Bài thí nghiệm cơ học đất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC ĐÀ NẴNG KHOA XÂY DỰNG - BÀI THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT GVHD: SINH VIÊN: LỚP: NHĨM: Đà Nẵng 2011 Thí nghiệm Cơ học đất PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT Bài I: I Định nghĩa: Độ ẩm đất tỷ số lượng nước chứa đất khối lượng hạt đất khối đất tự nhiên, thường tính % (có dùng số thập phân) II Dụng cụ thí nghiệm: • Cân kỹ thuật độ xác 0,01g • Hộp thủy tinh hộp nhơm • Bình chống ẩm • Sổ ghi chép III Trình tự thí nghiệm: Cân hộp với nắp cân kỹ thuật, khối lượng Qhộp Lấy từ mẫu đất đưa thí nghiệm phân tích 15g trở lên cho vào hộp đậy nắp, cân cân kỹ thuật khối lượng Q1 Hé mở hộp đất, bỏ vào tủ sấy Nhiệt độ tủ sấy phải 100÷105oC Sấy đất đến khối lượng khơng đổi (khoảng 5÷7 tùy loại đất) Cân hộp đất khô khối lượng Q2 Hiệu số khối lượng đất trước sau sấy khô, chia cho khối lượng đất khô tuyệt đối nhân với 100% độ ẩm tính theo phần trăm Tính độ ẩm đất với độ xác tới 0,1%, sau lấy tròn đến 1% theo công thức: W= Q1 − Q 100% Q −Q hôp Mỗi mẫu đất cần làm thí nghiệm song song để lấy kết trung bình Sai số hai lần khơng lớn 2% SỔ GHI CHÉP ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT Ngày tháng Số hiệu mẫu Số hộp Khối lượng hộp (gam) Hộp khơng Có đất ẩm Có đất khơ Độ ẩm (%) Từng mẫu Trung bình Ghi Nhận xét: -1- Thí nghiệm Cơ học đất Bài II: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN NHÃO CỦA ĐẤT LOẠI SÉT (PHƯƠNG PHÁP TIÊU CHUẨN) I Định nghĩa: Phương pháp tiêu chuẩn để xác định giới hạn nhão áp dụng cho loại đất sét mềm, không gắn kết, bao gồm phần lớn loại hạt có kích thước nhỏ 1mm Phương pháp khơng dùng cho loại đất sét có chứa lượng đáng kể tàn tích thực vật Theo phương pháp giới hạn nhão độ ẩm đất sét có kết cấu bị phá hoại, mà với độ ẩm đó, kim hình nón thăng đặc biệt có khối lượng 76g ngập vào mẫu đất 10mm tác dụng trọng lượng thân sau 10 giây II Dụng cụ thí nghiệm: • Kim hình nón thăng tiêu chuẩn • Cốc đựng đất • Cân kỹ thuật • Hộp thủy tinh hộp nhơm • Bình chống ẩm • Tủ sấy • Rây có đường kính lỗ 1mm • Thanh trộn • Chén sứ • Cối có chày cao su • Sổ ghi chép III Trình tự thí nghiệm kết quả: Cố gắng xác định giới hạn nhão theo mẫu có độ ẩm thiên nhiên Lấy miếng đất khoảng 100g, miết vụn trộn, loại bỏ lớn kể di tích thực vật Sau cho qua rây 1mm Nếu đất có độ ẩm tự nhiên nhỏ nghiền sơ cối sứ chày cao su, loại bỏ hạt lớn cho qua rây 1mm Trộn đất chén sứ, độ ẩm không đáng kể rưới ướt nước cất, nhào kĩ trộn thành khối đồng tương đối đặc để ngày đêm cho thật ướt rã Để đất khơng bị khơ phải để vào bình giữ ẩm có nước Việc chuẩn bị mẫu đất theo kiểu xem phương pháp tiêu chuẩn Nếu độ ẩm mẫu đất cao, sau chuẩn bị thí nghiệm theo cách nói trên, phải xác định giới hạn nhão Nếu mẫu đất không giữ nguyên độ ẩm tự nhiên việc chuẩn bị mẫu thí nghiệm phải làm mẫu đất khô thiên nhiên Trộn kỹ lại mẫu đất chuẩn bị lần bỏ vào đầy cốc dụng cụ Dùng trộn gạt phẳng mặt mẫu đất cho thật ngang với miệng cốc Bơi lớp Vazơlin mỏng lên kim hình nón đặt lên bề mặt mẫu đất Dưới ảnh hưởng trọng lượng thân, kim hình nón lún xuống đất Nếu sau 10 giây kim hình nón lún vào mẫu đất 10mm xem độ ẩm giới hạn nhão -2- Thí nghiệm Cơ học đất Nếu sau 10 giây kim hình nón khơng lún đến 10mm độ ẩm mẫu đất thấp giới hạn nhão Trường hợp ta lấy mẫu đất khỏi cốc cho lại vào bát sứ Đổ thêm vào bát sứ nước trộn kỹ lại cho vào cốc làm lại thí nghiệm Nếu sau 10 giây kim hình nón lún xuống mẫu đất q 10mm chứng tỏ có nước thừa đất Khi ta hong nhẹ đất khơng khí, dùng trộn đảo liên tục Sau làm khơ bớt làm lại thí nghiệm Khi đất đạt độ sệt cần thiết, ta lấy từ cốc mẫu phân tích 15g bỏ vào hộp xác định độ ẩm (xem Bài I) Độ ẩm tương ứng với giới hạn nhão Đối với mẫu đất phải làm lại hai thí nghiệm song song, sai số hai lần khơng lớn 2% Dựa vào lần ta xác định trị số độ ẩm đất với độ xác tới 1% coi giới hạn nhão Ghi số liệu nhận vào sổ ghi chép SỔ GHI CHÉP ĐỂ XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN NHÃO CỦA ĐẤT Số hiệu mẫu Ngày tháng Số hộp Khối lượng hộp (gam) Hộp không Có đất ẩm Có đất khơ Độ ẩm (%) Từng mẫu Trung bình Ghi Nhận xét: Bài III: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN DẺO CỦA ĐẤT I Định nghĩa: Phương pháp tiêu chuẩn để xác định giới hạn dẻo đất loại sét phương pháp lăn đất thành dây Theo phương pháp giới hạn dẻo độ ẩm đất loại sét có kết cấu bị phá hoại sau lăn thành dây có đường kính 3mm bắt đầu có nhiều khe nứt bị đứt đoạn dài 3÷10cm II Trình tự thí nghiệm kết quả: Dùng tay nắm đất trạng thái dẻo hong khô khơng khí Lấy phần khối đất lăn kính để tạo thành dây đường kính 3mm Sau vò dây đất thành cục nhỏ lại lăn dây đất có đường kính 3mm bắt đầu có nhiều khe nứt bị nứt đoạn dài 3÷10cm Trạng thái đất -3- Thí nghiệm Cơ học đất chứng tỏ đạt giới hạn dẻo Nếu lăn hồ đất thành dây có đường kính 3mm (đất rời ra) xem đất khơng có giới hạn lăn, tức khơng có giới hạn dẻo Lấy 15g đất đứt thành đoạn để xác định độ ẩm Chính độ ẩm tương ứng với giới hạn dẻo đất Đối với mẫu đất nên tiến hành hai thí nghiệm song song xác định giới hạn dẻo Sai số hai lần khơng q 2% Lấy trị số trung bình hai lần với độ xác tới 1% Ghi kết thí nghiệm vào sổ ghi chép SỔ GHI CHÉP ĐỂ XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN DẺO CỦA ĐẤT Ngày tháng Số hiệu mẫu Số hộp Độ ẩm (%) Khối lượng hộp (gam) Hộp khơng Có đất ẩm Có đất khơ Từng mẫu Trung bình Ghi Nhận xét: * Xác định tên trạng thái đất thí nghiệm: (Dựa vào số dẻo A độ sệt B) Bài IV: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA ĐẤT (PHƯƠNG PHÁP DAO VỊNG) I Định nghĩa: Khối lượng thể tích tự nhiên đất khối lượng đơn vị thể tích đất trạng thái tự nhiên, tính g/cm3 hay T/m3 Phương pháp dao vòng dùng để xác định khối lượng thể tích đất mềm sét, sét pha cát, cát pha sét, cát, tức loại đất cắt dao vòng -4- Thí nghiệm Cơ học đất II Dụng cụ thí nghiệm: • Dao vòng kim loại khơng gỉ có mép cắt sắc, đường kính 50-70mm, chiều cao 20-40mm • Dao (gọt đất) • Cân kỹ thuật • Sổ ghi chép III Trình tự thí nghiệm kết quả: Dùng thước cặp đo đường kính chiều cao dao vòng tính thể tích V Cân dao vòng cân kỹ thuật khối lượng Q1 Đặt đầu sắc dao vòng lên bề mặt mẫu đất Dùng dao thật sắc cắt lát mỏng để tạo cột đất lớn đường kính dao vòng 1mm Cắt gọt chừng chồng từ từ dao vòng lên cột đất chừng Khơng làm vỡ đất mặt bên cột Không nên ấn mạnh dao vòng vào mẫu đất phá hủy kết cấu thiên nhiên đất khơng đảm bảo đựng kín dao vòng Sau cột đất nhơ bên mép dao vòng, ta cắt phần đất thừa cho thật ngang với mép dao cắt (cắt lát mỏng) Cân dao đựng đất khối lượng Q2 Sau xác định khối lượng đất Q = Q2 - Q1, ta tính khối lượng thể tích γ= Q V (g/cm3) Đối với mẫu đất cần làm hai thí nghiệm song song để lấy trị số trung bình với độ xác tới 0,01 Sai số hai lần không vượt 0,02 g/cm3 Ghi số liệu vào sổ ghi chép SỔ GHI CHÉP ĐỂ XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP DAO VỊNG Ngày tháng Số dao vòng Khối lượng dao vòng (gam) Khơng có đất Có đất Khối lượng mẫu đất (g) Thể tích dao vòng (cm3) Khối lượng thể tích (g/cm3) Từng mẫu Trung bình Ghi * Tính dung trọng khơ đất: -5- Thí nghiệm Cơ học đất Nhận xét: Bài V: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT I Định nghĩa: Thành phần hạt đất lượng chứa phần trăm nhóm hạt, có kích thước khác đất so với khối lượng mẫu đất khô ta lấy để phân tích Ở ta dùng phương pháp tỷ trọng kế để phân tích thành phần hạt Phương pháp dựa sở đo tỷ trọng thể vẩn chế tạo từ đất trình lắng Nếu khuấy thể vẩn để yên lắng dần Mật độ ngập xuống dần Dùng phương pháp xác định lượng chứa cỡ hạt có đường kính < 0,1mm đất Lượng chứa cỡ hạt > 0,1mm xác định phương pháp rây II Dụng cụ thí nghiệm: • Tỷ trọng kế • Ống đo 1200 ÷ 1300 cm3 có chiều cao khoảng 45cm, đường kính 6cm • Bộ rây, thiết phải có rây 0,1mm • Cân kỹ thuật • Nhiệt kế có độ xác tới 0,5oC • Tốn đồ để tính đường kính hạt • Sổ ghi chép Để phân tích hạt đất ta dùng tỷ trọng kế thủy tinh hình thoi, dùng cho chất lỏng có tỷ trọng từ 0.095 đến 1.050 (hoặc 1.030) Các vạch chia cán tỷ trọng kế có độ xác đến 0,001 Khi phân tích hạt số đo tỷ trọng kế rút gọn: bỏ qua hàng đơn vị dịch dấu phẩy bên phải ba số Ví dụ: số đo 1.0252 đọc ghi 25,2 Khi sản xuất, tỷ trọng kế chia theo mép mặt khum Vì vẩn đất khơng suốt, nên số đo phân tích lấy theo mép mặt khum xét đến hiệu chỉnh độ cao Ngồi xét đến hiệu chỉnh nhiệt độ phân tích lớn nhỏ 20oC (bảng dưới) Người ta hiệu chỉnh vạch khắc tỷ trọng kế, thả vào bình nước cất 1000cm3 20oC mà vạch tỷ trọng kế không trùng mực nước -6- Thí nghiệm Cơ học đất HIỆU CHỈNH NHIỆT ĐỘ CHO TỶ TRỌNG KẾ Hiệu chỉnh Hiệu chỉnh Nhiệt độ thể Nhiệt độ thể cho số đo theo cho số đo theo vẩn oC vẩn oC tỷ trọng kế tỷ trọng kế Nhiệt độ thể vẩn oC Hiệu chỉnh cho số đo theo tỷ trọng kế 10,0 -1,2 17,0 -0,5 24,0 +0,8 10,5 -1,2 17,5 -0,4 24,5 +0,9 11,0 -1,2 18,0 -0,3 25,0 +1,0 11,5 -1,1 18,5 -0,3 25,5 +1,1 12,0 -1,1 19,0 -0,2 26,0 +1,3 12,5 -1,0 19,5 -0,1 26,5 +1,4 13,0 -1,0 20,0 -0,0 27,0 +1,5 13,5 -0,9 20,5 +0,1 27,5 +1,6 14,0 -0,9 21,0 +0,2 28,0 +1,8 14,5 -0,8 21,5 +0,3 28,5 +1,9 15,0 -0,8 22,0 +0,4 29,0 +2,1 15,5 -0,7 22,5 +0,5 29,5 +2,2 16,0 -0,6 23,0 +0,6 30,0 +2,3 16,5 -0,6 23,5 +0,7 III Trình tự thí nghiệm tính tốn kết quả: Mẫu đất dùng để xác định thành phần hạt theo phương pháp phải đưa phòng thí nghiệm trạng thái tự nhiên Chuẩn bị thể vẩn phân tích phương pháp pipet (có tài liệu riêng) Sau thực xong dẫn thu lượng thể vẩn tổng cộng lít để phân tích Khi chế tạo thể vẩn đồng thời xác định độ ẩm mẫu đất dùng phân tích tính đổi khối lượng mẫu đất khối lượng khơ tuyệt đối Ngồi xác định lượng chứa phần trăm cỡ hạt > 0,1mm đất Khuấy thể vẩn ống que trộn hẳn cặn lắng đáy ngừng khuấy, ghi lại thời gian coi thời gian bắt đầu phân tích Thả cẩn thận tỷ trọng kế vào thể vẩn để bầu khơng chạm vào thành ống lấy số đo thang tỷ trọng kế sau 30 giây; phút; phút; phút; 15 phút; 30 phút; giờ;…Khi lấy ba số đo không rút tỷ trọng kế Mỗi lần đọc số đo tiếp sau phải rút tỷ trọng kế khỏi thể vẩn thả vào nước bên cạnh Khi lấy số đo sau trước lúc bắt đầu đo từ giây đến 10 giây phải thả tỷ trọng kế vào thể vẩn phải thả sâu lần trước chút Ghi kết đọc tỷ trọng kế vào sổ dạng số đo rút gọn Ro Trong trình phân tích phải đo nhiệt độ thể vẩn với độ xác 0,5oC Đo nhiệt độ lần thời gian đọc năm số tỷ trọng kế sau lần đọc lại đo lần -7- Thí nghiệm Cơ học đất Chỉnh lý số đo Ro: R = Ro + C + m + K Trong đó: R: Số đo tỷ trọng kế hiệu chỉnh Ro: Số đo ban đầu tỷ trọng kế C: Hiệu chỉnh chiều cao mặt khum (làm cho tỷ trọng kế) m: Hiệu chỉnh nhiệt độ (tra bảng) K: Hiệu chỉnh vạch khắc (riêng biệt cho tỷ trọng kế) SỔ GHI CHÉP ĐỂ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỶ TRỌNG KẾ Thời gian từ lúc bắt đầu phân tích Số đo rút Nhiệt Số đo rút gọn có Số đo Số đo có độ gọn có hiệu rút gọn hiệu Khoảng thêm hiệu theo tỷ chỉnh cách chỉnh thể chỉnh vạch nhiệt độ trọng mặt HR(cm) vẩn khắc khum R2=R1+m kế Ro o C R=R2+K R1=Ro+C 30s phút phút phút 15 phút 30 phút 60 phút 180 phút 240 phút … * Tính tốn kết quả: + Đường kính hạt d (mm) Tra tốn đồ → cần biết: - γh (Trọng lượng riêng đất thí nghiệm, g/cm3) - HR: Tính cơng thức HR = Với: N−M L + (a − b) N N = 50 M=R -8- (cm) Đường kính hạt d(mm) Lượng chứa cỡ hạt theo tổng số (cộng dồn) từ cỡ hạt nhỏ p(%) Thí nghiệm Cơ học đất L = 7,8 cm a = 6,6 cm b= Vo cm (Vo = 60 cm3; F: Tiết diện ngang ống đo cm2) 2F Các đại lượng giải thích phần phụ lục + Lượng chứa tích lũy cỡ hạt cỡ hạt nhỏ p (%) p= γh c R γh −1 x Trong đó: γh: Trọng lượng riêng đất (g/cm3) c: Lượng chứa phần trăn hạt có đường kính < 0,5mm, đất khơng có hạt > 0,5mm c = 100% x: Khối lượng mẫu đất phân tích (g) R: Số đo cuối theo tỷ trọng kế + Vẽ đồ thị đường cong thành phần hạt dạng nửa logarít + Tính hệ số khơng đồng nhất: Cu = d 60 d10 Trong đó: d10: Đường kính có hiệu đường kính có hiệu hạt d60: Đường kính kiểm tra hạt Nhận xét: ( Dựa vào hệ số Cu) -9- Thí nghiệm Cơ học đất PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH NÉN CỦA ĐẤT KHI NÉN Bài VI: KHƠNG NỞ HƠNG I Định nghĩa: Tính nén lún đất khả giảm thể tích tác dụng tải trọng nén II Dụng cụ thí nghiệm: • Máy nén trục (cả dao vòng, đồng hồ đo biến dạng) • Dao gọt đất • Cân kỹ thuật • Sổ ghi chép III Trình tự thí nghiệm kết quả: Chuẩn bị máy: lau chùi, bôi mỡ Chuẩn bị mẫu: Dùng dao vòng cắt mẫu (xem Bài IV) Đặt lên hai mặt mẫu đất hai khoanh giấy thấm làm ẩm trước Lắp dao vòng có đất vào máy nén Cân hệ thống gia tải đối trọng đặt vào điểm truyền lực, lắp biến dạng kế điều chỉnh kim vị trí “0” Gia tải: Tải trọng tác dụng lên mẫu phải tăng theo cấp Tùy tính chất đất yêu cầu thí nghiệm cụ thể mà quy định độ lớn cấp số cấp cần có Ở ta thí nghiệm ba cấp với giá trị áp lực: p1 = 0,5 kG/cm2 p2 = 1,0 kG/cm2 p3 = 2,0 kG/cm2 Từ tính tải trọng cần đặt tương ứng: Qi = pi.F.L (kg) Trong đó: F: Diện tích bề mặt mẫu (cm2) L: Tỷ lệ cánh tay đòn hệ thống truyền lực Cấp tải trọng sau phép tăng lên mẫu ổn định biến dạng nén cấp tải trọng trước Khi kết thúc thí nghiệm tháo máy, tháo mẫu đất khỏi máy, lau chùi máy SỔ GHI CHÉP CÁC SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM NÉN LÚN ĐẤT p (kG/cm ) ∆h ∆h h ∆e = ∆h.(1 + eo ) h - 10 - ei Eoi (kG/cm2) (cm /kG) Ghi Thí nghiệm Cơ học đất * Các u cầu tính tốn: ei = eo − + Tính ei ∆h i (1 + e o ) h Trong đó: ei : Hệ số rỗng mẫu tương ứng cấp áp lực pi eo : Hệ số rỗng ban đầu (trước thí nghiệm) mẫu h : Chiều cao mẫu trước thí nghiệm (mm) ∆h i : Biến dạng lún mẫu cấp áp lực pi (mm) + Tính hệ số nén lún ai: = e i − e i+1 p i+1 − p i (cm2/kG) + Tính mơđun tổng biến dạng mẫu Eoi: E oi = β + eo (kG/cm2) Trong đó: β số nhân để chuyển từ nén khơng nở hông tới nén thực tế Trị số β xác định theo hệ số nở hơng µ hệ số nén hông ξ tùy theo loại đất + Vẽ đường cong nén lún: Nhận xét mức độ nén lún mẫu đất: Bài VII: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT THEO MỘT MẶT PHẲNG ĐỊNH TRƯỚC I Định nghĩa: Sức chống cắt đất phản lực đất chống lại lực bên mà tác dụng lực đất bắt đầu bị phá hoại trượt lên theo mặt phẳng định gọi mặt trượt II Dụng cụ thí nghiệm: • Máy cắt khống chế ứng lực (Máy, dao vòng, cân) • Dao gọt đất • Cân kỹ thuật • Sổ ghi chép - 11 - Thí nghiệm Cơ học đất III Trình tự thí nghiệm tính tốn kết quả: Chuẩn bị máy: Tháo rời hai thớt cắt, lau chùi bôi mỡ vào bề mặt tiếp xúc lấy lắp máy lại Chuẩn bị mẫu: Như VI Dùng dụng cụ đặc biệt đẩy mẫu đất từ dao vòng sang hộp cắt Đặt đá thấm, tấm, nén, vặn vít lại, cân hệ thống gia tải đặt vào điểm truyền lực Phân bố tải trọng nén chặt thẳng đứng: Khi xác định độ bền đất theo sức chống cắt ta tiến hành thí nghiệm với ba tải trọng nén chặt Ở ta thực với 0,5-1,0-2,0 kG/cm2 Tức lặp lại thí nghiệm cắt ba lần mẫu riêng biệt lấy từ mẫu đất nguyên khối Lực gây cắt truyền lên mẫu cấp cân 0.1kg với tốc độ cắt 0.01 mm/phút Đến mẫu đất bị cắt ghi lại trọng lượng cân giá Qi(kg) Tháo mẫu, tháo máy, lau chùi máy SỔ GHI CHÉP THÍ NGHIỆM NÉN CẮT ĐẤT TRÊN MÁY ỨNG LỰC Số lần thí nghiệm Áp lực nén cắt (kG/cm2) Trọng lượng cân giá (kg) Lực cắt (kG/cm2) Góc ma sát Lực dính kết đơn vị c ϕ (độ, phút) (kG/cm2) Ghi SỔ GHI CHÉP THÍ NGHIỆM NÉN CẮT ĐẤT TRÊN MÁY ỨNG BIẾN Số lần thí nghiệm Áp lực nén cắt (kG/cm2) Số đọc Amax lớn (10-2mm) Lực cắt (kG/cm2) Góc ma sát Lực dính kết đơn vị c ϕ (độ, phút) (kG/cm2) Tính tốn kết thí nghiệm: + Lập đồ thị liên hệ sức chống cắt đất với tải trọng pháp: - 12 - Ghi Thí nghiệm Cơ học đất • Với máy ứng lực: + Tính lực cắt τ: τi = Qi F.L (kG/cm2) Trong đó: F : Diện tích bề mặt mẫu đất thí nghiệm, (cm2) L : Tỷ lệ cánh tay đòn hệ thống truyền lực • Với máy ứng biến: + Tính lực cắt τ: τi = A i max R (kG/cm2) Trong đó: Aimax : Số đọc lớn đồng hồ chuyển vị, (10-2mm) R = 0,0190 : Hệ số biến dạng (chuyển từ giá trị chuyển vị sang giá trị lực) + Xác định góc ma sát ϕ (tính độ, phút) lực dính kết đơn vị c (kG/cm ) mẫu đất thí nghiệm: Nhận xét: - 13 - Thí nghiệm Cơ học đất PHỤ LỤC BÀI V HIỆU CHỈNH TỶ TRỌNG KẾ VÀ QUY TẮC DÙNG TOÁN ĐỒ ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH HẠT Hiệu chỉnh tỷ trọng kế: 1.1 Xác định khoảng cách HR từ mặt cắt dịch thể đến trọng tâm khối nước tỷ trọng kế chiếm chỗ ứng với vạch chia thang tỷ trọng kế, làm riêng cho tỷ trọng kế 1.2 Khoảng cách (HR) đo cm vạch chia phần nghìn thang tỷ trọng kế tính theo công thức: HR = N−M L + (a − b) N (cm) Trong đó: N - Số vạch chia phần nghìn thang tỷ trọng kế kể từ vạch chia cuối (thường 1.030 1.050) đến vạch chia 1.000 (thường 30 50, trị không đổi với tỷ trọng kế cho) M - Số vạch chia phần nghìn thang tỷ trọng kế kể từ vạch 1.000 đến mặt huyền phù (trị thay đổi tùy theo độ chìm tỷ trọng kế) M ln số đọc tỷ trọng kế L - Chiều dài thang khắc tỷ trọng kế tính từ vạch cuối (1.030 1.050) đến vạch 1.000 (cm) trị không đổi với tỷ trọng cho a - Khoảng cách từ vạch chia cuối (1.030 1.050) đến trọng tâm khối nước bầu trọng kế choáng chỗ (cm) b - Chiều cao dâng nước ống đo tỷ trọng kế chìm xuống đến trọng tâm khối nước bị bầu tỷ trọng kế chống chỗ (cm) Trong cơng thức M lấy từ đến 30 đến 50 Để thuận tiện cho việc dùng tính tốn đồ sau này, ta lập sẵn biểu đồ quan hệ HR M cho tỷ trọng kế ống đo dùng thí nghiệm 1.3 Chiều cao dâng nước ống đo tỷ trọng kế chìm xuống đến trọng tâm khối nước bị choáng chỗ bầu tỷ trọng kế (b) đo cm xác định theo công thức: b= Vo 2F (cm) Trong đó: Vo - Thể tích bầu tỷ trọng kế (tính đến vạch chia cuối thang tỷ trọng kế là: 1.030 1.050) (cm3) F - Tiết diện ngang ống đo (cm2) 1.4 Xác định Vo sau: Đổ 900 ÷ 920 cm3 nước cất nhiệt độ 20oC vào ống đo thủy tinh có dung tích 1.000cm3 Nhấn chìm tỷ trọng kế vạch 1.030 1.050 đọc độ dâng lên mực nước Hiệu mực nước nhúng chìm tỷ trọng kế khơng có tỷ trọng kế Vo bầu - 14 - Thí nghiệm Cơ học đất 1.5 Khoảng cách từ vạch chia cuối thang tỷ trọng kế trọng tâm khối nước bầu choáng chỗ (a) xác định sau: Đổ 900 cm3 nước cất nhiệt độ 20oC vào ống đo thủy tinh mà ta dùng để đựng huyền phù phân tích Nhúng tỷ trọng kế cho nước dâng lên đến ½ thể tích bầu Đo khoảng cách từ mực nước đến vạch chia cuối thang tỷ trọng kế Khoảng cách đo trị số a 1.6 Xác định số “0” (tức hiệu chỉnh độ khắc) tỷ trọng kế sau: Đổ đầy nước cất 20oC vào ống đo nhúng tỷ trọng kế vào nước Tiến hành đọc mật độ nước, số đọc mật độ đơn vị Hiệu chỉnh vạch chia thang số đọc lúc tỷ trọng kế đứng yên nước cất 20oC số hiệu chỉnh mà ta đưa vào tính tốn Cộng số hiệu chỉnh vào cho số đọc thang tỷ trọng kế, kiểm tra tỷ trọng kế 1.000 trừ tỷ trọng kế 1.000 Chú ý: Để xác ta hiệu chỉnh độ khắc khác tỷ trọng kế dung dịch có mật độ lớn mật độ nước (thường thêm phần muối ăn vào nước) 1.7 Hiệu chỉnh chiều cao mặt cong tỷ trọng kế khắc theo mép mặt cong Nếu tỷ trọng kế khắc theo mép mặt cong khơng phải hiệu chỉnh Thả tỷ trọng kế vào ống đo đựng đầy nước cất 20oC Tiến hành đọc số đọc theo mép mép mặt cong Hiệu số đọc tỷ trọng đứng yên số hiệu chỉnh chiều cao mặt cong Cộng số hiệu chỉnh vào cho số đọc thang tỷ trọng kế đo mật độ huyền phù Quy tắc dùng tốn đồ: Tốn đồ Casagrande thành lập theo cơng thức Stokes gồm thang Ký hiệu thang trình bày hình vẽ, theo ta tra đường kính hạt toán đồ sau: a Đặt thước thẳng lên (thang 1) điểm ứng với trọng lượng riêng (γh) đất (thang 2) điểm ứng với nhiệt độ huyền phù (To) Tìm giao điểm đường thẳng với (thang 3) giá trị A.103 b Đặt thước (thang 4) điểm ứng với khoảng cách chìm lắng (HR) (thang 5) điểm ứng với thời gian đọc (t) Tìm giao điểm đường thẳng với (thang 6) (tốc độ chìm lắng hạt V) c Kẻ đường thẳng nối điểm tìm (thang 3) (thang 6) để tìm giao điểm với (thang 7) Giao điểm đường kính hạt d phải tìm - 15 - Thí nghiệm Cơ học đất Biểu đồ Casagrande dùng để xác định đường kính hạt phân tích hạt phương pháp tỷ trọng kế γh: Trọng lượng riêng đất (1); To: Nhiệt độ huyền phù (2) d: Đường kính hạt đất (7); T: Thời gian chìm lắng (5); v: Vận tốc chìm lắng (6) HR: Khoảng cách chìm lắng - 16 - Thí nghiệm Cơ học đất Cách vẽ đồ thị: Để lập đường cong đồng dùng đoạn dài 4cm Bắt đầu từ gốc tọa độ, khoảng 4cm ta lại làm vạch giới hạn Tại gốc tọa độ ta ghi trị số 0,001 mốc ghi trị số tương ứng 0,01; 0,1; 1; 10…Nếu thành phần đất khơng có cỡ hạt mịn gốc tọa độ ta ghi 0,001 mà 0,01 hay 0,1; Tức thang dịch bên trái Nếu lg10 = tương ứng với độ dài 4cm lg số độ dài sau: lg2 = 0,301 → lg3 = 0,4777 → 0,301 x = 1,2 cm 0,4777 x = 1,9 cm lg4 = 0,602 → 0,602 x = 2,4 cm lg5 = 0,699 → 0,699 x = 2,8 cm lg6 = 0,778 → 0,778 x = 3,1 cm lg7 = 0,845 → 0,845 x = 3,4 cm lg8 = 0,903 → 0,903 x = 3,6 cm lg9 = 0,954 → 0,954 x = 3,8 cm Lấy độ dài đoạn kể từ gốc tọa độ từ vạch giới hạn sang phải, ta chia thang trục hoành vạch trung gian, ghi trị số tương ứng: khoảng đầu 0,002; 0,003; 0,004;…Ở khoảng thứ 0,02; 0,03; 0,04…Và khoảng thứ 0,2; 0,3;0,4… Tiếp ta tính độ cỡ hạt theo tổng số (theo cách cộng dồn) Ở tung độ tương ứng ta dùng điểm để đánh dấu lượng chứa phần trăm cỡ hạt nhỏ đường kính xác định nối liền điểm lại thành đường cong nhịp nhàng có đường cong đồng theo tỷ lệ nửa logarit - 17 - .. .Thí nghiệm Cơ học đất PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT Bài I: I Định nghĩa: Độ ẩm đất tỷ số lượng nước chứa đất khối lượng hạt đất khối đất tự nhiên, thường tính %... Thí nghiệm Cơ học đất II Dụng cụ thí nghiệm: • Dao vòng kim loại khơng gỉ có mép cắt sắc, đường kính 50-70mm, chiều cao 20-40mm • Dao (gọt đất) • Cân kỹ thuật • Sổ ghi chép III Trình tự thí nghiệm. .. -9- Thí nghiệm Cơ học đất PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH NÉN CỦA ĐẤT KHI NÉN Bài VI: KHÔNG NỞ HÔNG I Định nghĩa: Tính nén lún đất khả giảm thể tích tác dụng tải trọng nén II Dụng cụ thí nghiệm: