Báo cáo thí nghiệmđịa kỹ thuật bài 1 thí nghiệm xác Định sức chống cắt của Đất

Mục đích thí nghiệm - Thí nghiệm cắt phẳng dùng để xác định sức chống cắt  của đất theo một mặt phẳng định trước dưới tác dụng của ứng suất pháp tuyến, nhờ vậy ta tìm được lực dính c v

4 202 , Phú Yên

4 K XD

D23

Lớp:

23Q75802011197

GVHD:

Nguyễn Thế Cường

:

SVTH

ĐỊA KỸ THUẬT THÍ NGHIỆM

BÁO CÁO

BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT KHOA XÂY DỰNG

Bài 1: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT

(TCVN 4199: 2012)

1.1 Mục đích thí nghiệm

- Thí nghiệm cắt phẳng dùng để xác định sức chống cắt () của đất theo một mặt phẳng định trước dưới tác dụng của ứng suất pháp tuyến, nhờ vậy ta tìm được lực

dính (c) và góc ma sát trong () thông qua hệ số ma sát tg Thông qua các chỉ tiêu này

có thể đánh giá khả năng chịu tải của đất nền, tính toán áp lực đất lên tường chắn, kiểm toán ổn định mái dốc

- Quan hệ giữa sức chống cắt  và áp lực thẳng đứng  trên mặt phẳng cắt được biểu diễn theo phương trình:

Trong đó:

tg: hệ số góc ma sát trong;

C: lực dính đơn vị của đất, kG/cm2, kN/m2

- Để xác định giá trị tg và C của đất, cần phải tiến hành xác định  ứng với ít

nhất là 3 trị số khác nhau của áp lực nén thẳng đứng 

1.2 Trình tự thí nghiệm

- Lấy mẫu đất vào 3 dao vòng;

Đặt đá thấm đã bão hòa nước vào đáy hộp cắt đã được định vị bởi 2 chốt ở thành hộp cắt -Đặt giấy thấm đã làm ẩm ướt lên mặt dưới và mặt trên của mẫu Dùng dụng cụ đẩy mẫu để đưa mẫu đất vào hộp cắt

- Đặt hộp cắt có mẫu đất lên rãnh có các bi trượt trên thân máy

- Lắp bộ phận truyền lực thẳng đứng lên viên bi sao cho viên bi lọt vào chỗ lõm nằm dươi thanh ngang

- Cho tải trọng thẳng đứng tác dụng lên mẫu Sau đó rút hai chốt định vị ở thành máy để tiến hành gia tải lực pháp tuyến

- Lắp đồng hồ đo biến dạng ở vòng đo lực ngang và theo dõi số đọc của nó sau mỗi vòng quay của vô lăng kể từ khi hộp cắt bắt đầu tiếp xúc vào vòng đo lực ngang Quay vô lăng với tốc độ đều 8 ÷ 12 giây một vòng (khoảng 6 vòng/phút)

- Mặt cắt sẽ trùng với mặt tiếp giáp giữa hai thớt của hộp cắt Khi thấy kim đồng hồ đo biến dạng ngang quay đều rồi dừng lại và sau đó tụt lùi, ứng với thời điểm này mẫu đất được coi là đã bị cắt Ghi lại giá trị lớn nhất của kim đồng hồ đo biến dạng trong vòng ứng biến

- Ngừng thao tác thí nghiệm, tháo máy theo trình tự ngược lại lúc lắp đặt chuẩn bị, lau chùi sạch sẽ các chi tiết máy cắt

- Tiến hành thí nghiệm đối với các mẫu đất còn lại dưới các cấp tải trọng thẳng đứng định trước

1.3 Tính toán kết quả thí nghiệm

a) Trình tự tính toán xác định chỉ tiêu thí nghiệm

- Trị số sức chống cắt tính theo công thức:

Trong đó:

C o : hệ số để chuyển từ biến dạng sang đơn vị lực (C o = 0,01825 kG/cm2/số đọc); R:

số đọc của đồng hồ đo biến dạng ở vòng ứng biến (vòng đo lực ngang)

- Các thông số tg và c được tính như sau:

n(ii )−i i

(3)

ni2 −i 

i i2 −i  (ii )

(4)

ni2 −i 

Trong đó: n: số mẫu đất thí nghiệm;

i ,  i: là giá trị riêng biệt của sức chống cắt và áp lực thẳng đứng;

: góc ma sát trong của đất; c:

lực dính của đất

b) Kết quả thí nghiệm

- Theo kết quả thí nghiệm, ta có:

M2 1,0 0,639 1,0 0,639

Lưu ý: n = 3

Từ (3), suy ra: 𝑡𝑔𝜑 = 3×2,1355−1,88×3 = 0,511 => 𝜑 = 27°4′

Từ (4), suy ra: 𝑐 = 3×3,5−(3) 2 = 0,116(𝑘𝐺/𝑐𝑚2)

- Biểu đồ thí nghiệm cắt và nhận xét (Đính kèm phụ lục 1)

Bài 2: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT

(TCVN 4200: 2012)

1.1 Mục đích thí nghiệm

Thí nghiệm này dùng để xác định tính nén lún của đất dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng lên mẫu đất theo từng cấp áp lực Kết quả thí nghiệm thành lập được đồ thị quan

hệ e = f(P), đồng thời xác định các đặc trưng biến dạng của đất: Hệ số nén lún a, mô đun tổng biến dạng E o Các đặc trưng này dùng để tính độ lún nền đất dưới tác dụng tải trọng công trình

1.2 Trình tự thí nghiệm

- Lấy mẫu đất vào dao vòng - Lắp dao vòng vào hộp nén

- Hộp nén được đặt vào chính giữa khung truyền lực và điều chỉnh sao cho viên bi truyền lực vào chính tâm tấm nén

- Cắm chốt truyền biến dạng của mẫu đất vào khung truyền lực qua lỗ ở giữa thanh ngang của khung Lắp đồng hồ biến dạng để đầu trục đặt trên mũ chốt

- Nếu cần bão hòa mẫu trước khi nén thì đổ nước vào hộp nén và ngâm mẫu trong 24 giờ, trong thời gian bão hòa không được để cho đất nở

- Trước khi tiến hành thử nên chỉnh kim đồng hồ đo biến dạng về vị trí ban đầu hoặc

số “0” - Tăng tải trọng theo từng cấp bằng cách thêm quả cân vào quang treo ở khung truyền lực và theo dõi biến dạng lún của mẫu đất trên đồng hồ đo biến dạng

1.3 Tính toán kết quả thí nghiệm:

a) Trình tự tính toán xác định chỉ tiêu thí nghiệm

-Xác định hệ số rỗng ban đầu:

1355 , 2

×

− 5 , 3

× 88 ,

1 3 3,5−(3)2

(Hoặc đề bài cho trước giá trị e o)

Trong đó:

h: khối lượng thể tích hạt, g/cm3; :

khối lượng thể tích tự nhiên, g/cm3;

W: độ ẩm tự nhiên, %

- Tính độ biến dạng của mẫu đất (h i, mm):

Trong đó:

hi : là độ lún của mẫu đất ở cấp tải trọng thứ i, mm; r i:

số đọc ở cấp tải trọng thứ i, mm;

r o: số đọc ban đầu của đồng hồ, mm;

Mi: biến dạng của máy ở cấp tải trọng thứ i, mm

- Tính độ giảm của hệ số rỗng ở từng cấp áp lực sau ổn định lún: h



e i = i (1+eo )

h o

Trong đó:

h o: chiều cao ban đầu của mẫu đất trong dao vòng, mm;

(7)

e o: hệ số rỗng ban đầu của đất

- Hệ số rỗng ứng với cấp áp lực thứ i đang xét:

e i = e o – e i

- Tính hệ số nén lún ai-1,i

(8)

a i −1,i = i−1 −e i (cm2/kG)

e pi − p i−1 Trong đó:

e i-1 , e i : hệ số rỗng ở cấp áp lực thứ i-1 và thứ i; p

i-1 , p i: áp lực cấp thứ i-1 và thứ i, (kG/cm2)

- Tính mô đun tổng biến dạng E i-1,i

(9)

1+e

E i −1,i = a i −1i,i−1 (kG/cm2)

Trong đó:

: hệ số phụ thuộc vào tính nở hông của

đất: Cát:  = 0,76; Cát pha:  = 0,72;

Sét pha:  = 0,57; Sét:  = 0,43

b) Kết quả thí nghiệm (Đính kèm phụ lục 2)

(10)

- Tính các đặc trưng nén lún a i-1 , i và E i-1 , i trong khoảng áp lực từ 1 đến 2 kG/cm2

Từ (9), suy ra: 𝑎3,4 =

𝑝𝑒34−−𝑒𝑝43 = = 0,038 (𝑐𝑚2⁄𝑘𝐺)

Từ (10), suy ra: 𝐸3,4 = 𝛽 1

𝑎+3 ,43 = 0,43 = 20,063 (𝑐𝑚2⁄𝑘𝐺)

- Biểu đồ thí nghiệm nén và nhận xét (Đính kèm phụ lục 2)

Mẫu ghi chép & tính toán tại phòng thí nghiệm

SVTH: Nguyễn Thế Cường

MSSV: 23D75802011197

Lớp: D23XDK4

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CẮT ĐẤT TRỰC TIẾP

(Bài 1) 1 BẢNG GHI THÍ NGHIỆM

Ap lực nén, i (kG/cm2) 1= 0,5 2= 1,0 3 = 1,5

Số đọc vòng ứng biến, Ri R1 = 20 R2 = 35 R3 = 48

2 TÍNH TOÁN KẾT QUẢ

Ap lực nén, i (kG/cm2) 1= 0,5 2= 1,0 3 = 1,5

Ứng suất cắt, i (kG/cm2) 1 = 0.365 2 = 0.639 3 = 0.876

Ghi chú:

i = C o R i

C o : Hằng số vòng ứng biến (C o = 0,01825 kG/cm 2 /số đọc)

Trong phụ lục 1:

Dung trọng 1 và 2 lấy như sau:

Cát; Cát pha: 1 = 2 = 1,85 G/cm3

Sét pha: 1 = 2 = 1,90 G/cm3

Sét: 1 = 2 = 1,92 G/cm3 Mẫu

ghi chép & tính toán tại phòng

thí nghiệm

SVTH: Nguyễn Thế Cường

Lớp: D23XDK4

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN LÚN ĐẤT (Bài 2)

Kết quả thí nghiệm một mẫu đất Sét, dẻo mềm có eo = 0,987………… và chiều cao ban đầu của mẫu đất h o = 20mm

1 BẢNG GHI THÍ NGHIỆM

Thời

gian

đọc

nén

P1 = 0,25

(kG/cm2)

P2 = 0,5 (kG/cm2)

P3 = 1,0 (kG/cm2)

P4 = 2,0 (kG/cm2)

P5 = 4,0 (kG/cm2)

P6 = (kG/cm2)

P7 = (kG/cm2)

Số đọc Số đọc Số đọc Số đọc Số đọc Số đọc Số đọc 1’

10’

2h

Cho biết:

Biến dạng máy Mi = 0

Số đọc ban đầu của đồng hồ đo biến dạng lún: ro = 0 Một vạch chia (Số đọc) = 0,01mm

2 TÍNH TOÁN KẾT QUẢ

Giá trị

tính toán

Áp lực nén, P(kG/cm2)

P1 = 0,25 P2 = 0,5 P3 = 1,0 P4 = 2,0 P5 = 4,0

hi h1 = 0,85 h2 = 1,34 h3 = 2,15 h4 = 2,54 h5 = 2,74

Ghi chú:

hi = Số đọc 24hx0,01mm

ei = hi(1 + eo)/ho ei = eo

- ei

GVHD: TS Nguyễn Thanh Danh 9

SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM (Dùng để viết báo cáo)

1 Kết quả thí nghiệm cắt đất

33 Sét, dẻo mềm 25 36 55

Ghi chú: Số thứ tự của SV trong danh sách dự thi kết thúc học phần = Số đề thi

Ví dụ: SV Ngô Đức Dĩ có STT là 1 thì làm Đề số 1

2 Kết quả thí nghiệm nén đất

dẻo mềm

0,932

cứng

0,803

mềm

0,963

mềm

0,947

mềm

0,987

dẻo mềm

0,918

dẻo mềm

0,945

dẻo

0,823

dẻo

0,925

dẻo

0,964

dẻo

0,995

dẻo

0,905

cứng

0,803

14 0 115 175 214 235 264 Sét, dẻo 0,963

mềm

mềm

0,947

mềm

0,987

dẻo mềm

0,918

dẻo mềm

0,945

dẻo

0,823

20 0 118 182 205 230 257 Cát pha,

dẻo

0,925

dẻo

0,964

dẻo

0,995

dẻo

0,905

mềm

0,947

mềm

0,987

dẻo mềm

0,918

dẻo cứng

0,928

dẻo mềm

0,955

cứng

0,853

mềm

0,935

dẻo

0,974

dẻo

0,984

mềm

0,975

34 0 70 124 178 232 248 Sét, dẻo

mềm

0,935

dẻo

0,823

36 0 115 175 214 235 264 Sét pha,

dẻo mềm

0,943

Ghi chú: Số thứ tự của SV trong danh sách dự thi kết thúc học phần = Số đề thi

Ví dụ: SV Ngô Đức Dĩ có STT là 1 thì làm Đề số 1