Báo cáo thí nghiệm môn Địa chất công trìn

KHÁI NIỆM VÀ MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: 1 Khái niệm 1.1 Thành phần hạt - Thành phần hạt là hàm lượng phần trăm các hạt có độ lớn khác nhau ở trong đất - Biểu diễn bằng tỉ lệ phần trăm so với

DAI HOC QUOC GIA TPHCM TRUONG DAI HOC BACH KHOA

MỤC LỤC

I.KHÁI NIỆM VÀ MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 3

Il TIEU CHUAN THi NGHIEM 3

II QUY TRINH THI NGHIEM 3

V TINH TOAN KET QUA VA NHAN XÉT 9

L ĐỊNH NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH 13

IL TIÊU CHUẨN THÍ NGHIỆM 13

II TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 13

IV BAO CAO KET QUA VA NHAN XÉT 20

BÀI 3: XÁC ĐỊNH ĐỘ CHẶT TIEU CHUAN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 5-7 23

LINH NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH 23

II TIÊU CHUẨN THÍ NGHIỆM 23

II DỤNG CỤ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 23

IV TÍNH TOÁN KẾT QUÁ VÀ NHẬN XÉT 29

I.KHÁI NIỆM VÀ MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 31

II TIÊU CHUẨN THÍ NGHIỆM 31

IV TINH TOAN KET QUA 50

L GIGI THIEU VE THI NGHIEM XUYEN TIEU CHUAN 52 II.NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 32

TIL KÉT QUÁ SPT 2 52-6 2SSE12S821181192114111214111211121111E 111111211111 118110.11T118 11.11011111 11 1111110111011111011211111 11122, 54

L GIỚI THIỆU VỀ THÍ NGHIỆM XUYÊN TINH (CPT)

i8 989)001/6005186.2112)78.4045100n120(9 05 n THKÊẾT QUẢ TÍNH TOÁN CPT 000cc n 2n ch nh n nh nen kh kh kh ke kk k kk vinbt venta ees

BÀI 1: THÍ NGHIỆM PHAN TÍCH THANH PHAN HAT CUA DAT

I KHÁI NIỆM VÀ MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:

1 Khái niệm

1.1 Thành phần hạt

- Thành phần hạt là hàm lượng phần trăm các hạt có độ lớn khác nhau ở trong đất

- Biểu diễn bằng tỉ lệ phần trăm so với khối lượng của mẫu đất khô tuyệt đối

II TIEU CHUAN THÍ NGHIỆM

TCVN 4198:2014 Dat xdy dung — Phuong phap phan tich thành phần hạt trong phòng thi nghiém (Soils — Laboratory methods for particle - size analysis)

TCVN 5747:1993 Dat xay dung - Phan loai

ASTM D422 — 63 (2007) : Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils

HI QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM

1.Dụng cụ thí nghiệm

1.1 Phương pháp rây khô và rây rửa

Bộ sàng ( có ngăn đáy và nắp); cân kỹ thuật, máy sàng lắc, tủ sấy, chày và cối dé giã đất Bàn chải, cọ để quét đất bám vào ray

+ binh | dung mau

+ nước (huyền phù): 1 lit

+ bình 2 đựng nước dùng để rửa tỷ trọng kế

- Máy khuấy, que khuấy

- Nhiệt kế: dùng để đo nhiệt độ thay đôi đề hiệu chỉnh kết quả thí nghiệm (khi nhiệt độ thay đôi ->

độ nhớt hỗn hợp thay đôi -> vận tốc rơi thay đôi -> phải hiệu chỉnh) - Đồng hồ bắm giây, chén đựng mẫu đất, bình cao su hút nước, hóa chất Na4P2O7 đề làm phân tán

2 Các bước thí nghiệm

2.1 Phương pháp rây khô

Bước 1:

Lấy mẫu đất đã được chuẩn bị như bước được nêu trên

Cân khối lượng mẫu đất trước khi rây với độ chính xác phủ hợp với từng loại rây

Bước 2:

Lắp bộ rây theo thứ tự kích thước mắt rây nhỏ dần từ trên xuống dưới vào ngăn đáy: Rây có kích thước lớn nhất trong bộ sàng phải thích hợp với cỡ hạt to nhất trong mau dat thi nghiệm

Đồ mẫu đất có khối lượng biết trước vào sàng trên cùng, rồi sàng bằng tay hoặc bằng máy, thời gian sàng lắc tối thiểu là 10 phút

Có thê kiểm tra bằng cách để I tờ giấy trắng bên dưới , khi nào không còn hạt đất nao rơi xuông

Bước 3:

Cân khối lượng từng nhóm hạt trên các cỡ sàng theo nguyên tắc cân cộng dồn Cuối cùng cân khối lượng phần hạt trong đáy rây Nếu tổng lượng đất sau khi thí nghiệm và trước khi thí nghiệm chỉ hao hụt 1%, nghĩa là thí nghiệm đạt yêu cầu Bước 4:

Sau khi rây khô lấy từ dưới đáy rây 1 lượng đất khoảng 50g để làm tiếp thí

nghiệm rây rửa nước (sảng ướt)

2.2 Đối với rây rửa

Bước I1: Rây rửa đất qua rây No.200 (ray thành cao)

Bước 2: Sây phần đất trên rây No.200

Bước 3: Rây khô phần đất đã sấy băng bộ rây (No.20, No.40, No.100, No.200)

2.3 Phương pháp tỷ trọng kế

Bước 1: Chuẩn bị mẫu đất : Lấy một lượng đất khô qua rây No.40 vừa đủ để tiễn

hành thí nghiệm, phụ thuộc vào từng loại đất:

+ 20 g đến 25 g đối với đất sét

+ 30 g đến 35 g đất sét pha

+ 40 ¢ dén 50 g đối với đất cát pha

Bước 2: Cho mẫu đất vào trong chén sứ và nghiền bằng chày có bọc cao su.Đồ hỗn hợp đất và nước cất vào trong bình tam giác và đun trong khoảng 5 đến 10 phút để tách rời các hạt mịn.Đề tránh đông tụ (kết tủa), cho thêm 25 cm ° pirophotphat natri có nồng độ 4% hay 6,7% pirophotphatnatri ngậm nước và ngâm khoảng 16h

Bước 3: Cho hỗn hợp vừa trộn vào bình thủy tính, & thêm nước cho đúng 1,000cm (1 lí)

Bước 4: Dùng que khuấy đều huyền phù trong khoảng thời gian Iphút.20 giây sau khi thôi khuấy, thả tỷ trọng kế vào trong huyền phủ

Bước 5:

Đọc và ghi nhận các số đọc tỷ trọng kế tại thời điểm 30”, I phút, 2 phút

Kiểm tra nhiệt độ huyết phù bằng nhiệt kế , sau đó cứ 30 phút kiểm tra nhiệt độ huyết phù | lần

Tiếp tục ghi nhận các số đọc trên tỷ trọng kế tại các thời điểm 4 phút, 8 phut ,

15 phút ,.,, 24h

3.Hình ảnh thí nghiệm

Hình 1

Hình 2

Hình 3

VI TINH TOAN KET QUA VA NHAN XET

1 Thi nghiém ray sang

Khối lượng tông cộng trước khi sàn: A = 712g

Khối lượng tông cộng sau khi sàn: A'= 413,5g

2 Thí nghiệm rây rửa:

Khối lượng đất rây rửa m = 50g

4 Đồ thị cấp phối hạt

BIEU ĐỎ BIEU DIEN KET QUA PHAN TICH THANH PHAN HAT CUA DAT

Logarit đường kinh D (mm)

Nhận xét kết quả đây là một cấp phối tốt

11

BÀI 2: GIỚI HẠN CHẢY VÀ GIỚI HẠN DẺO

I DINH NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH

1 Định nghĩa

- Giới hạn Atterberg là các giới hạn độ âm (%) được dùng đề xác định ứng xử của đất

- Giới hạn dẻo của đất (Wp): Độ âm mà đất loại sét có kết cấu bị phá hoại chuyên từ trạng thải cứng sang trang thại dẻo

- Gidi han chay (WL): D6 4m mà đất loại sét có kết cầu bị phá hoại chuyển tir trang thai déo sang trang thai chay

Il TIEU CHUAN THÍ NGHIỆM

- TCVN 4197 : 2012 Đất xây dựng - Phương pháp xác định giới hạn dẻo va giới han chảy trong phòng thí nghiệm

- ASTM D 4318 Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils

II TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

1.Thí nghiệm xác định giới hạn chảy- Chỏm cầu Casagrande

- Là độ âm của bột đất nhào với nước

- Được xác định bằng dụng cụ quay đập Casagrande

- Khi rãnh đất được khít lại một đoạn gần 13 mm (0,5 inch = 12,7 mm) sau 25 nhat dap

12

Bước 1: Chuan bi mau: 100g dat say kh6, qua ray #40

- trộn với nước đủ nhão trên kính nhám (chén sử), ủ trong 2

giờ (dao trộn)

Bước 2: Làm âm chỏm cầu Cho đất vào khoảng 2/3 chỏm cầu bằng

dao trộn, lưu ý:

13

- tránh đề bọt khí

- dé | khoảng trông phần trên chừng 1/3 đường kính đĩa

- độ dày lớp đất không nhỏ hơn 10mm

Bước 3: Dùng dao cắt rãnh chia đất làm 2 phần theo phương vuông

gÓc với trục quay

Bước 4: Quay đều với vận tốc 2 vòng/sec, đếm số lần rơi N cho đến

khi đất trong đĩa khép lại 1 doan 12,7mm

Bước 5 Lấy 10-20g đất xung quanh rãnh khép để xác định độ âm

Bước 6 Lặp lại thí nghiệm khi tăng hay giảm độ âm

1.3 Hinh ảnh thí nghiệm:

Chuan bị mầu đât đã ủ nước

14

Dùng dao cắt rãnh chia đất làm 2 phần theo phương vuông góc với trục quay

15

Quay đều với vận tốc 2 vòng/sec, đếm số lần rơi cho đến khi đất trong đĩa khép lại l đoạn

127mm

Lấy 10-20g dat xung quanh rãnh khép để xác định độ âm

2 Thí nghiệm xác định giới hạn dẻo

2.1 Trình tự thí nghiệm

Bước 1: Chuẩn bị mẫu: Dùng đất ở thí nghiệm xác định giới hạn chảy

(nhão), để khô

16

Bước 2: Lấy một ít đất và dùng các đầu ngón tay lăn đất nhẹ nhàng trên kính nhám (hoặc vật thé hút nước) cho đến khi thành que tròn ( dây đất) có đường kính = 3 mm mà kháng cách các vết nứt khoang 10mm

Nếu đường kính dây đất >3mm mà có vết nứt —> cho thêm nước làm thí nghiệm như trên

Nếu đường kính dây đất = 3mm mà chưa có vết nứt > vé lại thành

hon và tiếp tục lăn cho đên khi đạt kết quả như trên

Bước 3: Lấy những dây đất đạt được điều kiện đem xác định độ âm

Độ âm này chính là giới hạn đéo của đất

2.2 Hinh ảnh thí nghiệm

Dùng đất ở thí nghiệm xác định giới hạn chảy (nhão), để khô

17

lăn đất nhẹ nhàng trên kính nhám

18

Lấy những dây đất đạt được điều kiện đem xác định độ âm

Iv BAO CAO KET QUA VA NHAN XET

Giới hạn dẻo

26 29.5

25

13 37.50%

12.7

33

27

13 42.86%

* Xác định loại đất theo TCVN 9362_2012:

Phân loại đất sét theo chi sé déo:

1 Phân loại đất sét theo chỉ số sệt:

BAI 3: XAC DINH DO CHAT TIEU CHUAN TRONG PHÒNG THÍ

- Trong đất tồn tại hệ số rỗng (e) do cầu tạo của hệ khung hạt dat

- Đầm chặt đất là l phương pháp cơ học để gia tăng tỷ trọng của đất bằng cách giảm thể tích khí trong đất (giảm hệ số rỗng e)

2.Mục đích

- Những công trình như : đắp nền đường, nền nhà, đê, đập, sân bay công trình san lấp, hay những công trình tương tự cần phải lu lèn hay đầm chặt thì trước khi thiết kế cần phải xác định dung

trọng khô ( Y4 max ) và độ âm tối ưu ( Wop ) — tối ưu hóa cho công tác lu lèn

- Những công trình đã thi công (đã lu lèn) cần phải kiểm tra chất lượng và độ chặt nền; cần phải thí nghiệm đầm chặt để xác định hệ số đầm chặt k

- Ưu điểm của việc đầm chặt đất

+ Gia tang kha nang chiu tải dat

+ Giảm độ lún

+ Giảm thắm

+ Giảm hư hỏng do đông lạnh

+ Giảm hư hỏng do xói mòn

- Các yếu tô ảnh hưởng

+ Loại đất

+ Độ âm (W,.)

+ Năng lượng đầm

I TIEU CHUAN THI NGHIEM

TCVN 4201:2012 Đất xây dựng - Phương pháp xác định độ chặt tiêu chuan trong phòng thí nghiệm

II DỤNG CỤ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

1.Dụng cụ thí nghiệm:

- Céi dam proctor tiéu chuân:

+ Đáy khuôn có D=4 inch; H=4.6 inch; V=944 cm”

+ Nắp khuôn có D=4 inch; H=2.5 inch

- Búa đầm proctor tiêu chuẩn:

+ Trọng lượng 2.5kg, chiều cao roi 30.48cm, qua dam co D=2 inch

23

- Cân lớn

- Rây No.4 (d=4.76mm)

- Muỗng xúc đất, dao gat dat, tu sấy,

2 Trình tự thí nghiệm

Bước 1: Chuẩn bị mẫu

- Làm khô mẫu đất hay sấy khô t <50°C

- Dùng chày làm tơi đất cho lọt qua rây No.4

- Lấy 3kg đất

- Cho nước vào đất khô để tạo độ âm

+ Đối với cát cho lần thí nghiệm đầu tiên có độ âm khoảng 5%

+ Đối với đất sét cho lần thí nghiệm đầu tiên có độ âm khoảng 10%

- Lượng phun nước vào đất dé dự chế độ âm theo công thức: W¡

* wụ: độ âm của đất trước khi làm âm thêm, (%)

+ Q: khối lượng đất trước khi làm âm thêm, (g)

* (w-wn): độ tăng độ âm (2~3%)

Bước 2: Đầm chặt

- Cân trọng lượng khuôn

- Dùng muỗng xúc đất đô vào khuôn

- Chia thành 3 lớp, mỗi lớp đầm n chày phân bố đều trong khuôn tùy vào loại đất mà số búa cần

sẽ khác nhau

+n=25 chày đối với đất cát và cát pha sét

+n=30-40 chày đối với đất sét pha cát và sét có Ip<30

+n=40-50 chảy đối đất sét có I,>30

Bước 3: Xác định độ âm

- Sau khi đầm xong, tháo cổ khuôn và dùng dao gặt bằng mặt đề tránh lồi lõm thiếu thể tích Đem cân trọng lượng khuôn và đất (g)

- Lay mau dat ra khỏi khuôn

- Lay mẫu đất đề xác định độ âm

- Làm tơi mẫu đất và cho thêm nước (tăng độ âm 2-3%)lặp lại thí nghiệm

3 Hinh ảnh thí nghiệm

24

Cân khối lượng lon

25

Đỗ nước vào đất và trộn đều

Cân khối lượng khuô

26

Cho đất vào khuôn tiễn hành đầm làm (chia làm 3 lớp mỗi lớp 40 chày)

27

Cân khối lượng khuôn và đất âm

28

IV TÍNH TOÁN KÉT QUÁ VÀ NHẬN XÉT

MI - Trọng lượng đất âm + lon 8 181.5 | 179.5 | 181.5 | 302.0 | 159.0

M2 - Trọng lượng đất khô + lon 8 167.848 | 159.653 | 162.625 | 162.625 | 153.731

Dựa vào đồ thị, ta tìm được:

BÀI 4: THÍ NGHIỆM CÁT TRỰC TIẾP

LKHAI NIEM VÀ MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

1.Cơ chế phá huý đất

Khi phá hủy, ứng suất cắt đọc theo mặt phá hoại (+) đạt đến sức chống cắt của đất (( hay S) 2.Khái niệm

Năm 1776, Coulomb đã đưa ra một công thức tính sức kháng trượt của đất gồm hai thành phần:

+Thành phần phụ thuộc vào ứng suất pháp gọi là thành phần ma sát, ký hiệu là ø/znø với ø là góc

ma sat trong dat

+Thanh phần còn lại không phụ thuộc ứng suất pháp gọi là lực dính, ky hiệu là c

Đề thuận tiện sử dụng, Coulomb đã đưa ra công thức chống cắt dạng đơn giản:

S==otangt+c 3.Muc dich thi nghiệm:

Thi nghiém cắt trực tiếp để xác định các đặc trưng độ bền của đất (tính chất cơ học, c, 2), là thí nghiệm cô nhât và đơn giản nhât đề xác định thong s6 strc chong cat cua dat

Một mẫu đất trong tự nhiên có các đại lượng đặc trưng cho chỉ tiêu sức chống cắt của đất là lực dính c và góc ma sát ø Khi mâu đât chịu tác dụng của ứng suât pháp thắng đứng phân bô đêu ø thì sức chống cắt zcủa đất tuân theo quy luật Mohr — Coulomb

I TIEU CHUAN THÍ NGHIỆM

TCVN 4199-1995 Đắt xây dựng - phương pháp xác định sức chống cắt trong phòng thí nghiệm ở may cat phang (Soils- Laboratoy method of determination of shear resistance in a shear box)

ASTM D 3080 Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions

Il DUNG CU VA TRINH TU THI NGHIEM

1.Dung cu

Hộp cắt: gồm 2 thớt trên và đưới có hình vuông hoặc tròn có d=6.3m, h=2cm

Mẫu được đặt vào hộp cắt (giữa 2 thớt cắt) với 2 bản đá thắm xốp đệm trên và đệm dưới Hộp cắt đặt trên khung đỡ có thê chuyên động tự do trê n bị trượt đồng thời gắn chặt với thớt cắt dưới Khung được tác động bởi lực cắt và chuyên động theo vận tôc không chê được

Thớt cắt bên trên gắn với hệ đo lực cắt T bằng vòng ứng biến có đồng hò đo ứng suất cat t va đông hồ đo biên dạng đứng đề đo độ giản nở thể tích

31