(Tiểu luận) ưu điểm của thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn spt

GIỚI THIỆU VỀ THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN SPT Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT là thí nghiệm xuyên động được thực hiện trong hố khoan, được dùng làm cơ sở để phân chia các lớp đất đá, xác

1 GIỚI THIỆU VỀ THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN SPT 5

2 ƯU ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN SPT 5

CHƯƠNG 1:NỘI DUNG THÍ NGHIỆM SPT 6

2.2.2.Đánh giá chỉ tiêu cơ lí của đất dựa vào kết quả SPT theo tiêu chuẩn hiện hành tại Việt Nam TCVN (9351-2012) 11

3.1 BẢNG GHI NHẬN SỐ LIỆU HỐ KHOAN 15

3.1.1 Bảng ghi nhận số liệu hố khoan 1 HK1: 15

3.1.2 Bảng ghi nhận số liệu hố khoan 2 HK2: 20

Bảng 2.4: Tương quan giữa N và φ: ……….……… ………… 11

Bảng 2.5: Quan hệ giữa sức kháng xuyên tiêu chuẩn và sức kháng xuyên tĩnh 11

Bảng 2.6: Chỉ tiêu cơ lý của đất theo kết quả SPT 12

Too long to read onyour phone? Save

to read later on your computer

Save to a Studylist

5

GIỚI THIỆU

1 GIỚI THIỆU VỀ THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN SPT

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT là thí nghiệm xuyên động được thực hiện trong hố khoan, được dùng làm cơ sở để phân chia các lớp đất đá, xác định độ chặt của đất loại cát, trạng thái của đất loại sét, xác định vị trí lớp đất đặt mũi cọc, tính toán khả năng chịu tải của cọc, cũng như thiết kế móng nông… Thí nghiệm này còn được dùng để xác định chiều sâu dừng khảo sát, đánh giá khả năng hoá lỏng của đất loại cát bão hoà nước

2 ƯU ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN SPT

Phương pháp thí nghiệm này thường được áp dụng cho nhiều công trình khảo sát xây dựng vì một số ưu điểm: thiết bị đơn giản, thao tác và ghi chép diễn giải kết quả khá dễ dàng, dùng cho nhiều nền đất và độ sâu khảo sát, chi phí thấp

Hình 0-1: Tổng quan thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

6

CHƯƠNG 1: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM SPT

1.1 MỤC ĐÍCH

Thí nghiệm dùng để đánh giá: - Sức chịu tải của đất nền - Độ chặt tương đối của nền đất cát - Trạng thái của đất loại sét - Độ bền nén một trục (qu) của đất sét - Kết hợp lấy mẫu để phân loại đất

1.2 NGUYÊN LÍ THÍ NGHIỆM

Thí nghiệm sử dụng một ống mẫu thành mỏng với đường kính ngoài 51 mm, đường kính trong 35 mm, và chiều dài 650 mm Ống mẫu này được đưa đến đáy lỗ khoan sau đó dùng búa trượt có khối lượng 63,5 kg cho rơi tự do từ khoảng cách 760 mm Việc đóng ống mẫu được chia làm ba nhịp, mỗi nhịp đóng sâu 150 mm tổng cộng 450 mm, người ta sẽ tính số búa trong mỗi nhịp và chỉ ghi nhận tổng số búa trong hai nhịp cuối và hay gọi số này là "giá trị N"

Trong trường hợp sau 50 búa đầu mà ống mẫu chưa cắm hết 150 mm thì người ta chỉ ghi nhận 50 giá trị này Số búa phản ảnh độ chặt của nền đất và được dùng để tính toán trong địa kỹ thuật

1.3 DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

Ống mẫu: đường kính ngoài 50,8mm, đường kính trong 34,9mm, chiều dài ống chẻ: 609mm, chiều dài mũi đóng là 57,1mm

Tạ có trọng lượng 63,5kg, rơi tự do trên đế nện Đế nện

Cần trượt định hướng

Bước 2: Vạch lên cần đóng 3 khoảng, mỗi khoảng 15cm (tổng chiều sâu đóng 45cm) Bước 3: Cho tạ rơi tự do ở độ cao 76cm, đếm và ghi số tạ đóng cho từng khoảng 15cm

Bước 4: lấy chỉ số tạ đóng của 30cm cuối cùng làm chỉ số SPT

Khoảng cách thí nghiệm SPT thông thường từ 1 – 3m, tùy theo độ đồng nhất của đất nền

Hình 1-2: Trình tự thi công

8

CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

2.1 HIỆU CHỈNH SỐ ĐỌC

Sức kháng xuyên (N) phụ thuộc vào năng lượng hữu ích của búa và chiều sâu của điểm thí nghiệm, do đó sau khi thí nghiệm xong cần phải hiệu chỉnh số đọc khi thí nghiệm

Năng lượng toàn phần do búa rơi là:

E=63,5*0,76 ≈ 48.3 kg.m

Tuy nhiên, năng lượng E này không hoàn toàn truyền tới ống lẫy mẫu, mà nó còn mất mát năng lượng xảy ra ở các phần sau:

- Mất mát năng lượng do ma sát giữa búa rơi và trục hướng dẫn, ma sát giữa dây kéo với ròng rọc

- Mất mát năng lượng do người thí nghiệm (loại búa kéo dây qua ròng rọc): Khi thả dây để búa rơi, người thí nghiệm không thả tự do mà vẫn hơi níu dây lại (sợ văng dây, gây nguy hiểm…)

- Mất mát năng lượng do ma sát giữa đất lỗ khoan với cần xuyên

Ở các nước đang phát triển, thiết bị SPT phổ biến vẫn là loại nhẫn (donut), sử dụng dây kéo trên ròng rọc Với loại này ở các nước tiên tiến, năng lượng hiệu quả là 45%-65% Tại Việt Nam, chúng ta chưa có thống kê, nhưng để an toàn, có thể tạm lấy năng lượng hữu ích từ 30% đến 55%

Năng lượng hiệu quả (%) của một số thiết bị SPT

Bảng 2.1: Năng lượng hiệu quả của một số thiết bị SPT

Loại SPT Dây + Ròng rọc Loại nhẫn (donut) Tự động Dây + Ròng rọc Loại an toàn (safety) Tự động

Ngoài ra, cùng một loại đất, nếu N60=10 tại chiều sâu 1m, thì tại chiều sâu 30m có thể, N60=20 Đó là do tại 30m, áp lực ngang lớn hơn rất nhiều so với 1m, cho nên cần phải đập nhiều nhát đập hơn Do đó, phải chuẩn hóa N về một giá trị có cùng năng lượng hiệu quả Ở các nước tiên tiến, người ta coi 60% là năng lượng hữu ích trung bình Vì vậy thường quy đổi N về N60 (60% năng lượng hữu ích)

Như vậy, ta cần hiệu chỉnh theo 2 hệ số chuẩn hóa dưới đây:

60 – Năng lượng hiệu quả tiêu chuẩn (60%) Ở nước ta, có thể lấy CE = 0,5÷0,9

CN – Hệ số độ sâu Hệ số này được nhiều tác giả kiến nghị như sau: Liao và Whitman (1986): CN = (0,9576/ σ’vo)0,5 Peck (1974): CN = 0,77.log(20/1,05/ σ’vo) Skempton (1986): CN = 2/(1+ σ’vo)

Ở đây, σ’vo là ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng (bar)

2.2 TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÍ ĐẤT VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM SPT

2.2.1.Đánh giá một số chỉ tiêu cơ lí của đất dựa vào kết quả thí nghiệm SPT

Đánh giá độ chặt tương đối của đất rời dựa trên kết quả SPT: Terzaghi và Peck (1967) đầu tiên đưa ra tương quan Dr – N (Với Dr là độ chặt tương đối và N là số đọc SPT thô, chưa hiệu chỉnh)

Bảng 2.2: Độ chặt tương đối và số đọc SPT

Đánh giá trạng thái của đất dính dựa trên kết quả SPT:

Szechy và Varga (1978) đưa ra tương quan giữa độ sệt (B) và chỉ số N60, tuy nhiên độ tin cậy của bảng này không cao lắm, vì các đất có độ nhạy cảm khác nhau sẽ có tương quan khác đi

N 0÷4 4÷10 10÷30 30÷50 >50 Dr (%) 0÷15 15÷35 35÷65 65÷85 85÷100 Trạng thái Rât rời Rời Chặt vừa Chặt Rất chặt

10

Bảng 2.3: Chỉ số SPT với độ sệt

N60 <2 2-8 5-15 15-30 >30 B >0÷0,5 0,25÷0,5 0÷0,25 -0,5÷0 <-0,5 Trạng thái Mềm Dẻo cứng Nửa cứng Cứng Rất rắn Đánh giá mô đun biến dạng của cát dựa trên kết quả SPT

Ohya và cộng sự (1982) cho rằng, thông qua kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn, ta có thể sơ bộ dự báo mô đun biến dạng như sau:

E = k.N60`(bar) Trong đó: k = 5 với đất cát lẫn bụi, sét; k = 10 với đất cát sạch, cố kết thường k = 15 với đất cát sạch, quá cố kết

Đánh giá mô đun đàn hồi tức thời của sét dựa trên kết quả SPT

Ohya và cộng sự (1982) cho rằng có thể tạm tính mô đun đàn hồi tức thời: Eu ≈ (6 đến 50)*N600,63 (bar)

Giá trị trung bình là:

Eu ≈ 19,3*N600,63

Đánh giá mô đun biến dạng của sét dựa trên kết quả SPT: Stroud (19740 kiến nghị cách ước tính mô đun biến dạng không nở hông như sau:

M = 4,1*N60 nếu Ip ≥ 30 (chỉ số dẻo) M = (8,6 – 0,15Ip)*N60 nếu Ip < 30 Đánh giá mô đun cắt của đất dựa trên kết quả SPT

Worth và cộng sự (1979) cho rằng mô đun cắt tức thời Gmax (để tính toán

Đánh giá sức kháng cắt của đất cát dựa trên kết quả SPT Cách tính của Peck và công sự:

φ ≈ 54 – 27,6034 e-0,14N60’

11

Cách tính của Schmertmann

φ ≈ arctg [N60/(12,2 + 20,3 σ’vo)] 0,34 Ta có bảng tương quan giữa N và φ

Bảng 2.4: Tương quan giữa N và φ

N 0÷4 4÷10 10÷30 30÷50 >50 Theo Peck và

cộng sự < 28 28÷30 30÷36 34÷41 >41 Theo Mayerhof < 30 30÷35 35÷40 40÷45 >45 Độ chặt t ương đối Rất rời Rời Chặt vừa Chặt Rất chặt

Đánh giá sức kháng cắt của đất sét dựa trên kết quả SPT

Các quan hệ giữa sức chống cắt không thoát nước Su và thí nghiệm SPT thường có độ tin cậy thấp Trong đó, hai quan hệ phổ biến là:

Terzaghi và Peck (1976):

Su= 0,06*N60 (bar) Hara (1974):

Su = 0,29*N600,72 (bar)

Nên lưu ý rằng, tương quan N và Su phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác, ví dụ như tính nhạy cảm của đất sét

Đánh giá khả năng biến loãng của đất dựa trên kết quả SPT

Dựa vào các số liệu thu thập và thống kê, Seed và De Alba đã thiết lập nên mối tương quan giữa N’60 với khả năng biến loãng của đất rời Kết quả đưa ra được đồ thị liên quan giữa 2 đại lượng là: N’60 và tỷ số của τ1/ σ’vo ; ta thấy cùng với giá trị N’60, đất tốt hơn ( có khả năng kháng chấn cao hơn) là đất có hàm lượng hạt mịn nhiều hơn trong cấp phối của cát

2.2.2 Đánh giá chỉ tiêu cơ lí của đất dựa vào kết quả SPT theo tiêu chuẩn hiện hành tại Việt Nam TCVN (9351-2012)

Quan hệ giữa sức kháng xuyên tiêu chuẩn NSPT và sức kháng xuyên tĩnh đầu mũi qc Bảng 2.5: Quan hệ giữa sức kháng xuyên tiêu chuẩn và sức kháng xuyên tĩnh

Thứ tự Loại đất Tỷ số qc/NSPT

Đánh giá một số chỉ tiêu cơ lý của đất theo kết quả SPT Đối với đất rời:

Bảng 2.6: Chỉ tiêu cơ lý của đất theo kết quả SPT

Trong đó: a là hệ số, được lấy bằng 40 khi NSPT> 15; lấy bằn 0 khi NSPT<15 c là hệ số, được lấy phụ thuộc vào loại đất:

Đối với đất dính: Quan hệ giữa NSPT với độ sệt và độ bền nén có nở hông (qu)

Bảng 2.7: Quan hệ giữa NSPT, độ sêt, qu

13

Hình trụ hố khoan và mặt cắt địa chất

Hình 2-3: Kết quả thí nghiệm SPT

Hình 2-4: Mặt cắt địa chất công trình

14

Ứng dụng ính toán móng theo kết quả SPT

-Ứng dụng trực tiếp kết quả SPT vào thiết kế móng nông -Đánh giá sức chịu tải của nền dựa trên kết quả SPT -Dự báo độ lún dựa trên kết quả SPT

-Ứng dụng vào dự báo sức chịu tải của cọc

-Móng nông: Sức mang tải cho phép của móng băng trên đất hạt rời có thể tính theo công thức

σ = a*NSPT/10

Trong đó: a được lấy bằng 1 đối với đất không bão hòa; lấy bằng 2/3 đối với đất bão hòa

-Móng cọc: Công thức tổng quát tính toán sức mang tải cho phép của móng cọc theo kết quả SPT có thể lấy theo đề nghị của Bộ Xây dựng Nhật

Q = [αNAAp + (0,2NSLS + CLc)πD]/3 Trong đó: Q là sức mang tải cho phép của cọc (T, tấn) Ap là tiết diện cọc (m2)

D là đường kính cọc (m)

Ls là chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát (m) Lc là chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét (m) NA là giá trị NSPT của đất dưới mũi cọc NS là giá trị NSPT của đất cát bên thân cọc C là lực dính của đất sét bên thân cọc (T/m2)

α phụ thuộc vào phương pháp thi công, α=30 với cọc bê tông cốt thép, đóng hoặc khoan dẫn, α=15 với cọc khoan nhồi

15

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG THỰC TẾ 3.1 BẢNG GHI NHẬN SỐ LIỆU HỐ KHOAN

3.1.1 Bảng ghi nhận số liệu hố khoan 1 HK1:

16

3.1.2 Bảng ghi nhận số liệu hố khoan 2 HK2:

21

25

28

3.2.2 Bản vẽ hình trụ HK2:

29

3.2.3 Bản vẽ mặt cắt địa chất qua HK1 và HK2:

34

35

Tài liệu tham khảo

1 Địa chất công trình, Bùi Trường Sơn, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM (2019)

2 TCVN 9351:2012 Đất Xây Dựng - Phương Pháp Thí Nghiệm Hiện Trường - Thí Nghiệm Xuyên Tiêu Chuẩn (SPT)

3 TCVN 2683:2012 Đất Xây Dựng - Lấy Mẫu, Bao Gói, Vận Chuyển Và Bảo Quản Mẫu

4 TCVN 9363:2012 – Khảo sát cho xây dựng – Khảo sát địa kỹ thuật cho nhà