Báo cáo thí nghiệm địa kĩ thuật

THÍ NGHIỆM 1: XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM VÀ ĐỘ HÚT ẨM CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM. Phép cân khối lượng được tiến hành với độ chính xác đến 0,01g trên cân kỹ thuật.. Ở bài thí nghiệm này ta chỉ x

THÍ NGHIỆM 1: XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM VÀ ĐỘ HÚT ẨM CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM.

 Phép cân khối lượng được tiến hành với độ chính xác đến 0,01g trên cân kỹ thuật.

2.2 Phương pháp thí nghiệm và cách tính toán

 Độ ẩm của đất W xác định được tính bằng % theo công thức (1):

 Trong đó:

 m: khối lượng của cốc nhôm, tính bằng gam;

 m0: khối lượng của đất đã được sấy khô đến khối lượng không đổi vàcốc nhôm, tính bằng gam;

 m1: khối lượng của mẫu đất ẩm và cốc nhôm, tính bằng gam;

 m2: khối lượng của mẫu đất ở trạng thái khô gió và cốc nhôm, tínhbằng gam

3 Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm

3.1 Chuẩn bị mẫu

 Chọn phần mẫu đất có tính đại diện cho toàn mẫu đất

 Tiến hành cắt mẫu, gọt bỏ phần bên ngoài để đảm bảo mẫu giữnguyên tính ẩm ban đầu, sau đó bỏ vào lọ đựng mẫu, định lượng khốilượng đất được sấy lớn hơn 10g

3.2 Thiết bị thí nghiệm

 Tủ sấy điều chỉnh được nhiệt độ đến 3000C

 Cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,01g

 Cốc nhôm: 1 cốc nhỏ, 1 cốc lớn

 Dao thái hoặc dao cung

Hình 1: Tủ sấyHình 2: Cân kỹ thuật

4 Trình tự thí nghiệm

4.1 Xác định độ ẩm

 Mô tả sơ bộ về tên mẫu đất, màu sắc trạng thái

 Cân khối lượng của hộp nhôm bằng cân kỹ thuật

 Lấy mẫu đất có khối lượng khoảng 15g cho vào hộp nhôm

 Cân khối lượng của hộp nhôm có chứa mẫu đất ẩm

 Bỏ hộp nhôm có chứa mẫu đất ẩm vào tủ sấy và sấy với nhiệt độ theođiều 1.5

 Mỗi cốc (hoặc hộp) chứa mẫu đất phải được sấy ít nhất hai lần theothời gian quy định dưới đây:

 Sấy lần đầu trong thời gian:

- 5 giờ đối với đất sét và sét pha;

- 3 giờ đối với đất cát và cát pha;

- 8 giờ đối với đất chứa thạch cao và đất chứa hàm lượng hữu cơlớn hơn 5%

 Lần sấy lại

 2 giờ đối với đất sét, sét pha và đất chứa thạch cao hoặc tạp chất hữucơ;

 1 giờ đối với đất cát và cát pha

Hình 3: Cốc nhôm Hình 4: Dao cung

 Tuy nhiên do điều kiện của phòng thí nghiệm nên bài thí nghiệm này

 Sau khi đã trộn đều

 Cân khối lượng của hộp nhôm bằng cân kỹ thuật

 Lấy khoảng hơn 15g đất từ mẫu trung bình đã qua phương pháp chia

tư cho vào hộp nhôm rồi đem cân và sấy

 Sau khi sấy, cân khối lượng của hộp nhôm và mẫu đất khô

5 Kết quả thí nghiệm

Qua các bước tiến hành ở trên ta có được bảng số liệu:

Bảng 1: Biểu ghi độ ẩm

Số hiệu mẫu: Mô tả mẫu: Bùn sét hữu cơ màu xám xanh đen trạng thái chảy

TT Kí hiệubì

Khốilượng bì

m (g)

Khối lượng đất

ẩm + bì m1 (g)

Khối lượngđất khô+ bì m0 (g)

m (g)

Khối lượng đất

ẩm + bì m2 (g)

Khối lượngđất khô+ bì m0 (g)

Độ hútẩm

Nhận xét: Bùn sét hữu cơ có độ ẩm rất cao, độ ẩm trung bình gần 100%

Đối với cát pha, độ hút ẩm của chúng rất nhỏ

THÍ NGHIỆM 2: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM.

Chú ý: khối lượng riêng phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng vật

của đất Khối lượng riêng tăng lên khi trong đất chứa nhiều khoáng vậtnặng

2.2 Phương pháp thí nghiệm và cách tính toán

 Ở THÍ NGHIỆM này ta không thể tính trực tiếp khối lượng riêng mà tính gián tiếp qua công thức:

ρ= m0

m0+m3−m2ρ n

o Trong đó: m0(g): khối lượng bột đất khô tuyệt đối

m2(g): khối lượng của bình tỷ trọng chứa đầy huyền phù;

m3(g): khối lượng của bình tỷ trọng chứa đầy nước;

ρ n(g/cm3): khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ phòng thí nghiệm

 Khối lượng bột đất khô tuyệt đối m0 được tính bằng công thức:

m0= m1

1+0,01 W h

Với: W h(%) là độ hút ẩm.

m1 là khối lượng của đất ở trạng thái khô gió

 (Lưu ý: Để xác định khối lượng riêng của đất không chứa muối, phảidùng nước cất; để xác định khối lượng riêng của đất có chứa muối phảidùng dầu hỏa Ở bài thí nghiệm này ta chỉ xác định khối lượng riêng củađất không chứa muối)

 Phép cân để xác định khối lượng riêng phải được tiến hành trên cân kỹthuật với độ chính xác đến 0,01g

 Đối với mỗi mẫu đất cần tiến hành hai lần thử song song Chênh lệch kếtquả giữa hai lần thử song song không được lớn hơn 0,02 g/cm3

 Lấy trị số trung bình của hai lần thí nghiệm song song làm khối lượngriêng của mẫu đất

 Đổ nước cất vào nửa thể tích bình tỷ trọng,giữ bình trong tay, lắc đều,đem hút bọt khí trong bình chân không

 Sau 30 phút, tiếp tục đổ nước cất vào bình cho đến vạch chuẩn đậy nắpbình lại, dùng khăn lau khô bình và mép trên cổ bình và đóng nắp lại tiếptục hút chân không

 Sau 15 phút lấy bình tỷ trọng ra ngoài,dùng cân kỹ thuật cân khối lượngcủa bình tỷ trọng sau khi đậy kín nắp có khối lượng là m2 (chứa đất,bình,nắp bình và nước)

 Tiếp tục tiến hành lặp lại các bước trên nhưng không cho đất vào bình tỷtrọng Cân khối lượng ta được m3 (nước , bình , nắp)

5 Kết quả thí nghiệm

Qua các bước thí nghiệm ở trên ta được kết quả thí nghiệm được ghi lại ở bảnsau

Bảng 3: Biểu ghi độ hút ẩm

Số hiệu mẫu: Mô tả mẫu:

TT Kí hiệu bì lượng bìKhối

m (g)

Khối lượng đất ẩm + bì

m 2 (g)

Khối lượng đất khô + bì m 0 (g)

Bảng 4: Biểu ghi khối lượng riêng

TT bìnhKH

KL bình

mb (g)

KL bình + đất khô gió

m bđ (g)

KL đất khô gió

m 1 (g)

KL đất khô tuyệt

đối m 0 (g)

KL bình + nước + đất khô gió m 2 (g)

KL bình + nước

m 3 (g)

Khối lượng riêng

THÍ NGHIỆM 3: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA ĐẤT TRONGPHÒNG THÍ NGHIỆM

gw = m vTrong đó :

m: Khối lượng của mẫu đất tính bằng g;

v – thể tích của mẫu thí nghiệm, tính bằng cm3

 Khối lượng thể tích của cốt đất gc (còn gọi là khối lượng thể tích khô):

là khối lượng của một đơn vị thể tích đất khô (kể cả lỗ rỗng) có kếtcấu tự nhiên, tính bằng g/cm3

2.2 Phương pháp thí nghiệm và tính toán

 Đối với các loại đất không thay đổi thể tích khi sấy khô, thì có thể xácđịnh trực tiếp khối lượng thể tích của cốt đất bằng cách cân mẫu đấtkhô tuyệt đối (sấy ở 1050C đến khối lượng không đổi) Đối với đất bị

co ngót khi sấy khô thì khối lượng thể tích của cốt đất được tính toántheo công thức:

gw: Dung trọng tự nhiên

W : Độ ẩm của mẫu đất tính bằng phần trăm

 Khối lượng thể tích của đất γ w tính bằng g/cm3, theo công thức :

γw=m1 −m2−m3

V

Trong đó:

m1 - khối lượng dao vòng có dất và các tấm đậy, tính bằng gam;

m2- khối lượng dao vòng, tính bằng gam,

m3- khối lượng các tấm đậy, tính bằng gam,

v - thể tích của mẫu đất trong dao vòng, tính bằng centimét khối

 Căn cứ vào thành phần và trạng thái của đất, các phương pháp thínghiệm sau đây được dùng để xác định khối lượng thể tích của đất:

 Phương pháp bọc sáp dùng để xác định khối lượng thể tích của đấtdính có cỡ hạt không lớn hơn 5mm, đất khó cắt bằng dao vòng, khi cắt

dễ bị vỡ vụn, nhưng đất có thể tự giữ nguyên đ|ợc hình dáng màkhông cần hộp cứng

 Phương pháp đo thể tích bằng dầu hoả dùng để xác định khối lượngthể tích cho các loại đất dính, đất than bùn, đất có chứa nhiều tàn tíchthực vật ít phân huỷ hoặc khó lấy mẫu theo hai phương pháp trên.Phương pháp này bao gồm việc xác định thể tích của mẫu đất có khốilượng đã biết trong môi trường chất lỏng (dầu hoả) nhờ dụng cụ đodung tích.

 Sai lệch kết quả giữa các lần xác định song song đối với đất đồng nhấtkhông được quy lớn hơn 0,03g/cm3 Trường hợp đất bão hoà và đấtkhông đồng nhất thì sự chênh lệch này cho phép vượt quá 0,03g/cm3,nhưng khi thuyết minh giá trị trung bình cộng, phải viết kèm theo các giátrị biên

 Trị số trung bình cộng của kết quả các lần xác định song song đ|ợc lấylàm khối lượng thể tích của mẫu đất nguyên trạng Các kết quả tính toánđược biểu diễn với độ chính xác đến 0,01g/cm3

 Các kết quả xác định khối lượng thể tích phải kèm theo phương pháp xácđịnh, cấu trúc và trạng thái của đất thí nghiệm (đất tự nhiên có kết cấunguyên hay đất đắp; độ ẩm , v.v )

h



 Cân để xác định khối lượng (m) của dao vòng

 Dùng dao thẳng gọt bằng mặt đất và đặt đầu sắc của dao vòng lên chổ lấymẫu

 Dùng dao thẳng cắt gọt phần đất thừa nhô lên trên miệng dao vòng

 Lau sạch đất bám trên dao vòng, sau đó cân dao vòng có mẫu đất

 Sau khi cân xong, lấy mẫu đất trong dao vòng cho vào các hộp nhôm cókhối lượng đã biết trước khi đem sấy khô để xác định độ ẩm của đất

m (g)

Khối lượng đất

ẩm + bì

m 2 (g)

Khối lượng đất khô + bì m 0

Người TN:

Bảng 6: Biểu ghi khối lượng thể tích

Số hiệu mẫu: Mô tả mẫu:

đậy

KL dao vòng

có đất + các tấm đậy

KL thể tích

KL thể tích khô

(mm)

h (mm)

v (cm 3 )

m 2

(g/cm 3 ) gd (g/cm3)14,0

THÍ NGHIỆM 4: XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT TRONGPHÒNG THÍ NGHIỆM.

 Xác định thành phần hạt là phân chia đất thành từng nhóm các cỡ hạt gầnnhau về độ lớn và xác định hàm lượng phần trăm của chúng

2.2 Phương pháp thí nghiệm và tính toán

 Thành phần hạt của đất cát được xác định bằng phương pháp sàng (rây),theo hai cách:

- Không rửa bằng nước (rây khô) để phân chia các hạt có kích thước từ 10đến 0,5mm

- Có rửa nước (rây ướt), để phân chia các hạt có kích thước từ 10 đến0,1mm

 Thành phần hạt của đất loại cát và đất loại sét được xác định bằngphương pháp tỉ trọng kế khi phân chia các hạt có kích thước từ 0,01 đến0,002 mm và bằng phương pháp rây với các hạt lớn hơn 0,1mm

 Việc lấy mẫu đất thí nghiệm được thực hiện theo TCVN 2683: 1991 “Đấtxây dựng Phương pháp lấy, bao gói, vận chuyển và bảo quản mẫu” Mẫu

Đối với đất có huyền phù (thể vẩn) bị kết tủa, khi thí nghiệm phải đun sôimẫu trong nước và thay thế từng phần phức chất trao đổi của đất bằng ionNa+

 Thành phần hạt của đất được xác định từ các mẫu ở trạng thái khô gió, đãđược nghiền nhỏ trong cối sứ bằng chày có đầu bọc cao su, hoặc trongmáy nghiền không làm vỡ hạt

 Khi xác định thành phần hạt của đất bằng phương pháp tỉ trọng kế, phảigiữ cho bình đựng huyền phù không bị rung, không chịu những tác độngkhác, không bị ảnh hưởng của nắng và nhiệt độ cao

 Các phép cân trên cân kĩ thuật phải được tiến hành với độ chính xác đến0,01g; cân các mẫu đất có khối lượng 200g và lớn hơn cho phép tiến hànhvới độ chính xác đến 1g Các phép cân trên cân phân tích phải được tiếnhành với độ chính xác đến 0,001g

 Mỗi mẫu đất để xác định thành phần hạt chỉ cho phép tiến hành thínghiệm một lần

Số lượng mẫu phân tích là nhiệm vụ nghiên cứu quyết định Đối vớinhững công trình quan trọng, khi chọn cấp phối hạt, chọn đất làm vật liệuđắp, v v thì cần phải tiến hành thí nghiệm song song để xác định thànhphần hạt Với hàm lượng của nhóm hạt ít hơn l0%, sai số được phép giữahai lần là 1%, với hàm lượng nhóm hạt trên 10%, được phép dưới 3%

3 Thiết bị thí nghiệm

 Theo phương pháp rây khô cần:

o Bộ rây (có ngăn đáy) có kích thước các lỗ: 10 - 5 - 2 - 1 – 0.5 –

0.25 mm

o Cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,01g.

o Cối sứ có chày bọc cao su.

o Hộp nhôm và thau nhỏ để đựng đất.

 Phương pháp rây khô

o Mô tả sơ bộ về mẫu đất thí nghiệm.

o Lấy mẫu đất trung bình, cân khối lượng của nó.

o Đổ phần đất đã nghiền đó vào rây trên cùng của bộ rây được chất

thành cột theo thứ tự tăng dần kích thước lỗ kể từ đáy trở lên Bộrây sẽ được lắc bằng tay Sau đó phần hạt trên rây ta cho vào cốinghiền nhưng không được đập nát làm mất tích chất của hạt Sau

đó tiếp tục cho lên rây lắc tiếp

Hình 8: Bộ rây

o Ta lắc cho đến khi đem từng rây ra lắc trên 1 tờ giấy mà không

thấycó đất ra nữa thì đạt yêu cầu

o Cân riêng từng nhóm hạt đạt yêu cầu còn lại trên các rây và lọt

xuống ngăn đáy

o Sau đó cộng lại tổng các thành phần cỡ hạt đất trên các rây Nếu sai

lệch của khối lượng quá 1% thì phải tiến hành phân tích lại

 Phương pháp tỉ trọng kế

o Lấy mẫu đất đã chọn trộn đều và hoà tan hoàn toàn với nước cất

sau đó cho thêm nước vào và khuấy đục huyền phù

o Cho huyền phù qua rây 0,1mm Phần lọt qua rây đem đổ vào ống

đo sau đó thêm nước cất vào ống đo đến khoảng một lít thì ngừng,phần còn lại cho vào hộp nhôm và đem đi sấy khô trong tủ sấy điềuchỉnh được nhiệt độ, sau khi sấy xong thì tiến hành xác định thànhphần hạt giống với phương pháp rây khô (bước này lúc thí nghiệmkhông làm)

o Dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ huyền phù trong ống đo được t1.

o Dùng que khuấy huyền phù trong ống đo khoảng một phút (cứ hai

giây kéo lên đẩy xuống hai lần), ghi điểm thôi khuấy và sau 20giây thả nhẹ tỷ trọng kế vào trong huyền phù (để tỷ trọng kế nổi tựdo) và không được chạm vào thành ống đo

o Tiến hành đọc số trên tỷ trọng kế sau 30 giây, 1 phút và 5 phút từ

khi thôi khuấy

o Lấy tỷ trọng kế ra khỏi huyền phù và cho vào ống đựng nước cất.

o Khuấy lại huyền phù lần thứ hai, sau đó đo nhiệt độ t2

o Cho tỷ trọng kế vào trong huyền phù và tiến hành đọc số trên tỷ

trọng kế sau 15 phút, 30phút, 90 phút, 120phút

5 Kết quả thí nghiệm

Chèn bản số liệu:- Thí nghiệm ray khô

Thí nghiệm ray ướt

Nhận xét:

THÍ NGHIỆM 5: XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT TRONG

 Sự phá hoại bắt đầu xảy ra khi ứng suất tiếp vượt quá sức chống cắt bêntrong khối đất (  tg + C )

Chú ý: để nhận được kết quả tin cậy nhất, thí nghiệm xác định sức chống

cắt phải tiến hành trong điều kiện gần giống với điều kiện làm việc củađất dưới công trình hoặc trong thân công trình

2.2 Phương pháp thí nghiệm và tính toán

 Sức chống cắt  của mẫu đất là ứng suất tiếp tuyến nhỏ nhất, được tính

theo công thức:

Q F

 Với ứng suất này, mẫu đất bị cắt theo một mặt phẳng định trước dưới áplực thẳng đứng V theo công thức:

P F

 Trong đó :

P và Q lần lượt là lực pháp tuyến và lực tiếp tuyến với mặt cắt, tính bằng Niutơn;

F là diện tích mặt cắt, tính bằng centimét vuông

 Quan hệ giữa sức chống cắt  và áp lực thẳng đứng trên mặt phẳng cắt

được biểu diễn bằng phương trình:

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  đối với cùng một phương pháp thí

nghiệm

Chú thích : Để tìm giá trị tính toán tg và C của đất thuộc một lớp, cần phải có

ít nhất 6 lần xác định  cho mỗi giá trị V đối với cùng một phương pháp thí

 Dùng dao vòng lấy mẫu đất (chú ý mặt trên và mặt dưới của dao vòngphải được gọt phẳng, ngang mép với dao vòng và xung quanh phải đượclau sạch).

 Đem dao vòng đến máy chuẩn bị cắt, đặt dưới khuôn của máy miếng đáthấm, rồi đến giấy thấm, chỉnh khuôn của máy khớp với dao vòng, đặtdao vòng và khuôn lên máy để cho mẫu đất rơi xuống vòng tròn của máy,đặt miếng giấy thấm lên bề mặt mẫu, sau đó đặt tiếp miếng đá thấm lêntrên, sau cùng đậy nắp lại, có định mẫu vào máy bằng hai đinh kim loại

 Dịch chuyển thanh nén của máy đến sát hộp đựng mẫu rồi điều chỉnhđồng hồ của máy về "0" Sau đó đặt tài lên nắp hộp đựng mẫu rồi điềuchỉnh thăng bằng ở phía dưới sao cho nó nằm ngang

 Lấy hai đinh kim loại cố định mẫu ra rồi quay tay quay để truyền lực chothanh nén tác động vào máy

 Khi kim đồng hồ không tăng, ta ghi lại giá trị trên đồng hồ đo

 Thay tải trọng và lập lại các bước trên

P (kPa)

Số đọc ĐH

R (mm)

Hệ số vònglực

Cr 9kPa/mm)

Sứcchống cắtτmax (kPa)

50 100 150 200 250 300 350 0.0000

THÍ NGHIỆM 6: XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN CHẢY CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG

10 giây sẽ lún sâu hơn 10mm

2.2Phương pháp thí nghiệm và tính toán

 Giới hạn dẻo, tính bằng %, được xác định theo công thức:

W p=m1−m2

m2−m0×100 %

Trong đó:

m0(g): khối lượng của cốc nhôm;

m1(g): khối lượng của mẫu đất ẩm và cốc nhôm;

m2(g): khối lượng của mẫu đất đã được sấy khô đến khối lượng khôngđổi và cốc nhôm

3 Chuẩn bị mẫu và thiết bị thí nghiệm

3.1 Chuẩn bị mẫu

 Nếu mẫu đã được hong khô trong tự nhiên, dùng phương pháp chia tư

để lấy khoảng 300g đất, cho qua rây 1mm để loại bỏ các di tích thực

vật lớn, đưa đất loạt qua rây vào bát trộn đều với nước cất đến trạngthái như hồ đặc.

 Nếu là đất ẩm tự nhiên, lấy khoảng 150cm3 cho vào bát nhào kỹ (có thể cho thêm ít nước cất nếu cần) Dùng tay để nhặt bỏ hạt lớn hơn 1mm hoặc dùng rây 1mm để loại trừ

 Mô tả sơ bộ mẫu về tên mẫu đất, màu sắc và trạng thái

 Cho đất vào khuôn nhưng không được nén và bên trong không được có

lỗ rỗng

 Đặt quả dọi lên khuôn sao cho mũi quả dọi vừa chạm mẫu đất, để mũi côn thăng bằng, thả nhẹ cho mũi côn tự lún vào mẫu đất theo tác dụng của trọng lực

 Sau 10 giây nếu mũi côn lún chưa được 10mm hoặc lún sâu hơn 10mmthì độ ẩm của đất chưa đạt tới giới hạn chảy hoặc đã vượt quá giới hạn chảy nên phải làm lại đến khi đạt yêu cầu (mũi côn lún vào mẫu đất đúng 10mm)