môn học khảo sát và thí nghiệm đất thí nghiệm xác định tính chất cơ lí của đất trong phòng thí nghiệm

THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT CƠ LÍ CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆMBÀI 1.1: XÁC ĐỊNH DUNG TRỌNG TỰ NHIÊNTRONG PHÒNG THÍ NGHIỆMI.Mục đích thí nghiệm: Cung cấp kiến thức về định nghĩa, tiê

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VÀ KĨ THUẬT TP HCM

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

MÔN HỌC: KHẢO SÁT VÀ THÍ NGHIỆM ĐẤT GVHD: TS NGUYỄN MINH ĐỨC

SVTH: NGUYỄN XUÂN TRÌNH MSSV: 19149204 LỚP:19149CL4A

 Cung cấp kỹ năng làm việc nhóm.

II Khái niệm các đại lượng:

Dung trọng của đất là trọng lượng trên một đơn vị thể tích của đất, tính bằng tỷ số giữa trọng lượng và thể tích của mẫu đất

� =

 W: Trọng lượng riêng của mẫu đất

 V: Thể tích của mẫu đất

Khối lượng riêng, : Khối lượng trên một đơn vị thể tích (g/ ,kg/,T/)�

Trọng lượng riêng, : Trọng lượng trên một đơn vị thể tích ( N , kN/ ) �

� = � × �

Khối lượng riêng của nước, = 1 /�

Trọng lượng riêng nước, = × �

III Dụng cụ thí nghiệm, phương pháp và cơ sở đo lường

_ Phương pháp đo

+ Phương pháp dao vòng

+ Phương pháp bọc sáp

+ Phương pháp đo thể tích bằng dầu hỏa

Để xác định chính xác dung trọng tự nhiên của mẫu đất, ta cần sử dụng mẫu đất bêntrong ống nhựa lưu mẫu từ khoan hiện trường Khi sử dụng phương pháp dao vòng cần nhẹ tay đẩy dao vòng vào mẫu đất để đất không bị nén ( gây biến đổi trạng thái tự nhiên của đất )

1 Dùng dao dây cung cắt mẫu đất với chiều cao lớn hơn chiều cao dao vòng 1 cm

2 Dùng dao thẳng, gọt bằng mẫu đất, đặt đầu sắc dao vòng lên mẫu

3 Đặt lên trên mặt dao vòng một tấm kính phẳng, ấn nhẹ dao vòng vào mẫu đất theo chiều thẳng đứng một đoạn khoảng 2/3 dao vòng

4 Dùng dao phẳng gọt bỏ phần đầu thừa.

5 Dùng vòng đệm đặt lên dao vòng và tiếp tục nhấn dao vòng vào trong mẫu đất cho đến khi dao vòng ngập sâu vào trong mẫu đất một đoạn khoảng 0.2 đến 0.5 cm

6 Gọt phần đầu thừa xung quanh và nhô lên mặt dao vòng

7 Cân dao vòng chứa đất

Khối lượng dao vòng + đất m (g) 174.79 175.54 175.165

Dung trọng của đất g (kN/m 3 ) 22.08 22.07 22.075

VI Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng

Sai số giữa hai lần thí nghiệm là: ∆ =× 100 = 0.0453% 10%�

Sai số 0.0453% giữa hai lần thí nghiệm là sai số tương đối nhỏ không vượt quá 10%, chấp nhận được Nguyên nhân gây ra sai số có thể là do sai số từ dụng cụ đo, quá trình làm tròn số, quá trình đo đạc không thực sự chính xác…

Dựa vào dung trọng của đất ta thấy được đất rất tốt, có trạng thái cứng và cương độ cao

VII Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm

_ Khi đo kích thước D và h của dao vòng có thể có sai số

_ Khi dung lực tay để đè dao vòng xuống khối đất thí nghiệm Đất bị nén lại dẫn đến khốilượng tang lên so với trạng thái tự nhiên ban đầu của mẫu đất

BÀI 1.2: XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT

 Cung cấp kỹ năng làm việc nhóm

II Khái niệm các đại lượng

Độ ẩm của đất ( ) là tỷ số giữa khối lượng nước chứa trong lỗ rỗng của đất và khối �lượng hạt đất ở trạng thái khô

III Dụng cụ thí nghiệm

IV Trình tự thí nghiệm

1 Lấy khoảng 15g đất

2 Cho mẫu đất vào cốc nhôm có khối lượng (), đã được đánh số

3 Đem cân trên cân điện tử, xác định khối lượng của cốc nhôm với mẫu đất ẩm ()

4 Sấy khô đến khối lượng không đổi trong lò sấy ở nhiệt độ

 Thời gian sấy khô mẫu đất

 Sấy lần đầu

- 3 giờ đối với cát và cát pha sét

- 5 giờ đối với đất sét và đất sét pha cát

- 8 giờ đối với đất pha thạch cao

 Mỗi lần sấy lại

- 1 giờ đối với đất cát và á cát

- 2 giờ đối với đất sét, á sét và đất pha thạch cao hoặc tạp chất hữu cơ

5 Lấy cốc ra khỏi tủ sấy, đậy nắp ngay lại Đất không dẻo có thể để nguội ở phòng ẩm; đất dẻo nên để nguội trong bình hút ẩm từ 45-60 phút để làm nguội mẫu thử

6 Cân cốc có mẫu thử đã sấy khô trên cân điện tử ()

VI Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng kết quả thí nghiệm

 Qua 2 lần thí nghiệm, ta có được giá trị độ ẩm trung bình của đất (%)=16.453% �

 Sai số kết quả giữa hai lần thí nghiệm Δ = ×100=1.975 % <10%�

 Sai số 1.975 % là tương đối nhỏ và bé hơn sai số cho phép Nguyên nhân gây sai

số có thể là do sai số dụng cụ đo hoặc người thực hiện thí nghiệm còn sai sót trongquá trình đo, đọc và tính toán số liệu

 Đất có cường độ cứng cao, có lẫn cát

 Nhìn chung quá trình thí nghiệm diễn ra tốt

 Đất có độ ẩm trung bình 16.453% => Đất cứng ít nước, đất chịu lực tốt

BÀI 2: XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN NHÃO VÀ GIỚI HẠN

II Khái niệm các đại lượng:

Giới hạn nhão (LL) là hàm lượng nước khi đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái nhão

Giới hạn dẻo (PL) là hàm lượng nước mà tại đó đất bắt đầu chuyển từ trạng thái cứng sang thể hiện tính chất dẻo

Chỉ số dẻo là khoảng hàm lượng nước chứa trong đất mà trong khoảng đó đất thể hiện tính dẻo, được tính bằng hiệu số giữa giới hạn nhão và giới hạn dẻo:

��=�� ��−Chỉ số dẻo (PI) dùng để phân biệt loại đất:

III Dụng cụ thí nghiệm:

IV Trình tự thí nghiệm:

 Chuẩn bị thí nghiệm

1 Dùng đất được hong khô ở điều kiện tự nhiên hoặc sấy khô, không được dùng đất sấy khô ở nhiệt độ lớn hơn 60 C o

2 Dùng phương pháp chia tư để lấy khoảng 200g đất qua rây (0.5mm)

3 Đem đất đã nghiền nhỏ cho vào bát, rót nước cất vào bát đựng đất, dùng dao con trộn đều cho thật kỹ sao cho đất đạt trạng thái như hồ đặc

4 Sau đó đặt mẫu thí nghiệm vào bình thủy tinh, đậy kín trong khoảng thời gian ≥ 2h trước khi đem thí nghiệm

3 Dùng dao cắt rãnh vạch một đường thẳng từ trên xuống Giữ dao vạch thẳng góc với mặt chỏm cầu (đuôi dao làm tâm) Dao cắt rãnh này chia đất thành 2 phần cách xa nhau dưới đáy là 2mm, phía trên là 11mm và bề dày đất ở hai bên rãnh là 8mm

4 Quay đều cần quay với tốc độ 2 vòng/1s; phần đất ở hai bên sụp xuống và từ từ khép lại dài 12.7mm thì ngừng quay Đếm số lần đập cần thiết để phần dưới của rãnh đất khép

lại một đoạn dài 12.7mm Rãnh đất được khép lại phải do đất chảy ra khi quay đập chứ không phải do sự trượt của đất với đáy đĩa.

Lần 2 (15-30 lần)

Lần 3 (5-15 lần)

Khối lượng nước 4.45 4.76 4.9

Ta kết luận loại thí nghiệm trên là đất sét

BÀI 2: Xác định giới hạn dẻo:

Kết quả thí nghiệm xác định giới hạn dẻo

VI Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng kết quả thí nghiệm:

 Dựa vào kết quả của thí nghiệm trên có thể suy ra được chỉ số dẻo của đất dùng làm thí nghiệm: PI = LLtb tb-PLtb= 20.605% > 17% => Loại đất thí nghiệm là đất sét ( TheoTCVN 9362-2012 )

 Phương trình đường A: PI=0.73( LL - 20 ) = 0.73( 44.43 - 20 ) = 17.8339

 Nằm dưới đường A => Đất thuộc vùng ML-OL => Loại đất trên là đất sét Hàm lượng hạt mịn >50%, bột, cát rất mịn, bột đá, á cát ít dẻo Xếp loại đất ML.

BÀI 3: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

 Cung cấp kỹ năng làm việc nhóm

II Khái niệm các đại lượng

Thành phần hạt của đất là hàm lượng nhóm hạt có độ lớn khác nhau ở trong đất, được biểu diễn bằng % so với khối lượng mẫu đất khô tuyệt đối đã lấy để phân tích

Biểu thị tỷ lệ về khối lượng các hạt theo %:

Grain size (mm)

III Dụng cụ thí nghiệm: Phương pháp rây sàng

IV Trình tự thí nghiệm

 Chuẩn bị thí nghiệm

1 Mẫu đất thí nghiệm sẽ được phơi khô ngoài trời hoặc được sấy

khô trong lò sấy với nhiệt độ < C

2 Dùng chày bọc cao su hay bóp bằng tay để tách các hạt đất dính

với nhau, không đập mạnh để tránh làm vỡ các hạt đất

3 Dùng phương pháp chia tư để lấy m (gam) đất ra làm thí nghiệm, tùy thuộc vào từng loại đất mà giá trị m có thể lấy như sau :

 100-200g đối với đất không chứa hạt kích thước >2mm

 300-900g đối với đất chứa đến 10% hạt kích thước >2mm

 1000-2000g đối với đất chứa 10-30% hạt kích thước >2mm

 2000-5000g đối với đất chứa trên 30% hạt kích thước > 2mm

4 Làm sạch sàng rây

5 Cân các sàng rây đã làm sạch ghi khối lượng từng sàng

6 Sắp xếp bộ rây có đường kính lỗ rây từ lớn đến nhỏ theo thứ tự từ trên xuống Rây có đường kính 10mm, 5mm, 2mm, 1mm, 0.5mm và đáy rây

 Tiến hành thí nghiệm

1 Cho m (gam) đất vào rây, lắc bằng tay hoặc bằng máy qua bộ rây tiêu chuẩn

2 Theo lý thuyết sàng đến khi nào ở mỗi rây khối lượng đất qua rây không thay đổi quá 1%

3 Cân đất cộng dồn trên mỗi rây ( để cho chính xác có thể cân luôn rây và đất , sau đó trừ

đi khối lượng rây đã được cân trước để suy ra khối lượng của đất)

4 Khối lượng của đất lọt qua rây nào đó là khối lượng của đất tổng cộng trừ đi khối lượng của đất giữ trên rây cộng dồn

Kết quả thí nghiệm xác định thành phần hạt của đất

Cỡ sàng Đường

kính

(mm)

Khối lượng sàng (g)

Khối lượng sàng + đất (g)

Khối lượng đất trên sàng (g)

Phần trăm trên sàng

%

Phần trăm lọt sàng %

110

V Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng của kết quả thí nghiệm

 Đất có thành phần hạt mịn ít, thành phần hạt cát nhiều và không có sỏi

 Dựa vào biểu đồ thành phần hạt ta thấy đất có thành phần hạt cát cao

BÀI 4: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ CHẶT TIÊU CHUẨN CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

 Cung cấp kỹ năng làm việc nhóm

II Khái niệm các đại lượng:

Độ chặt tiêu chuẩn là độ chặt tương ứng với khối lượng thể tích khô (cốt đất) lớn nhất của mẫu đất sau khi đã được đầm nén (đầm chặt), ứng với khối lượng thể tích khô lớn nhất có lượng ngậm nước thích hợp

Việc đầm chặt đất nhằm :

• Làm giảm độ lún của công trình trong tương lai

• Làm giảm độ thấm nước qua công trình bằng đất

• Tăng sức chống cắt của đất

• Tăng khả năng chịu tải của đất nền

III Dụng cụ thí nghiệm:

2 Sàng qua rây 5mm loại bỏ những phần đất nằm trên rây

3 Xác định hàm lượng % của đất trên rây 5mm (phải <3%)

4 Cân trọng lượng khuôn cả đế, không có phần cổ

5 Phun nước với lượng khác nhau để tạo ra đất có độ ẩm khác nhau

 Tiến hành thí nghiệm:

1 Chọn khoảng 3kg đất qua rây 5mm, xác định độ ẩm của mẫu và cho thêm nước vào để tăng độ ẩm khoảng 2%-3% khối lượng 3kg của đất

 Lượng nước phun thêm vào:

2 Trộn đều mẫu đất sau khi phun nước

3 Cho đất vào khuôn thành 3 lớp, mỗi lớp chiếm khoảng 1/3 thể tích khuôn đầm

4 Dùng búa nặng 2,45 kg cho rơi tự do ở độ cao 30.5cm để đầm riêng cho từng lớp

5 Khi đầm nén, phải để cho búa rơi tự do và phân bố đều trên mặt đất, số lần đập quy định riêng cho từng loại đất:

• Đối với cát pha: 25 búa

• Đối với đất sét pha và sét có chỉ số dẻo Ip < 30: 40 búa

• Đối với sét có Ip > 30 búa: 50 búa

Sau khi đầm xong đất ló khỏi mặt khuôn không quá 1cm và không lõm dưới mặt khuôn

6 Khi đầm xong, cẩn thận tháo cổ khuôn ra và dùng dao gọt bỏ phần đất thừa cho thật phẳng

7 Khi gạt bằng, do trong đất có nhiều hạt thô, trên bề mặt mẫu có thể có những vết lõm Lúc đó phải lấy đất dư lắp đầy lại

8 Tháo đế ra khỏi khuôn đầm , đem cân đất cùng khuôn trên cân có độ chính xác 1g, sau

đó xác định dung trọng của lớp đất ẩm

9 Dung trọng của đất ẩm được tính theo CT sau:

�=

Lưu ý:

 Mỗi lần thí nghiệm phải xác định độ ẩm của đất

 Đối với đất loại cát, xác định độ ẩm trước khi đầm nện

 Đối với đất loại sét, xác định độ ẩm sau khi cân xong, bằng cách lấy phần đất ở giữa của mẫu đất đã đầm

 Tiếp tục thí hi nghiệm như vậy đối với ít h nhất 5 lần thí nghiệm Nếu thấy khối lượng thể tích của đất ẩm tăng dần rồi sau đó giảm dần thì thôi

V Kết quả thí nghiệm

Bảng 1: Xác định độ ẩm của mẫu đất sau khi đầm

VI Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng của thí nghiệm:

 Dựa vào kết quả thí nghiệm ta thấy có sự chênh lệch giữa độ ẩm dự kiến và độ ẩm thực tế

 Nguyên nhân có thể do quá trình làm thí nghiệm còn nhiều sai xót như đầm không đều, chưa kéo hết búa đầm , do quá trình đọc cân nặng và sự sai số của cân điện tử

 Dựa vào biểu đồ ta thấy:

 Độ ẩm tối ưu khoảng 14.73 %

 Dung trọng khô lớn nhất là 1.888 g/

Độ chặt của đất là K = = 100 = 98.51 %

 Cung cấp kỹ năng làm việc nhóm

II Khái niệm các đại lượng:

Để đánh giá khả năng chịu lực của đất nền , cần dựa vào các chỉ tiêu sức chống cắt của đất, là góc ma sát trong và lực dính c Để xác định các chỉ tiêu này có thể dùng các �phương pháp thí nghiệm sau đây:

 Nén đơn (unconfined compression): áp dụng cho các loại đất có lực dính

 Cắt trực tiếp (direct shear test): có thể thực hiện cho cả đất có lực dính và không

1 Đặt hộp cắt vào vị trí trong máy cắt

2 Đặt cần chất tải đứng lên trên mẫu

3 Chất tải tạo ứng lực đứng Chú ý: cần chất tải nhẹ nhàng, không tạo sự rung động mạnh

4 Lượng tải đặt vào phụ thuộc vào cánh tay đòn của máy cắt

5 Chỉnh lại số đọc ở đồng hồ đo biến dạng của vòng ứng biến về 0

6 Chỉnh lại số vòng quay trên máy trước khi khởi động motor

7 Mở chốt khóa hộp cắt.Tác dụng lực cắt lên mẫu

Một số hình ảnh trong quá trình làm thí nghiệm

VI Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng:

Hình ảnh thu được khi làm thí nghiệm:

 Nhìn chung kết quả thí nghiệm khá tương đồng giữa hai cách tính ( công thức và biểu đồ)

 Có thể dễ dàng nhận ra tương quan giữa ứng suất cắt và áp lực nén thông qua biểu

đồ Có thể kết luận khi áp lực nén càng tăng thì ứng suất cắt cũng tăng theo

 Đất làm thí nghiệm có khả năng chịu cắt tương đối cao

 Quá trình tiến hành thí nghiệm tương đối thuận lợi

 Ta thu được kết quả như sau c = 0.3872 Kg/= 38.72 KPa và ���=0.789 →

�=38 16’24.38’’o

CHƯƠNG 2: THÍ NGHIỆM CHỈ SỐ SPT

Tiêu chuẩn khảo sát TCVN 9363:2012 Nhà cao tầng-Công tác khảo sát địa kỹ thuật

I Mục đích khảo sát địa k› thuâ •t công trình:

Khảo sát địa chất là giai đoạn quan trọng phục vụ cho công tác trước khi xin phép dự án, xin giấy phép xây dựng công trình dân dụng & công nghiệp và là dữ liệu thiết kế nền móng công trình

Hiện nay, nhiều công trình xảy ra tình trạng hoặc rất lãng phí về kết cấu móng, hoặc kết cấu móng không đủ đã gây nên những sự cố đáng tiếc, gây thiệt hại to lớn cho chủ đầu tư.Theo tình hình thực tế, những sự cố đó chủ yếu xảy ra là do các kỹ sư chỉ thiết kế kết cấu móng trên cơ sở giả định địa chất mà không có công tác khảo sát địa chất thật tế

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

Vị trí khảo sát: Kí Túc Xá D2 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

Thời gian: Sáng: 9h00 => 10h30

Ngày 22/4/2022

II Phương pháp khảo sát

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (Standard Penetration Test - SPT)

Phương pháp được sử dụng là khoan xoay bơm rửa bằng dung dịch bentonite ở dưới nước với thiết bị là bộ máy khoan XY – 1A của Trung Quốc Khoảng cách mỗi hiệp khoan <0.5m kết hợp hạ ống chèn và trong quá trình khoan, tiến hành lấy mẫu đất thí nghiệm và thí nghiệm SPT hiện trường, cán bộ kỹ thuật luôn luôn phải có mặt tại hiện trường để mô tả chính xác địa tầng và các điều kiện địa chất bất thường (nếu có) Phương pháp khoan được thực hiện tuân thủ chặt chẽ các quy trình, quy phạm hiện hành

Thí nghiệm sử dụng một ống mẫu thành mỏng với đường kính ngoài 50 mm, đường kính trong 35 mm, và chiều dài 650 mm Ống mẫu này được đưa đến đáy lỗ khoan sau đódùng 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

 Nếu khảo sát bằng xuyên tiêu chuẩn SPT thì chiều sâu khảo sát chỉ được kết thúc khi:

• N > 50 và khảo sát thêm 7.5m đối với nhà 10 tầng hoặc thấp hơn

• N > 100 và khảo sát thêm 7.5m đối với nhà cao hơn 10 tầng

Trong mọi trường hợp phải tìm được tầng đất tốt Sau khi tìm được tầng đất tốt rồi còn phải khảo sát thêm 7.5m mới được kết thúc Có như vậy mới có thể tính được sức chịu tảicủa cọc, tính được độ lún của cọc và đảm bảo cho công trình ổn định