ASTM d 4546 xác định tính trương nở hoặc lún một chiều của đất dính

ASTM D4546-03 TCVN xxxx:xx Tiêu chuẩn thí nghiệm Xác định tính trương nở lún chiều đất dính1 ASTM D 4546-03 PHẠM VI ÁP DỤNG 1.1 Các phương pháp thí nghiệm bao gồm phương pháp thay phòng thí nghiệm nhằm xác định độ trương nở độ lún mẫu đất dính nguyên dạng hay chế bị Chú thích – Tham khảo mục để định chọn phương pháp thí nghiệm phù hợp với ứng dụng cụ thể 1.2 Các phương pháp thí nghiệm dùng để xác định (a) Độ trương nở độ lún mẫu áp lực thẳng đứng biết , (b) áp lực thẳng đứng cần thiết để trì thể tích mẫu đất không bị thay đổi mẫu không nở hông 1.3 Các trị số biểu thị hệ đơn vị SI lấy làm chuẩn Các trị số biểu thị hệ đơn vị inch-pound gần 1.4 Tất giá trị đo tính làm tròn số theo qui định tiêu chuẩn D 6026 1.4.1 Phương pháp sử dụng để lựa chọn cách thức thu nhận số liệu, tính toán, báo cáo tiêu chuẩn không liên quan trực tiếp đến độ xác số liệu cung cấp cho công tác thiết kế cho mục đích khác hai Việc áp dụng kết nhận từ thí nghiệm tiêu chuẩn nằm phạm vi tiêu chuẩn 1.5 Tiêu chuẩn không đề cập vấn đề an toàn liên quan đến việc sử dụng Trách nhiệm người sử dụng tiêu chuẩn phải lập nội quy thích hợp an toàn thực hành y tế cần thiết xác định hạn chế cần điều chỉnh cho phù hợp trước sử dụng TÀI LIỆU VIỆN DẪN 2.1 Tiêu chuẩn ASTM:  D 422, Phương pháp thí nghiệm xác định thành phần hạt đất  D 653, Thuật ngữ liên quan đến đất, đá, dung dịch chúng  D 698, Phương pháp thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn phòng đất , lực đầm 12 400 ft-lbf/ft3 (600 KN-m/m3)2  D 854, Phương pháp thí nghiệm xác định khối lượng riêng đất  D 1557, Phương pháp thí nghiệm đầm chặt cải tiến phòng đất, lực đầm 56 000 ft-lbf/ft3 (2700 KN-m/m3) TCVN xxxx:xx ASTM D4546-03  D 1587, Hướng dẫn lấy mẫu đất ống mẫu thành mỏng  D 2216, Phương pháp thí nghiệm xác định độ ẩm đất, đá phòng thí nghiệm  D 2435, Phương pháp thí nghiệm nén cố kết trục đất  D 3550, Hướng dẫn lấy mẫu đất dao vòng  D 3740, Hướng dẫn yêu cầu tối thiểu quan thí nghiệm giám sát thí nghiệm đất, đá sử dụng công tác thiết kế thi công  D 3877, Phương pháp thí nghiệm xác định độ co ngót, độ trương nở áp lực trương nở chiều hỗn hợp đất trộn vôi  D 4220, Hướng dẫn bảo quản vận chuyển mẫu đất  D 4318, Thí nghiệm xác định giới hạn chảy, giới hạn dẻo số dẻo đất  D 6026, Hướng dẫn sử dụng số sau dấu phẩy có nghĩa số liệu địa kỹ thuật Tiêu chuẩn thuộc quyền sở hữu Ủy ban ASTM D18 Đất đá tiểu ban D18.05 đặc tính cấu trúc đất, trực tiếp chịu trách nhiệm Phiên duyệt ngày 10 tháng năm 2003, xuất tháng năm 2003 Phiên gốc duyệt năm 1985 Phiên trước phiên duyệt năm 1996 D 4546-96 Tuyển tập ASTM, chương 04.08 THUẬT NGỮ 3.1 Các định nghĩa: Tham khảo thuật ngữ tiêu chuẩn D 653 cho định nghĩa chung 3.2 Các định nghĩa thuật ngữ riêng tiêu chuẩn 3.2.1 Độ trương nở (L) – Là mức tăng chiều cao ∆h , mẫu đất có chiều cao h ống mẫu sau bão hòa nước 3.2.2 Phần trăm trương nở độ lún, %: Là phần trăm độ tăng giảm tỷ lệ thay đổi chiều cao ∆h so với chiều cao ban đầu mẫu đất h, hx100 ( ∆h /h) x100 3.2.3 Độ lún, L - Là độ giảm chiều cao ∆h , mẫu đất có chiều cao ban đầu h 3.2.4 Độ trương nở, L – Là mức tăng cao độ mẫu đất sau hút nước 3.2.5 Độ trương nở tự do,% - Là phần trăm trương nở ( ∆h /h) x100 mẫu đất hút nước áp lực δse 3.2.6 Độ trương nở sơ cấp, L – Là độ trương nở thời gian ngắn, xác định giao điểm phần thẳng đồ thị trương nở - logt với đường tiếp tuyến đường cong trương nở thứ cấp đồ thị (hình 1) 3.2.7 Độ trương nở sơ cấp, L – Là độ trương nở kéo dài theo thời gian, đặc trưng phần đường thẳng đồ thị trương nở - log t, sau kết thúc trình trương nở sơ cấp ASTM D4546-03 TCVN xxxx:xx 3.2.8 Chỉ số trương nở - Là độ dốc đường cong nửa lôgarit biểu diễn quan hệ áp lực phục hồi độ rỗng đất 3.2.9 Áp lực trương nở, FL -2 – (1): Là áp lực ngăn cản mẫu không bị trương nở cách xác định phương pháp C, (2): Là áp lực cần thiết để đưa mẫu trạng thái ban đầu (hệ số rỗng, chiều cao), sau trương nở phương pháp A B Chú thích – Áp lực trương nở mẫu không nguyên dạng phương pháp C lớn chút so với áp lực trương nở xác định phương pháp A TÓM TẮT PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 4.1 Ba phương pháp thí nghiệm sau yêu cầu mẫu đất phải giữ chặt mặt bên chịu tải trọng thẳng đứng dọc trục thiết bị nén cố kết có bão hòa nước 4.1.1 Phương pháp A - Mẫu nhúng ngập nước để trương nở theo chiều thẳng đứng áp lực tĩnh (áp lực 1kPa (20 lbf/ft 2) gia tải nặng lên lớp đá thấm đế gia tải mẫu, kết thúc trình trương nở sơ cấp.Mẫu gia tải sau kết thúc trình trương nở sơ cấp nhận tỉ lệ độ rỗng / chiều cao ban đầu 4.1.2 Phương pháp B - Một áp lực thẳng đứng đặt lên mẫu trước cho nước vào buồng cố kết Độ lớn áp lực tương đương với tải trọng thân đất tải trọng công trình, hai Tuy nhiên độ lớn áp lực phụ thuộc vào mục đích ứng dụng kết thí nghiệm Mẫu tiếp xúc với nước Điều dẫn đến mẫu bị trương nở, trương nở sau co ngót, co ngót, co ngót sau trương nở Tổng độ trương nở lún mẫu đo ứng với áp lực tác dụng lên mẫu sau độ biến dạng mẫu không đáng kể 4.1.3 Phương pháp C - Mẫu giữ chiều cao không đổi cách điều chỉnh áp lực thẳng đứng sau mẫu nhúng ngập vào nước để đạt đến áp suất trương nở, sau thực qua trình cố kết mẫu theo tiêu chuẩn D 2435 Các số liệu thu dùng để đánh giá độ trương nở tiềm đất ASTM D4546-03 Số đọc đồng hồ x 10-4 TCVN xxxx:xx Điểm cuối trương nở sơ cấp 118 phút số đọc 0.4018 Trương nở thứ cấp Điểm “0” trương nở sơ cấp, số đọc 0.4066 Hình – Thời gian – Đường cong biểu thị độ trương nở Ý NGHĨA VÀ SỬ DỤNG 5.1 Độ trương nở hay độ lún đất xác định nhờ phương pháp thí nghiệm sử dụng để đánh giá độ trương nở độ lún độ ẩm cuối điều kiện tải trọng định Độ ẩm ban đầu hệ số rỗng ban đầu đất đại diện cho đất trường trước thi công Việc lựa chọn phương pháp thí nghiệm, áp lực thí nghiệm, điều kiện ngập nước mô hình nghiên cứu ảnh hưởng việc làm ướt khô đất trường trước thi công, ảnh hưởng điều kiện tải trọng đến công trình 5.2 Các loại đất chứa khoáng vật Montmorillonit thường trương nở mạnh thường xác định thông qua thí nghiệm Thời gian, phút Chú thích 3: Các khoáng vật Montmorillonit chứa cation hóa trị thường trương nở chứa cation hóa trị Điều cho ta biết loại cation khả trao đổi ion Montmorillonit 5.3 Các mẫu thí nghiệm phòng nên mô điều kiện giống với điều kiện đất trường trạng thái tự nhiên đầm chặt tốt, khối lượng thể tích độ ẩm ảnh hưởng đến áp lực trương nở đất Các mẫu đất đầm chặt khác nhau, đầm tĩnh hay nhào nhộn… ảnh hưởng đến tính chất trương nở/lún đất 5.4 Các phương pháp thí nghiệm sau áp dụng cho mẫu nguyên dạng mẫu chế bị, hai: 5.4.1 Phương pháp A – Phương pháp xác định (a) Độ trương nở tự do, (b) Phần trăm trương nở cấp áp lực thẳng đứng đến áp lực trương nở (c) áp lực trương nở ASTM D4546-03 TCVN xxxx:xx 5.4.2 Phương pháp B – Phương pháp xác định (a) Phần trăm trương nở lún cấp áp lực thẳng đứng tương đương với tải trọng thân tải trọng khác đến áp lực trương nở (b) áp lực trương nở 5.4.3 Phương pháp C – Phương pháp xác định (a) Áp lực trương nở, (b) áp lực tiền cố kết (c) Phần trăm độ trương nở độ lún khoảng thay đổi áp lực thẳng đứng Chú thích – Phương pháp A C đưa đánh giá độ trương nở bền vững với độ trương nở đo Phương pháp A cho phép đánh giá độ trương nở nhỏ độ trương nở đo Không nên dùng phương pháp A để đánh giá áp lực trương nở tiêu cố kết hút nước mẫu không bị giam giữ khuôn dễ làm xáo trộn kết cấu đất Chú thích – Các thông tin độ xác độ lệch tiêu chuẩn : Độ xác thí nghiệm phụ thuộc vào tài người thí nghiệm viên thực thí nghiệm thích hợp thiết bị dụng cụ thí nghiệm Những quan đáp ứng đầy đủ yêu cầu tiêu chuẩn D 3740 xem đủ lực thực thí nghiệm Tuy nhiên người sử dụng phương pháp phải lưu ý thân tiêu chuẩn D3740 không đảm bảo chắn cho kết thí nghiệm xác Độ xác thí nghiệm phụ thuộc vào nhiều yếu tố tiêu chuẩn D3740 cung cấp phương tiện để đánh giá số yếu tố NHỮNG QUAN HỆ TƯƠNG HỖ 6.1 Những đánh giá độ trương nở độ lún đất xác định phương pháp thí nghiệm chìa khóa quan trọng việc thiết kế sàn nhà đánh giá điều kiện làm việc chúng Tuy vậy, đánh giá phát độ trương nở thông số khác nhận từ phương pháp thí nghiệm nhằm mục đích đánh giá độ trương nở hay đất đầm chặt đại diện cho nhiều điều kiện trường, vì: 6.1.1 Độ trương nở áp lực chặn theo phương ngang không đề cập đến thí nghiệm 6.1.2 Độ trương nở trường thường xẩy áp lực không đổi, phụ thuộc vào lượng nước có sẵn Trong phòng thí nghiệm, độ trương nở đánh giá dựa vào thay đổi thể tích mẫu đất thay đổi áp lực tác dụng mẫu bị ngâm nước Phương pháp B đưa nhằm khắc phục hạn chế 6.1.3 Tốc độ trương nở theo kết thí nghiệm cho thấy lúc số tin cậy để đánh giá độ trương nở trường, tượng nứt nẻ đất, đá chỗ mô không đầy đủ lượng nước sẵn có vùng đất Lượng nước thực tế móng thay đổi theo chu kì, thường gián đoạn, phụ thuộc vào thực trạng chỗ hệ thống mương, rãnh … 6.1.4 Độ trương nở thứ cấp hay trương nở dài hạn có giá trị đáng kể vài loại đất, đánh giá nên ý thêm vào độ trương nở thứ cấp 6.1.5 Hàm lượng hóa chất nước ngầm làm thay đổi thể tích mẫu áp lực trương nở Tức nước trường chứa nhiều ion canxi trương nở so với nước chứa nhiều ion Natri chí so với nước mưa TCVN xxxx:xx ASTM D4546-03 6.1.6 Sự xáo trộn mẫu đất tồn tự nhiên làm giảm ý nghĩa kết thí nghiệm DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ VẬT LIỆU 7.1 Thiết bị cố kết - Thiết bị phải tuân theo yêu cầu thiết bị sử dụng cho thí nghiệm cố kết chiều theo tiêu chuẩn D 2435 Thiết bị phải đủ khả tạo áp lực tác dụng lên mẫu (1) 200% áp lực thiết kế, (2) áp lực cần thiết để giữ chiều cao ban đầu mẫu ngâm mẫu nước (trong phương pháp C) 7.1.1 Độ cứng thiết bị cố kết có ảnh hưởng đến độ trương nở quan sát được, đặc biệt dùng phương pháp C Do thiết bị có độ cứng cao nên dùng cho phương pháp C (Xem D2435) Chú thích - Một thay đổi nhỏ thể tích đất làm giảm đáng kể áp lực trương nở Do đó, phương pháp C, độ chuyển vị xảy trình xác định áp lực trương nở nhỏ tốt để giảm thiểu giá trị hiệu chỉnh mục 13.2.5 Các đại lượng đo, đặc biệt áp lực trương nở nên dựa thông số hiệu chỉnh lực thông số nén 7.2 Đá thấm – Đá phải tròn, nhẵn, độ lỗ rỗng đủ nhỏ để giảm thiểu xâm nhậpcủa đất vào đá không dùng giấy thấm giảm dịch chuyển không cần thiết đặt mẫu lên mặt đá thấm (chú thích 7) Các dịch chuyển đặc biệt quan trọng chuyển vị độ lớn lực tác dụng đứng có giá trị nhỏ 7.2.1 Đá thấm phải phơi khô gió 7.2.2 Đá thấm lắp khít với vòng đỡ thiết bị cố kết để tránh bị trượt trượt vào tác dụng áp lực thẳng đứng Kích thước thích hợp đá thấm trình bày mục 5.3 tiêu chuẩn D2435 Chú thích – Kích thước lỗ rỗng thích hợp 10 µm , không dùng giấy lọc Không nên dùng giấy lọc thí nghiệm đo độ trương nở/lún đất sét cứng đo áp lực trương nở phương pháp C 7.3 Màng plastic, nhôm khăn giấy ẩm nên phủ hờ mặt mẫu, vòng đai đá thấm trước nhúng vào nước nhằm giảm thiểu thoát nước khỏi mẫu LẤY MẪU ĐẤT 8.1 Sự xáo trộn mẫu đất cho thí nghiệm từ mẫu đất giảm mạnh ý nghĩa kết thí nghiệm, Tiêu chuẩn D 1587 D 3550 bao gồm hướng dẫn phương pháp dụng cụ lấy mẫu nhằm thu mẫu nguyên dạng thỏa mãn yêu cầu thí nghiệm 8.2 Không nên bảo quản mẫu ống lấy mẫu đất có tính trương nở, độ giảm ứng suất cực tiểu Sự xâm nhập dung dịch gỉ, dung dịch khoan hay nước tự vào mẫu đất gây nên ảnh hưởng bất lợi đến kết thí nghiệm phòng Nước ô xi thoát từ mẫu nguyên nhân tạo thành gỉ thành ống mẫu làm cho mẫu dính chặt vào thành ống Vì ống lấy ASTM D4546-03 TCVN xxxx:xx mẫu nên chế tạo đồng thau, thép không gỉ quét sơn chống gỉ bên để giảm mức độ ăn mòn theo quy định tiêu chuẩn D 1587 8.3 Nếu mẫu phải bảo quản trước thí nghiệm nên đẩy mẫu khỏi ống mẫu sớm tốt Sau bịt kín mẫu để giảm thiểu độ giảm ứng suất tránh thất thoát độ ẩm Khi đẩy mẫu khỏi ống mẫu phải đẩy theo hướng lấy mẫu để giảm thiểu xáo trộn mẫu Nếu đẩy mẫu khỏi ống lấy mẫu phải quản lí chuyển phòng thí nghiệm theo hướng dẫn tiêu chuẩn D 4220, nhóm D 8.4 Sau đẩy mẫu khỏi ống mẫu, mẫu dính dung dịch khoan bề mặt, phải lau vết dính Phải gọt bỏ lớp mẫu trụ lớp dày từ – mm (0.1 đến 0.3 in.) để tránh mùn khoan dung dịch khoan thấm vào mẫu làm thay đổi khả trương nở, áp lực trương nở thông số kỹ thuật khác đất Đồng thời gọt bỏ lớp mẫu loại trừ vài yếu tố nhiễu lớp ma sát thành ống gây nên Việc dùng xà phòng không khí khoan thay cho dung dịch khoan làm giảm bớt xâm nhập nước vào mẫu 8.5 Hộp để bảo quản mẫu hộp tông kim loại, đường kính lớn 25mm (1 in.) dài 40 đến 50mm (1.5 đến 2.0 in.) so với kích thước mẫu bên 8.6 Các mẫu bảo quản hộp phải gắn kín hoàn toàn sáp Để gắn kín mẫu đất, nhiệt độ sáp phải cao từ đến 14 oC (15 đến 25oF) so với nhiệt độ nóng chảy Nước sáp nóng ngấm vào mao quản đất, làm nứt nẻ mẫu Để tránh tượng dùng nhôm, vải ni lông bao bọc quanh mẫu để ngăn ngừa sáp nóng chảy chui vào mẫu Nên đặt vào đáy hộp chứa mẫu lớp sáp dày khoảng 113 mm (0.5 in.), để đông đặc dần Tiếp sau cho mẫu vào hộp chứa phủ đầu sáp, đậy chặt sáp phía trên, để nguội trước vận chuyển mẫu Chú thích – Sáp nên dùng để gắn bảo quản loại đất dễ trương nở gồm hỗn hợp Parafin trộn nến tinh thể nhỏ với tỉ lệ 1:1 100% sáp ong 8.7 Tiến hành thí nghiệm sớm tốt sau nhận mẫu Nếu bảo quản mẫu buồng ẩm bọc sáp ghi nhãn trước bảo quản Có thể cắt mẫu thí nghiệm bào dây cắt mẫu Nên dùng dụng cụ sắc để gọt mẫu cho kích cỡ Có thể đẩy phần mẫu khỏi ống mẫu cắt dao sắc để giảm thiểu xáo trộn mẫu CHUẨN BỊ MẪU THÍ NGHIỆM 9.1 Mẫu nguyên dạng mẫu chế bị phòng sử dụng cho thí nghiệm Các mẫu chế bị phải đầm chặt cho giống hệt tốt Chú thích – Phương pháp đầm chặt , nhào trộn đầm ảnh hưởng đến thuộc tính biến thiên thể tích chuẩn bị mẫu có độ ẩm tối ưu Đầm mẫu chế bị theo qui trình tiêu chuẩn D 698 D1557 Các đất trương nở sử lý cách trộn vôi đầm mẫu theo tiêu chuẩn D 3877 TCVN xxxx:xx 9.2 ASTM D4546-03 Gọt mẫu theo qui trình tiêu chuẩn D 2435 Một vòng định hướng vòng mở rộng tiêu chuẩn D 3877 vào thiết bị cố kết nhằm giúp đỡ trình trương nở đất Để thay thế, sử dụng đĩa mỏng, cứng đặt vào đáy vòng chứa mẫu đầm chặt hay gọt mẫu Lật ngược vòng đựng mẫu lên tháo bỏ đĩa nhằm tạo khoảng trống cho mẫu trương nở Thao tác cẩn thận phòng tránh nguy gây xáo trộn mẫu giảm thiểu thay đổi độ ẩm khối lượng thể tích trình vận chuyển chuẩn bị mẫu Tránh làm rung, méo hay nén mẫu Chú thích 10 – Các mẫu thí nghiệm nên hụt 5mm (0.2 in.) so với vòng cao 25 mm (1.0 in.) 10 HIỆU CHUẨN 10.1 Hiệu chỉnh máy nén cố kết theo tiêu chuẩn D 2435 10.2 Đo nén dụng cụ với đĩa đồng, đồng thau thép cứng thay cho mẫu đất Đĩa có chiều cao với mẫu có đường kính nhỏ mm so với đường kính dao vòng Đặt giấy thấm đĩa kim loại đá thấm (nếu sử dụng giấy thấm thí nghiệm) Để thời gian để nước thoát khỏi giấy thấm lần gia tải giảm tải Chú thích 11 – Khi sử dụng giấy thấm, việc hiệu chỉnh phải giống độ xác áp lực lúc tăng giảm tải ép việc nén giấy không đàn hàn, việc hiệu chỉnh phải thực cho thí nghiệm Nếu không dùng giấy thấm cần hiệu chỉnh thiết bị theo chu kì 11 ĐẶC TÍNH LIÊN QUAN CỦA ĐẤT 11.1 Xác định độ ẩm ban đầu (tự nhiên) đất theo tiêu chuẩn D 2216 Khối lượng thể tích tự nhiên, khối lượng thể tích khô hệ số rỗng đất xác định theo tiêu chuẩn D 2435 Xác định tỷ trọng đất theo tiêu chuẩn D 854 Giới hạn chảy, giới hạn dẻo số dẻo xác định theo tiêu chuẩn D 4318 thành phần hạt đất xác định theo tiêu chuẩn D 422 sở để phân loại hiệu chỉnh kết thí nghiệm loại đất khác 12 TRÌNH TỰ 12.1 Lắp vòng chứa mẫu, giấy thấm (nếu sử dụng) đá thấm để khô gió giá chịu áp lực Đậy mẫu đá thấm ni lông, khăn ẩm nhôm nhằm giảm thiểu thay đổi độ ẩm thể tích tượng bay Các vật liệu gỡ bỏ sau mẫu ngâm nước Đặt áp lực tức thời, δ se với áp lực kPa (20 lbf/ft 2) Trong vòng phút sau đặt áp lực hiệu chỉnh đồng hồ đo biến dạng “O” 12.2 Đồ thị biểu diễn kết phương pháp thí nghiệm khác hình 2, bao gồm hiệu chỉnh máy nén Các phương pháp thí nghiệm thực theo tiêu chuẩn D2435, ngoại trừ điểm sau: ASTM D4546-03 TCVN xxxx:xx 12.2.1 Phương pháp A – Sau biến dạng ban đầu áp lực tĩnh gây ra, ngâm mẫu vào nước đọc số đọc biến dạng sau khoảng thời gian khác Đọc thời điểm 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 8.0, 15.0 30.0 phút 1, 2, 4, 8, 24, 48 72 thông thường thỏa mãn Tiếp tục đọc trình trương nở sơ cấp kết thúc, xác định phương pháp hình Sau kết thúc trương nở, gia tải áp lực thẳng đứng khoảng 5, 10, 20, 40, 80 … kPa (100, 200, 400, 800, 1600… lbf/ft2), trì cấp áp lực mẫu phục hồi đạt tỉ lệ hệ số rỗng / chiều cao mẫu ban đầu Khoảng thời gian trì cấp áp lực khoảng thời gian mà mẫu đạt 100% cố kết sơ cấp (Xem mục 11.2 11.6 tiêu chuẩn D2435) Chú thích 12 - Một vài điểm trương nở thứ cấp ghi lại nhằm xác định điểm kết thúc trình trương nở sơ cấp biểu đồ Chú thích 13 – Thời gian trì cho cấp áp lực điển hình ngày Chú thích 14 – Có thể tạo áp lực thẳng đứng để mẫu phục hồi đạt tỷ lệ hệ số nhỏ tỷ lệ hệ số rỗng (điểm 6, Hình (Phương pháp A)) không xác định cường độ xác áp lực thẳng đứng để làm cho mẫu phục hồi đạt tỷ lệ hệ số rỗng Các đơn vị áp lực lắp đặt máy điều chỉnh khí nén biện pháp phù hợp cho mục đích 12.2.2 Phương pháp A cải tiến cách đặt lực thẳng đứng ban đầu δ mẫu tương đương với áp lực thẳng đứng đất trường vòng phút sau đặt tải trọng tĩnh δse hiệu chỉnh đồng hồ biến dạng vị trí “O” Đọc số đọc biến dạng vòng phút dỡ bỏ áp lực thẳng đứng δ 1, ngoại trừ trọng tĩnh δse Ghi lại biến dạng vòng phút sau dỡ bỏ áp lực thẳng đứng δ 1, ngâm ngập mẫu vào nước tiếp tục thí nghiệm qui trình mục 12.3.1 Cải tiến nhằm cung cấp hệ số hiệu chỉnh cho số đọc biến dạng áp lực tĩnh δ se cố gắng mô giống với hệ số rỗng đất trường TCVN xxxx:xx ASTM D4546-03 A Phương pháp A Tràn ngập PHẦN TRĂM NỞ Δh/h HỆ SỐ RỖNG e B Phương pháp B Tràn ngập C Phương pháp C Dựng theo Casagrande cải tiến Tràn ngập Xem chi tiết hình Nén lại Dựng theo Casagrande Phục hồi Áp lực Hình – Đường cong hệ số rỗng – Log (áp lực) 12.2.3 Phương pháp B – Đặt lực thẳng đứng vượt áp lực tức thời vòng phút sau đặt lực tức thời Ghi lại biến dạng vòng phút sau đặt áp lực Mẫu ngâm ngập nước sau đọc số đọc biến dạng ghi lại số đọc biến dạng theo thời gian tương tự mục 12.3.1 trình trương nở sơ cấp kết thúc Tiếp tục thí nghiệm mục 12.3.1 12.2.4 Phương pháp C – Đặt lực thẳng đứng ban đầu δ1 mẫu tương đương với áp lực thẳng đứng đất trường áp lực trương nở vòng phút sau đặt áp lực tức thời Ghi lại biến dạng vòng phút sau đặt áp lực ngâm ngập mẫu vào nước Tăng cấp áp lực mà để ngăn chặn trình trương nở (Xem thích 14) Các số đọc biến dạng theo thời gian mẫu ngâm nước áp lực δ phải giữ khoảng 0.005 mm (0.002 in.) không lớn 0.010 mm (0.0004 in.) Gia tải lên mẫu theo qui trình 12.3.1, 10 ASTM D4546-03 TCVN xxxx:xx mẫu khuynh hướng trương nở (thông thường ngâm qua đêm) Các cấp áp lực phải đủ lớn để xác định điểm cực đại đường cong cố kết xác định độ dốc đường cong nén lún tức thời Đường cong cố kết phục hồi xác định hình (phương pháp C) Thời gian phục hồi dỡ tải cấp áp lực áp dụng mục 10.6 tiêu chuẩn D 2435 Chú thích 15 - Sự sử dụng tăng tải nhỏ, chì cung cấp lực vừa đủ để ngăn ngừa trương nở đất 13 TÍNH TOÁN 13.1 Tính tỉ số hệ số rỗng/chiều cao ban đầu đất, độ ẩm, khối lượng thể tích ướt, khối lượng thể tích khô, độ bão hòa theo tiêu chuẩn D2435 Hệ số rỗng hay phần trăm trương nở tính dựa số đọc cuối cho cấp trương nở tăng giảm tải Hệ số rỗng hay phần trăm trương nở vẽ đồ thị logarit áp lực thẳng đứng, ví dụ cho phương pháp hình Phần trăm trương nở có quan hệ với chiều cao ban đầu mẫu, ho, quan sát tác dụng áp lực thẳng đứng δ (Xem 4.1.2) Đồ thị số học biểu diễn quan hệ hệ số rỗng hay phần trăm trương nở với áp lực thẳng đứng có ý nghĩa áp dụng thực tiễn 13.2 Các số liệu điểm từ đường cong e – log 10 δ (Hình 2) sử dụng để đánh giá thông số trương nở hay lún mẫu đất thí nghiệm 13.2.1 Phương pháp A - Độ trương nở tự áp lực tức thời với hệ số rỗng ban đầu eo , tính sau (Xem hình -phương pháp A): γ  e − eo ∆h x100 = se x100 =  − 1 x100 h0 + e0  γ dse  (1) Trong đó: Δh = Độ thay đổi chiều cao mẫu ho = Chiều cao ban đầu mẫu ese = Hệ số rỗng sau trương nở áp lực tức thời eo = Hệ số rỗng ban đầu mẫu γdo = Khối lượng thể tích khô hệ số rỗng eo γdse = Khối lượng thể tích khô hệ số rỗng ese Chú thích 16 – Hình – Phương pháp A biểu diễn độ trương nở tự áp lực tức thời δse = 1kPa (20 lbf/ft2) ∆h 0.908 − 0.785 x100 = x100 = 6.9% h0 1.000 + 0.785 11 (2) TCVN xxxx:xx ASTM D4546-03 Phần trăm trương nở 6.9% đọc trực tiếp từ trục bên phải hình –phương pháp A với ese = 0.908, điểm 13.2.2 Độ trương nở áp lực thẳng đứng δ, đến áp lực trương nở δsp, tương ứng với eo áp lực thẳng đứng ban đầu δvo, sau (Xem hình - Phương pháp A) γ  e − eo ∆h x100 = x100 =  − 1 x100 ho + eo  γd  (3) Trong đó: e = Hệ số rỗng áp lực thẳng đứng, γd = Khối lượng thể tích khô hệ số rỗng e Chú thích 17 – Hình (Phương pháp A) biểu diễn độ trương nở sau: ∆h 0.830 − 0.785 x100 = x100 = 2.5% ho 1.000 + 0.785 Trong đó: e = evo = 0.830 δ = δvo = 100 kPa (2000 lbf/ft2) Áp lực trương nở, δsp nhận 400 kPa (8350 lbf/ft2) eo=0.785 13.2.3 Hình biểu diễn mối quan hệ khối lượng thể tích khô γd với lôgarit áp lực δ thay cho quan hệ hệ số rỗng e lôgarit áp lực tỷ trọng đất không xác định Độ trương nở bất kỹ thay đổi khối lượng thể tích khô giới hạn kết thí nghiệm xác định tương tự mô tả mục 13.2.1 13.2.4 Phương pháp B – Độ trương nở áp lực thẳng đứng δ vo, gia tải sau áp lực tức thời (Xem 4.1.2) tương ứng với eo tính sau (Xem hình - phương pháp B): γ  e − eo ∆h x100 = vo x100 =  − 1 x100 ho + eo  γ dvo  (4) Trong đó: evo = Hệ số rỗng sau ổn định trương nở áp lực thẳng đứng δ vo, γdvo = Khối lượng thể tích khô hệ số rỗng evo Chú thích 18 – Hình (phương pháp B) biểu diễn dạng phần trăm trương nở, sau: 12 ASTM D4546-03 TCVN xxxx:xx ∆h 0.820 − 0.785 x100 = x100 = 2.0% ho 1.000 + 0.785 Trong đó: δ = δvo = 100 kPa (2000 lbf/ft2) δsp = Áp lực trương nở = 350 kPa (7300 lbf/ft 2) với eo = 0.785 Tính độ lún tương tự mẫu bị lún áp lực tác dụng thẳng đứng nước dâng 13.2.5 Phương pháp C – Áp lực trương nở δsp (điểm 3, hình 2, phương pháp C) phải hiệu chỉnh qui trình thích hợp Sự xáo trộn đất trình hiệu chỉnh áp lực thẳng đứng làm thể tích mẫu tăng lên, điều dẫn đến áp lực trương nở lớn quan sát bị giảm Chú thích 19 – Trình tự hiệu chỉnh thích hợp bao gồm bước dựa vào áp lực tiền cố kết σvm Trình tự xác định đất có điểm gãy nằm bên “đường cong nén thân” đường cong nén lại chưa rõ ràng, sau: (a) Chọn điểm cong đường cong (điểm 5), hình (phương pháp C) (b) Từ điểm vẽ đường thẳng nằm ngang, song song với trục hoành, đường tiếp tuyến với đường cong Sau kẻ đường phân giác hai đường qua điểm cong đường cong (c) Vẽ đường thẳng phần đường cong nén thân kéo dài lên cắt đường phân giác điểm Hoành độ điểm giá trị áp lực tiền cố kết σvm, 780 kPa (hình 2, phương pháp C) Áp lực trương nở lấy áp lực tiền cố kết Độ dốc đường cong phục hồi đất thường nhỏ nhiều so với đường cong nén Chú thích 20 – Trình tự xác định sử dụng đất mà điểm gãy nằm đường cong nén lại, hình (phương pháp C) Trình tự xác định sau: (a) Chọn điểm cong đường cong (điểm 4), hình (phương pháp C) (b) Từ điểm vẽ đường thẳng nằm ngang, song song với trục hoành, đường tiếp tuyến với đường cong Sau kẻ đường phân giác hai đường qua điểm cong đường cong, (c) Kéo dài đường nén lại cắt qua đường phân giác Điểm cắt gọi áp lực trương nở hiệu chỉnh, σ’sp, giá trị 380 kPa ví dụ hình (phương pháp C) Chi tiết phương pháp xác định minh họa hình σ’ sp trường hợp nhỏ σvm Nếu đường cong nén lại khó xác định, vẽ đường thẳng song song với đường cong phục hồi với hệ số rỗng lớn e cắt qua đường phân giác Sự tăng tải theo chu kì cần thiết để xác định đường cong nén lại 13.2.6 Vẽ đường cong thích hợp song song với đường phục hồi (hay đường nở) cho hệ số rỗng lớn e o qua điểm áp lực trương nở hiệu chỉnh δ’sp hệ số rỗng ban đầu eo nhận điểm 3, hình 2, phương pháp C, nhận phần trăm trương nở ứng với áp lực thẳng đứng δ’sp eo phạm vi biến đổi kết thí nghiệm Chú thích 21 - Phần trăm độ trương nở tính theo phương pháp C ứng với áp lực δvo =100 kPa (2000 lbf/ft2) là: 13 TCVN xxxx:xx ASTM D4546-03 e − eo ∆h 0.828 − 0.785 x100 = vo x100 = = 2.4% ho + eo 1.000 + 0.785 Nén lại Hình – Hình học chi tiết cho Phương pháp C 13.2.7 Phần trăm độ lún (giá trị âm độ trương nở) đánh giá từ hệ số rỗng e2 vượt áp lực trương nở hiệu chỉnh sau: e − eo ∆h x100 = x100 ho + eo (5) Chú thích 22 – Hình (Phương pháp C), biểu diễn độ lún sau: ∆h 0.671 − 0.785 x100 = x100 = −6.4% ho 1.000 + 0.785 Trong đó: e2 = 0.671, δ2 = 2560 kPa (53 000 lbf/ft2) 14 BÁO CÁO: SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM / BẢNG BIỂU 14.1 Phương pháp luận sử dụng để rõ bảng biểu đưa đây, hiệu chỉnh 1.4 14.2 Báo cáo cần thông tin sau: 14.2.1 Các thông tin theo yêu cầu tiêu chuẩn D 2435 14.2.2 Các điểm lệch hướng so với qui trình , bao gồm thay đổi áp lực nén 14.2.3 Độ trương nở hay độ lún tác dụng áp lực thẳng đứng áp lực trương nở δsp, áp lực trương nở hiệu chỉnh δ’sp Hệ số nén, Cc hệ số trương nở Cs 14 ASTM D4546-03 TCVN xxxx:xx phải ghi vào báo cáo chúng đánh giá Các điểm lệch hướng so với qui trình tính toán thông số qui trình hiệu chỉnh sử dụng để xác định phần trăm trương nở độ lún áp lực trương nở δ’sp, phải ghi vào báo cáo 14.2.4 Loại nước sử dụng để ngâm mẫu 15 ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ SAI SỐ 15.1 Độ xác – Các số liệu độ xác phương pháp thí nghiệm đánh giá Hơn nữa, tiểu ban D18.05 tìm kiếm số liệu tin cậy từ người sử dụng phương pháp thí nghiệm 15.2 Độ lệch – Không có giá trị tham khảo thông qua cho thí nghiệm này, không xác định độ lệch phương pháp 16 CÁC TỪ KHÓA 16.1 Đất giãn nở, độ trương nở, thí nghiệm phòng, độ lún, áp lực trương nở, hệ số trương nở TÓM TẮT CÁC THAY ĐỔI Theo Ban D18, vài đoạn tiêu chuẩn có thay đổi so với lần xuất cuối (D4546-96) : (1) Đoạn 1.5 1.5.1 thêm vào nêu địa mục ý nghĩa Các đoạn khác đánh số lại (2) Thuật ngữ “sự thấm hút bề mặt” thay “ độ hút nước” mục 3.2.1, 3.2.4, 3.2.5 (3) Tiêu chuẩn thực hành D 6026 thêm vào phần tài liệu tham khảo (4) Tiêu chuẩn D 2216 thêm vào mục 11.1 (5) Phần 14 xếp lại mục nhỏ đánh số lại Hiệp hội ASTM chức đánh giá hiệu lực quyền sáng chế xác nhận với hạng mục đề cập tiêu chuẩn Người sử dụng tiêu chuẩn phải ý việc xác định hiệu lực quyền sáng chế nguy xâm phạm quyền hoàn toàn trách nhiệm Hiệp hội Tiêu chuẩn Ủy ban kỹ thuật có trách nhiệm duyệt lại vào lúc năm xem xét lần sửa đổi gì, chấp thuận thu hồi lại Mọi ý kiến khuyến khích nhằm sửa đổi tiêu chuẩn tiêu chuẩn bổ sung phải gửi thẳng tới Trụ sở ASTM Mọi ý kiến nhận xem xét kỹ lưỡng họp Ủy ban kỹ thuật có trách nhiệm người đóng góp ý kiến tham dự Nếu nhận thấy ý kiến đóng góp không tiếp nhận cách công người đóng góp ý kiến gửi thẳng đến địa Ủy ban tiêu chuẩn ASTM sau đây: 15 TCVN xxxx:xx ASTM D4546-03 Tiêu chuẩn bảo hộ ASTM, 100 Barr Habor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959, United States Để in riêng tiêu chuẩn (một hay nhiều bản) phải liên lạc với ASTM theo địa 610-832-9585 (điện thoại), 610-832-9555 (Fax), service@astm.org (e-mail); qua website ASTM (www.astm.org) 16 ... xác định độ co ngót, độ trương nở áp lực trương nở chiều hỗn hợp đất trộn vôi  D 4220, Hướng d n bảo quản vận chuyển mẫu đất  D 4318, Thí nghiệm xác định giới hạn chảy, giới hạn d o số d o đất. .. pháp xác định (a) Độ trương nở tự do, (b) Phần trăm trương nở cấp áp lực thẳng đứng đến áp lực trương nở (c) áp lực trương nở ASTM D4 546-03 TCVN xxxx:xx 5.4.2 Phương pháp B – Phương pháp xác định. .. hệ số rỗng đất xác định theo tiêu chuẩn D 2435 Xác định tỷ trọng đất theo tiêu chuẩn D 854 Giới hạn chảy, giới hạn d o số d o xác định theo tiêu chuẩn D 4318 thành phần hạt đất xác định theo tiêu