Tiểu luận môn địa chất công trình nâng cao

ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Thành phần cấu trúc đất 1.2 Thống kê thông số địa chất theo TCVN 9362:2012 CHƯƠNG CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT 2.1 Các tiêu vật lý 2.1.1 Các tiêu khối lượng 2.1.2 Các tiêu trọng lượng 2.1.3 Các tiêu tỷ trọng 2.1.4 Hệ số rỗng e 2.1.5 Độ rỗng n 2.1.6 Độ ẩm (độ chứa nước) W 2.1.7 Thể tích riêng v 2.1.8 Độ bão hòa Sr 2.1.9 Độ chứa khí Av 2.2 Các phương pháp thí nghiệm 2.2.1 Xác định khối lượng riêng tự nhiên 2.2.2 Xác định khối lượng riêng khô 12 2.2.3 Xác định khối lượng riêng hạt 14 2.2.4 Xác định độ ẩm 14 2.2.5 Xác định tỉ trọng hạt 15 CHƯƠNG CÁC GIỚI HẠN ATTERBERG 19 3.1 Các tiêu trạng thái đất dính 19 3.2 Các phương pháp thí nghiệm xác định Giới hạn Atterberg: 20 3.2.1 Thí nghiệm xác định Giới hạn chảy (WL LL): 20 TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang i ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN 3.2.2 Thí nghiệm xác định Giới hạn dẻo (WP PL) [7]: 26 3.2.3 Thí nghiệm xác định Giới hạn co (Ws SL): 27 2.3 Chỉ số dẻo Ip Chỉ số chảy IL (hay Độ sệt B): 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang ii ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ thành phần cấu thành đất Hình 1.2 Quy trình thiết lập trị tiêu chuẩn trị tính tốn theo TCVN 9362-2012 Hình 2.1 Dụng cụ thí nghiệm theo phương pháp bọc sáp Hình 2.2 Dụng cụ thí nghiệm đo thể tích dầu hỏa 10 Hình 2.3 Dụng cụ thí nghiệm nón cát trường 11 Hình 2.4 Dụng cụ thí nghiệm tỷ trọng hạt 16 Hình 3.1 Trạng thái đất dính theo độ ẩm 19 Hình 3.2 Quả dọi thăng để xác định giới hạn chảy 21 Hình 3.3 Cấu tạo dụng cụ thí nghiệm theo phương pháp Cơn rơi 23 Hình 3.4 Kết thí nghiệm xác định giới hạn chảy theo phương pháp rơi 24 Hình 3.5 Thí nghiệm giới hạn lỏng chỏm cầu Casagrande 25 Hình 3.6 Biểu đồ xác định giới hạn chảy WL 26 Hình 3.7 Thí nghiệm xác định giới hạn dẻo đất 27 Hình 3.8 Bộ dụng cụ thí nghiệm xác đinh giới hạn co đất 27 Hình 3.9 Cấu tạo dụng cụ thí nghiệm xác định giới hạn co đất 29 Hình 3.10 Giản đồ Casagrande đê xác định tên trạng thái đất dính 33 TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang iii ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Công thức tính đổi tiêu vật lý thường dùng Bảng 2.2 Các phương pháp thí nghiệm xác định khối lượng riêng tự nhiên Bảng 2.3 Bảng tra hệ số điều chỉnh K theo nhiệt độ 17 Bảng 2.4 Giá trị GS tham khảo cho số loại đất 18 Bảng 3.1 Phân loại đất theo trị số IP 32 Bảng 3.2 Trạng thái đất theo độ sệt IL 32 TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang iv ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN CHƯƠNG MỞ ĐẦU Khi thiết kế móng cho cơng trình xây dựng, cần thiết phải đánh giá tính chất đất khu vực dành cho Để xác định đất tốt hay xấu mặt xây dựng phải dựa vào đặc trưng thể chất đất mà trước xác định tiêu vật lý đất 1.1 Thành phần cấu trúc đất Khí Nướ Nư cớ c v wV Vv Mw M w V Vw Mv M v Ma M Khí V M M Hạt H t Nướ Nư c cc Va Đất cấu tạo thành phần (3 pha), là: hạt rắn (pha rắn), dung dịch nước (pha lỏng) chất khí (pha khí) lỗ rỗng Các quan hệ lẫn khối lượng thể tích pha thành phần đóng vai trị quan trọng việc hình thành tính chất lý đất Có thể dùng sơ đồ mơ pha đất để làm rõ khái niệm đặt trưng tính chất vật lý đất s H tt Hình 1.1 Sơ đồ M thành phần cấu thành Khí Hạt đất Vs Khí Ms M s V Trong đó:        Vs: Thể tích phần hạt rắn đất Vw: Thể tích nước lỗ rỗng Va: Thể tích khí lỗ rỗng Vv = Vw+Va: Thể tích lỗ rỗng Ms: Khối lượng hạt đất Mw: Khối lượng nước lỗ rỗng M=Ms+Mw: Khối lượng đất (Xem khối lượng khí Ma = 0) TƠ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO 1.2 GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN Thống kê thông số địa chất theo TCVN 9362:2012 Chọn số lần thí nghiệm n (điều A.4 - 68) Thí nghiệm trường ∆ (ct A.5 - 66) ctc ; φtc (ct A.3, A.4 - 66) Atc (ct A.1 - 65) στ (ct A.12 - 68) σc ; σtg φ (ct A.10, A.11 - 67) σRn ; σγ (ct A.13, A.14 - 68) Chọn độ tin cậy ∝ (điều 4.3.6 - 19) Tra T∝ từ ∝ n (bảng A.1 - 67) (ct A.9 - 66) ρ (ct A.7, A.8 - 66) kd (ct A.6 - 66) Att (ct 12 - 18) Hình 1.2 Quy trình thiết lập trị tiêu chuẩn trị tính tốn theo TCVN 9362-2012 TƠ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN Chú thích: A.1: Atc  i n   Ai n i 1 A.2   p.tg  c n n n  n     i   pi2   pi   i  pi    i 1 i 1 i 1 i 1  A.3: ctc  n n  n    n i  pi   i   pi    i 1 i 1 i 1  A.4: tg tc   n  A.5:   n p    pi  i 1  i 1  n 2 i A.6: kd  1  A.7:   t  (với c, φ) A.8:   A.9:   t  n (với Rn, γ)  Atc n   pi (với c, φ) A.10:  c      i A.11:  tg     A.12:    n (với φ)   n   pi  tg  tc  ctc   i n2 i  (với c, φ) A.13:  Rn  A.14:     n   Rntc  Rni n 1 i  n    tc   i n 1 i TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH   (với Rn) (với γ) 1570160 1570161 Trang ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN Điều 4.3.6: Xác suất tin cậy ∝ trị tính toán đặc trưng đất lấy bằng:  ∝ = 0.95 tính theo sức chịu tải  ∝ = 0.85 tính theo biến dạng Điều A.4: số lượng thí nghiệm n để thiết lập trị tiêu chuẩn trị tính tốn đặc trưng đất Số lượng thí nghiệm n để thiết lập trị tiêu chuẩn trị tính tốn đặc trưng đất nói chung phụ thuộc vào mức độ đồng đất nền, độ xác yêu cầu tính tốn đặc trưng loại cơng trình, đồng thời quy định theo chương trình nghiên cứu Số lượng tối thiểu thí nghiệm tiêu đơn ngun địa chất cơng trình cần phải đảm bảo Đồng thời để tìm trị tiêu chuẩn trị tính tốn φ, c cần phải xác định không nhỏ giá trị τ trị số áp lực pháp tuyến p Số lượng thí nghiệm xác định trị tiêu chuẩn module biến dạng E phương pháp nén tĩnh trường Trường hợp đặc biệt cho phép hạn chế giá trị E giá trị chênh lệch khơng q 25% TƠ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN CHƯƠNG CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT 2.1 Các tiêu vật lý 2.1.1 Các tiêu khối lượng Khối lượng riêng tự nhiên (khối lượng thể tích tự nhiên): khối lượng đơn vị thể tích, ký hiệu ρ, đơn vị tính thường g/cm3, T/m3 ρ = ρn = M V Khối lượng riêng khô: khối lượng đơn vị thể tích đất khơ hồn tồn, ký hiệu ρd, đơn vị tính thường g/cm3, T/m3 ρd = Ms V Khối lượng riêng hạt: khối lượng đơn vị thể tích riêng phần hạt rắn, chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng vật đất, ký hiệu ρs, đơn vị tính g/cm3, T/m3 ρs = Ms Vs 2.1.2 Các tiêu trọng lượng Trọng lượng riêng tự nhiên: tương tự khối lượng riêng tự nhiên Đơn vị: KN/m3 W γ = = ρg V Trọng lượng riêng khô: tương tự khối lượng riêng khô Đơn vị: KN/m3 γd = Ws = ρd g V Trọng lượng riêng hạt: tương tự khối lượng riêng hạt Đơn vị: KN/m3 γs = TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Ws = ρs g Vs Trang ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN Trọng lượng riêng đẩy nổi: trọng lượng riêng đất mực nước ngầm có xét lực đẩy Archimède Đơn vị: KN/m3 W Ws − s γw γs γ′ = V 2.1.3 Các tiêu tỷ trọng Tỷ trọng đất tự nhiên: tỷ số trọng lượng riêng tự nhiên trọng lượng riêng nước γ G= γw Tỷ trọng đất khô: tỷ số trọng lượng riêng khô trọng lượng riêng nước γd Gd = γw Tỷ trọng hạt: tỷ số trọng lượng riêng hạt trọng lượng riêng nước γs Gs = γw Tỷ trọng đẩy nổi: tỷ số trọng lượng riêng đẩy trọng lượng riêng nước γ′ G′ = γw 2.1.4 Hệ số rỗng e Là tỷ số thể tích phần lỗ rỗng thể tích phần hạt rắn 𝑉𝑣 𝑉𝑎 + 𝑉𝑤 𝑒= = 𝑉𝑠 𝑉𝑠 2.1.5 Độ rỗng n Là tỷ số thể tích phần lỗ rỗng tổng thể tích tồn đất Độ rỗng nằm khoảng [0-1] 𝑉𝑣 𝑉𝑎 + 𝑉𝑤 𝑛= = 𝑉 𝑉 TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN Các giới hạn Atterberg nhà khoa học người Thụy Điển Albert Atterberg đưa vào năm 1911 Hiện nay, lĩnh vực Địa kỹ thuật, có giới hạn đặc trưng, là: Giới hạn nhão (Liquid limit) - Giới hạn dẻo (Plastic limit) - Giới hạn co (Shrinkage limit) - Các giới hạn chất độ ẩm mẫu đất vùng biên giới chuyển tiếp từ trạng thái sang trạng thái khác đất dính Cụ thể: - Giới hạn chảy (Liquid limit): tương ứng với độ ẩm mà đất loại sét có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng chảy Ký hiệu: WL LL - Giới hạn dẻo (Plastic limit): tương ứng với độ ẩm mà đất loại sét có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo Ký hiệu: WP PL - Giới hạn co (Shrinkage Limit): độ chứa nước ứng với biên giới trạng thái cứng nửa cứng Ký hiệu: WS SL Việc tìm giới hạn thực thơng qua thí nghiệm trình bày tiếp sau 3.2 Các phương pháp thí nghiệm xác định Giới hạn Atterberg: 3.2.1 Thí nghiệm xác định Giới hạn chảy (WL LL): Việc xác định giới hạn chảy có phương pháp phổ biến: - Thí nghiệm chùy xun Vaxiliev - Thí nghiệm rơi (Cone penetrometer) - Thí nghiệm chỏm cầu Casagrande TƠ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 20 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN  Thí nghiệm chùy xuyên Vaxiliev (TCVN 4197-2012) [7] Ghi chú: Đế gỗ Khn Mẫu đất Dụng cụ hình nón Quả cầu thăng Tay cầm Hình 3.2 Quả dọi thăng để xác định giới hạn chảy Vạch dấu Tóm tắt thí nghiệm: Chuẩn bị mẫu: o Lấy khoảng 300g đất hong khô 150 cm³ đất ẩm tự nhiên, cho vào bát, nhào trộn với nước thật kĩ Loại bỏ tàn tích thực vật hạt lớn 1mm Đặt mẫu vào bình thủy tinh đậy kín 2h trước thí nghiệm o Dùng dao nhào kỹ lại lấy cho vào khn hình trụ Trong q trình cho vào khuôn nên chia đất thành lớp gõ nhẹ khuôn lên mặt đàn hồi để tránh phát sinh vữa đất hốc nhỏ chứa không khí Sau nhồi đầy đất vào khn, dùng dao gạt mặt mẫu đất với mép khuôn (không gạt nhiều lần qua lại) Trình tự thí nghiệm: o Đặt khuôn đựng mẫu đất lên giá gỗ đưa dọi thăng hình nón (đã lau bôi lớp mỡ vadơlin mỏng) lên mặt mẫu đất đựng khn, cho mũi nhọn hình nón vừa chạm bề mặt mẫu đất; thả dụng cụ hình nón để tự lún vào đất tác dụng trọng lượng thân o Nếu sau 10 s mà hình nón lún vào vữa đất 10 mm (mặt tiếp xúc đất ngang với vạch khắc dọi hình nón), độ ẩm đất đạt đến giới hạn chảy o Lấy dọi thăng gạt bỏ phần đất dính vadơlin khuôn.Dùng dao lấy khuôn khối lượng đất khơng 10 g cho vào hộp nhơm cốc thuỷ tinh có nắp để xác định độ ẩm TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 21 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN Tính tốn kết thí nghiệm: o Giới hạn chảy tính theo cơng thức: 𝑊𝐿 = 𝑚1 − 𝑚2 × 100 𝑚2 − 𝑚 Trong đó: WL giới hạn chảy đất, tính phần trăm (%) m1 khối lượng đất ẩm hộp nhôm cốc thuỷ tinh có nắp (g) m2 khối lượng đất khơ hộp nhơm cốc thuỷ tinh có nắp (g) m khối lượng hộp nhôm cốc thuỷ tinh có nắp (g) o Kết tính xác đến 0,1% Đối với mẫu đất tiến hành khơng lần thí nghiệm song song Sai số lần xác định song song không lớn 2% o Lấy trị số trung bình cộng kết lần xác định song song làm giới hạn chảy mẫu đất TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 22 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN  Thí nghiệm côn rơi (Falling Cone Method) (BS 1377: part2: 1990) [8] Ghi chú: 6 Thanh trượt Kim vạch đo Thang đo Cơn thép Khn Giá giữ Hình 3.3 Cấu tạo dụng cụ thí nghiệm theo phương pháp Cơn rơi Tóm tắt thí nghiệm: Chuẩn bị mẫu: - Một thép khơng rỉ có góc đỉnh 300 dài 35mm, trọng lượng côn (cả thân) 80g, lắp giá giữ Hình 3.3 - Đất thí nghiệm chuẩn bị trên, cho vào lon chứa mẫu cho khơng lẫn bọt khí Trình tự thí nghiệm: - Đặt lon vào vị trí rơi, chỉnh cho mũi côn rơi xuống tiếp xúc với mặt đất lon; chỉnh đồng hồ đo chuyển dịch đứng côn - Nhả khớp côn để côn xuyên vào đất giây - Khóa khớp giữ n cơn; đọc độ xun vào đất, độ xác đến 0,1mm (s1) Nhẹ nhàng rút côn ra, lau - Lấy đất ẩm, trét lại vào khn, thực lại thí nghiệm, đọc độ xun lần (s2) - Số đọc s1 s2 không chênh q 0,5mm chấp nhận kết thí nghiệm trung bình cộng hai giá trị TƠ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 23 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN - Lấy mẫu đất nhỏ lon lúc nảy để xác định độ ẩm - Tiến hành nhiều lần với độ ẩm mẫu khác Tính tốn kết thí nghiệm: - Vẽ kết thí nghiệm lên hệ trục tọa độ với trục tung độ xuyên côn (penetration of cone), trục hoành độ ẩm (moisture content) - Xác định giá trị độ ẩm ứng với độ xun 2cm, giới hạn lỏng cần tìm Hình 3.4 Kết thí nghiệm xác định giới hạn chảy theo phương pháp rơi TƠ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 24 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN  Thí nghiệm chỏm cầu Casarande [7] [9] Tóm tắt thí nghiệm: Chuẩn bị mẫu: o Dùng khoảng 100 g đất sấy khô, nghiền nhỏ cho qua rây No.40 o Trộn đất với nước vừa đủ nhão kính phẳng (hoặc cốc sứ) ủ đất tối thiểu khoảng thời gian Trình tự thí nghiệm: Hình 3.5 Thí nghiệm giới hạn lỏng chỏm cầu Casagrande o Cho đất vào khoảng 2/3 chỏm cầu, tránh tạo bọt khí đất, để khoảng trống phần tiếp xúc với móc treo chừng 1/3 đường kính dĩa, đảm bảo độ dày lớp đất khơng nhỏ 10mm o Dùng dao cắt rãnh chia đất làm phần theo phương vng góc với trục quay o Quay cần quay với vận tốc khoảng vòng/sec, đếm số lần rơi N đất đĩa khép lại đoạn dài 12,7 mm (1/2 inch) o Lấy khoảng 10g – 20g đất vùng xung quanh rãnh khép để xác định độ ẩm o Giảm độ ẩm mẫu đất thực lại thí nghiệm khoảng lần cho số lần rơi lần thí nghiệm thứ khoản 10-20; lần hai khoảng 20-30; lần ba khoảng 30-40 Tính tốn kết thí nghiệm o Vẽ kết thí nghiệm lên hệ trục tọa độ bán logarit với trục tung độ ẩm mẫu, trục hoành số lần quay chỏm cầu TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 25 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN o Xác định giá trị độ ẩm ứng với số lần quay chỏm cầu la 25, giới hạn lỏng cần tìm Hình 3.6 Biểu đồ xác định giới hạn chảy WL 3.2.2 Thí nghiệm xác định Giới hạn dẻo (WP PL) [7]: Việc xác định giới hạn dẻo dùng phương pháp lăn sợi tay Tóm tắt thí nghiệm Chuẩn bị mẫu: o Lấy khoảng 40-50g đất dư từ thí nghiệm giới hạn chảy, trải mỏng lên kính nhám để đất nhanh khô Đến đất chạm vào khơng dính tay cịn đủ dẻo để vê thành viên Trình tự thí nghiệm: o Dùng đầu ngón tay để lăn đất kính mờ dây đất đạt đường kính d≈3mm, thân dây đất có vết răn nứt đứt thành đoạn, với khoảng cách vết nứt (hay độ dài đoạn) khoảng 3-10mm o Nếu với đường kính đó, que đất chưa nứt đem vê thành tiếp tục đến chừng đạt kết TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 26 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN o Nếu dây đất có d>3mm mà xuất vết nứt ta thêm nước vào, lăn lại o Lấy dây đất đạt điều kiện đem xác định độ ẩm Mỗi mẫu đất tiến hành khơng hai lần thí nghiệm song song Mỗi mẫu lon độ ẩm phải chứa tối thiểu 10g đất Sai lệch cho phép độ ẩm lần thí nghiệm song song 2% Hình 3.7 Thí nghiệm xác định giới hạn dẻo đất Tính tốn kết thí nghiệm o Lấy giá trị trung bình cộng kết lần thí nghiệm song song làm giới hạn dẻo đất 3.2.3 Thí nghiệm xác định Giới hạn co (Ws SL): Giới hạn co (Shrinkage limit) xác định theo ASTM D427 [10] 1 Bình đong thể tích Dao trộn Chén sứ Cốc đo Khn/ lon mẫu Miếng thủy tinh Hình 3.8 Bộ dụng cụ thí nghiệm xác định giới hạn co đất TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 27 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN Tóm tắt thí nghiệm: Chuẩn bị mẫu: Lấy khoảng 30 g đất qua rây No.40, nhào trộn với nước cất để tạo hỗn hợp đất nhão, mức độ nhão đạt khoảng N = 10 (nếu thí nghiệm theo chỏm cầu Casagrande) độ xun hình nón 25-28 mm (Thí nghiệm rơi) Trình tự thí nghiệm: - Lon đựng mẫu khô chuẩn bi sẵn Cân khối lượng lon mẫu (m2) Sau đặt lon mẫu vào chén sứ, đổ đầy thủy ngân vào lòng lon mẫu, dùng thủy tinh với chốt tay cầm áp lên miệng lon chứa mẫu, gạt nhẹ để thủy ngân thừa rớt vào chén sứ đảm bảo khơng có bọt khí chiếm chỗ thủy ngân lon mẫu - Nhẹ nhàng nhấc lon mẫu chứa thủy ngân ngoài, đổ phần thủy ngân thừa vào bình chứa Đổ phẩn thủy ngân lon mẫu vào bình đong để đo thể tích lon mẫu thể tích mẫu đất ẩm trước sấy (V1) Sau ghi nhận số liệu đổ thủy ngân vào bình chứa - Quét lớp dầu mỏng bên lon mẫu để ngăn không cho đất dính vào khn Cho đất chuẩn bị vào đầy khoảng 1/3 lon mẫu Đập nhẹ khuôn lên mặt bàn để đất tự dàn khuôn Thao tác để tránh tồn bọt khí nhỏ đất Tiếp tục cho đất lặp lại thao tác đến đầy khn làm phẳng mặt Lau đất thừa bám xung quanh lon mẫu - Ngay sau bước trên, cân khối lượng lon mẫu đất ẩm, m3 Tính khối lượng đất ẩm (m1): m1 = m3 - m2 Để mẫu đất lon khơ tự nhiên vài giờ, sau cho vào lò sấy nhiệt độ 105-110 oC, sấy đến khối lượng không đổi - Mẫu sau sấy để nguội từ từ đến mẫu cịn ấm, cầm tay tiến hành cân khối lượng lon+mẫu đất khơ (m4) Từ số liệu tính khối lượng đất khô (md): - md = m4 – m2 - Cẩn thận gỡ mẫu đất khô khỏi khn để đảm bảo mẫu cịn ngun vẹn, khơng vỡ nát Đặt cốc đo vào chén sứ, đổ đầy thủy ngân vào cốc đo Sau dùng miếng thủy tinh để gạt phần thủy ngân thừa vào chén sứ, trút TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 28 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN phần thủy ngân thừa chén sứ vào bình chứa Đặt cốc đo chứa đầy thủy ngân vào chén sứ - Nhẹ nhàng đặt mẫu đất sấy khô tháo khuôn vào cốc đo chứa thủy ngân, mẫu đất bề mặt Dùng miếng thủy tinh phẳng áp chặt để nhấn chìm mẫu đất vào cốc đo, phần thủy ngân bị mẫu đất chiếm chỗ tràn rớt vào chén sứ Cẩn thận gạt bỏ thủy ngân bám dính quanh cốc đo Đổ thủy ngân chén sứ vào bình đong thể tích để đo thể tích mẫu đất sau sấy khơ (Vd) Hình 3.9 Cấu tạo dụng cụ thí nghiệm xác định giới hạn co đất Tính tốn kết thí nghiệm: - Tính độ ẩm ban đầu mẫu đất, w1: 𝑤1 = ( 𝑚1 − 𝑚𝑑 ) × 100% 𝑚𝑑 Với m1 – khối lượng mẫu đất ẩm md – khối lượng mẫu đất sấy khô - Độ ẩm q trình co ngót,w2: 𝑤2 = (𝑉1 − 𝑉𝑑 )𝜌𝑤 × 100% 𝑚𝑑 Với md – khối lượng mẫu đất sấy khô 𝜌𝑤 – Khối lượng riêng nước V1 – Thể tích mẫu đất trước sấy = thể tích lịng khn TƠ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 29 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN Vd – Thể tích mẫu đất sau sấy, đo thể tích chiểm chỗ thủy ngân - Giới hạn co ngót (Ws hay SL) mẫu đất tính sau: 𝑊S = SL = 𝑤1 − 𝑤2 (%) - Một thơng số khác Mức độ co ngót (Shrinkage Ratio hay RS) tính sau: 𝑅𝑠 = 𝑚𝑑 𝑉𝑑 Giới hạn co thí nghiệm sử dụng thủy ngân TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 30 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN 2.3 Chỉ số dẻo Ip Chỉ số chảy IL (hay Độ sệt B): Chỉ số dẻo Ip Chỉ số chảy IL dùng để xác định tên trạng thái đất dính Cách tính số dẻo Ip: 𝐼𝑃 = 𝑊𝐿 − 𝑊𝑃 Cách tính số chảy IL: 𝐼𝐿 = 𝐵 = 𝑊 − 𝑊𝑃 𝑊 − 𝑊𝑃 = 𝑊𝐿 − 𝑊𝑃 𝐼𝑃 Trong đó: WL: Độ ẩm giới hạn chảy , % WP: Độ ẩm giới hạn dẻo, % W: Độ ẩm ban đầu đất (độ ẩm tự nhiên) Sau thực thí nghiệm xác định giới hạn chảy, giới hạn dẻo, tùy theo phương pháp thí nghiệm giới hạn chảy mà tra bảng phù hợp để tìm tên trạng thái đất dính Cụ thể: Thí nghiệm xác định giới hạn chảy theo phương pháp côn rơi chỏm cầu Casagrande  tra Giản đồ Casagrande (Hình 3.10) Thí nghiệm xác định giới hạn chảy theo phương pháp chùy xuyên Vaxiliev  tra bảng giá trị phân loại đất theo Ip, IL (Bảng 3.1 Bảng 3.2) Ghi chú: Theo TCVN 4197:2012, Phụ lục A, mục A.1: Giới hạn chảy đất xác định theo phương pháp Casagrande (𝑊𝐶 ) lớn giới hạn chảy đất xác định bằng dọi thăng (𝑊𝐿 ) Quan hệ 𝑊𝐿 𝑊𝐶 thiết lập theo công thức: 𝑊𝐿 = 𝑎𝑊𝐶 − 𝑏 Trong đó: • a, b hệ số phụ thuộc vào loại đất Đối với đất có giới hạn chảy từ 20%-100% lấy a = 0,73% b = 6,47 % • 𝑊𝐿 giới hạn chảy đất , tính %, xác định pp Vaxiliev • 𝑊𝐶 giới hạn chảy đất , tính %, xác định pp Casagrande TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 31 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN Bảng 3.1 Phân loại đất theo trị số IP Cát pha sét ≤ 𝐼𝑃 ≤ Sét pha cát ≤ 𝐼𝑃 ≤ 17 17 ≤ 𝐼𝑃 Sét Bảng 3.2 Trạng thái đất theo độ sệt IL Tên đất trạng thái đất Độ sệt IL Cát pha sét 𝐼𝐿 ≤ + Nửa cứng ≤ 𝐼𝐿 ≤ + Dẻo + Nhão (chảy) 𝐼𝐿 ≥ Sét pha sét 𝐼𝐿 < 0 ≤ 𝐼𝐿 ≤ 0,25 + Cứng + Nửa cứng 0,25 ≤ 𝐼𝐿 ≤ 0,50 + Dẻo cứng 0,50 ≤ 𝐼𝐿 ≤ 0,75 + Dẻo mềm 0,75 ≤ 𝐼𝐿 ≤ + Dẻo chảy 𝐼𝐿 ≥ + Chảy 𝐼𝐿 < TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 32 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN Hình 3.10 Giản đồ Casagrande đê xác định tên trạng thái đất dính Ghi cho Hình 3.10: C: Đất sét (Clay) M: Đất bụi (Silt) O: Đất có lẫn hữu (Organic) L: tính dẻo thấp (Low plasticity) H: tính dẻo cao (High plasticity) TƠ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 33 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] "TCVN 4202-2012 Phương pháp xác định khối lượng thể tích phịng thí nghiệm" [2] "ASTM D1556 - Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place by Sand-Cone Method" [3] "TCVN 4195:2012 - Đất xây dựng - Phương pháp xác định khối lượng riêng phịng thí nghiệm" [4] "TCVN 4196:2012 - Đất xây dựng - Phương pháp xác định độ ẩm, độ hút ẩm phịng thí nghiệm." [5] "ASTM C127 - Standard Test Method for Relative Density (Specific Gravity) and Absorption of Coarse Aggregate" [6] "ASTM D854 - Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer" [7] "TCVN 4197-2012 Đất xây dựng - Phương pháp xác định giới hạn dẻo giới hạn chảy phịng thí nghiệm" [8] "BS 1377: Part 2: 1990 - Classification Tests" [9] "ASTM D4318 - Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils" [10] "ASTM D427 Test Method for Shrinkage Factors of Soils by the Mercury Method" [11] Edward.E.Bauer, "Hystory and Development of the Atterberg Limits tests," 1959 [12] K.H.Head, Manual of soil Laboratory Testing, Vol.1 Soil Classification and Compaction Tests, vol I, 2006 [13] Châu Ngọc Ẩn, CƠ HỌC ĐẤT, NXB ĐHQG TPHCM, 2012 [14] Bùi Trường Sơn, Địa Chất Cơng Trình, NXB ĐHQG TPHCM, 2013 [15] PGS.TS.Võ Phán and ThS Phan Lưu Minh Phượng, CƠ HỌC ĐẤT, NXB Xây Dựng, 2010 [16] Nguyễn Văn Qúy;Lê Qúy An; Nguyễn Cơng Mẫn; , CƠ HỌC ĐẤT TƠ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang 34 ... 1570160 1570161 Trang iv ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN CHƯƠNG MỞ ĐẦU Khi thiết kế móng cho công trình xây dựng, cần thiết phải đánh giá tính chất đất khu vực dành cho... = 0) TÔ LÊ HƯƠNG HUỲNH KIM LINH 1570160 1570161 Trang ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH NÂNG CAO 1.2 GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN Thống kê thông số địa chất theo TCVN 9362:2012 Chọn số lần thí nghiệm n (điều... LINH 1570160 1570161 Trang ii ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH NÂNG CAO GVHD: PGS.TS.BÙI TRƯỜNG SƠN DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ thành phần cấu thành đất Hình 1.2 Quy trình thiết lập trị tiêu chuẩn