GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH CƠ HỌC ĐẤT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ  - GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH CƠ HỌC ĐẤT Người biên soạn: Th.S Nguyễn Thị Khánh Ngân Số tín chỉ: 1 Chương 1: NỘI DUNG THỰC HÀNH Bài 1: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM Mục đích Để xác định khối lượng đơn vị thể tích đất trạng thái tự nhiên Các phương pháp Căn vào thành phần trạng thái đất, phương pháp thí nghiệm sau dùng để xác định khối lượng thể tích đất: - Phương pháp dao vòng; - Phương pháp bọc sáp; - Phương pháp đo thể tích Phương pháp dao vòng tiến hành nhờ dao vòng kim loại không rỉ, áp dụng cho đất dính dễ cắt dao, cắt không bị vỡ trường hợp thể tích hình dạng mẫu giữ nguyên nhờ hộp cứng Khi xác định khối lượng thể tích đất cát có kết cấu không bị phá hoại độ ẩm tự nhiên trường, dùng phương pháp dao vòng Phương pháp bọc sáp dùng để xác định khối lượng thể tích đất dính có cỡ hạt không lớn mm, đất khó cắt dao vòng, cắt dễ bị vỡ vụn, đất tự giữ nguyên hình dáng mà không cần hộp cứng Phương pháp đo thể tích dầu hoả dùng để xác định khối lượng thể tích cho loại đất dính, đất than bùn, đất có chứa nhiều tàn tích thực vật phân huỷ khó lấy mẫu theo hai phương pháp Phương pháp bao gồm việc xác định thể tích mẫu đất có khối lượng biết môi trường chất lỏng (dầu hoả) nhờ dụng cụ đo dung tích Thí nghiệm 3.1 Phương pháp dao vòng 3.1.1 Thiết bị dụng cụ a) Dao vòng làm kim loại không gỉ, có mép cắt sắc thể tích không nhỏ 50 cm³ Đường kính bên phải lớn hay 50 mm đất cát bụi đất cát mịn; lớn 100 mm đất cát thô đất lẫn sỏi sạn; lớn 40 mm đất loại sét đồng Thành dao vòng có chiều dày từ 1,50 mm đến 2,00 mm đất cát bụi, đất cát mịn, đất cát thô, đất lẫn sỏi sạn 0,04 mm đất loại sét đồng Chiều cao dao vòng không lớn đường kính, không nhỏ nửa đường kính b) Thước cặp; c) Dao cắt có lưỡi thẳng, chiều dài lớn đường kính dao vòng cung dây thép có tiết diện ngang nhỏ 0,2 mm để cắt gọt đất; d) Cân kĩ thuật có độ xác 0,01 g 0,1 g; e) Các kính kim loại nhẵn, phẳng để đậy mẫu đất dao vòng; 3.1.2 Chuẩn bị mẫu thử a) Dùng thước kẹp đo đường kính (d) chiều cao (h) dao vòng: tính toán thể tích dao vòng xentimet khối (cm³) với độ xác đến chữ số thập phân thứ hai, sau dấu phẩy b) Cân để xác định khối lượng (m2) dao vòng với độ xác đến 0,1 % khối lượng c) Dùng dao thẳng gọt mặt mẫu đất đặt đầu sắc dao vòng lên chỗ lấy mẫu d) Giữ dao vòng tay trái dùng dao thẳng gọt xén dao vòng trụ đất có chiều cao khoảng từ cm đến cm đường kính lớn đường kính dao vòng khoảng từ 0,5 mm đến mm: sau ấn nhẹ dao vòng vào trụ đất theo chiều thẳng đứng; tuyệt đối không làm nghiêng lệch dao vòng Tiếp tục gọt khối đất ấn dao vòng dao vòng hoàn toàn đầy đất Để đất không bị nén ấn dao vòng, nên lắp thêm vòng đệm lên phía dao vòng Đối với đất loại cát đất không cắt gọt trụ đất, ấn sâu dao vòng vào đất tay, dụng cụ định hướng để tránh nghiêng lệch e) Lấy vòng đệm ra, dùng dao thẳng cắt gọt phần đất thừa nhô lên miệng dao vòng đậy lên dao vòng kính kim loại phẳng cân trước f) Cắt đứt trụ đứt cách mép dao vòng khoảng 10 mm Với đất loại cát, sau dao vòng ấn ngập xuống dùng dao thẳng đào gọt đất xung quanh dao vòng dùng công cụ nhỏ dạng xẻng lấy phần đất phía lên Tiếp theo, lật ngược dao vòng có đất, sau gạt mặt đậy dao vòng kính kim loại biết trước khối lượng Chú thích: việc cắt gọt bề mặt mẫu đất phải thận trọng để chỗ lồi lõm Một chỗ lồi lõm nhỏ phải bù vào đất tương tự làm phẳng lại 3.1.3 Cách tiến hành a) Lau đất bám thành dao vòng đậy b) Cân dao vòng có mẫu đất kính (hoặc kim loại) đậy hai mặt với độ xác đến 0,1% khối lượng c) Sau cân xong, lấy phần đất dao vòng cho vào hộp có khối lượng biết trước lấy toàn đất dao vòng đem sấy khô để xác định độ ẩm đất 3.1.4 Biểu thị kết Khối lượng thể tích đất w tính gam xentimet khối (g/cm³), theo công thức (3): đó: m1 khối lượng dao vòng có đất đậy, tính gam (g); m2 khối lượng dao vòng, tính gam (g); m3 khối lượng đậy, tính gam (g); V thể tích mẫu đất dao vòng, tính xentimet khối (cm³) 3.2 Phương pháp bọc sáp (phương pháp cân thuỷ tĩnh) 3.2.1 Thiết bị dụng cụ - Cân thuỷ tĩnh cân kĩ thuật có giá đỡ, độ xác 0,01 g; - Cốc thuỷ tinh đựng nước có dung tích 500 cm³; - Sáp (thường parafin) trắng nguyên chất dụng cụ để nấu sáp; - Kim, chỉ, giấy thấm, dao cắt gọt đất; 3.2.2 Chuẩn bị mẫu thử a) Mở mẫu đất nguyên trạng dùng dao cắt lấy mẫu đất thí nghiệm có tính chất điển hình cho toàn khối; b) Cắt gọt góc cạnh mẫu đất thí nghiệm để có hình bầu dục với cấu trúc nguyên trạng độ ẩm tự nhiên, với thể tích không nhỏ 30 cm³; c) Cân để xác định khối lượng mẫu đất không khí, với độ xác đến 0,1 % khối lượng; d) Sau nấu chảy sáp, bắt đầu bọc lớp sáp lên mẫu đất (bằng cách dùng buộc mẫu nhúng vào sáp nóng chảy nhiệt độ từ 57 °C đến 60 °C khoảng thời gian từ s đến s: lúc đầu, nhúng phía, sau lật phía khác) Phải dùng sáp trắng nguyên chất kiểm tra để biết trước khối lượng thể tích e) Sau để nguội, bọt khí tạo thành lớp sáp phải loại trừ cách dùng mũi kim nung nóng châm thủng làm phẳng lại Sau đó, nhúng thêm lần để mẫu đất bọc kín vỏ sáp dày khoảng từ 0,5 mm đến mm 3.2.3 Cách tiến hành a) Cân mẫu đất bọc sáp cân kĩ thuật (cân không khí) với độ xác đến 0,1 % khối lượng b) Xác định khối lượng mẫu đất bọc sáp nước cân thuỷ tĩnh cân kĩ thuật với độ xác đến 0,1 % khối lượng Khi dùng cân kĩ thuật để cân mẫu đất bọc sáp nước, phải đặt cốc nước lên bệ (có dạng ghế dài) nằm phía đĩa cân, cho khối lượng không truyền lên cánh tay đòn cân Mẫu đất bọc sáp buộc vào đầu sợi nhỏ treo lên cánh tay đòn cân thả nhẹ nhàng vào cốc nước Chiều dài sợi phải đủ để nhúng chìm hoàn toàn mẫu vào nước không chạm vào đáy thành cốc (xem Hình 1) Hình - Cân nước c) Lấy mẫu đất bọc sáp khỏi nước lau khô giấy thấm Sau cân lại không khí lần để kiểm tra xem nước có thấm vào mẫu đất hay không Nếu chênh lệch khối lượng hai lần cân lớn 0,2 % khối lượng ban đầu mẫu bọc sáp, phải vứt bỏ mẫu thí nghiệm chuẩn bị lại mẫu khác d) Tháo bỏ lớp vỏ sáp đặt tất mẫu đất vào cốc khác biết trước khối lượng, để xác định độ ẩm đất Nếu tháo bỏ vỏ sáp mà đất bị dính theo, phải cân lại khối lượng đất ướt trước đem sấy khô đến khối lượng không đổi 3.2.4 Biểu thị kết Khối lượng thể tích mẫu đất tính gam xentimet khối theo công thức (4): đó: m khối lượng mẫu đất trước bọc sáp, tính gam (g); m1 khối lượng mẫu đất bọc sáp, tính gam (g); m2 khối lượng mẫu đất bọc sáp cân nước, tính gam (g); n khối lượng riêng nước, lấy gam xentimet khối (1 g/cm³); p khối lượng riêng sáp, p = 0,9 g/cm³ (hoặc xác định trước) Khối lượng thể tích khô (c) xác định theo công thức (2) nêu 3.7 3.3 Phương pháp đo thể tích dầu hoả 3.3.1 Thiết bị dụng cụ a) Dụng cụ đo thể tích: gồm hai ống thông nhau, ống lớn kim loại dùng để đựng mẫu thí nghiệm, ống khác thuỷ tinh mỏng để đo mực dầu hoả ống lớn (xem Hình 2) b) Lưới thép cuộn tròn thành ống để đựng mẫu Độ cao ống lưới thép khoảng 50 mm, đáy có đường kính nhỏ đường kính ống lớn khoảng mm có đai xách để thả vào ống lớn dễ dàng c) Cốc thuỷ tinh có đường kính lớn đáy lưới thép chiều cao không nhỏ 200 mm để đựng dầu hỏa làm bão hoà mẫu thí nghiệm Chú thích: - Kích thước dụng cụ đo thể tích phụ thuộc vào kích thước mẫu thí nghiệm; - Ống lớn phải tích không nhỏ 200 cm³, đường kính 35 mm; - Đường kính ống thuỷ tinh không lớn mm 3.3.2 Chuẩn bị mẫu thử Hình - Thiết bị xác định khối lượng thể tích đất phương pháp đo thể tích 1) Lưới thép đựng mẫu 2) Mẫu thí nghiệm 3) Ống thủy tích có khắc độ dụng cụ dung tích 4) Ống kim loại dụng cụ đo dung tích có đường kính lớn 5) Dầu hỏa Trước làm việc, dụng cụ cần hiệu chỉnh, chia vạch theo thể tích thang đo Cách chia vạch sau: - Đặt dụng cụ đo thể tích mặt phẳng điều chỉnh cho thật thăng bằng; - Đổ nước vào ống kim loại đến phần ba chiều cao, đem cân ống với nước đánh dấu xác mức nước ống thuỷ tinh Sau đổ thêm nước đến vạch lại cân khối lượng chúng Hiệu số hai khối lượng nhận hai lần cân thể tích nước phần làm việc dụng cụ tính mililít (ml) Chia thể tích làm nhiều vạch nhỏ, giá trị vạch, tính mililít (ml), biểu thị thang đo ống thuỷ tinh 3.3.3 Cách tiến hành a) Dùng dao cắt từ mẫu đất nguyên trạng mẫu thí nghiệm có hình dạng bất kỳ, thể tích không nhỏ 50 cm³ đem cân chúng để xác định khối lượng cân kĩ thuật với độ xác tới 0,1 % khối lượng Chú thích: Kích thước mẫu đất thí nghiệm tuỳ thuộc dụng cụ đo dung tích Chiều dài mẫu phải nhỏ đường kính đáy lưới thép, chiều cao không vượt hai lần chiều cao lưới thép b) Đặt mẫu thí nghiệm vào lưới thép thả tất vào cốc thuỷ tinh có chứa dầu hoả, giữ mẫu đất cốc không bọt khí lên Mẫu đất bão hoà dầu hỏa, không trương nở tan rã thể tích Sau lấy lưới thép có mẫu đất khỏi cốc dầu hỏa thừa mặt mẫu chảy hết c) Đặt dụng cụ đo dung tích (hoặc ống đong chia độ) mặt phẳng điều chỉnh thật ngang Đổ dầu hỏa vào ống kim loại (hoặc ống đong chia độ) đến khoảng phần ba chiều cao đánh dấu mức ổn định thang đo (mặt khum dầu hỏa ống thuỷ tinh ống đong) với độ xác đến 0,25 vạch chia Sau đó, thả lưới thép mẫu đất bão hòa dầu hoả vào ống kim loại (hoặc ống đong chia độ), đánh dấu mực dầu hỏa dâng lên ống thuỷ tinh (hoặc ống đong) với độ xác 0,25 vạch chia Hiệu số hai mức đo trước sau thả chìm lưới thép có đặt mẫu đất nhân với giá trị vạch chia cho thể tích mẫu đất với lưới thép d) Lấy lưới thép với mẫu đất khỏi ống kim loại (hoặc ống đong chia độ) đặt mẫu đất vào cốc biết trước khối lượng, đem sấy khô tuyệt đối để xác định độ ẩm 3.3.4 Biểu thị kết Thể tích mẫu đất thí nghiệm (K), tính mililít (ml), hiệu số thể tích mẫu đất với lưới thép thể tích riêng lưới thép, theo công thức (5): V = (n1 - n2) n (5) đó: n giá trị vạch chia, tính mililít (ml); n1 hiệu số vạch chia hai lần đo trước sau thả chìm mẫu đất với lưới thép; n2 hiệu số vạch chia hai lần đo trước sau thả chìm lưới thép mẫu đất Khối lượng thể tích mẫu đất tính gam xentimet khối (g/cm³) theo công thức (1); khối lượng thể tích khô đất tính gam xentimet khối (g/cm³), theo công thức (2) Báo cáo thí nghiệm Báo cáo thí nghiệm phải có thông tin sau: a) Mô tả loại đất thí nghiệm; b) Phương pháp thử sử dụng; c) Số phép thử thí nghiệm; d) Các giá trị đo xác định trình thử nghiệm; e) Kết khối lượng thể tích tính gam xentimet khối (g/cm³), xác tới 0,01 g/cm³ f) Kết khối lượng thể tích khô (nếu có), tính gam xentimet khối (g/cm³), xác tới 0,01 g/cm³ Bài 2: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM VÀ ĐỘ HÚT ẨM TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM Mục đích - Xác định lượng chứa nước đất trạng thái tự nhiên - Xác định lượng chứa nước đất trạng thái khô đến khối lượng không đổi Dụng cụ thí nghiệm - Tủ sấy điều chỉnh nhiệt độ đến 3000C - Cân kỹ thuật có độ xác đến 0,01g - Bình hút ẩm có canxi clorua - Cốc nhỏ thủy tinh hộp nhôm có nắp, thể tích lớn 30cm3 - Rây có đường kính lỗ 1mm - Cốc sứ chày sứ có đầu bọc cao su - Khay nhôm để phơi đất thí nghiệm 3.1 Xác định độ ẩm đất (W) 3.1.1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm ( bước tiến hành thí nghiệm) - Lấy khoảng 15g đất từ mẫu nguyên dạng đưa phòng thí nghiệm + Cân khối lượng hộp nhôm nắp trước cho đất vào + Cho mẫu đất vào hộp nhôm có nắp cân đánh số - Sau nhanh chóng đậy nắp đem cân cân kỹ thuật để xác định khối lượng hộp nhôm đất - Mở nắp hộp nhôm đem làm khô tủ sấy nhiệt độ: + 1050 ±20C : đất loại sét đất loại cát 10 24 25 26 27 28 1,0 1,2 1,5 1,7 2,0 34 35 36 37 38 3,9 4,2 4,5 4,9 5,3 Tính toán kết quả: Tính % trọng lượng đất có đường kính < D Gs Rc P%  100% Gs  m Trong m trọng lượng đất đem làm thí nghiệm (=50 g) Nhận xét sinh viên: Bài 9: THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP Mục đích - Thí nghiệm cắt trực tiếp để xác định đặc trưng độ bền đất (tính chất học; c, φ), từ đánh giá: Sức chống cắt đất: S = σ.tanφ + c Khả chịu tải đất nền: 𝑚 𝑚 RII = (𝐴𝑏𝛾 + 𝐵Df γ* + Dc) 𝐾𝑡𝑐 Trong A, B, C hệ số phụ thuộc vào c, φ σ Thớt di động T τ Thớt cố định Thí nghiệm cắt trực tiếp - Ngoài c, φ xác định thí nghiệm khác: + Nén đơn (Unconfined compression test): áp dụng cho đất dính, đơn giản, cho kết trực tiếp, mặt phá hoại mặt yếu + Cắt trực tiếp (Direct shear test): áp dụng cho đất dính đất rời, đơn giản, cho kết trực tiếp, mặt phá hoại mặt ngang thớt hộp cắt ấn định trước 34 +Nén trục (Triaxial compression test): áp dụng cho tất loại đất, thí nghiệm phức tạp cho đầy đủ tiêu, có phương pháp thí nghiệm; Undrained – Unconsolidated (UU), Undrained – Consolidated (CU), Drained – Consolidated (CD) Dụng cụ thí nghiệm: - Máy cắt trực tiếp - Dao vòng để tạo mẫu đất thí nghiệm: đường kính 6,3 cm (A = 31,17 cm2), chiều cao 2cm - Đồng hồ đo chuyển vị ngang, đồng hồ đo ứng lực ngang; 2/1000mm: vạch = 0,01mm – đồng hồ đo chuyển vị ngang - Dao, bình nước, cân để tạo áp lực - Mẫu đất nguyên dạng chế bị Thí nghiệm - Cắt mẫu đất (dày 30cm) cho lần thí nghiệm với cấp tải trọng khác - Bôi trơn nhớt vành hộp cắt - Dùng dao vòng ấn vào mẫu đất gạt hai mặt - Đặt mẫu đất vào hộp cắt đá bọt khóa chốt cẩn thận - Đặt hộp vào máy cắt, điều chỉnh đồng hồ 0, lấy chốt hộp cắt - Đặt tải trọng đứng theo với cấp tải - Cho máy cắt với tốc độ 1mm/min đến mẫu bị phá hoại; ghi lại giá trị (τ) ứng với lúc đồng hồ đo ứng lực ngang đạt giá trị max * Hệ số máy (hệ số vòng lực) 0,004 kG/cm2/div σ = 0,5 kg/cm2  cân 1,6 kg σ = 0,75 kg/cm2  cân 2,37 kg σ = kg/cm2  cân 3,12 kg σ = kg/cm  cân 6,24 kg Tính toán kết - Vẽ biểu đồ quan hệ τ (kg/cm2 ) σ (kg/cm2 ) - Xác định giá trị c φ phương pháp hình học 35 τ (kG/cm2) s = σ.tanφ + c φ c σ (kG/cm2) Quan hệ lực cắt áp lực thẳng đứng - Xác định giá trị c φ phương pháp bình phương cực tiểu tan   n n i 1 i 1 i 1 n  n  n  i2     i  i 1  i 1  n n i 1 i 1 n n i 1 i 1  i    i  ( i ) i i  n  n  i     i  i 1  i 1  n 2 100 80 Lực cắt τ (kPa) c n n ( i i )   i   i 60 40 20 20 40 60 80 100 120 Áp lực thẳng đứng σ (kPa) 36 140 160 KẾT QUẢ: tanφ = 0,3992 φ = 22046’ c = 5,003 (kPa) Biểu đồ quan hệ lực cắt áp lực thẳng đứng để xác định c, φ - Xác định giá trị c φ hàm LINEST Excel tanφ=LINEST(τ1: τ3,σ1: σ3,1) φ=DEGREES(ATAN(tanφ)) c=IF((1/3)*(( τ1+ τ2+ τ3)- tanφ(σ1+ σ2+ σ3))>0, (1/3)*(( τ1+ τ2+ τ3)- tanφ(σ1+ σ2+ σ3)),0) Chuyển kết thập phân φ sang giá trị độ Phút  =((φ-INT(φ))*60 Độ + phút  =CONCATENATE(ROUND(độ,0),”0”,ROUND(phút,0),””’) Nhận xét SV Bài 10: THÍ NGHIỆM NÉN CỐ KẾT Mục đích - Thí nghiệm nén cố kết để xác định đại lượng: hệ số nén lún a, hệ số thay đổi thể tích mv , số nén lún cc , số nở cs , modul biến dạng E, hệ số cố kết cv, hệ số thấm k, hệ số rỗng ứng với cấp tải,… để phục vụ cho công việc tính toán biến dạng (lún) đất - Tính nén lún đất trình giảm thể tích lỗ rỗng hay gọi trình nén chặt đất Dưới tác dụng tải trọng hạt rắn xếp lại thể tích rỗng giảm, đất nén chặt - Khi tải trọng đặt lên nên đất nước lỗ rỗng đất tiếp thu có xu hướng thoát từ lỗ rỗng đất Quá trình thoát nước lỗ rỗng xảy ra, áp lực nước lỗ rỗng có xu hướng giảm, áp lực hữu hiệu tăng dần Đến thời điểm nước thoát ngoài, lúc hạt đất chịu toàn áp lực tải trọng Hiện tượng nén chặt đất thoát nước chậm từ lỗ rỗng đất gọi trình cố kết Dụng cụ thí nghiệm - Máy nén cố kết - Dụng cụ tạo mẫu (dao vòng : chiều cao cm, diện tích mặt cắt ngang 20 cm2; dụng cụ gọt mẫu, có 37 thể dùng dây cắt mẫu đất sét mềm) - Đồng hồ bấm giây, tải trọng tạo áp lực đứng, cân, lò sấy… Thí nghiệm - Dùng dao vòng dụng cụ gọt mẫu để lấy mẫu từ mẫu nguyên dạng - Cho mẫu đất lấy vào hộp nén đá bọt - Đặt hộp nén vào máy nén - Điều chỉnh đồng hồ vị trí - Cân cánh tay đòn thủy kế - Chất tải trọng theo cấp: 0,25; 0,5; 1; 2; 4; kg/cm2 … Mỗi cấp tải tác dụng lên mẫu giữ đạt ổn đình biến dạng nén, tối thiểu khoảng 24h (Biến dạng không vượt 0,01 mm 30 phút đất cát, đất cát pha, 12 đất sét pha đất sét có số dẻo Ip < 30 Riêng với đất sét có Ip > 30 đất sét mềm yếu biến dạng coi ổn định biến dạng không vượt 0,01 mm 24 giờ) - Theo dõi ghi biến dạng nén đồng hồ đo biến dạng cấp tải trọng sau 15 giây tăng đến biến dạng ổn định theo quy ước Khoảng thời gian đọc lần sau lấy gấp đôi so với lần đọc trước: 2h, 4h, 8h…24h - Sau biến dạng mẫu đất ổn định cấp áp lực cuối tiến hành dở tải Nguyên tắc giở tải giống lúc đặt tải cấp thứ tự 4; 2; 1; 0,5; 0,25 kg/cm2 Đo lại chuyển dịch đồng hồ đo biến dạng * Chú ý Để cho đất bão hòa cần phải đổ nước đầy hộp nén trình thí nghiệm Cũng cần ý không cho đất nở thấm nước vào hộp nén Nếu đồng hồ đo biến dạng chuyển dịch thêm nước chứng tỏ mẫu bị hở, lúc phải chỉnh lại vít hãm để đưa trở vị trí ban đầu Số đọc đồng hồ 1/100 mm Tính toán kết 4.1 Tính hệ số rỗng ban đầu - Mẫu đất trước nén (lấy phần dư) phải thí nghiệm đặc trưng lý (γ, w, Gs), từ xác định hệ số rỗng ban đầu: G  (1  0,01w) e0  s w 1  4.2 Tính hệ số rỗng ứng với cấp áp lực 38 - Sự thay đổi hệ số rỗng ∆e ứng với cấp áp lực: h h (1  e0 ) en1,n  n1,n (1  en1 ) e  h0 hn1 Với ∆h biến dạng mẫu đất cấp tải n (tính mm) - Hệ số rỗng mẫu đất tương ứng với cấp áp lực en = e0 – ∆en 4.3 Vẽ biểu đồ quan hệ - Dựa vào số liệu thí nghiệm tính toán lập thành bảng, vẽ đường nén lún theo trục e – P e – logP 1,00 0,90 Hệ số rỗng e 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Áp lực nén P (kG/cm2) Biểu đồ quan hệ e – P 39 Biểu đồ quan hệ e – logP (nén dở tải) Nhận xét SV Chương 2: BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Bài 1: XÁC ĐỊNH DUNG TRỌNG TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM Mô tả mẫu đất Số liệu tính toán bAN Bảng báo cáo kết thí nghiệm Số lần thí nghiệm Thể tích dao vòng (H=2 cm, S=…(cm2): V=…… (cm3) Khối lượng dao vòng: M0 (g) Khối lượng dao vòng + đất tự nhiên: M1 (g) Khối lượng đất tự nhiên: M2 = M1 - M0 (g) Khối lượng riêng tự nhiên: ρ = M2 / V (g/cm3) Đánh giá kết thu -Hãy cho biết đất có loại dung trọng? - Trình bày ứng dụng loại dung trọng tính toán thiết kế móng? Bài 2, 3, 4, : XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT Ở TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN CHẢY – XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN NHÃO CỦA ĐẤT Số liệu tính toán 1.1 Thí nghiệm xác định độ ẩm 40 Số hiệu hộp nhôm Khối lượng hộp: M0 (g) Khối lượng hộp + đất ướt: M1 (g) Khối lượng hộp + đất sấy khô: M2 (g) Độ ẩm: W = (M1 - M2)/(M2 - M0)*100 (%) Độ ẩm trung bình (%) 1.2 Xác định giới hạn nhão WL Số hiệu hộp nhôm Số lần rơi (N) Khối lượng hộp: M0 (g) Khối lượng hộp + đất ướt: M1 (g) Khối lượng hộp + đất sấy khô: M2 (g) Độ ẩm: W = (M1 - M2)/(M2 - M0)*100 (%) Độ ẩm đất trạng thái nhão 1.3 Thí nghiệm xác định giới hạn dẻo WP Số hiệu hộp nhôm Khối lượng hộp: M0 (g) Khối lượng hộp + đất ướt: M1 (g) Khối lượng hộp + đất sấy khô: M2 (g) 41 Độ ẩm: W = (M1 - M2)/(M2 - M0)*100 (%) Độ ẩm trung bình (%) Đánh giá kết thí nghiệm - Tính IP, IL mẫu đất? - Gọi tên loại đất, xác định trạng thái mẫu đất? - Loại đất đặt đáy móng công trình lên bên không? - Vẽ biểu đồ quan hệ W – N Xác định độ ẩm W đất với số lần rơi N =25 theo kết thí nghiệm xác định giới hạn nhão mục Bài 6: XÁC ĐỊNH TỶ TRỌNG HẠT GS Số liệu tính toán - Khối lượng đất khô: m0=….g - Khối lượng bình + nước + đất (nước đỗ đầy bình) : m2 =……g - Khối lượng bình + nước đầy bình: m3 = … g - Tỷ trọng hạt GS = 𝑚0 𝑚0 +𝑚3 −𝑚2 Đánh giá kết thí nghiệm -Giá trị GS có ý nghĩa thiết kế móng công trình? - Nhiệt độ hỗn hợp đất + nước bình tỷ trọng có ảnh hưởng đến kết GS không ảnh hưởng nào? Bài 7: XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỠ HẠT CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM BẰNG PHƯƠNG PHÁP RÂY SÀNG 42 Mô tả mẫu đất thí nghiệm Số liệu tính toán - Khối lượng mẫu đất lấy trước rây: m - Khối lượng mẫu đất sau rây: m1 Đường kính rây sang (mm) …… Khối lượng đất tích lũy rây sàng …… % khối lượng đất tích lũy rây sàng …… Đánh giá kết thí nghiệm - Tính thành phần % tiêu hao mẫu đất sau rây? - Vẽ biểu đồ cấp phối hạt? - Đánh giá mẫu đất có cấp phối loại gì? VÍ DỤ: đường kính hạt tức đường kính rây sàng - Đánh giá cường độ chịu lực đất tính toán móng? Bài 9: THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHỆM 43 Số liệu tính toán - Tính giá trị ứng suất tiếp: τ = Rx số vạch đồng hồ Chiều cao mẫu: cm Tiết diện mẫu: 31,172 cm2 Hệ số vòng: 0,00442 kg/cm2/vạch = 0,442 kPa/vạch ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ - Vẽ biểu đồ quan hệ (τ –σ)? VÍ DỤ: Biểu đồ cắt ngang trực tiếp Sức kháng cắt τ , kg/cm2 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.00 φ=2050' c=0,062 kg/cm2 0.25 0.50 0.75 1.00 Áp lực thẳng đứng σ, kg/cm - Tính góc ma sát lực dính đất? KẾT QUẢ Áp lực thẳng đứng: σ (kg/cm2 ) 0.25 Số đọc lớn Ứng suất cắt: τ (kg/cm2 ) Tan φ = 44 0.50 0.75 Góc ma sát : φ Lực dính: C (kg/cm2 ) - Đánh giá khả chống trượt mẫu đất? Bài 10: THÍ NGHIỆM NÉN CỐ KẾT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM Số liệu tính toán - Dữ liệu mẫu thí nghiệm Chiều cao mẫu h0 20 Độ ẩm (%) W D0 61.5 Dung trọng (kN/m3) γ Diện tích mẫu (cm2) A0 30 Tỷ trọng GS Thể tích mẫu (cm3) 60 Hệ số rỗng e0 (mm) Đ.kính mẫu (mm) V0 Kết thí nghiệm tính toán Áp lực P (kg/cm2) 0.25 0.5 Biến dạng (mm) 0.15 0.29 0.52 0.87 1.38 Hệ số rỗng e 0.772 Hệ số nén lún a (cm2/kg) TCXD β =0.62 mk=1 Modun biến dạng E (kg/cm2) - Vẽ biểu đồ quan hệ (P-e) Ví dụ: 45 0.772 Đánh giá kết thí nghiệm - Hệ số rỗng đất, modun biến dạng đấ có ý nghĩa thiết kế móng công trình? - Đất có khả cường độ chịu lực nào? *) Chú ý: - Bài báo cáo trình bày theo thứ tự từ đến 10, trình bày cách viết tay theo cá nhân, đóng tập nộp - Làm thực hành theo số liệu yêu cầu - Riêng thực hành xác định thành phần cỡ hạt, dung trọng riêng đất làm theo số liệu thực hành phòng thí nghiệm - Nộp cho lớp trưởng, nộp lại cho giáo viên hạn cuối ngày……… - Tuyệt đối không làm giống Nếu giống hủy báo cáo * Tài liệu tham khảo: - Cơ học đất – Võ Phán - Cơ học đất – Châu Ngọc Ẩn - TCVN 4195:2012 – Đất xây dựng – Phương pháp xác định khối lượng riêng phòng thí nghiệm 46 -TCVN 4197:2012- Đất xây dựng – Phương pháp xác định giới hạn dẻo giới hạn chảy phòng thí nghiệm - TCVN 4200:2012 - Đất xây dựng – Phương pháp xác định tính nén lún phòng thí nghiệm - TCVN 2683 – 1991 - Đất xây dựng – Phương pháp lấy, bao gói, vận chuyển bảo quản mẫu - TCVN 4196 – 1995 - Đất xây dựng – Phương pháp xác định độ ẩm độ hút ẩm phòng thí nghiệm - TCVN 4198 – 1995 - Đất xây dựng – Phương pháp xác định thành phần hạt phòng thí nghiệm - TCVN 4199 – 1995 - Đất xây dựng – Phương phấp xác định sức chống cắt phòng thí nghiệm 47 48 [...]...+ 800 ±20C : đối với đất có chứa thạch cao và đất chứa hàm lượng hữu cơ lớn hơn 5% ( so với khối lượng đất khơ) - Phương pháp sấy: mỗi hộp chứa mẫu đất phải được sấy ít nhất hai lần theo thời gain quy định dưới đây: + Sấy lần đầu trong thời gian: ▪ 5h – đối với sét và đất sét pha ▪ 3h – đối với đất cát và đất cát pha ▪ 8h - đối với đất chứa thạch cao và đất chứa hàm lượng hữu cơ lớn hơn 5% + Lần sấy... chủ yếu vào thành phần khống vật của đất Giá trị này tăng lên khi trong đất chứa nhiều khống vật nặng Để phỏng tính, có thể dùng khối lượng riêng của đất cát bằng 2,66 g/cm³; đất cát pha: 2,70 g/cm³; đất sét pha: 2,71 g/cm³ và đất sét 2,74 g/cm³ 3.4.2 Xác định khối lượng riêng của đất khơng chứa muối Khối lượng riêng của đất (), tính bằng gam trên xentimét khối (g/cm³), được tính tốn theo cơng thức (3)... - Lấy 1 lượng đất vừa đủ đã sấy khơ Lấy đất bằng phương pháp chia đơi hay chia tư Khối lượng đất được lấy như sau: + Đất hạt mịn : 100 – 200g + Đất cát pha : 300 – 500g + Đất hạt lớn nhất 3/8” : 1000g + Đất hạt lớn nhất 1/2” : 3kg + Đất hạt lớn nhất 3/4” : 5kg + Đất hạt lớn nhất 1” : 10kg 26 - Dùng chày cao su để tách rời hạt - Xếp bộ rây thứ tự từ lớn đến nhỏ (lật ngược rây) - Đổ mẫu đất vào bộ rây,... loại bơ que đất Nếu từ hồ đất đã được chuẩn bị khơng thể lăn thành que có đuờng kính 3mm (đất chỉ rời ra), thì có thể xem đất này khơng có giới hạn dẻo - Nhặt các đoạn của que đất vừa đứt, bỏ vào cốc bằng thủy tinh hoặc hộp nhơm có nắp, đã biết trước khối lượng, nhanh chóng đậy chặt nắp lại để giữ cho đất trong hộp khỏi bị khơ - Ngay sau khi khối lượng đất trong hộp đạt tối thiểu 10 g, tiến hành xác định... thời, cũng lấy đất dưới rây cho vào hai cốc nhỏ để xác định độ hút ẩm của đất Chú thích: 1) Phương pháp chia tư được thực hiện bằng cách rải đất thành lớp mỏng trên tờ giấy dày hoặc trên tấm gỗ mỏng, rồi dùng dao con rạch hai đường vng góc với nhau, chia bề mặt lớp đất ra thành bốn phần tương đương; lấy hai phần đối xứng nhau gộp lại Tiếp tục thực hiện phương pháp chia tư đối với phần đất thu được cho... trình bày phương pháp xác định giới hạn dẻo và giới hạn chảy của đất trong phòng thí nghiệm, phục vụ cơng tác xây dựng - Giới hạn dẻo của đất tương ứng với độ ẩm mà đất loại sét có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo Giới hạn dẻo (Wp) được đặc trưng bằng độ ẩm (tính bằng phần trăm) của đất sau khi đã nhào trộn đều với nước và lăn thành que có đường kính 3 mm, thì que đất. .. trụ Trong q trình cho vào khn nên chia đất thành từng lớp và gõ nhẹ khn lên một mặt đàn hồi để tránh phát sinh trong vữa đất những hốc nhỏ chứa khơng khí Sau khi nhồi đầy đất vào khn, dùng dao gạt bằng mặt mẫu đất với mép khn (khơng gạt nhiều lần qua lại) - Đặt khn đựng mẫu đất lên giá gỗ và đưa quả dọi thăng bằng hình nón (đã được lau sạch và bơi một lớp mỡ hoặc vadơlin mỏng) lên mặt mẫu đất đựng trong... WL  WP * Xác định tên và trạng thái đất theo TCVN: Chỉ số nhão IL IL > 1 0 < IL ≤1 IL < 1 Trạng thái của đất Nhão, lỗng, sệt Dẻo Cứng Chỉ số dẻo IP 1 ≤ IP ≤ 7 Tên đất Đất cát pha sét 18 7 < IP ≤ 17 IP > 17 Đất sét pha cát Đất sét Ngồi ra các giới hạn cho đất dính còn được chia ra: Chỉ số nhão IL 0< 0 – 0,25 0,25 – 0,50 0,50 – 0,75 0,75 – 1,0 >1 Trạng thái của đất Cứng Nửa cứng Dẻo cứng Dẻo mềm Dẻo... Dùng dao con nhão kĩ mẫu đất đã được chuẩn bị với nước cất (với lượng nước vừa phải để có thể lăn đất được; nếu đất ướt q thì dùng vải sạch thấm khơ bớt nước) Sau đó lấy một ít đất và dùng mặt phẳng trong lòng bàn tay hoặc các đầu ngón tay lăn đất nhẹ nhưng trên kính nhám (hoặc vật thể hút nước) cho đến khi thành que tròn có đường kính bằng 3 mm Nếu với đường kính đó, que đất vẫn còn giữ được liên... và tính dẻo, thì đem vê nó thành hòn và tiếp tục lăn đến chừng nào que đất đạt đường kính 3mm, nhưng bắt đầu bị rạn nứt ngang và tự nó gãy ra thành những đoạn nhỏ dài khoảng 3 đến 10mm Chú thích: Khi lăn, phải nhẹ nhàng, khẽ ấn đều lên que đất và chiều dài của que đất khơng được vượt q chiều rộng lòng bàn tay Nếu với đường kính lớn hơn 3 mm que đất đã rạn nứt, độ ẩm của đất còn thấp hơn giới hạn dẻo;