩm canxi clorua GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Hình Cốc nhơm có nắp đậy Trang Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Hình 6.Rây có đường kính lỗ 1mm Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật Hình 7.khay men đựng đất Hình Cốc sứ chày sứ 4.2 Chuẩn bị mẫu 4.2.1 Xác định độ ẩm đất Để xác định độ ẩm đất, phải lấy (từ mẫu đất đưa phịng thí nghiệm) mẫu thử có khối lượng (khoảng 15-25g) Cho mẫu đất vào cốc nhỏ hộp nhơm có nắp đánh số, biết khối lượng (m) sấy khô trước Sau nhanh chóng đậy nắp đem cân cân kỹ thuật để xác định khối lượng cốc hộp nhôm với mẫu đất Mở nắp cốc đem làm khô tủ sấy nhiệt độ quy định (xem 3.3), khối lượng không đổi Mỗi cốc (hoặc hộp) chứa mẫu đất phải sấy hai lần theo thời gian quy định đây: Sấy lần đầu thời gian: - h đất sét sét pha; - h đất cát cát pha; GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 10 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật điều kiện n tĩnh, khơng bị ảnh hưởng lực rung va đập; giá máy đặt cố định hay ngàm chặt vào tường 4.1.4 Các dụng cụ khác: - Dao vòng - Dao gọt đất - Dao gạt - Dụng cụ án mẫu vào dao vòng - Đồng hồ đo biến dạng có khắc vạch đến 0,01 mm 4.2 Chuẩn bị mẫu Đối với mẫu đất nguyên trạng, chuẩn bị mẫu thí nghiệm cần hạn chế đến mức thấp tổn thất lượng nước bốc va chạm Sau lấy mẫu vào dao vòng, phải gạt mặt mặt theo mép dao Những chỗ lõm mặt phải lấp đầy đất dư mẫu (chú ý khơng lấy đất có lẫn sỏi sạn) Lau dao vịng có mẫu đất 4.3 Cách tiến hành 4.3.1 Sau mẫu đất chuẩn bị xong 4.2, lấy hộp nén khỏi bàn máy lắp mẫu vào Trước lắp mẫu, phải lớp dầu máy vadolin mặt ngồi dao vịng thành hộp Trên hai mặt mẫu đất phải đặt hai tờ giấy thám làm ẩm trước (đặt giấy thấm trước cần mẫu) Mẫu đặt giữa, đá thắm thầm ướt trước phía truyền tải trọng 4.3.2 Đặt hộp nên lắp xong mẫu lên bàn nén, cân hệ thống tăng tải đối trọng đặt hộp vào điểm truyền lực; lắp đồng hồ đo biến dạng điều chỉnh kim đồng hồ vị trí ban đầu vị trí số "0" GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 16 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật 4.3.3 Tăng tải trọng theo dõi biến dạng mẫu Tăng tải trọng lên mẫu đất theo dẫn 3.4, 3.5, 3.6, 3.7 3.8 Theo dõi biến dạng nên đồng hồ biến dạng cấp tải trọng sau 15 s tăng tài Khoảng thời gian đọc biến dạng nén lần sau lấy gấp đôi so với lần đọc trước: 15 s; 30 s; min; min; min; min; 15 min; 30 min, h; h; h; h; 12 h 24 h kể từ lúc bắt đầu thí nghiệm ổn định quy ước theo 3.8 Khi không cần đo tốc độ lún, đọc biến dạng nén ứng với cấp tải trọng thời điểm 10 min; 20 min; 30 min, h; h; h h đạt ổn định quy ước 4.3.4 Áp lực nén cần thiết để tác dụng lên mẫu cấp lực tính kilogam xentimet vng (𝑘𝑔⁄𝑐𝑚2 ) theo cơng thức sau: 𝜎= 𝑃2 (𝑘𝑔⁄𝑐𝑚2 ) 𝐹 Trong đó: F: diện tích dao vịng 𝑃2 tải trọng tác dụng lên mẫu.( tính tải trọng đầu vào nhân với cách tay đòn) 4.3.5 Biểu thị kết quả: Số hiệ u mẫ u Đường kính dao vịng (cm) 6,2 6,2 6,2 6,2 6,2 Diện tích dao vịng (cm2) 30 Số liệu đầu vào Chiều Tải Tỷ lệ cao trọng cánh dao đầu tay vòng vào P1 đòn (cm) (kg) 1,381 1:12 30 30 30 30 2 2 2,981 5,531 8,081 10,631 1:12 1:12 1:12 1:12 Kết thí nghiệm Tải Áp lực Số đọc R Độ lún trọng tác nén p đồng hồ đo Si = dụng lên (kG/cm biến dạng R.10-2 mẫu P2 ) (vạch) (mm) (kg) 0,552 26 16,572 0,26 35,772 66,372 96,972 127,572 1,192 41 2,212 53 3,232 91 4,252 121 0,41 0,53 0,91 1,21 4.3.6 Tính tốn đặc trưng lý đất GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 17 Ghi Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật a) Hệ số rỗng ban đầu tỷ số thể tích phần rỗng phần rắn đất tính theo cơng thức 𝑒0 = 𝛾𝑠 − 𝛾𝑑 2,68 − 1,65 = = 0,624 𝛾𝑑 1,65 Trong : 𝛾𝑠 : khối lượng riêng đất 2,68g (đất sét) 𝛾𝑑 : khối lượng thể tích khơ đất Đất có hệ số rỗng lớn tính biến dạng (lún) cao cường độ đất nhỏ Mức độ theo độ rỗng đất đánh giá sơ sau: e < 0,5: đất có hệ số rỗng nhỏ; e = 0,5 ÷ 0,7: đất có hệ số rỗng thường gặp; e > 0,7: đất có hệ số rỗng lớn, đất yếu ➔ e= 0,624 thuộc (e = 0,5 ÷ 0,7)➔ đất có hệ số rỗng thường gặp; b) Với cấp áp lực Pi có độ lún Si 𝑆𝑖 (1 + 𝑒0 ) 𝐻0 Từ kết thí nghiệm với cặp giá trị 𝑃𝑖 − 𝑒𝑖 vẽ biểu đồ đường cong nén lún sau: P kg/cm2 0,5524 1,1924 2,2124 3,2324 4,2524 0,026 0,041 0,053 0,091 0,121 𝑆𝑖 (𝑐𝑚) 0,6 0,59 0,58 0,55 0,52 𝑒𝑖 𝑒𝑝𝑖 = 𝑒0 − 0,64 0,62 0,6 0,58 0,56 0,54 0,52 0,5 Biểu đồ quan hệ ei P GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 18 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật c) xác định hệ số nén lún : 𝑎= 𝑒1 −𝑒2 hay viết dạng tổng quát 𝑎𝑖+(𝑖+1) = 𝑝2 −𝑝1 𝑒𝑖 −𝑒𝑖+1 𝑝𝑖+1 −𝑝𝑖 (𝑚2 ⁄𝑘𝑁; 𝑐𝑚2 ⁄𝐾𝐺) Lưu ý: Đánh giá tính nén lún đất dựa vào hệ số nén lún a dựa áp lực p = 100200kN/m2 : {10−3 𝑎 ≤ 10−3 (𝑐𝑚2 ⁄𝐾𝐺 ) → Đấ𝑡 𝑐ó 𝑡í𝑛ℎ 𝑛é𝑛 𝑙ú𝑛 𝑦ế𝑢 < 𝑎 ≤ 10−1 (𝑐𝑚2 ⁄𝐾𝐺 ) → Đấ𝑡 𝑐ó 𝑡í𝑛ℎ 𝑛é𝑛 𝑙ú𝑛 𝑡𝑟𝑢𝑛𝑔 𝑏ì𝑛ℎ 𝑎 ≥ 10−1 (𝑐𝑚2 ⁄𝐾𝐺 ) → Đấ𝑡 𝑐ó 𝑡í𝑛ℎ 𝑛é𝑛 𝑙ú𝑛 𝑚ạ𝑛ℎ {10−5 𝑎 ≤ 10−5 (𝑚2 ⁄𝐾𝑁) → Đấ𝑡 𝑐ó 𝑡í𝑛ℎ 𝑛é𝑛 𝑙ú𝑛 𝑦ế𝑢 < 𝑎 ≤ 10−3 (𝑚2 ⁄𝐾𝑁) → Đấ𝑡 𝑐ó 𝑡í𝑛ℎ 𝑛é𝑛 𝑙ú𝑛 𝑡𝑟𝑢𝑛𝑔 𝑏ì𝑛ℎ 𝑎 ≥ 10−3 (𝑚2 ⁄𝐾𝑁) → Đấ𝑡 𝑐ó 𝑡í𝑛ℎ 𝑛é𝑛 𝑙ú𝑛 𝑚ạ𝑛ℎ 𝑎= 0,59−0,58 2,2124−1,1924 = 0,0098 (cm2 ⁄KG) thuộc 10−3 < a ≤ 10−1 (cm2 ⁄KG) → Đất có tính nén lún trung bình d) Mô đun Tổng biến dạng 𝐸0 ;(Đất sét) - Mô đun biến dạng đất (𝐸0 ) đại lượng đặc trưng cho biến dạng toàn phần đất, bao gồm biến dạng đàn hồi biến dạng dư E0 trị số đặc trưng cho cường độ đất Đất có mơ đun biến dạng lớn bị nén lún ngược lại 𝐸0 = 𝛽 𝛽 + 𝑒0 + 0,624 = = 𝛽 = 0,74 = 122,63(cm2 ⁄KG) 𝑎0 𝑚𝑣 𝛼𝑖+𝑖+1 0,0098 𝛽 : hệ số phụ thuộc poisson: 𝛽 =1 − 2.𝑣 1−𝑣 =1− 2.0,302 1−0,30 = 0,74 Những đại lượng e,𝛼 𝑣à 𝐸0 sử dụng tính tốn độ lún ổn định cơng trình để đánh giá tính chất xây dựng đất GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 19 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM GIỚI HẠN DẺO VÀ CHẢY CỦA ĐẤT Soils - Laboratory methods for determination of plastic limit and liquid limit Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCVN 4196:2012; 4197:2012/ASTM D4318/AASHTO T89 Phương pháp thí nghiệm: Lăn sợi đất Casagrande, Vaxiliep (Quả dọi thăng bằng) Ngày thí nghiệm:……29/4/2022…………………………………………………… Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định giới hạn dẻo giới hạn chảy đất phịng thí nghiệm để dùng cho xây dựng Tiêu chuẩn áp dụng cho loại đất dính, chứa phần lớn hạt có kích thước nhỏ mm có giới hạn dẻo Tiêu chuẩn khơng áp dụng cho đất hữu (than bùn, đất than bùn hoá) Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn có sử dụng số thuật ngữ định nghĩa sau: 2.1 Giới hạn dẻo đất (Plastic limit of soil) (𝑊𝑝 ) Tương ứng với độ ẩm mà đất loại sét có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo Giới hạn dẻo (𝑊𝑝 ) đặc trưng độ ẩm, tính phần trăm (%) đất sau nhào trộn với nước lăn thành que có đường kính mm, que đất bắt đầu rạn nứt đứt thành đoạn ngắn có chiều dài khoảng từ mm đến 10 mm 2.2 Giới hạn chảy đất (Liquid limit of soil) (𝑊𝐿 )) Cách 1:Xác định độ ẩm giới hạn chảy theo Casagrande Là độ ẩm bột đất nhào với nước, xác định dụng cụ quay đập Casagrande, rãnh đất khít lại đoạn gần 13 mm (0,5 inch = 12,7 mm) sau 25 nhát đập Cách 2: xác định độ ẩm giới hạn chảy theo Vaxiliep: Tương ứng với độ ẩm mà đất loại sét có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng chảy Giới hạn chảy (𝑊𝐿 ) đặc trưng độ ẩm, tính phần trăm (%) bột đất nhào với nước mà dọi thăng hình nón tác dụng trọng lượng thân sau 10 s lún sâu 10 mm Quy định chung 3.1 Chỉ số dẻo (Ip) đất tính theo cơng thức (1) 𝐼𝑝 = 𝑊𝐿 − 𝑊𝑝 (1) Trong đó: 𝑊𝐿 giới hạn chảy đất 𝑊𝑝 giới hạn dẻo đất 3.2 Chỉ số sệt (B) đất tính theo cơng thức (2); GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 20 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng 𝐵= Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật 𝑊 − 𝑊𝑝 (2) 𝑊𝐿 − 𝑊𝑝 Trong đó: W độ ẩm tự nhiên đất tính phần trăm (%) 3.3 Để xác định giới hạn dẻo, cần dùng kính nhám (hoặc vật có khả thấm, hút nước) có kích thước khoảng 40 cm x 60 cm 3.3.1 Dụng cụ thí nghiệm (*) Các dụng cụ khác cần dùng cho thí nghiệm: - Cối sứ chày có đầu bọc cao su; - Cân kĩ thuật có độ xác đến 0,01 g; - Cốc nhỏ hộp nhơm có nắp dùng để xác định độ ẩm; - Tủ sấy điều chỉnh nhiệt độ; - Dao để nhào trộn 3.4 Để xác định giới hạn chảy, cần dùng dụng cụ chủ yếu sau đây: a) Theo Vaxiliep Đế gỗ Khuôn Mẫu đất Dụng cụ hình nón Quả cầu thăng Tay cầm Vạch dấu b) Theo Casagrande - Bộ dụng cụ Casagrande -Dụng cụ dùng để xác định giới hạn chảy theo Casagrande gồm đĩa khum đồng đựng mẫu có khối lượng 200 g, gắn vào trục tay quay đế có đệm cao su Dùng tay quay, nâng hạ đĩa khum so với đệm cao su Chiều cao rơi xuống dĩa khum đựng mẫu điều chỉnh vít phận điều chỉnh Trước tiến hành thí nghiệm, phải đo khống chế chiều cao rơi xuống đĩa khum vừa 10 mm (sai số điều chỉnh không lớn 0,2 mm) - Thước tam giác - Chén đựng mẫu đất GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 21 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật -Một que gạt chun mơn để tạo rãnh đất có chiều sâu mm, chiều rộng mm phần 11 mm phần -Các dụng cụ khác dẫn(*) Hình Dụng cụ Casagrande Hình2 Hộp đựng mẫu cân kỹ thuật Hình Dụng cụ theo Vaxiliep Hình Mẫu đất sau sấy khơ Hình5 Tấm kính nhám 3.5 Cách tiến hành xác định giới hạn dẻo đất Bước 1:Dùng dao nhào kỹ mẫu đất chuẩn bị với nước (với lượng nước vừa phải để lăn đất được; đất ướt q dùng vải thấm khơ bớt nước) GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 22 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật Bước 2:Sau lấy đất dùng mặt phẳng lịng bàn tay đầu ngón tay lăn đất nhẹ nhàng kính nhám (hoặc vật thể hút nước) thành que trịn có đường kính mm Bước 3:Nếu với đường kính đó, que đất cịn giữ liên kết tính dẻo, đem vê thành hịn tiếp tục lăn đến chừng que đất đạt đường kính mm, bắt đầu bị rạn nứt ngang tự gãy thành đoạn nhỏ dài khoảng mm đến 10 mm Bước Dùng dao lấy khuôn khối lượng đất khơng 10 g cho vào hộp nhơm có nắp để xác định độ ẩm 3.5.1 Giới hạn dẻo xác định theo công thức Độ ẩm đất (𝑊𝑝 ) tính phần trăm (%) theo công thức (1): 𝑊𝑝 = 𝑚1 − 𝑚2 × 100 𝑚2 − 𝑚 đó: m khối lượng hộp nhơm có nắp, tính gam (g); 𝑚1 khối lượng đất hộp nhơm có nắp trước sấy, tính gam (g) 𝑚2 khối lượng đất hộp nhơm có nắp sấy khô đến khối lượng không đổi, tính gam (g); Kết tính tốn độ ẩm biểu diễn với độ xác đến 0,1 % Lấy giá trị trung bình cộng kết tính tốn lần xác định song song làm độ ẩm giới hạn dẻo mẫu đất 3.6 xác định giới hạn chảy 3.6.1 Cách tiến hành xác định giới hạn chảy đất theo vaxiliep Bước 1:Dùng dao nhào kỹ lại lấy cho vào khn hình trụ Sau nhồi đầy đất vào khuôn, dùng dao gạt mặt mẫu đất với mép khuôn (không gạt nhiều lần qua lại) Bước 2: Đặt khuôn đựng mẫu đất lên giá gỗ đưa dọi thăng hình nón (đã lau bôi lớp mỡ vadơlin mỏng) lên mặt mẫu đất đựng khuôn, cho mũi nhọn hình nón vừa chạm bề mặt mẫu đất; Bước 3: Thả dụng cụ hình nón để tự lún vào đất tác dụng trọng lượng thân GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 23 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật Bước 4: Nếu sau 10 s mà hình nón lún vào chưa 10 mm, độ ẩm đất chưa đạt tới giới hạn chảy Trong trường hợp đó, lấy đất khỏi khuôn nhập vào vữa đất, chế tạo bát, cho thêm nước vào bát, nhào trộn thật kỹ làm lại Khi độ lún hình nón sau 10 s lớn 10 mm (điều chứng tỏ độ ẩm lớn giới hạn chảy), phải lấy đất khỏi khuôn nhập vào với vữa đất bát, nhào trộn lại vữa dao để khơ bớt nước Nếu sau 10 s mà hình nón lún vào vữa đất 10 mm (mặt tiếp xúc đất ngang với vạch khắc dọi hình nón), độ ẩm đất đạt đến giới hạn chảy Lấy dọi thăng gạt bỏ phần đất dính vadơlin khuôn Bước 5: Dùng dao lấy khuôn khối lượng đất khơng 10 g cho vào hộp nhơm có nắp để xác định độ ẩm 3.6.2.Cách tiến hành xác định giới hạn chảy đất theo Casagrande Bước 1: Nhào trộn lại mẫu đất chén cho kỹ, tạo mẫu có độ ẩm thấp giới hạn chảy Bước 2: Dùng dao cho từ từ đất nhào trộn vào đĩa khung để tránh bọt khí bị lưu giữ mẫu Khơng cho đất vào đầy đĩa mà để khoảng trống phần chỗ tiếp xúc với móc treo chừng 1/3 đường kính đĩa Bước 3: dùng thước tam giác đảm độ dày lớp đất không nhỏ 10 mm Bước 4: Dùng que gạt để rạch đất đĩa thành rãnh dài khoảng 40 mm, vng góc với trục quay Chú ý, rạch rãnh phải giữ que gạt ln ln vng góc với mặt đáy đĩa miết sát đáy đĩa Có thể gạt hai đến ba lần để rãnh tạo thẳng đứng sát với đáy Bước 5: Quay đập với tốc độ lần/s đếm số lần đập cần thiết để phần rãnh đất vừa khép lại đoạn dài 13 mm Rãnh đất phải khép lại đất chảy quay đập, trượt đất với đáy đĩa Bước 6: Lấy khoảng 15 đến 25 g đất vùng xung quanh rãnh khép kín cho vào hộp nhơm cốc thuỷ tinh có nắp để xác định độ ẩm Bước 7: Lấy tồn đất cịn lại đĩa đựng mẫu cho vào bát đất dư, đổ thêm nước trộn để có độ ẩm cao Tiến hành xác định lại theo bước từ B2 đến B6 GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 24 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật Bước 8: Cứ tiếp tục thí nghiệm với lượng nước thay đổi theo chiều tăng lên Xác định bốn giá trị độ ẩm ứng với số lần đập cần thiết khoảng từ 12 đập đến 35 đập để rãnh khép lại 3.6.3 Giới hạn chảy xác định theo công thức: Độ ẩm đất (𝑊𝐿 ) tính phần trăm (%) theo công thức (1): 𝑊𝐿 = 𝑚1 − 𝑚2 × 100 𝑚2 − 𝑚 đó: m khối lượng hộp nhơm có nắp, tính gam (g); 𝑚1 khối lượng đất hộp nhơm có nắp trước sấy, tính gam (g) 𝑚2 khối lượng đất hộp nhơm có nắp sấy khơ đến khối lượng khơng đổi, tính gam (g); Kết tính tốn độ ẩm biểu diễn với độ xác đến 0,1 % Lấy giá trị trung bình cộng kết tính tốn lần xác định song song làm độ ẩm giới hạn dẻo mẫu đất 3.6.4 Độ ẩm giới hạn chảy theo Vaxiliep hiệu chỉnh theo công thức: 𝑊𝐿𝑣𝑎 = 𝑎 𝑊𝐿𝑣𝑎 − 𝑏 đó: a b hệ số phụ thuộc vào loại đất Đối với đất có giới hạn chảy từ 20 % đến 100 % lấy a = 0,73 % b = 6,47 % 3.7 Kết thí nghiệm biểu bảng: Bảng Kết thí nghiệm xác định độ ẩm giới hạn dẻo đất Kết xác định độ ẩm giới hạn dẻo (GHD),Wp (%) Khối lượng Độ ẩm STT hộp Khối lượng đất + Khối lượng đất + GHD trung đựng hộp mẫu trước hộp mẫu sau Độ ẩm, bình, W p Wp (%) mẫu (g) sấy, m1 (g) sấy, m2 (g) (%) 19,27 29,34 25,12 72,14 68,495 25,85 36,12 32,08 Ghi 64,85 Bảng Kết thí nghiệm xác định độ ẩm giới hạn chảy đất GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 25 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Khối lượng S hộp T đựng T mẫu (g) 36,65 36,65 Kết xác định độ ẩm giới hạn chảy (GHC) theo Casagrande Khối Khối GH lượng lượng đất + đất + GHC Cno i hộp hộp WlCa suy, mẫu mẫu Ca (%) trước sau Wl sấy, sấy, m2 25 m1 (g) (g) 57,18 53,01 25,49 31 57,67 51,61 40,50 Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật Kết xác định độ ẩm giới hạn chảy (GHC) theo Vaxiliep Khối Khối lượng GHC lượng đất + trung đất + hộp GHC bình, hộp mẫu Va mẫu Wl Va trước W l sau khi sấy, (%) sấy, m1 (g) m2 (g) 56,11 52,81 26,6 24,05 57,13 53,5 21,5 Độ ẩm GHC hiệu chỉnh, Va Ca W = a.W −b l l 12,14 23,10 Trong đó: a b hệ số phụ thuộc vào loại đất Đối với đất có giới hạn chảy từ 20 % đến 100 % lấy a = 0,73 % b = 6,47 % WlVa WlCa giới hạn chảy đất tương ứng, xác định dọi thăng dụng cụ Casagrande, tính phần trăm (%) LogN 1,5 1,45 1,4 1,35 1,3 1,25 10 20 30 Biểu đồ quan hệ LogN GHC 40 50 Chỉ số dẻo (Ip) đất tính theo cơng thức (1): Ip = 0,37 > 0,17 ➔Đất sét Trạng thái đất B = 0,42 (0,25 < B < 0,5) Trạng thái dẻo GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 26 Ghi Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG Soil - Laboratoy method of determination of shear resistance in a shear box appratus Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCVN 4199:1995 Phương pháp thí nghiệm: Máy cắt phẳng Ngày thí nghiệm: 22/4/2022 1.Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định sức chống cắt đất loại sét đất loại cát có kết cấu nguyên chế bị phịng thí nghiệm, máy cắt theo mặt phẳng định trước, dùng cho xây dựng Tiêu chuẩn không áp dụng cho đất cát thô đất sỏi sạn, đất loại sét trạng thái chảy bị chảy tác dụng áp lực thẳng đứng ≤ 1.105 N/m2 (1 KG/cm2) điều kiện nở hông 2: Quy định chung 1.1 Sức chống cắt đất phản lực ngoại lực ứng với lúc đất bắt đầu bị phá hoại trượt lên theo mặt phẳng định 1.2 Sức chống cắt loại đất không giống nhau, tùy theo trạng thái vật lí (mức độ phá hoại cấu trúc tự nhiên, độ chặt, độ ẩm), điều kiện thí nghiệm (phương pháp thí nghiệm, cấu máy móc, kích thước mẫu thí nghiệm, tốc độ cắt v.v…) 1.3 Để nhận kết tin cậy nhất, thí nghiệm xác định sức chống cắt phải tiến hành điều kiện gần giống với điều kiện làm việc đất cơng trình thân cơng trình 1.4 sức chống cắt W mẫu đất ứng suất tiếp tuyến nhỏ nhất, tính theo cơng thức (1): 𝜏 = 𝐶 𝑅𝑚𝑎𝑥 Trong : C: Hệ số vịng ứng biến 𝑅𝑚𝑎𝑥 : số đọc đồng hồ đo biến dạng Thiết bị thí nghiệm 2.1 Các máy cắt mặt phẳng chia làm hai loại theo cách tăng lực cắt: Các máy loại A- lực cắt tác dụng trực tiếp, tăng cấp (máy cắt ứng lực), để tăng tải dùng trọng lượng nước bi chì Các máy loại B - lực cắt tác động gián tiếp, tăng liên tục theo tốc độ cho trước (máy cắt ứng biến) GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 27 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật 2.2 Hộp cắt phải bao gồm phần không di động phía phần di động Đối với đất loại sét, cho phép dùng loại máy có phần trượt di động phía phần khơng di động phía Cấu tạo hộp cắt cần phải bảo đảm : Lực cắt Q tác dụng mặt phẳng trục đối xứng hộp đựng mẫu đất; Có thể thêm bớt nước hộp cắt, giữ độ ẩm mẫu q trình thí nghiệm (ở điều kiện tự nhiên cho trước); Có khả hiệu chỉnh, xác định lực ma sát phần không di động phần di động hộp cắt theo trị ứng suất pháp 2.3 Hộp cắt phải lắp đế loại trừ tác dụng động bên ngoài, lắp đồng hồ đo biến dạng đứng biến dạng ngang Khi dùng mô tơ điện hộp số, phải lắp chúng riêng đế vững Khi nén trước mẫu đất trực tiếp hộp cắt điều kiện bão hồ nước, phải dùng vít hãm để giữ khỏi trương nở 2.4 Dao vòng cắt, nén máy ứng lực nên gồm hai phần lắp cứng lại với chuẩn bị nén trước mẫu Với mẫu đất khơng tự giữ hình dạng, phải lắp thêm vào dao vòng đáy cứng có nhiều lỗ rỗng nhỏ 2.5 Tấm nén truyền lực thẳng đứng lên mẫu cần bảo đảm cho thêm nước vào mẫu thoát nước từ mẫu dễ dàng 2.6 Máy dùng để nén trước cần có thiết bị cánh tay đòn, đảm bảo để lực đặt tâm mẫu hộp nén Máy phải có phận để nén mẫu bão hồ nước (trong trạng thái ngập nước) nén độ ẩm tự nhiên độ ẩm cho trước, đo biến dạng nén mẫu Cụ thể, máy nén cần phải có Hộp để làm bão hịa nước cho mẫu đất vít hãm để loại trừ khả trương nở đất trình làm ướt mẫu Thiết bị bảo đảm giữ độ ẩm tự nhiên độ ẩm cho trước qua trình nén Đồng hồ đo biến dạng nén mẫu đất 2.7 Phần hộp cắt, hộp nén phận khác tiếp xúc với nước phải làm vật liệu không gỉ 2.8 Đồng hồ đo biến dạng đứng biến dạng ngang mẫu đất phải lắp đế cứng, có hồ sơ hiệu chỉnh, bảo đảm độ xác đến 0,01mm GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 28 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật 2.9 Vịng đo lực ngang máy cắt ứng biến phải có độ biến dạng đàn hồi tốt tác dụng áp lực lớn x 103N/m2 (0,02KG/cm2) nhỏ x 105 N/m2(6 KG/cm2) 2.10 Quả cân dùng để tăng lực thẳng đứng phải có cấp 0,1 x 10 ; 0,25 x 105 ; 0,5 x 105 N/m2 (0,1 ; 0,25 ; 0,50 10 KG/cm2) 2.11 Các máy cắt, máy nén cần đặt phịng có vững chắc, khơng bị rung động cách xa thiết bị nhiệt 2.12 Trước làm việc, máy cắt phải kiểm tra hiệu chỉnh Việc hiệu chỉnh máy cắt tiến hành theo hướng dẫn phụ lục tiêu chuẩn Mỗi năm, phải hai lần hiệu chỉnh vòng ứng biến hiệu chỉnh máy cắt để xác định trị số lực ma sát ứng với cấp áp lực khác 3.Tiến hành thí nghiệm Bước 1: cho mẫu đất dao vòng vào chỗ đặt mẫu Bước 2: dùng viên đá thấm ấn nhẹ cho mẫu đất dao vòng xuống khung Bước 3: chỉnh cách tay đòn, đồng hồ rút chốt gia cố Bước 4: Đặt tải trọng lên đầu P2 Bước 5: quay tay quay tiến hành cắt đọc số Rmax đồng hồ Hình Mẫu đất bị cắt GVHD: ThS Lương Tấn Lực Hình 2.Đồng hồ đo biến dạng SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 29 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật 3.1 kết thí nghiệm thể bảng: Số liệu đầu vào Số hiệ u mẫ u Tải trọng đầu vào P1 (kg) Kết thí nghiệm Số đọc Ứng suất Thời Hệ số Tải Áp lực Tỷ lệ Rmax đồng tiếp gian vòng Ghi trọng tác cánh hồ đo biến = nén p ( = đọc ứng dụng lên tay dạng p2/F) C.Rmax R biến C mẫu P2 max đòn (vạch) (kG/cm2) (kG/cm2) (kg) 1,275 1:12 15,3 0,51 10” 0.019 0,171 Diện tích tiết diện dao vòng F (cm2) 30 30 2,55 1:12 30,6 1,02 10” 0,019 24 0,456 30 5,1 1:12 61,2 2,04 10” 0,019 50 0,95 0,9 y = 0,4782x - 0,1231 R² = 0,891 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 𝜑 = 14,4 0,3 0,2 0,1 0 0,5 1,5 2,5 Biểu đồ quan hệ áp lực nén() ứng sức tiếp( ) Từ phương trình y :ta có tan𝜑= 0,257 Suy góc nội ma sác: 𝜑=14,4º GVHD: ThS Lương Tấn Lực SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Trang 30 ... Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật 3.1 kết thí nghiệm thể bảng: Số liệu đầu vào Số hiệ u mẫ u Tải trọng đầu vào P1 (kg) Kết thí nghiệm Số đọc Ứng suất Thời Hệ số... Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật Trình tự thí nghiệm 4.1 Thiết bị, dụng cụ vật liệu Để xác định độ ẩm đất, cần thiết bị dụng cụ sau đây: • Tủ sấy điều chỉnh nhiệt độ đến 300ºC; • Cân kỹ thuật. .. W (% ) hộp (g) hộp (g) 48,97 46,47 12,09 57,09 53,77 18,74 SVTH: Nguyễn Thành Tuấn Giá trị trung bình (% ) Ghi 15,415 Trang 12 Trường Đại học XDMT – Phân hiệu Đà Nẵng Báo cáo Thí nghiệm Địa kỹ thuật