AASHTO t 215 70 (2003) tính thấm của đất dạng hạt (cột nước không đổi)

AASHTO T215-70 TCVN xxxx:xx Tiêu chuẩn thí nghiệm Tính thấm đất dạng hạt (Cột nước không đổi) AASHTO T 215-70 (2003) ASTM D 2434-68 (1994)∈1 LỜI NÓI ĐẦU  Việc dịch ấn phẩm sang tiếng Việt Hiệp hội Quốc gia đường vận tải Hoa kỳ (AASHTO) cấp phép cho Bộ GTVT Việt Nam Bản dịch chưa AASHTO kiểm tra mức độ xác, phù hợp chấp thuận thông qua Người sử dụng dịch hiểu đồng ý AASHTO không chịu trách nhiệm chuẩn mức thiệt hại trực tiếp, gián tiếp, ngẫu nhiên, đặc thù phát sinh pháp lý kèm theo, kể hợp đồng, trách nhiệm pháp lý, sai sót dân (kể bất cẩn lỗi khác) liên quan tới việc sử dụng dịch theo cách nào, dù khuyến cáo khả phát sinh thiệt hại hay không  Khi sử dụng ấn phẩm dịch có nghi vấn chưa rõ ràng cần đối chiếu kiểm tra lại so với tiêu chuẩn AASHTO gốc tương ứng tiếng Anh TCVN xxxx:xx AASHTO T215-70 AASHTO T215-70 TCVN xxxx:xx Tiêu chuẩn thí nghiệm Tính thấm đất dạng hạt (Cột nước không đổi) AASHTO T 215-70 (2003) ASTM D 2434-68 (1994)∈1 AASHTO T 215-70 (2003) giống với ASTM D 2434-68 (1994) ∈1 ngoại trừ tất tham khảo Tiêu chuẩn ASTM D 422 có ASTM 2434-68 (1994) ∈1 thay Tiêu chuẩn AASHTO T 88 TCVN xxxx:xx AASHTO T215-70 Tiêu chuẩn thí nghiệm Tính thấm đất dạng hạt (cột nước không đổi)1 ASTM D 2434 - 68 (Phê duyệt lại 1994)∈1 Tiêu chuẩn ban hành với tên cố định D 2434; số liền sau tên tiêu chuẩn năm tiêu chuẩn áp dụng, trường hợp có bổ sung, năm sửa đổi cuối Số ngoặc năm tiêu chuẩn phê chuẩn Chỉ số (∈) thay đổi biên tập theo phiên bổ sung hay phê chuẩn lại cuối ∈1 Chú thích – Đã thay đổi biên tập Mục 10 biên tập bổ sung vào tháng năm 1993 PHẠM VI ÁP DỤNG 1.1 Phương pháp thí nghiệm dùng để xác định hệ số thấm phương pháp cột nước cố định cho dòng nước chảy tầng đất dạng hạt Qui trình để thiết lập giá trị đại diện hệ số thấm đất dạng hạt xảy đất trầm tích tự nhiên đắp đường, sử dụng lớp móng bên kết cấu áo đường Để hạn chế ảnh hưởng cố kết thí nghiệm, qui trình giới hạn đất đất dạng hạt bị xáo trộn có chứa không lớn 10% đất lọt qua sàng 75µm (N0 200) 1.2 Tiêu chuẩn không đề cập đến tất vấn đề an toàn liên quan đến sử dụng, có Đây trách nhiệm người sử dụng tiêu chuẩn phải đảm bảo độ an toàn tình trạng sức khoẻ phù hợp hạn chế áp dụng trước sử dụng TÀI LIỆU VIỆN DẪN 2.1 Tiêu chuẩn ASTM: D 422 Phương pháp thí nghiệm phân tích thành phần hạt đất D 2049 Phương pháp thí nghiệm độ chặt tương đối đất dính _ Phương pháp thí nghiệm thuộc phạm vi Uỷ ban ASTM D 18 Đất Đá chịu trách nhiệm trực tiếp Tiểu ban D18.04 Đặc trưng thuỷ lực đất đá Lần xuất phê duyệt 13 tháng 9, 1968 Xuất lần đầu năm 1965 Thay thêd D 2434-65T Annual Book of ASTM Standards, Vol 04.08 Bị gián đoạn – Xem 1983 Annual Book of ASTM Standards, Vol 04.08 AASHTO T215-70 TCVN xxxx:xx ĐIỀU KIỆN THÍ NGHIỆM CƠ BẢN 2.2 Các điều kiện thí nghiệm lý tưởng sau yêu cầu trước hết dòng nước chảy tầng đất dạng hạt điều kiện cột nước không đổi: 2.2.1 Dòng chảy liên tục với thay đổi thể tích đất thí nghiệm 2.2.2 Dòng chảy với lỗ rỗng đất bão hoà nước bong bong khí lỗ rỗng đất 2.2.3 Dòng chảy trạng thái ổn định thay đổi gradient thuỷ lực, 2.2.4 Vận tốc dòng chảy tỷ lệ trực tiếp với gradient thuỷ lực giá trị định, thời điểm bắt đầu dòng chảy rối 2.3 Tất dạng khác dòng chảy liên quan đến lỗ rỗng đất bão hoà phần, dòng chảy rối, trạng thái không ổn định dòng chảy tính thời đặc tính thay đổi trường phụ thuộc thời gian hệ số thấm; đó, chúng yêu cầu điều kiện trình tự thí nghiệm đặc biệt DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ 2.4 Thấm kế, thể Hình 1, phải có hình trụ chứa mẫu với đường kính xấp xỉ từ đến 12 lần kích thước hạt lớn theo Bảng Thấm kế phải lắp với: (1) đá thấm thấm gia cường phù hợp đáy với tính thấm lớn mẫu đất, phải có lỗ hở đủ nhỏ (không lớn 10% kích thước hạt nhỏ hơn) để ngăn hạt đất di chuyển; (2) cửa áp kế để đo cột nước, h , chiều dài, L, đường kính hình trụ; (3) đá thấm thấm gia cường phù hợp có lò xo gắn đỉnh, hay thiết bị khác, để tác dụng áp lực lò xo yếu 22 đến 45 N (5 đến 10 lbf) tổng tải trọng, đỉnh gắn vào vị trí Điều làm cho độ chặt thể tích đất không thay đổi đáng kể làm bão hoà mẫu thí nghiệm thấm phù hợp yêu cầu mô tả 3.1.1 2.5 Bể lọc cột nước không đổi, thể Hình 1, để cung cấp nước loại bỏ hầu hết không khí từ vòi nước, lắp van điều khiển thích hợp để trì điều kiện mô tả 3.1.2 Chú thích – Có thể sử dụng nước khử khí 2.6 Phễu rộng, lắp với vòi hình trụ đặc biệt có đường kính 25 mm (1 in.) hạt có kích thước lớn 9.5 mm (3/8 in.) có đường kính 13 mm (1/2 in.) cho hạt có kích thước lớn mm (No 10) Chiều dài vòi phải lớn toàn chiều dài buồng thấm – 150 mm (6 in.) 2.7 Thiết bị đầm mẫu - Thiết bị đầm mẫu cần thiết sử dụng Sau gợi ý: đầm rung lắp với đế đầm có đường kính 51 mm (2 in.); TCVN xxxx:xx AASHTO T215-70 đầm trượt với đế đầm có đường kính 51 mm (2 in.); trục để trượt có trọng lượng 100 g (0.25 lb) (đối với cát) đến kg (2.25 lb) (đối với đất có hàm lượng sỏi lớn), có chiều cao rơi điều chỉnh đến 102 mm (4 in.) cát 203 mm (8 in.) đất có hàm lượng sỏi lớn 2.8 Bơm chân không máy hút nước vòi, để tháo nước làm bão hoà mẫu điều kiện hoàn toàn chân không (xem HÌnh 2) 2.9 Các ống áp kế, với thước mét để đo chiều cao nước 2.10 Cân, có khả cân đến kg, độ nhậy đến g ( 0.002 lb) 2.11 Muỗng, có khả xúc khoảng 100 g (0.25 lb) đất 2.12 Các thiết bị khác, nhiệt kế, đồng hồ bấm giây tay, bình lít Anh chia đến 250 mL, chảo trộn, v.v Hình - Thấm kế cột nước không đổi MẪU 2.13 Phải lựa chọn mẫu đại diện đất dạng hạt làm khô không khí theo phương pháp phần tư, có 10% vật liệu lọt qua sàng 75 µm (No 200) lượng đủ để thoả mãn yêu cầu mô tả 5.2 5.3, 2.14 Phải tiến hành phân tích sàng (xem Phương pháp D 422) mẫu đại diện đất hoàn thành trước thí nghiệm thấm Bất kỳ hạt lớn 19 mm (3/4 in.) phải tách riêng sàng (Phương pháp D 422) Các vật liệu cỡ không sử dụng cho thí nghiệm thấm, phần trăm vật liệu cỡ phải ghi lại AASHTO T215-70 TCVN xxxx:xx Chú thích - Để thiết lập giá trị đại diện hệ số thấm cho phạm vi mà tồn tình khảo sát, mẫu đất hạt mịn, hạt trung hạt thô phải xác định thí nghiệm 2.15 Sau loại bỏ vật liệu cỡ, lựa chọn theo phương pháp phần tư mẫu để thí nghiệm lượng xấp xỉ hai lần lượng yêu cầu để đổ đầy buồng thấm kế CHUẨN BỊ MẪU 2.16 Kích thước thấm kế sử dụng mô tả Bảng 2.17 Tiến hành việc đo ban đầu sau tính theo cm cm ghi vào bảng số liệu (Hình 3); đường kính bên thấm kế, D; chiều dài cửa áp kế, L, chiều sâu, H1, đo bốn vị trí đối xứng từ bề mặt phía đỉnh trụ thấm đến đỉnh đá thấm thấm phía đặt tạm thời lên đá thấm thấm thấp Tự động trừ chiều dày đá thấm thấm phía từ số đo chiều cao dùng để xác định thể tích đất đổ trụ thấm Sử dụng đỉnh giống hệt có bốn lỗ hở rộng đặt đối xứng mà tiến hành lấy số đo cần thiết để xác định giá trị trung bình H1 Tính diện tích mặt cắt ngang mẫu, A Bảng - Đường kính hình trụ Kích thước hạt lớn Nằm mắt sàng Đường kính hình trụ nhỏ 35% toàn đất giữ lại mắt sàng nhiều 35% toàn đất giữ lại mắt sàng mm (No 10) 9.5 mm (3/8 in.) mm (No 10) 9.5 mm (3/8 in.) mm (No 10) 9.5 mm (3/8 in.) 76mm (3 in.) 114mm (4.5 in.) 9.5 mm (3/8 in.) 19 mm (3/4 in.) 152mm (6 in.) 229mm (9 in.) 2.18 Lấy phần nhỏ mẫu lựa chọn mô tả 5.3 để xác định độ ẩm Ghi lại trọng lượng phần mẫu làm khô không khí lại (xem 5.3), W1, để xác định trọng lượng đơn vị 2.19 Đổ đất chuẩn bị theo trình tự sau thành lớp mỏng đồng xấp xỉ chiều dầy sau đầm đến kích thước hạt lớn nhất, không nhỏ khoảng 15 mm (0.6 in.) TCVN xxxx:xx AASHTO T215-70 Hình - Thiết bị để hút làm bão hoà mẫu 2.19.1 Đối với đất có kích thước hạt lớn 9.5 mm (3/8 in.) nhỏ hơn, đặt phễu với kich thước phù hợp, mô tả 4.3 vào thiết bị thấm với vòi phễu để tiếp xúc với đá thấm hay thấm dưới, lớp tạo thành trước đây, đổ đất đủ vào phễu để tạo thành lớp đất, lấy đất từ khu vực khác chảo Nâng phễu lên 15 mm (0.6 in.), xấp xỉ chiều dầy lớp đất chưa cố kết đổ trước đó, rải đất cách di chuyển xoắn ốc cách từ từ, thực từ chu vi thiết bị vào giữa, để tạo lớp đất đồng Trộn lại đất chảo cho lớp để giảm phân tầng lấy đất từ chảo 2.19.2 Đối với đất có kích thước hạt lớn lớn 9.5 mm (3/8 in.), rải đất muỗng Có thể tạo lớp rải cách trượt muỗng đất đầy vị trí gần theo phương ngang xuống dọc theo mặt thiết bị đến đáy đến lớp đất đổ trước đó, sau nghiêng muỗng đổ hướng vế tâm với di chuyển muỗng cách từ từ Làm cho phép đất chảy khỏi muỗng cánh êm ả mà không bị phân tầng Xoay trụ thấm phù hợp muỗng đất đầy tiếp theo, theo cách tiến hành theo vòng chu vi bên để tạo thành lớp đất làm chặt đồng có chiều dày kích thước hạt lớn 2.20 Làm chặt lớp đất liên tiếp tới độ chặt tương đối mong muốn theo trình tự thích hợp, đến chiều cao khoảng cm (0.8 in.) cao cửa áp kế phía trên, sau: 2.20.1 Độ chặt nhỏ (0% độ chặt tương đối) - Tiếp tục đổ lớp đất theo trình tự mô tả trogn 6.4.1 6.4.2 thiết bị đổ đầy đến mức phù hợp 2.20.2 Độ chặt lớn (100% độ chặt tương đối): 2.20.2.1 Làm chặt đầm rung – Làm chặt suốt lớp đất đầm rung, phân bố tác động đầm cách đồng bề mặt lớp theo mô hình thông thường Áp lực tiếp xúc khoảng thời gian tác động rung điểm phải không làm cho đất chui khỏi phía mép đế đầm, có chiều hướng làm lỏng lớp đất Thực số lần đầm phủ mặt mẫu AASHTO T215-70 TCVN xxxx:xx đủ để tạo độ chặt lớn với dấu hiệu thực hành không thấy di chuyển bề mặt với hạt mép chân đầm 2.20.2.2 Làm chặt trượt đầm trọng lượng – Làm chặt lớp đất cách kỹ lưỡng nhát đầm phân bố bề mặt lớp Điều chỉnh chiều cao rơi số lần đầm phù hợp để tạo độ chặt lớn nhất, phụ thuộc vào hàm lượng hạt thô hạt sỏi đất 2.20.2.3 Làm chặt phương pháp khác – Có thể tiến hành làm chặt phương pháp chấp nhận khác, chẳng hạn thiết bị máy rung, mà cần thực để đạt mẫu đồng phân tầng hạt (xem Phương pháp thí nghiệm D 2049) 2.20.3 Độ chặt tương đối trung gian 100% cách thử nghiệm hộp riêng có đường kính giống trụ thấm, điều chỉnh làm chặt để thu giá trị độ chặt tương đối Làm chặt đất trụ thấm theo trình tự thành lớp mỏng đến chiều cao khoảng 2.0 cm (0.8 in.) cao cửa áp kế phía Chú thích - Để xác định, cách hệ thống đại diện, điều kiện độ chặt tương đối, mà chi phối đến lớp trầm tích tự nhiên đất đầm chặt, phải tiến hành loạt thí nghiệm thấm để xác định phạm vi độ chặt tương đối trường 2.21 Chuẩn bị mẫu cho thí nghiệm thấm: 2.21.1 Làm phẳng bề mặt phía đất cách đặt viên đá thấm màng thấm vào vị trí xoay nhẹ nhàng phía sau phía trước THÍ NGHIỆM THẤM TRÊN ĐẤT DẠNG HẠT Thí nghiệm No Ngày thí nghiệm Vị trí mẫu Ngày lấy mẫu Lỗ khoan……… Báo cáo Lấy mẫu ………… Chiều sâu …………… Chiều cao trước, H1 Trọng lượng trước, W1 Chiều cao sau, H2 Trọng lượng sau, W2 Chiều cao thuần, cm Trọng lượng thuần, g (a) Mô tả đất Vật liệu sử dụng (b) Xác định trọng lượng đơn vị Đường kính, D, cm Diện tích, A, cm Chiều dài, L, cm Hàm lượng nước (đã đẩy khí) W (max) Trọng lượng đơn vị khô, W, lb/ft3 W (min) Hệ số rỗng, e Độ chặt tương đốI, RD (c) Thí nghiệm thấm (Mức độ làm chặt) TCVN xxxx:xx Thí nghiệm No AASHTO T215-70 Áp kế H1 H2 Cột nước h, cm Q, cm3 t, s Q/At h/L Nhiệt độ, oC k, cm/s Hình - Bảng liệu thí nghiệm thấm 2.21.2 Đo ghi lại: chiều cao cuối mẫu, H1 – H2, cách đo chiều sâu, H2, từ bề mặt phía đỉnh đặt để đo H1 đến đỉnh viên đá thấm hay thấm phía bốn vị trí khoảng cách đối xứng sau nén lò xo nhẹ nhàng để đặt đá thấm hay màng thấm đo; trọng lượng cuối đất làm khô không khí sử dụng thí nghiệm (W1 – W2) cách xác định trọng lượng phần lại đất để lại chảo, W2 Tính ghi lại trọng lượng đơn vị, hệ số rỗng, độ chặt tương đối mẫu thí nghiệm 2.21.3 Đặt miếng đệm vào nó, ấn xuống đỉnh tạo lực chống lò xo gắn chặt lên đỉnh trụ thấm, để làm kín không khí Điều phù hợp với điều kiện mô tả 3.1.1 để giữ cho khối lượng thể tích ban đầu thay đổi thể tích đáng kể thí nghiệm 2.21.4 Sử dụng bơm chân không máy hút phù hợp, hút chân không mẫu 50 cm (20 in.) Hg 15 phút để loại bỏ không khí dính chặt vào hạt đất từ lỗ rỗng Cùng trình bơm hút chân không làm bão hoà mẫu cách từ bên lên (Hình 2) áp lực chân không đầy đủ để loại bỏ phần khí lại mẫu Mẫu tiếp tục bão hoà trì thích hợp cách sử dụng (1) nước khử khí, (2) nước giữ nhiệt độ dòng đủ cao để gây giảm gradient nhiệt độ mẫu thí nghiệm Nước tự nhiên nước có hàm lượng khoáng thấp (Chú thích 4) phép sử dụng cho thí nghiệm, trường hợp chất lỏng phải mô tả biểu mẫu báo cáo (Hình 3) Điều đáp ứng điều kiện mô tả 3.1.2 để bão hoà lỗ rỗng đất 10 AASHTO T215-70 TCVN xxxx:xx Chú thích - Nước tự nhiên nước xuất đá đất trường Nó sử dụng, (cũng nước đẩy khí) thường không phương pháp khả thi chế tạo qui mô lớn để thí nghiệm 2.21.5 Sau mẫu bão hoà thấm kế hoàn toàn ngập nước, đóng van đáy ống thoát (Hình 2) ngắt chân không Cần phải ý để đảm bảo hệ dòng thấm hệ áp kế không khí làm việc trơn tru Đổ nước đầy ống cấp từ bể cột nước không đổi cách mở nhẹ nhàng van bể lọc Sau nối ống cấp vào đỉnh thấm kế, mở nhẹ nhàng van cấp mở nhẹ nhàng vòi cửa áp kế, phép nước chảy, loại bỏ chúng khỏi không khí Nối ống nước áp kế với cửa áp kế đổ đầy nước để loại bỏ không khí Đóng van cấp mở van thoát phép nước ống áp kế đạt đến mực nước ổn định bên cột không TRÌNH TỰ 2.22 Mở van cấp từ bể lọc cách nhẹ nhàng cho chu trình theo điều kiện mô tả 3.1.3, hoãn lại việc đo lưu lượng dòng chảy nhiệt tình trạng cột nước ổn định dao động đáng kể áp kế Đo ghi lại thời gian, t, chiều cao cột nước, h (hiệu chiều cao áp kế), lưu lượng dòng chảy, Q, nhiệt độ nước, T 2.23 Lặp lại chu trình thí nghiệm với cột nước tăng thêm 0.5 cm để thiết lập xác khu vực chảy tầng với vận tốc, v (trong v = Q/At), tỷ lệ tuyến tính với gradient thuỷ lực, i (trong i = h/L) Khi không tuyến tính mối liên hệ trở thành biểu kiến, thể khởi đầu dòng chảy rối, nấc tăng cm cột nước sử dụng để thực chu trình thí nghiệm thích hợp dọc vùng khu vực chảy rối để xác định vùng quan trọng với điều kiện trường Chú thích – Để đảm bảo điều kiện dòng chảy tầng, nhiều yêu cầu giá trị gradient thuỷ lực (h/L) thấp nhiều giá trị thừa nhận Các giá trị sau có tính chất tham khảo: làm chặt rời rạc, h/L từ 0.2 đến 0.3 làm chặt cao, h/L từ 0.3 đến 0.5, giá trị h/L thấp áp dụng cho đất thô giá trị cao cho đất mịn 2.24 Lúc hoàn thành thí nghiệm thấm, thoát nước khỏi mẫu kiểm tra để xác minh có tính chất đồng đẳng hướng cần thiết hay không Bất kỳ vệt lớp phân sáng đậm theo phương ngang dấu hiệu hạt bị phân tầng TÍNH TOÁN 2.25 Tính hệ số thấm k sau: k= QL/Ath đó: k = hệ số thấm, 11 TCVN xxxx:xx AASHTO T215-70 Q = Lưu lượng nước thoát ra, L = Khoảng cách áp kế, A = Diện tích mặt cắt ngang mẫu, t = tổng thời gian thoát nước, h = độ chênh cột nước áp kế 2.26 Hiệu chỉnh tính thấm nhiệt độ 20 oC (68oF) cách nhân hệ số k (xem 8.1) với tỷ số độ nhớt nước nhiệt độ thí nghiệm độ nhớt nước 20 oC (68oF) BÁO CÁO 2.27 Báo cáo thí nghiệm thấm phải bao gồm thông tin sau đây: 2.27.1 Dự án, ngày, số hiệu mẫu, vị trí, chiều sâu, thông tin thích hợp khác 2.27.2 Phân tích thành phần hạt, phân loại, kích thước hạt lớn nhất, phần trăm vật liệu cỡ mà không dùng 2.27.3 Trọng lượng đơn vị khô, hệ số rỗng, độ chặt tương đối đổ khối lượng thể tích lớn nhỏ 2.27.4 Các kết luật điểm xuất phát từ điều kiện thí nghiệm này, kết đánh giá sử dụng 2.27.5 Hoàn thành số liệu thí nghiệm định phòng từ số liệu thí nghiệm (xem Hình 3), 2.27.6 Vẽ đồ thị đường cong thí nghiệm vận tốc, Q/At, theo gradient thuỷ lực h/L, gồm phạm vi nhận dạng đất độ chặt tương đối CÁC TỪ KHOÁ 2.28 Cột nước không đổi; hạt; tính thấm; đất 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 12 AASHTO T215-70 TCVN xxxx:xx không tiếp nhận cách công người đóng góp ý kiến gửi thẳng đến địa Ủy ban tiêu chuẩn ASTM 100 Barr Habor Drive, West Conshohocken, PA 19428 13 ...TCVN xxxx:xx AASHTO T2 15-70 AASHTO T2 15-70 TCVN xxxx:xx Tiêu chuẩn thí nghiệm T nh thấm đ t dạng h t (C t nước không đổi) AASHTO T 215-70 (2003) ASTM D 2434-68 (1994)∈1 AASHTO T 215-70 (2003). .. pháp thí nghiệm dùng để xác định hệ số thấm phương pháp c t nước cố định cho dòng nước chảy t ng đ t dạng h t Qui trình để thi t lập giá trị đại diện hệ số thấm đ t dạng h t xảy đ t trầm t ch t ... vị trí đối xứng t bề m t phía đỉnh trụ thấm đến đỉnh đá thấm thấm phía đ t tạm thời lên đá thấm thấm thấp T động trừ chiều dày đá thấm thấm phía t số đo chiều cao dùng để xác định thể t ch đất