TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8483 : 2010 VẢI ĐỊA KỸ THUẬT – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ DẪN NƯỚC Geotextile – Test method for determination of transimissivity Lời nói đầu TCVN 8483 : 2010 chuyển đổi từ 14 TCN 98 – 1996 theo quy định khoản Điều 69 Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật điểm a khoản Điều Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 Chính phủ quy định chi tiết thi hành số điều Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật TCVN 8483 : 2010 Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố VẢI ĐỊA KỸ THUẬT - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ DẪN NƯỚC Geotextile – Test method for determination of transimissivity Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định độ dẫn nước theo mặt phẳng loại vải địa kỹ thuật trạng thái nén tải trọng định Tài liệu viện dẫn TCVN 8220 : 2009, Vải địa kỹ thuật – Phương pháp xác định độ dày danh định TCVN 8222 : 2009, Vải địa kỹ thuật - Quy định chung lấy mẫu, thử mẫu xử lý thống kê Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn sử dụng thuật ngữ định nghĩa sau: 3.1 Ứng suất nén (Normal compressive stress) Ứng suất nén ứng suất nén vng góc với bề mặt mẫu thử, tính kilơPascal (kPa); ngồi mẫu thử khơng chịu tác động khác, kể áp lực nước, lực ma sát thiết bị kéo màng đàn hồi … 3.2 Dòng chảy phẳng (In – Plance flow) Dòng chảy phẳng dòng chất lỏng chảy thẳng song song với bề mặt mẫu thử 3.3 Dung tích dịng chảy phẳng (In – Plane water flow capacity) Dung tích dịng chảy phẳng thể tích nước chảy đơn vị chiều rộng mẫu thử ứng với ứng suất nén vng góc xác định gradient thủy lực xác định 3.4 Gradient thủy lực (Hydraulic gradient) Gradient thủy lực tỷ số chênh lệch cột nước mẫu thử khoảng cách điểm đo Gradient = h / L Nguyên tắc Độ dẫn nước vải địa kỹ thuật xác định dung tích dịng chảy phẳng khoảng thời gian xác định Thiết bị thử thuốc thử 5.1 Tiêu chuẩn nước dùng cho việc thử Nước dùng cho việc thử phải bảo đảm tiêu chuẩn sau: + Nước dùng cho việc thử phải loại bỏ hoàn toàn chất cặn học khử bọt khí chân khơng, hàm lượng ơxy hịa tan nước khơng vượt mg / lít hàm lượng phải xác định điểm trước vào thiết bị thử + Nhiệt độ nước dùng cho việc thử khống chế từ 18 0C đến 220C; tính tốn kết nhiệt độ nước hiệu chỉnh 200C CHÚ THÍCH: Bọt khí chất cặn nước đọng lại mẫu thử làm giảm tính chất thấm mẫu Do vậy, khơng có thiết bị khử bọt khí, phải lọc nước nhiều lần qua nhiều lớp vải mịn trước dùng 5.2 Thiết bị đo độ dẫn nước Trong tiêu chuẩn giới thiệu hai loại thiết bị đo độ dẫn nước sử dụng hai dạng mẫu thử khác mẫu thử hình chữ nhật mẫu thử hình trịn - Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo độ dẫn mẫu thử hình chữ nhật mơ tả Hình 5.1 - Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo độ dẫn mẫu thử hình trịn trình bày phần Phụ lục tham khảo Thiết bị đo độ dẫn nước vải địa kỹ thuật phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật sau: 5.2.1 Thiết bị phải có khả thiết lập giá trị gradient thủy lực 0,1 1,0 5.2.2 Thiết bị phải có khả chịu mức tải trọng nén lên lên mẫu thử tới 200 kPa 5.2.3 Khoang chứa mẫu thử thiết bị phải có cấu lắp đệm ngăn cách hai bề mặt mẫu thử thành thiết bị cao su xốp có độ dày khác phù hợp với độ dày tương ứng mẫu thử, cao su xốp bọc màng đàn hồi ngăn không cho dòng chảy từ mẫu thử vào cao su xốp Cách chọn độ dày cao su xốp theo độ dày mẫu thử sau: + Đối với mẫu thử có độ dày 10 mm; lắp cao su xốp dày 10 mm lên mặt mẫu + Đối với mẫu thử có độ dày từ 10 mm đến 25 mm; lắp cao su xốp có độ dày lớn từ lần đến 1,25 lần so với độ dày mẫu lên mặt mẫu + Đối với mẫu thử có độ dày lớn 25 mm; lắp cao su xốp có độ dày 25 mm lên mặt mẫu 5.2.4 Để tránh tượng tắc nghẽn dòng nước đầu vào đầu mẫu thử, chiều dài cao su xốp phải ngắn chiều dài khay gia tải khoảng 0,4 lần chiều dày chúng 5.2.5 Thiết bị thử phải có chiều rộng (w) nhỏ 0,2 m chiều dài thủy lực thực (L) nhỏ 0,3 m có khả thử loại mẫu có chiều dày tới 0,05 m Khoang chứa mẫu thiết bị phải có cấu lắp đệm cao su xốp có chiều dài 25 mm lên hai mặt mẫu thử 5.2.6 Các ống đo áp bố trí trước sau mẫu thử để đo hao tổn chiều cao cột nước có phạm vi đo từ mm đến 100 mm với độ xác tới mm 5.2.7 Ống lường xác định thể tích nước, xác tới 10 cm3 5.2.8 Cân xác định khối lượng nước, xác tới 1% 5.2.9 Đồng hồ đo tải trọng đặt vng góc lên mẫu thử, xác tới 1% 5.2.10 Đồng hồ đo hàm lượng ơxy hịa tàn nước, xác tới 0,1 mg / lít 5.2.11 Đồng hồ bấm giây, xác tới 0,1 s 5.2.12 Nhiệt kế, xác tới 0,20Cư CHÚ DẪN: khâu gia tải tải trọng cao su xốp mẫu thử màng đàn hồi L chiều dài mẫu thử W chiều rộng mẫu thử V thể tích nước qua mẫu thử sau thời gian t h tổn thất cột nước sau mẫu thử Hình 5.1- Thiết bị đo độ dẫn nước với mẫu thử hình chữ nhật Mẫu thử 6.1 Kích thước mẫu + Mẫu thử hình chữ nhật; kích thước phụ thuộc vào kích thước khoang chứa mẫu thiết bị đo Tuy nhiều chiều rộng mẫu phải lớn 0,2 m (W ≥ 0,2 m); Chiều dài mẫu phải lớn 0,3 m (L ≥ 0,3 m) + Mẫu thử lấy khuôn lấy mẫu, khơng có khn lấy mẫu dùng ê-ke kéo sắc chế tạo mẫu Chú ý không để mẫu bị giãn nhăn chế tạo mẫu 6.2 Số lượng mẫu thử + Số lượng mẫu thử trường hợp cụ thể quy định theo TCVN 8222 : 2009; mục + Số lượng mẫu thử trường hợp mẫu, mẫu có chiều dài song song với chiều dọc vải (md) mẫu có chiều dài song song với chiều ngang vải (cd) Cách tiến hành Phép thử thực điều kiện tiêu chuẩn theo quy định TCVN 8222 : 2009, cách tiến hành sau: 7.1 Xác định ghi nhiệt độ nước dùng vào việc thử, xác tới 0,2 0C 7.2 Xác định độ dày (x) mẫu thử theo TCVN 8220 : 2009 xác tới 0,01 mm Sau ngâm mẫu vào nước tối thiểu 12 nhiệt độ phòng để làm bão hòa đuổi bọt khí khỏi mẫu 7.3 Chọn độ dày cao su xốp tầm màng đàn hồi phù hợp với chiều dày mẫu thử theo dẫn mục 5.2.3 7.4 Lắp cao su xốp màng đàn hồi theo dẫn Hình 7.1 CHÚ DẪN: khay gia tải mẫu thử cao su xốp màng đàn hồi Hình 7.1 – Cơ cấu lắp đệm ngăn cách bề mặt mẫu thử thành thiết bị 7.5 Đặt tải trọng kPa lên mẫu thử (bao gồm trọng lượng khay gia tải), mở nước cho dòng chảy qua mẫu để làm bão hòa mẫu loại bỏ bọt khí khỏi hệ thống 7.6 Tăng tải trọng lên 20 kPa 7.7 Điều chỉnh chiều cao cột nước nguồn cấp để giá trị gradient thủy lực 0,1 7.8 Giữ dòng nước chảy ổn định qua hệ thống điều kiện vòng 120 giây 7.9 Tiến hành đo thể tích nước V11 (m3) qua mẫu thời gian t 11 (s) CHÚ THÍCH: Để tăng độ xác phép đo cần lập lại nhiều lần theo chu kỳ thời gian lần đo thể tích nước qua mẫu thử giây; thể tích nước thu 0,5 lít Đối với loại vật liệu có độ dẫn nước thấp; giới hạn thời gian đo lên tới 600 giây 7.10 Tăng gradient thủy lực lên 1,0 giữ nguyên mức tải trọng 20 kPa; tiến hành đo thể tích nước V 2.1 (m3) qua mẫu thời gian t2.1 (s) 7.11 Giảm gradient thủy lực xuống 0,1 tăng mức tải trọng lên 50 kPa; tiến hành đo thể tích nước V1.2 (m3) qua mẫu thời gian t1.2 (s) 7.12 Tăng gradient thủy lực lên 1,0 giữ nguyên mức tải trọng 50 kPa; tiến hành đo thể tích nước V 2.2 (m3) qua mẫu thời gian t2.2 (s) 7.13 Giảm gradient thủy lực xuống 0,1 tăng mức tải trọng lên 100 kPa; tiến hành đo thể tích nước V1.3 (m3) qua mẫu thời gian t1.3 (s) 7.14 Tăng gradient thủy lực lên 1,0 giữ nguyên mức tải trọng 100 kPa; tiến hành đo thể tích nước V 2.3 (m3) qua mẫu thời gian t2.3 (s) 7.15 Giảm gradient thủy lực xuống 0,1 tăng mức tải trọng lên 200 kPa; tiến hành đo thể tích nước V1.4 (m3) qua mẫu thời gian t1.4 (s) 7.16 Tăng gradient thủy lực lên 1,0 giữ nguyên mức tải trọng 200 kPa; tiến hành đo thể tích nước V 2.4 (m3) qua mẫu thời gian t2.4 (s) 7.16 Kết trình thử tổng hợp số liệu Kết thúc trình thu giá trị V (m 3) t (s) ứng với gradient thủy lực 0,1 1,0 cấp tải trọng; 20 kPa; 50 kPa; 100 kPa; 200 kPa Toàn số liệu thử ghi vào Bảng 7.1 Bảng 7.2 Bảng 7.1 – Kết đo thể tích nước (V1) thời gian (t1) ứng với giá trị Gradient thủy lực 0,1 cấp tải trọng 20 kPa; 50 kPa; 100 kPa 200 kPa Gradient 0,1 Cấp tải trọng 20 kPa 50 kPa 100 kPa 200 kPa Thể tích nước qua mẫu V1 (m3) V1.1 V1.2 V1.3 V1.4 Thời gian đo t1 (s) t1.1 t1.2 T1.3 t1.4 Bảng 7.2 – Kết đo thể tích nước (V2) thời gian (t2) ứng với giá trị Gradient thủy lực 1,0 cấp tải trọng 20 kPa; 50 kPa; 100 kPa 200 kPa Gradient 1,0 Cấp tải trọng 20 kPa 50 kPa 100 kPa 200 kPa Thể tích nước qua mẫu V2 (m3) V2.1 V2.2 V2.3 V2.4 Thời gian đo t2 (s) t2.1 t2.2 T2.3 t2.4 Tính tốn kết Mục đích phép thử xác định độ dẫn nước (q) mẫu thử xây dựng đường cong quan hệ chúng với gradient thủy lực 0,1 1,0 cấp tải trọng 20 kPa; 50 kPa; 100 kPa 200 kPa Các bước thực hiện: 8.1 Loại bỏ kết dị thường theo quy định TCVN 8222 : 2009 thử lại mẫu lấy từ cuộn 8.2 Tính độ dẫn nước mẫu thử theo công thức: q = V x t / w x t (8.2.1) Trong đó: q độ dẫn nước mẫu tính mét vng giây (m 2/s) V thể tích nước tính mét khối (m3) chảy qua mẫu thời gian t t thời gian thử tính giây (s) w chiều rộng mẫu thử tính mét (m) t hệ số hiệu chỉnh độ nhớt nước theo nhiệt độ, tra Bảng 8.1 Bảng 8.1 – Hệ số hiệu chỉnh độ nhớt nước theo nhiệt độ t0 C t 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1,23 1,197 1,165 1,135 1,106 1,077 1,05 1,025 21 22 23 24 0,976 0,954 0,931 0,910 Trường hợp có thiết bị đo trực tiếp lưu lượng dòng chảy (C) qua mẫu độ dẫn nước tính theo cơng thức: q = Q x t / w (8.2.2) Trong đó: q độ dẫn nước mẫu thử tính mét vng giây (m 2/s) Q lưu lượng dịng chảy qua mẫu thử tính mét khối giây (m 3/s) t Hệ số hiệu chỉnh độ nhớt nước theo nhiệt độ, tra Bảng 8.1 8.3 Xây dựng đường cong quan hệ độ dẫn nước (q) với gradient thủy lực 0,1 1,0 cấp tải trọng 20 kPa; 50 kPa; 100 kPa 200 kPa, theo trình tự sau: - Từ giá trị thể tích nước chảy qua mẫu thử (V) thời gian (t) ứng với gradient 0,1 1,0 cấp tải trọng 20 kPa; 50 kPa; 100 kPa 200 kPa thu trình thử ghi Bảng 7.1 Bảng 7.2; tính giá trị độ dẫn (q) tương ứng theo công thức (8.2.1) ta kết Bảng 8.3.1 Bảng 8.3.2 Bảng 8.3.1 – Độ dẫn nước (q1) tính theo kết đo thể tích nước (V1) thời gian (t1) ứng với giá trị Gradient thủy lực 0,1 cấp tải trọng 20 kPa; 50 kPa; 100 kPa 200 kPa Gradient 0,1 Cấp tải trọng 20 kPa 50 kPa 100 kPa 200 kPa Thể tích nước qua mẫu V1 (m ) V1.1 V1.2 V1.3 V1.4 Thời gian đo t1 (s) t1.1 t1.2 t1.3 t1.4 q1.1 q1.2 q1.3 q1.4 Độ dẫn nước q (m /s) (Tính theo cơng thức 8.2.1) Bảng 8.3.2 – Độ dẫn nước (q2) tính theo kết đo thể tích nước (V2) thời gian (t2) ứng với giá trị Gradient thủy lực 1,0 cấp tải trọng 20 kPa; 50 kPa; 100 kPa 200 kPa Gradient 1,0 Cấp tải trọng 20 kPa 50 kPa 100 kPa 200 kPa Thể tích nước qua mẫu V2 (m3) V2.1 V2.2 V2.3 V2.4 Thời gian đo t2 (s) t2.1 t2.2 t2.3 t2.4 Độ dẫn nước q (m2/s) q2.1 q2.2 q2.3 q2.4 (Tính theo cơng thức 8.2.1) Từ số liệu Bảng 8.3.1 Bảng 8.3.2 vẽ đường cong quan hệ độ dẫn nước (q) với gradient thủy lực 0,1 1,0 cấp tải trọng 20 kPa; 50 kPa; 100 kPa 200 kPa (Xem Hình 8.3) Hình 8.3 – Đường quan hệ độ dẫn, tải trọng gradient thủy lực 8.5 Các giá trị tiêu biểu Các giá trị tiêu biểu độ dẫn nước tính theo TCVN 8222 : 2009 sau: 8.5.1 Độ dẫn nước tính trung bình giá trị đo mẫu thử xác tới 0,01 (m 2/s) 8.5.2 Hệ số dẫn nước tính trung bình giá trị đo mẫu thử, xác tới 0,1 x 10-1 m/s) 8.5.3 Độ lệch chuẩn độ dẫn nước, xác tới 0,001 (m2/s) Độ lệch chuẩn hệ số dẫn nước, xác tới 0,01 x 10 -3 m/s 8.5.4 Hệ số biến thiên, xác tới 0,1% CHÚ THÍCH: Các kết dị thường bị loại bỏ theo quy định mục 8.1 khơng đưa vào tính tốn, phải ghi chép kết báo cáo riêng 8.6 Những yêu cầu việc thử 8.6.1 Khả lặp lại kết Khi hệ số biến thiên tính theo quy định mục 8.5.4 vượt 20%, cần tăng thêm số lượng mẫu thử để thu kết nằm phạm vi sai lệch cho phép theo quy định TCVN 8222 : 2009 số lượng mẫu thử tính theo TCVN 8222 : 2009; mục 8.6.2 Các giới hạn sai lệch Kiểm tra kết thu theo quy định mục 8.5 để đảm bảo giới hạn sai số thực tế không vượt giới hạn quy định Sai số coi thỏa mãn số lần thử tính theo TCVN 8222 : 2009 không vượt thực tế Nghĩa kết thử thỏa mãn thử đủ số lần đáp ứng yêu cầu điều 8.6.1 8.6.2 Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm bao gồm nội dung sau: - Viện dẫn tiêu chuẩn này; - Số, ký hiệu thiết bị dùng để thử; - Thử nguyên dùng tính toán kết quả; - Các giá trị tiêu biểu phép thử; - Các giá trị riêng lẻ như: kết thử mẫu; - Thông tin chi tiết kết coi dị thường; - Các thay đổi điều kiện, quy trình thử so với tiêu chuẩn có; - Thơng tin chi tiết kết bị loại bỏ, kể nguyên nhân khơng dùng kết để đánh giá trị số tiêu biểu - Các thông tin mẻ mẫu, mẫu thử, điều kiện thử như: + Tên đơn vị, cá nhân gửi mẫu + Tên mẫu, ký hiệu mẫu + Tên cơng trình, hạng mục, vị trí lấy mẫu, ngày, tháng, năm lấy mẫu, gửi mẫu, mẫu lấy ngồi cơng trường lắp đặt, thi cơng phải có chữ ký xác nhận tư vấn giám sát + Khối lượng mẫu - Ngày tháng năm thử mẫu - Kiểu điều hòa mẫu - Nhiệt độ, độ ẩm điều hòa mẫu thử mẫu 10 Lưu mẫu - Mẫu lưu có diện tích nhỏ 1m2 - Lưu mẫu điều kiện tiêu chuẩn theo quy định TCVN 8222 : 2009 - Thời gian lưu mẫu tối thiểu 28 ngày Phụ lục (tham khảo) Thiết bị xác định độ dẫn nước vải địa kỹ thuật sử dụng mẫu thử hình trịn Sơ đồ nguyên lý thiết bị thử Sơ đồ nguyên lý thiết bị thử sử dụng mẫu thử hình trịn mơ tả Hình H1 CHÚ DẪN khay gia tải tải trọng vng góc mẫu thử màng đàn hồi cao su xốp R bán kính mẫu thử V thể tích nước qua mẫu thử thời gian t h tổn thất cột nước mẫu thử Hình H1 – Thiết bị đo độ dẫn nước với mẫu thử hình trịn Thiết bị thử: Gồm hai đĩa kim loại có bán kính R = 150 mm áp lên hai mặt mẫu thử Tại tâm đĩa có lỗ cấp nước bán kính R0 = 25 mm Giữa đĩa mẫu thử lắp đệm ngăn cách cao su xốp màng đàn hồi, cấu lắp ráp chúng giống thiết bị sử dụng mẫu thử hình chữ nhật (xem Hình 7.1) Mẫu thử - Mẫu thử hình trịn bán kính R = 150 mm 0,1 mm - Tâm mẫu dập lỗ trịn bán kính R0 = 25 mm 0,1 mm - Số lượng: mẫu Tính tốn kết Độ dẫn nước tính theo cơng thức: q = (V x 1 / 2 x h x t) ln (R / R0) Trong đó: q độ dẫn nước mẫu thử tính mét vng giây (m 2/s) V thể tích nước chảy qua mẫu thời gian thử tính mét khối (m 3) t thời gian thử tính giây (s) 1 hệ số hiệu chỉnh độ nhớt nước theo nhiệt độ không thứ nguyên, tra Bảng 8.1 R bán kính mẫu thử tính mét (m) R0 bán kính lỗ nước chảy vào tính mét (m) h tổn hao cột nước mẫu thử tính mét (m) THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ISO 12958 : 1995 E “Geotextiles and geotextile – related products – Determination of water flow capacity in the plane [2] ASTM – D 4716 – 01: “Standard Test Method for Determining the (in – plane) Flow Rate per Unit Width and Hydraulic Transmissivity of a Geosynthetic Using a Constant Head