73 IV. PHƯƠNG PHÁP XUYÊN TIÊU CHUẨN (SPT_ Standard Penetration Test) ðóng mũi xuyên có dạng hình ống mẫu vào trong ñất từ ñáy một hố khoan ñã ñược thi công phù hợp cho thí nghiệm (ASTM D1586). Sức kháng xuyên SPT (giá trị N): là số búa cần thiết ñể ñóng mũi xuyên vào trong ñất nguyên dạng 30cm. 1. Thiết bị thí nghiệm: - Thiết bị khoan: thành hố ổn ñịnh, bảo ñảm tối ña tính nguyên dạng của ñất dưới ñáy hố khoan, ñộ sâu cần thiết, ñường kính 55 ÷ 163mm, cần khoan có ñường kính 42mm. - ðầu xuyên: ống thép dài 810mm, ñường kính ngoài 51mm ± 15mm, ñường kính trong 38mm ± 15mm, gồm 3 phần (mũi, thân, ñầu nối). Hình 5.5 - Bộ búa: dùng tạo năng lượng ñóng mũi xuyên vào ñất, gồm 3 bộ phận (quả búa, bộ gắp búa, cần dẫn búa). 74 Hình 5.6 2. Tiến hành thí nghiệm: - Sau khi thực hiện các thao tác lấy mẫu, hoặc sau khi làm sạch ñáy hố khoan. - Lắp ñặt thiết bị. - Cho búa rơi tự do ở ñộ cao 76cm. ðếm số búa ñóng ñược sau khi xuyên ngập mỗi ñoạn 15cm. Số búa của hai ñoạn sau ñược gọi là sức kháng xuyên tiêu chuẩn, hoặc giá trị N. - Dừng xuyên, rút mũi xuyên lên khỏi mặt ñất, tháo ñầu xuyên ra khỏi cần khoan, rửa sạch và tháo rời thành 3 phần. Quan sát, mô tả, so sánh ñất chứa trong mũi và thân. Chọn mẫu ñại diện bảo quản trong túi nilon không thấm nước, hơi và khí. - Thí nghiệm dừng lại khi một trong các ñiều sau ñây xảy ra: + Tổng số búa ñóng trong một ñoạn lớn hơn 50 búa. + ðã ñóng ñược 100 búa. + Ống mẫu không dịch chuyển sau khi ñã ñóng 10 búa liên tục. + Ống mẫu ñã xuyên ñủ 45cm và không vi phạm các ñiều trên. 75 3. Chỉnh lý và giải thích kết quả: Các nhân tố ảnh hưởng ñến kết quả: - Lổ khoan chưa sạch. - Kết cấu tự nhiên của ñất bị phá hủy do cột nước trong hố khoan hoặc bơm quá mạnh. - Búa không rơi tự do hoặc không sử dụng cần dẫn búa. - Sử dụng ñầu mũi không ñúng tiêu chuẩn, cần khoan quá nặng hoặc quá dài. - Khi xuyên vào các lớp cát mịn hay cát bụi bão hòa nước, áp lực nước lổ rổng ở lân cận ống xuyên bị giảm, gây ra sự tăng tức thời của ứng suất hữu hiệu, do ñó Terzaghi và Peck (1948) ñã ñền nghị hiệu chỉnh: N = N’ nếu N’ < 15 búa/30cm N = 15 + 2 1 (N’ – 15) nếu N’ >15 búa/30cm Hệ số hiệu chỉnh do ảnh hưởng áp lực hữu hiệu của các lớp ñất nằm trên: C E = 0,5 ÷ 2 Hình 5.7 76 Hệ số hiệu chỉnh theo chiều dài cần: C L = 1 – 0,04(10 – L) nếu 1≤L≤10 C L = 1 nếu L>10 L: chiều dài cần khoan ñoạn xuyên Hệ số hiệu chỉnh theo ñường kính hố khoan: ðường kính hố khoan (mm) 115 150 200 C D 1 1,05 1,15 Hình 5.8 77 4. Ứng dụng kết quả SPT: - Xác ñịnh một số chỉ tiêu cơ lý ñất: ðối với ñất rời: góc ma sát và ñộ chặt tương ñối Theo Terzaghi, Peck, Meyerhof, Duhem Theo viện thiết kế móng Liên Xô ðối với ñất dính: sức chịu nén ñơn - Xác ñịnh module tổng biến dạng: E = (350 ÷ 500) lgN (Liên Xô) 78 E = a + C (N + 6) (T.P.Tassios, A.G. Anagnostopoulos) a = 40 khi N ≥ 15 a = 0 khi N < 15 C: hệ số phụ thuộc loại ñất, xác ñịnh theo bảng sau Loại ñất Sét Cát mịn Cát trung Cát thô Cát lẫn sạn sỏi Sạn sỏi lẫn cát C 3 3,5 4,5 7 10 12 - Tính sức chịu tải cho phép: ðối với móng nông: biểu ñồ của Terzaghi và Peck Phương trình của Teng (1962): q na = 34,5 (N – 3) + B B 7,0 1305,0 , (kN/m 2 ) B (m): bề rộng ñáy móng. Phương trình của Meyerhof (1956): q na = 12N, (kN/m 2 ) khi B ≤ 1,22m 79 q na = 8N 2 305,0 1305,0 + B B ,(kN/m 2 ) khi B > 1,22m Theo Tassios, Anagnostopoulos, sức chịu tải móng băng trên hạt rời: Q a = a 10 N a = 1 ñối với ñất không bảo hòa nước a = 3 2 ñối với ñất bảo hòa - ðối với móng cọc: theo Meyerhof với ñất hạt rời q p = 40N d L ≤ 400, (kN/m 2 ) f s = 2N, (kN/m 2 ) Q u = f s A s + q p A p Theo Decourt (1982), với tất cả các loại ñất: Sức chịu tải ma sát: Q s = C L f s C: chu vi cọc L: chiều dài cọc f s = 3,0 N + 10 (kPa) : ma sát dọc theo thân cọc N : giá trị trung bình của N dọc theo thân cọc N < 3 thì chọn N = 3 N > 50 thì chọn N = 50 Sức chịu tải mũi cọc: Q p = A p K 1 N K 1 : hệ số phụ thuộc loại ñất, cho trong bảng Kiểu ñất K 1 (kPa) Kiểu ñất K 1 (kPa) Sét 120 Cát pha 250 Sét pha 200 Cát 400 Theo Fukui và Shioi (1982). Theo Bộ xây dựng Nhật Bản. . 73 IV. PHƯƠNG PHÁP XUYÊN TIÊU CHUẨN (SPT_ Standard Penetration Test) ðóng mũi xuyên có dạng hình ống mẫu vào trong ñất từ ñáy một hố khoan. ñược sau khi xuyên ngập mỗi ñoạn 15cm. Số búa của hai ñoạn sau ñược gọi là sức kháng xuyên tiêu chuẩn, hoặc giá trị N. - Dừng xuyên, rút mũi xuyên lên khỏi mặt ñất, tháo ñầu xuyên ra khỏi. Sử dụng ñầu mũi không ñúng tiêu chuẩn, cần khoan quá nặng hoặc quá dài. - Khi xuyên vào các lớp cát mịn hay cát bụi bão hòa nước, áp lực nước lổ rổng ở lân cận ống xuyên bị giảm, gây ra sự