Báo cáo thí nghiệm Địa chất công trình

BÀI 4: THÍ NGHIỆM CnT TRoC TIẾP1.Mục đích thí nghiệm: -Thí nghiệm cắt trực tiếp để xác định các đặc trưng cơ bản của đất tính chất cơ học: c, φ, từ đó đánh giá: -Dao, bình nước, các quả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Giảng viên hướng dẫn: Lê Tuấn Anh

Lớp: L12 Nhóm:

Năm học: 2023-2024 MỤC LỤC:

PHẦN II THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT

PHÒNG)

BÀI 1: THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT

theo phần trăm các nhóm hạt khác nhau trong đất

Dựa vào thành phần hạt và đường cấp phối hạt để đánh giá mức độ đồng đều

‐

và cấp phối; tính thấm nước; chọn vật liệu xây dựng; dự đoán sự biến đổi tính chất

cơ lý xác định độ lớn nhóm các cỡ hạt; sự phân bố và phân loại đất

-Cân (độ chính xác 1g đối với cân lớn, 0,1g đối với cân tiểu)

-Dụng cụ chia đất, muỗng xúc đất, chày cao su, lò sấy (105 C), máy rây…o

-Máy khuấy, que khuấy

-Nhiệt kế: dùng để đo nhiệt độ thay đổi để hiệu chỉnh kết quả thí nghiệm khi nhiệt độ thay đổi → độ nhớt hỗn hợp thay đổi → vận tốc rơi thay đổi → phải hiệu chỉnh

-Đồng hồ bấm giây, chén đựng mẫu đất, bình cao su hút nước, hóa chất Na4P2O7

3

- Sau khi kết thúc rây khô, lấy m(g) đất tại đáy rây tiến hành rửa qua rây No.200 đếnkhi nào nước qua rây No.200 không còn hạt đất Phần đất nằm trên rây No.200 ( No.20, No.40, No.80, No.100, No.140, No.200) Phần đất rửa lọt qua rây No.200 trong nước sẽ được cô đặc còn 1000ml để thực hiện thí nghiệm lắng đọng.

b Thí nghiệm lắng đọng:

- Phần đất và nước qua rây No.200 sẽ được cô đặc còn 1000ml và cho vào ống đong để thực hiện thí nghiệm lắng đọng Dùng que khuấy đều dung dịch huyền phù ( đất+ nước) trong ống đong, sau đó thả tỷ trọng kế vào và đọc số đọc trên tỷ trọng kế tại các thời điểm 30”,45”,1’,2’,4’,8’,15’,30’, 1h, 2h, 4h

(Một số hình ảnh trong quá trình thí nghiệm)

Hình 3:Quy trình thực hiện Hình 4: Quy trình thực hiện

5

Số đọc đãhiệu chỉnhRc

Cự lychìmlắng Hr

Đườngkính d(mm)

% KLmịn hơn,P(%)

0.001 0.01

0.1 1

10

20 40 60 80 100 120

Đường cấp phối hạt

BÀI 2: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC GIỚI HẠN

wP : độ ẩm giới hạn dẻo (từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo)

wL : độ ẩm giới hạn nhão hay chảy (từ trạng thái dẻo sang trạng thái nhão)+ Chỉ số nhão/chảy (Độ sệt):

- Dùng dao c t rãnh, chia đ t trong ch m c u thành 2 ph n b ng nhau ắ ấ ỏ ầ ầ ằ

(kho ng cách khe h 2 mm, dày 8 mm)ả ở

Cho ch mỏ c uầ nâng lên và r iơ xu ngố h = 1 cm, v nr ậ t cố v = 1 l n/30s,ầ đ mế số

l nầ r iơ N cho đ nế khi đ tấ ở 2 ph nầ ch mỏ c uầ khép l iạ

- L y đ t n i khép l i trong ch m c u b vào lon, cân, đem m u s y khô ấ ấ ơ ạ ỏ ầ ỏ ẫ ấ

(24h), cân m u đ tẫ ấ khô; xác đ nh đ m.ị ộ ẩ

- L yấ đ tấ trong ch mỏ c uầ ra, tr nộ đ uề cho b cố b tớ h iơ n c,ướ làm l iạ TN nh ư trên

- Làm TN tương tự kho ng 3-4ả l n, xácầ đ nhị s l nố ầ r iơ Ni-1 < 25 < Ni

2.XÁC Đ NH GI I H N D O (W Ị Ớ Ạ Ẻ P )

- L y ph n đ t d t TN gi i h n nhão, tr n đ u, đ cho b c h t h i nấ ầ ấ ư ừ ớ ạ ộ ề ể ố ế ơ ước

- Sau đó dùng tay ve tròn thành nh ng con lăn (dùng 4 đ u ngón tay đ lăn) Khi th yữ ầ ể ấ

nh ng que đ t d = 3 mm và b t đ u n t thì đem nh ng m u đ t đó cân, s y khô đữ ấ ắ ầ ứ ữ ẫ ấ ấ ểxác đ nh đ m (N u d > 3 mm, n t thì thêm nị ộ ẩ ế ứ ước; d < 3 mm, ch a n t thì g p l iư ứ ấ ạ

xe ti p) Làm thí nghi m 2 l n song song và l y k t qu trung bình; sai s 2 l n TN <ế ệ ầ ấ ế ả ố ầ

15 20 25 30 35 40 0

BÀI 3: THÍ NGHIỆM ĐẦM CHẶT PROCTOR TIÊU CHUẨN

Khuôn Proctor tiêu chuẩn V = 944cm3

Búa dầm (độ rơi h = 30,48cm = 12 inch, Q = 2,5kg)

Rây N4 (4,76mm)

Cân lớn (cân kl đất + khuôn), cân nhỏ (xác định độ ẩm)

Dụng cụ chia đất, muỗng xúc đất, dao gạt đất, dụng cụ xác định độ ẩm,…

III Trình tự thí nghiệm:

Làm khô mẫu đất hoặc sấy khô t < 50 oC, dùng chày để làm tơi đất, cho lọt qua rây N4, lấy khoảng 3kg đất

Sau đó thêm nước vào rồi trộn đều

Cân trọng lượng khuôn, dùng muỗng xúc đất đổ vào khuôn, chia thành 3 lớp, mỗi lớp đầm n chày phân bố đều trong khuôn

Dùng dao gạt bằng phía trên, cân trọng lượng khuôn và đất (G)

Lấy mẫu đất ra khỏi khuôn

Lấy mẫu đất ở 3 lớp đầm để xác định độ ẩm (cân trọng lượng long và mẫu, sấy khô, cân lại trọng lượng lon và mẫu đất khô => xác định được độ ẩm)

Làm tơi mẫu đất và thêm nước vào ( độ tăng độ ẩm 2-3%) và lập lại TN như trên

Cứ như thế, lặp lại TN đến khi nào cân thấy trọng lượng đất và khuôn giảm hay tốc

độ tăng của (đất + khuôn) < tốc độ tăng của độ ẩm

11

(Mô t số hình ảnh trong quá trình thí nghiệm)

Hình 1: Rã đất

Hình 2: Đổ đất vào khuân

BẢNG KẾT QUẢ TN ĐẦM CHẶT PROCTOR TIÊU CHUẨN

A-Trọng lượng đất ẩm + lon g 94,662 82,894 79,253B-Trọng lượng đất khô + lon g 91,136 77,835 72,547

Dung trọng khô (γd) g/cm3 1,605 1,601 1,623

BÀI 4: THÍ NGHIỆM CnT TRoC TIẾP

1.Mục đích thí nghiệm: -Thí nghiệm cắt trực tiếp để xác định các đặc trưng cơ bản

của đất (tính chất cơ học: c, φ), từ đó đánh giá:

-Dao, bình nước, các quả cân để tạo áp lực

-Mẫu đất nguyên dạng hoặc chế bị

3.Trình tự thí nghiệm:

-Cắt 3 mẫu đất (dày 30cm) cho 3 lần thí nghiệm với 3 cấp tải trọng khác nhau-Bôi trơn nhớt vành trong hộp cắt

-Dùng dao vòng ấn vào mẫu đất và gạt bằng hai mặt

-Đặt mẫu đất vào hộp cắt ở giữa 2 tấm đá bọt và khóa chốt cẩn thận

-Đặt hộp vào máy cắt, điều chỉnh đồng hồ về 0, lấy các chốt ở hộp cắt ra

-Đặt tải trọng đứng theo đúng với cấp tải

-Cho máy cắt với tốc độ 1mm/min đến khi nào mẫu bị phá hoại; ghi lại giá trị (τ) ứng với lúc đồng hồ đo ứng lực ngang đạt giá trị max

(Mô t số hình ảnh trong quá trình thí nghiệm)

Hình 1: Chuẩn bị mẫu Hình 2: Đưa mẫu vào máy

Hình 3: Mẫu có lớp thấm nước Hình 4: Tạo mạch dòng chảy

15

- Dụng cụ tạo mẫu (dao vòng: chiều cao 2 cm, diện tích mặt cắt ngang 20 cm2 ; dụng

cụ gọt mẫu, có thể dùng dây cắt đối với mẫu đất sét mềm)

- Đồng hồ bấm giây, tải trọng tạo áp lực đứng, cân, lò sấy

3.Trình tự thí nghiệm:

-Dùng dao vòng và dụng cụ gọt mẫu để lấy mẫu từ mẫu nguyên dạng

-Cho mẫu đất đã lấy vào hộp nén giữa 2 tấm đá bọt -Đặt hộp nén vào máy nén -Điều chỉnh đồng hồ về vị trí 0

-Cân bằng cánh tay đòn bằng thủy kế

-Chất tải trọng theo từng cấp: 0,25; 0,5; 1; 2; 4; kg/cm 2 … Mỗi cấp tải tác dụng lên mẫu được giữ cho đến khi đạt ổn đình biến dạng nén, có thể tối thiểu khoảng 24h (biến dạng không vượt quá 0,01mm trong 30 phút đối với đất cát, 8 giờ đối với đất cát pha, 12 giờ đối với đất sét pha hoặc đất sét có chỉ số dẻo I < 30).p

-Theo dõi và ghi biến dạng nén trên đồng hồ đo biến dạng dưới mỗi cấp tải trọng ngay sau khi 15 giây tăng đến khi biến dạng ổn định theo quy ước Khoảng thời gian đọc lần sau lấy gấp đôi so với lần đọc trước: 30s, 1m, 2m, 4m, 8m, 15m, … 1h, 24h-Sau khi biến dạng của mẫu đất đã ổn định ở cấp áp lực cuối cùng thì tiến hành dở tải.Nguyên tắc giở tải cũng giống như lúc đặt tải là giờ cấp thứ tự là 4; 2; 1; 0,5; 0,25 kg/cm 2 Đo lại chuyển dịch của đồng hồ đo biến dạng

17

Áp lực nén p (kN/m ) 2 Số

đọc

Hệ số rỗng e

1 LÝ THUYẾT CHUNG

1.1 KHOAN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ LẤY

MẪU ĐẤT NGUYÊN DẠNG

a Khoan khảo sát Địa chất công trình

a.1 Mục đích việc khoan khảo sát Địa chất công trình :

- Khoan thăm dò dùng để nghiên cứu trực tiếp đất đá và tình hình địa chất ở dưới mặt đất cũng như lấy mẫu nguyên dạng phục vụ cho công tácthí nghiệm trong phòng

- Xác định các điều kiện địa chất công trình phục vụ cho việc thiết kế, thi công và quản lý khai thác công trình

- Vị trí địa lý khu vực xây dựng

- Địa hình địa mạo

- Cấu tạo và cấu trúc địa chất

- Điều kiện địa chất thủy văn

- Điều kiện phân bố vật liệu xây dựng

a.2 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm:

Sơ đồ dàn khoan theo phương pháp xoay đập

đàn hồi bằng dung dịch bentonite

21

5 Công tác vệ sinh hố khoan

b Lấy mẫu đất nguyên dạng

b.1Quy trình lấy mẫu đất nguyên dạng:

+ Mẫu nguyên trạng được lấy từ hố khai đào và từ lỗ khoan Để lấy mẫu ta dùng ống mẫu nguyên trạng

+ Mẫu phải đóng hộp mới giữ được nguyên trạng thì lấy bằng ống vát, đảm bảo chiều cao ống không được nhỏ hơn đường kính ống

+ Khi lấy mẫu từ lỗ khoan bằng ống mẫu nguyên dạng, chiều dài của ống không vượt quá 2,0m đối với đá, 1,5m đối với đất hòn lớn và 0,7m

22

đối với đất loại sét và đất loại cát

+ Mẫu nguyên trạng của đá bền vững không bị phá hủy do tác động cơ học của dụng cụ khoan và dng dịch rửa thì được lấy bằng phương pháp khoan xoáy, với ống mẫu đơn Cho phép sử dụng nước hoặc dung dịch sétlàm nước rửa

+ Mẫu nguyên trạng của các loại đất khác phải lấy bằng ống mẫu kép, có ống trong không quay mà chỉ tịnh tiến, với điều kiện chỉ dùng dung dịch sét làm nước rửa và đảm bảo chế độ khoan như sau: tải trọng dọc trục từ 6kN đến 10kN, tốc độ quay nhỏ hơn 100r/min

b.2Cách bảo quản mẫu:

+ Mẫu đất lấy vào hộp cứng hoặc ống vát phải được bao gói ngay Hai đầu của hộp được đậy bằng nắp kín, có đệm cao su Nếu không có đệm cao su, chỗ tiếp xúc giữa nắp và hộp phải được lót bằng hai lớp vật liệu cách li hoặc phủ kín bằng parafin nóng chảy Trước khi đậy nắp, đặt phiếu mẫu thứ nhất lên trên mẫu Dán phiếu mẫu thứ hai lên mặt bên của hộp cứng và nhất thiết phải đánh dấu mặt trên Parafin dùng để cách

li mẫu nguyên trạng với không khí bên ngoài phải có nhiệt độ nóng chảy từ 57 0C đến 60 0C Để tăng tính dẻo của parafin, phải trộn thêm

từ 35 % đến 50 % nhựa đường (theo khối lượng)

1.2 THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN SPT

1.2.1 Mục đích thí nghiệm :

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

23

- Bằng việc đếm số búa đập để đưa ống mẫu cắm vào đất và lấy mẫu đấtkhông nguyên dạng từ đó có được kết quả cho phép đánh giá sơ bộ trạng tháicủa đất ở hiện trường.

- Terzaghi và Peck đã tập hợp, thống kê phân tích các giá trị thí nghiệm SPT

để xác định sức kháng xuyên và lập phương pháp thiết kế móng nông.1.2.2 Nguyên lý 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 sốbúa 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

Mẫu SPT và ống lấy mẫu

B4: Lấy chỉ số tạ đóng của 30cm cuối cũng là chỉ số SPT

Khoảng cách thí nghiệm SPT thông thường từ 1-3m, tùy theo độ

đồng nhất của nền

1.2.5 Ứng dụng kết quả thí nghiệm

1.2.5.1 Đất trong ống lấy mẫu có thể được dùng để mô tả đất

và sử dụng cho một số thí nghiệm về tính chất động của đất

1.2.5.2số N có thể được dùng để đánh giá trạng thái, độ chặt và sức chịu nén đơn của đất tại hiện trường bằng cách tra

 Phân chia chi tiết địa tầng thành các lớp đất có chất lượng xây dựng khác nhau, đánh giá được mức độ đồng nhất của đất nền.

Đánh giá được độ chật cảu đát loại cát, trạng thái của đất loại sét.

Xác định được một số đặc trưng về độ bền và biến dạng của đất nền.

Cho phép xác định được chiều sâu lớp đặt mũi cọc Tài liệu xuyên tĩnh thường được sử dụng để tính toán sức chịu tải của cọc.

Việc áp dụng phương pháp xuyên tĩnh trong khảo sát ĐCCT cho phép bổ sungđầy đủ các thông tin ĐCCT của đất nền phục vụ thiết kế công trình cũng nhưnâng cao độ chính xác và chất lượng của tài liệu khảo sát ĐCCT

25

1.3.1.1 Trong quá trình xuyên CPT, có thể đo được:

+ Sức kháng xuyên đơn vị của đất ứng với mũi xuyên (qc)

+ Sức kháng bên đơn vị của đất (fs)

1.3.1.2 Thí nghiệm CPT được dùng để:

+ Phân chia địa tầng

+ Xác định các đặc trưng vật lý, cơ học của đất nền

10 cm Mũi xuyên được ấn vào trong đất cùng với cần xuyên Việc đo sức2

kháng xuyên đầu mũi và ma sát bên được tiến hành liên tục và đồng thời.Mũi xuyên thường được gắn cảm biến các thông tin về sức kháng xuyên, masát thành, lực ấn được chuyển thành tín hiệu điện và truyền qua cáp đặt

trong cần xuyên về bộ phận đo ghi

Mũi xuyên CPT Gouda-Geo

mm, được cấu tạo bằng thép đặc biệt, bên trong rỗng để luồn dây cáp tínhiệu qua.

Hệ thống truyền lực

Dùng bơm thuỷ lực, pittong để ấn mũi xuyên và cần xuyên xuống đất

Hệ thống Interface gồm có các module điều khiển, màn hình hiển thị,…

 Cáp tín hiệu:

27

1.3.3 Trình tự thí nghiệm

Trước khi tiến hành thí nghiệm, cần kiểm tra toàn bộ thiết bị, xác định chính xác vị trí xuyên đúng thiết kế và neo chắc chắn vào lòng ddatas, tránh để nhổ neo trong quá trình xuyên

Tiến hành xuyên bằng cách tăng áp lực xuyên lên đầu cần xuyên Tốc độ

hạ xuyên 2cm/s Độ sâu xuyên được hiển thị trực tiếp Quá trình xuyên phải thực hiện liên tục, chỉ được phép dừng xuyên để nối cầu Khi xuyên phải thẳng, tránh xuyên chéo gây cong cần, kết quả xuyên sẽ không chính xác

1.3.4 Ứng dụng kết quả CPT

Kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh được biểu diễn dưới dạng bảng và biểu đồ thể hiện sức kháng đơn vị mũi xuyên và sức kháng ma sát thành đơn vị Căn cứ vào kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh có thể phân chia các đơn nguyên địa chất công trình theo thành phần và trạng thái của chúng

2 THoC TẬP BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 2.1 Mục đích khảo sát Địa chất công trình

2.2 Khối lượng khảo sát

- Tên công trình:

- Địa điểm:

- Khối lượng khảo sát gồm: 2 hố khoan và 1 hố xuyên

- Bảng tổng hợp khối lượng thực hiện:

28

Thí nghiệm SPT

Ghi chú

2.3 Kết quả khảo sát Địa chất công trình

Căn cứ vào kết quả khoan khảo sát tại các hố khoan địa tầng tại vị trí xây dựng công trình có thể phân thành các lớp sau:

Mực nước ngầm xuất hiện và ổn định ở độ sâu từ 2.5m đến 3.3m (tại thời điểm khoan lấy mẫu)

- LỚP 0:

•Thành phần chủ yếu: Đất thổ nhưỡng, sét pha cát lẫn ít rễ cây, màu xám đen, trạng thái dẻo chảy

•Lớp này phân bố như sau:

Tên hố khoan Độ sâu mặt lớp

(m)

Độ sâu đáy lớp (m)

Bề dày lớp (m) Số SPT

- LỚP 1:

•Thành phần chủ yếu: Sét pha cát màu xám trắng, trạng thái dẻo chảy

•Lớp này phân bố như sau:

Tên hố khoan Độ sâu mặt lớp

(m)

Độ sâu đáy lớp (m)

•Lớp này phân bố như sau:

Tên hố khoan Độ sâu mặt lớp

(m)

Độ sâu đáy lớp (m)

•Lớp này phân bố như sau:

Tên hố khoan Độ sâu mặt lớp

(m) Độ sâu đáy lớp (m) Bề dày lớp (m) Số SPT

29

HK2 3.2 5.2 2.0 21

- LỚP 4 :

•Thành phần chủ yếu: Sỏi sạn laterite lẫn ít sét, màu nâu đỏ, trạng thái cứng

•Lớp này phân bố như sau:

Tên hố khoan Độ sâu mặt lớp

(m) Độ sâu đáy lớp (m) Bề dày lớp (m) Số SPT

•Lớp này phân bố như sau:

Tên hố khoan Độ sâu mặt lớp

(m)

Độ sâu đáy lớp (m)

Bề dày lớp (m) Số SPT

- LỚP 6 :

•Thành phần chủ yếu: Cát mịn lẫn bột, màu vàng nhạt, xám trắng trạng thái rời

•Lớp này phân bố như sau:

Tên hố khoan Độ sâu mặt lớp

(m) Độ sâu đáy lớp (m) Bề dày lớp (m) Số SPT

•Lớp này phân bố như sau:

Tên hố khoan Độ sâu mặt lớp

(m)

Độ sâu đáy lớp (m)

Lớp 1: Sét pha cát màu xám trắng, trạng thái dẻo chảy

Lớp 2: Sỏi sạn laterite lẫn sét pha cát, màu nâu đỏ, nâu vàng, trạng thái nửa cứng

Lớp 3: Sét pha cát lẫn sỏi sạn laterite màu xám vàng, nâu đỏ, trạng thái nửa cứng

Lớp 4: Sỏi sạn laterite lẫn ít sét, màu nâu đỏ, trạng thái cứng

Lớp 5: Sét pha cát lẫn ít sỏi sạn laterite màu xám trắng đốm nâu vàng, trạng

30