Đề tài tiểu luận thực hành cơ học đất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG - NHÓM BÁO CÁO THỰC HÀNH CƠ HỌC ĐẤT Ngành: KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG Tp Hồ Chí Minh – 5.2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG - BÁO CÁO THỰC HÀNH CƠ HỌC ĐẤT Ngành: Kỹ thuật cơng trình xây dựng Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Bá Phú Sinh viên thực Mã số sinh viên Cao Sỹ Khánh 19506681 Nguyễn Xuân Khởi 19507921 Chu Hoàng Long 19518371 Bùi Văn Hồng 19500431 Ngơ Đức Thịnh 18080481 Tp.Hồ Chí Minh - 5.2021 Mục lục BÀI 1: KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH VÀ ĐỘ ẨM I Mục đích thí nghiệm .1 II Dụng cụ thí nghiệm III Trình tự thí nghiệm .2 IV Xử lý kết V Kết thí nghiệm VI Kết luận BÀI 2: Thí Nghiệm Lún Cố Kết I Mục đích thí nghiệm .5 II Dụng cụ thí nghiệm III Trình tự thí nghiệm .6 IV Xử lý kết V Kết thí nghiệm .8 VI Kết luận .8 BÀI 3: THÍ NGHIỆM ĐẦM CHẶT ĐẤT TIÊU CHUẨN I Mục đích thí nghiệm .9 II Dụng cụ Thí Nghiệm .9 III Trình tự Thí Nghiệm 10 IV Xử lý số liệu 11 V Kết luận .12 Bài 4: XÁC ĐỊNH CÁC GIỚI HẠN CHẢY (NHÃO) – DẺO 13 I Xác định độ ẩm giới hạn chảy (nhão) 13 II Xác định giới hạn dẻo 15 III Xác định số dẻo, độ sệt phân loại đất .16 BÀI 5: PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HẠT 17 I Mục đích thí nghiệm .17 II Dụng cụ thí nghiệm 17 III Trình tự thí nghiệm…… ………………………………………… 17 BÀI 1: KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH VÀ ĐỘ ẨM TCVN 4202:2012 I Mục đích thí nghiệm - Khối lượng thể tích đất khối lượng đơn vị thể tích đất trạng thái tự nhiên - Khối lượng thể tích đại lượng cần thiết giúp tính tốn cấp phối bê tơng vữa xây dựng Dùng để tính tốn lựa chọn phương tiện chuyển phù hợp II Dụng cụ thí nghiệm Khn dao vịng Dao cắt gọt đất Hộp nhôm Cân điện tử Thước kẹp III Trình tự thí nghiệm - Đầu tiên đem dao vịng cân lần để xác định thể tích dùng thước đo bán kính chiều cao để xác định thể tích dao vịng - Lấy lượng đất vừa đủ với thể tích dao vịng - Sau đem cân lần khối lượng đất lẫn dao vịng - Cuối tính khối lượng thể tích đất dựa vào cơng thức γ= m1−m2 V - Trong V tính cơng thức πD V= ×H - Trong đó: m1: Khối lượng mẫu đất lẫn dao vòng m2: Khối lượng dao vịng V: Thể tích dao vịng γ : Khối lượng thể tích tự đất D: Đường kính dao vịng H: Chiều cao dao vịng - Độ ẩm (độ chứa nước) tính cơng thức sau: W ( %)= m 1−m0 ×100 % m0 m: khốilượng hộp nhôm để chứa đất ( g ) m0 :trọng lượng đất sấy khô đến khốilượng không đổi hộp nhôm( g) m1 :trọng lượng đất ướt hộp nhôm (g) Giá trị W thể lượng chứa nước đất, giúp cho việc đánh giá trạng thái đất IV Xử lý kết Số lần thí nghiệm Đường kính (D) Chiều cao (H) Thể tích dao vòng (V) 3,5 43,98 Trọng lượng đất lẫn dao vịng (m1) 174,6 V Kết thí nghiệm - Thí nghiệm 1: πd π ×H = ×3,5=43,98 cm 4 m1−m 174,6−96 = = 787 g/cm3 γ= 43,98 V V= 1.65 g Khối lượng thể tích mẫu đất tự nhiên γ= cm Trong lượng dao vịng (m2) 96 - Thí nghiệm 2: W ( % )= Số hiệu mẫu đất m1−m0 88,2−85,2 ×100= × 100=3,52 % m0 85,2 Số hiệu hộp nhôm Trọng lượng hộp nhôm (g) Mẫu Mẫu 9,2 Trọng Trọng lượng lượng hộp nhôm + hộp Độ ẩm W(%) đất sấy nhôm + khô ¿) đất ướt ¿) 88,2 85,2 3,52% VI Kết luận - Trong q trình thí nghiệm cịn sai số gạt miệng dao vịng, bị lõm xuống, lỗ rộng chưa thật kín - Khối lượng thể tích khơ tỉ lệ thuận với khối lượng thể tích ước BÀI 2: Thí Nghiệm Lún Cố Kết Tcvn 4200:1012 I Mục đích thí nghiệm Xác định đặc trưng biến dạng đất như: - Thiết lập biểu đồ quan hệ độ rỗng e cấp tải trọng tác dụng σ (kPa) a n−1, n (kPa-1 ) - Xác định hệ số nén Hệ số biến đổi thể tích mv (kpa-1 ) Module tổng biến dạng e0 (kpa) Chỉ số nén cc , số nén lại hay số nén nở cs , áp lực tiền cố kết pc (kpa) - Hệ số cố kết cv (cm2/s m2/ ngày đêm), hệ số thấm k (cm/s m/ ngày đêm) Từ đặc trưng người kỹ sư xác định độ lún đất cơng trình dự báo độ lún theo thời gian II Dụng cụ thí nghiệm - Máy nén cố kết: - Giao vòng để lấy mẫu: - Đá thấm: - Các dụng cụ khác: Cân kỹ thuật, thước kẹp, đất thí nghiêm, lị sấy III Trình tự thí nghiệm - Chuẩn bị mẫu đất nguyên dạng: Tiến hành lấy mẫu đất giao vòng thí nghiệm xác định đặc trưng vật lý mẫu đất - Bắt đầu thí nghiệm: + Bước 1: Cho giao vịng chứa mẫu đất có chiều cao 2cm lấy vào hộp nén có đá thấm mặt dứoi mẫu + Bước 2: Đặt hộp nén vào máy nén, điều chỉnh đồng hồ đo lún vị trí + Bước 3: Khởi động máy tính, sau ghi lại số liệu sau 2p, 5p, 10p, 20p, 30p với ứng suất IV Xử lý kết - Các thông số đầu vào Ứng suất yêu cầu σ1 50 MPa σ2 100 MPa σ3 200 MPa Tải trọng Tương Ứng P1 Kg P2 Kg P3 Kg Đại lượng đặc trưng đất Gama tư nhiên Tỉ trọng hạt Độ ẩm Eo 18 kN/m3 2,65 50% 1,208333333 Hệ số poison đất 0,2 Thơng số khn Chiều cao H Đường kính D Thể tích V Diện tích A 1,9 cm 6,2 cm 57,36234026 cm3 30,1907054 cm2 Bảng tóm tắt kết thí nghiệm 2p 5p 10p 20p Si (mm) 0.027 0.063 0.099 0.126 0.217 0.294 0.332 0.353 0.693 0.746 0.82 0.894   50 MPa 100 MPa 200 MPa 30p 0.132 0.462 0.925 - Hệ số rỗng: S= 2p 50 MPa 100 MPa 200 MPa 1.1769517 54 0.9561184 21 0.4028728 07 e 0−e1 S (1+e ) ⋅h=¿ e 0−e1= 1+ e h Hệ số rỗng tương ứng 5p 10p 20p Ei 1.1351096 1.0932675 1.0618859 49 44 65 0.8666228 0.8224561 0.7980482 07 45 0.3412719 0.2552631 0.1692543 58 86 30p 1.0549122 0.6713596 49 0.1332236 84 - Hệ số nén lún a 0−i= e i−1 −e i σ i−σ i−1 2p Hệ số nén lun 5p 10p (cm2/N) 50 MPa 0.00062763 0.00083684 0.00083684 100 0.00013947 0.00197588 0.00178991 20p 30p 0.0006276 0.0008833 0.0001394 0.0004881 MPa 200 MPa 0.00126689 0.00268487 0.00061601 0.0008600 0.0008600 - Modun độ lớn mv = a 0−i 1+e i−1 2p   50 MPa 100 MPa 200 MPa 0.0002842 0.0000678 0.0007580 E0 −i = Mdun độ lún 5p 10p 20p Mv (cm /N) 0.0003844 0.0003919 0.00029983 0.0010101 0.0009589 0 0.00048469 0.0019138 0.0004592 0.00068519 μ2 ⋅ 1− mv 1−μ ( 30p 0.00006764 0.00027149 0.00073559 ) Độ rỗng 2p 5p 10p 20p 30p   Eo-i (N/cm2) 50 MPa 3166.67 2341.25 2296.25 3001.67 13305.00 13260.0 100 MPa 891.00 938.57 1856.84 3315.00 200 MPa 1187.34 470.26 1959.62 1313.51 1223.51 V Kết thí nghiệm - Hệ số dính đất e i=e i−1−c c log 2p   100 MPa 200 MPa σi σ i−1 Hệ số dính đất 5p 10p 20p 30p Cc 0.33 0.30 0.15 0.08 0.89 0.20 0.29 0.29 0.42 0.12 VI Kết luận - Sau thí nghiệm ta thu biểu đồ quan hệ e-p, độ ẩm, gama, gama khô kết BÀI 3: THÍ NGHIỆM ĐẦM CHẶT ĐẤT TIÊU CHUẨN ( Tiêu chuẩn ngành 22TCN 333-06 ) I Mục đích thí nghiệm - Đầm chặt đất cho tải trọng động lặp lặp lại nhiều lần đất đặc nhất, sau xây dựng cơng trình lên - Mục đích thực tiễn : + Giảm hệ số rỗng dẫn đến việc giảm hệ số thấm đất + Tăng độ bền chống cắt tăng sức chịu tải đất + Làm giảm độ lún cơng trình + Làm giảm thấm nước qua cơng trình II Dụng cụ Thí Nghiệm Tên dụng cụ thí nghiệm Khn đầm proctor tiêu chuẩn Chày đầm có trọng lượng 2,5 kg chiều cao rơi 30,48 cm Hình ảnh Cân điện tử độ xác (0,01 -0,1 )kg Hộp nhơm đựng mẫu thử Tủ sấy - Các dụng cụ khác: Khay sàng, thước kẹp III Trình tự Thí Nghiệm - Dùng khoảng 10 kg đất sấy phơi khô - Cho qua rây mm sàng đất chọn mẫu nhào trộn - Thêm nước vào đất để tạo độ ẩm ban đầu cho mẫu đất trộn là: Thứ tự cối Lần Lần Lần Lần Số ml nước thêm vào mẫu đất 140ml 150ml 170ml 180ml Lần 200ml - Nếu khối lượng bị hạn chế cho phép sử dụng lại đất sau lần thí nghiệm để chế lại mẫu cho lần thí nghiệm - Độ ẩm yêu cầu cho lần thí nghiệm cát khoảng 5% ( mẫu đất thí nghiệm cát ) - Cho đất vào khuôn bà tiến hành đầm làm lớp Số búa đầm lớp đất sau : Số lớp đất Lớp (50%) Lớp (25%) Lớp (25%) - Số búa đầm 25 25 25 Khi đầm lớp thứ cố gắng cho sau đầm đất nhao cao mặt khn khơng lớn 2-5mm Sau dùng dụng cụ học đầm chặt lần Tháo cổ khuôn dùng dao gạt mặt Cân đất ướt khuôn để xác định khối lượng riêng đất ẩm Dùng đất khn bỏ vào hộp nhơm để xác định độ ẩm Lặp lại thí nghiệm với độ ẩm tăng dần khoảng 4-6 lần khối lượng thể tích giảm IV Xử lý số liệu - Ta thu số liệu sau Khối lượng cối + đất (g) khối lượng cối (g) Khối lượng Thể tích đất cối (g) (cm3) 5163 3280 1883 933,38 5175 3280 1895 933,38 5205 3280 1925 933,38 5184 3280 1904 933,38 5145 3280 1865 933,38 Khối lượng thể tích (g/cm3) Khối lượng khô (g/cm3) 1.86945652 2,01739913 1.87282064 2,03025563 1.88032698 2.120669532 1.79511024 2,039898005 1.78498217 1,99811438 - Xác định độ dầm chặt đất (K) Lượng nước Khối lượng mẫu (g) m khuôn (g) m1 (g) m2 (g) Lần 140ml 24 15 13.9 Lần 150ml 24 15 13,8 Lần 170ml 25 10 15 13,4 Lần 180ml 24 15 13,2 Lần 200ml 25 10 15 13,4 Độ ẩm (W) 7.9136690 10.294117 12.781954 13.636363 13.636363 V Kết luận - Vậy hàm số y=f(x) đạt giá trị cực đại x = W opt = 12,7 (%) giá trị y CĐ= γ max d max =1,88 ( γ d = 1,88 g/cm ) W opt = 8,7 (%) Kết Luận: γ max d = 1,893 g/cm Bài 4: XÁC ĐỊNH CÁC GIỚI HẠN CHẢY (NHÃO) – DẺO (Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN: 4197-2012) I Xác định độ ẩm giới hạn chảy (nhão) - Giới hạn chảy đất dính theo định nghĩa Atterberg độ ẩm mà đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái chảy (Wl) tính % - Có nhiều cách xác định giới hạn chảy như: xác định giới hạn chảy chỏm cầu Casagrande, xác định giới hạn chảy xuyên côn Cone Penetroometer… - Thí nghiệm giới thiệu cách xác định giới hạn chảy chỏm cầu Casagrande a Mục đích thí nghiệm - Thí nghiệm xác định giới hạn chảy (nhão) đất nhằm xác định đất trạng thái từ xác định loại đất mục đích thực tiễn: để phân loại đất , trạng thái đất nhằm đáp ứng thi công xây dựng Vd: đất sét để làm vai đường v vv b Dụng cụ thí nghiệm Tên dụng cụ thí nghiệm Cân kỹ thuật có độ xác 0,01 – 0,1g Hình ảnh thực tế Dụng cụ Casagrande dao cắt rãnh Lò sấy Dao gọt đất Tấm kính phẳng Hộp nhơm có đánh số hiệu c Trình tự thí nghiệm - Dùng khoảng 200g đất sấy khô, nghiền nhỏ qua rây N40 Trộn đất với nước vừa đủ nhão kính phẳng ủ tối thiểu 2h - Cho đất vào khoảng 2/3 đĩa khum, tránh tạo bọt khí đất, để khoảng trống phần tiếp xúc với móc treo chừng 1/3 đường kính đĩa, đảm bảo độ dày lớp đất không nhỏ 10 mm - Dùng dao cắt rãnh thành hai phần theo phương vng góc với trục quay Quay cần tay với vận tốc vòng/s, đếm số lần rơi N đất đĩa khép lại đoạn dài 12,7mm - Lấy khoảng 10 20g đất vùng xung quanh rãnh khép để xác định dộ ẩm - Giảm độ ẩm mẫu đất thực lại thí nghiệm khoảng lần cho số lần rơi lần thí nghiệm thứ khoảng 10:20, lần thứ hai 20:30, lần thứ ba 30:40 II Xác định giới hạn dẻo -Giới hạn dẽo đất dính theo định nghĩa Atterberg độ ẩm mà đó, đất từ trạng thái dẽo sang trạn thái nửa rắn (Wp), tính % a Mục đích thí nghiệm - Tương tự thí nghiệm xác định giới hạn chảy (nhão) đất, thí nghiệm xác định giới hạn dẻo nhằm xác định đất trạng thái từ xác định loại đất  mục đích thực tiễn: xác định trạng thái đất để đánh giá độ cứng đất từ đưa phương pháp thi công xây dựng phù hợp đất b Dụng cụ thí nghiệm - Xem mục dụng cụ thí nghiệm chảy (nhão) c Trình tự thí nghiệm - Lấy phần đất dư phần thí nghiệm xác định giới hạn nhão, để khô cho gần giới hạn dẻo ( cầm nắm khơng dính tay có tính dẻo ) - Dùng ngón tay để lăn đất kính mờ thân dây đất có D ͌ 3mm xuất vết nứt khoảng 10mm III Xác định số dẻo, độ sệt phân loại đất - Chỉ số dẻo xác định công thức: I p=W L −W P - Chỉ số nhão hay độ sệt: I L= W −W P IP M (25;21.058) BÀI 5: PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT (TCVN 4198-2014) I Mục đích thí nghiệm - Thí nghiệm phân tích thành phần hạt phương pháp rây sang dùng để tách rời cỡ hạt đất qua mắc lưới để mục đích thực tiễn: + Xác định độ lớn cỡ hạt + Tính phân bố cỡ hạt + Xếp hạt đất theo cỡ hạt - Từ thành phần cỡ hạt để đánh giá đất (khả chịu lực, lực cắt) - Phương pháp dùng cho đất hạt cát lớn II Dụng cụ thí nghiệm Tên dụng cụ thí nghiệm Máy rây sàng Cân điện tử độ xác (0,01 – 0,1)g Hình ảnh thực tế Bộ rây tiêu chuẩn ; ; ; 0,5 ; 0,425; 0,315 ; 0,25 ; 0,14 ; 0,1 Thau nhơm III Trình tự thí nghiệm -Xác định trọng lượng rây cân kỹ thuật Sau đó, xếp chồng rây lên theo thứ tự lỗ rây nhỏ dần từ xuống dưới, đáy rây - Mẫu thí nghiệm đưa vào máy rung Cân thau chứa đất để xác định khối lượng, sau cho đất vào thau, cần đất cân điện tử - Lấy 1000g cát pha, cho đất vào ngãn rây đậy nắp rây lại, tiến hành rây máy ray 10 phút - Sau rây xong ta đem rây cân lại cân điện tử, để xác định lại trọng lượng hạt đọng lại rây - Sau can lại rây, ta xác định khối lượng đất bám rây từ có số liệu để thực vẽ biểu đồ IV KẾT LUẬN Nếu biểu đồ thành phần hạt lọt vi  phạm cát đạt quy phạm Nếu có mắc sàng mà hạt khơng lọt vùng vi phạm cát không đạt  ... ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG - BÁO CÁO THỰC HÀNH CƠ HỌC ĐẤT Ngành: Kỹ thuật cơng trình xây dựng Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Bá Phú Sinh viên thực. .. định giới hạn chảy (nhão) đất nhằm xác định đất trạng thái từ xác định loại đất mục đích thực tiễn: để phân loại đất , trạng thái đất nhằm đáp ứng thi công xây dựng Vd: đất sét để làm vai đường... hạn dẻo nhằm xác định đất trạng thái từ xác định loại đất  mục đích thực tiễn: xác định trạng thái đất để đánh giá độ cứng đất từ đưa phương pháp thi cơng xây dựng phù hợp đất b Dụng cụ thí nghiệm