Báo cáo thí nghiệm cơ học đất đh sư phạm kỹ thuật TPHCM

 Cung cấp kỹ năng tiến hành thí nghiệm, phân tích số liệu, đánh giá thí nghiệm theo các tiêu chuẩn hiện hành..  Cung cấp kỹ năng tiến hành thí nghiệm, phân tích số liệu, đánh giá thí n

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA XÂY DỰNG

BÁO CÁO

THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT

GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức SVTH: VŨ VĂN ĐỨC MSSV: 16127045

TP HỒ CHÍ MINH – 2018

Trang 2

PHÒNG THÍ NGHIỆM 13 Bài 4: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ CHẶT TIÊU CHUẨN CỦA ĐẤT TRONG PHỒNG THÍ NGHIỆM 18 Bài 5: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT 23

Trang 3

 Cung cấp kỹ năng tiến hành thí nghiệm, phân tích số liệu, đánh giá thí nghiệm theo

các tiêu chuẩn hiện hành

 Cung cấp kỹ năng làm việc nhóm

II Khái niệm các đại lượng:

Dung trọng của đất là trọng lượng trên một đơn vị thể tích của đất, tính bằng tỷ số giữa trọng lượng và thể tích của mẫu đất

𝛾 =𝑊𝑉

 W: Trọng lượng riêng của mẫu đất

 V: Thể tích của mẫu đất

Khối lượng riêng, 𝜌: Khối lượng trên một đơn vị thể tích ( g/cm3, kg/m3, T/m3 ) Trọng lượng riêng, 𝛾: Trọng lượng trên một đơn vị thể tích ( N.cm3, kN/m3 )

𝛾 = 𝑔 × 𝜌 Khối lượng riêng của nước, 𝜌𝑤 = 1 𝑔/𝑐𝑚3

Trọng lượng riêng nước, 𝛾𝑤 = 𝑔 × 𝜌𝑤

Trang 4

1 Dùng dao dây cung cắt mẫu đất với chiều cao lớn hơn chiều cao dao vòng 1 cm

2 Dùng dao thẳng, gọt bằng mẫu đất, đặt đầu sắc dao vòng lên mẫu

3 Đặt lên trên mặt dao vòng một tấm kính phẳng, ấn nhẹ dao vòng vào mẫu đất theo chiều thẳng đứng một đoạn khoảng 2/3 dao vòng

4 Dùng dao phẳng gọt bỏ phần đầu thừa

5 Dùng vòng đệm đặt lên dao vòng và tiếp tục nhấn dao vòng vào trong mẫu đất cho đến khi dao vòng ngập sâu vào trong mẫu đất một đoạn khoảng 0.2 đến 0.5 cm

6 Gọt phần đầu thừa xung quanh và nhô lên mặt dao vòng

7 Cân dao vòng chứa đất

V Kết quả thí nghiệm:

Trang 5

Khối lượng dao vòng mo, (g) 44.3 43.08

Khối lượng dao vòng + đất m (g) 179.33 180.1

Khối lượng của đất W, (g) 135.03 137.02

Dung trọng của đất, 𝛾 ( 𝑘𝑁/𝑚3) 22.5 22.9 22.7

VI Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng kết quả thí nghiệm:

 Sai số giữa hai lần thí nghiệm là: ∆𝛾=|𝛾1−𝛾2|

𝛾1 × 100 =|22.5−22.9|

22.5 × 100 = 1.78%

 Sai số 1.78% giữa hai lần thí nghiệm là sai số tương đối nhỏ không vượt quá 10%, chấp nhận được Nguyên nhân gây ra sai số có thể là do sai số từ dụng cụ đo, quá

trình làm tròn số, quá trình đo đạc không thực sự chính xác…

 Qua kết quả thí nghiệm, cho thấy rằng đất được dùng thí nghiệm là đất tương đối

tốt, có dung trọng khá lớn Đất thí nghiệm là đất sét pha, có màu nâu đỏ

BÀI 1.2: XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG

THÍ NGHIỆM

I Mục đích thí nghiệm:

 Cung cấp kiến thức về định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định độ ẩm tự

nhiên của đất

Trang 6

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 4

II Khái niệm các đại lượng:

Độ ẩm của đất (𝜔) là tỷ số giữa khối lượng nước chứa trong lỗ rỗng của đất và khối lượng hạt đất ở trạng thái khô

III Dụng cụ thí nghiệm:

IV Trình tự thí nghiệm:

1 Lấy khoảng 15g đất

2 Cho mẫu đất vào cốc nhôm có khối lượng (mo), đã được đánh số

3 Đem cân trên cân điện tử, xác định khối lượng của cốc nhôm với mẫu đất ẩm (ma)

Trang 7

4 Sấy khô đến khối lượng không đổi trong lò sấy ở nhiệt độ 105oC

 Thời gian sấy khô mẫu đất

 Sấy lần đầu

- 3 giờ đối với cát và cát pha sét

- 5 giờ đối với đất sét và đất sét pha cát

- 8 giờ đối với đất pha thạch cao

 Mỗi lần sấy lại

- 1 giờ đối với đất cát và á cát

- 2 giờ đối với đất sét, á sét và đất pha thạch cao hoặc tạp chất hữu cơ

5 Lấy cốc ra khỏi tủ sấy, đậy nắp ngay lại Đất không dẻo có thể để nguội ở phòng ẩm; đất dẻo nên để nguội trong bình hút ẩm từ 45-60 phút để làm nguội mẫu thử

6 Cân cốc có mẫu thử đã sấy khô trên cân điện tử (mk)

VI Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng kết quả thí nghiệm

 Qua 2 lần thí nghiệm, ta có được giá trị trung bình của đất 𝜔(%) = 12.96

 Sai số kết quả giữa hai lần thí nghiệm ∆𝜔=|𝜔1−𝜔2|

𝜔1 × 100 = 3.26 %

Trang 8

 Sai số 3.26 % là tương đối nhỏ và bé hơn sai số cho phép Nguyên nhân gây sai số

có thể là do sai số dụng cụ đo hoặc người thực hiện thí nghiệm còn sai sót trong quá trình đo, đọc và tính toán số liệu

 Nhìn chung quá trình thí nghiệm diễn ra tốt

Trang 9

BÀI 2: XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN NHÃO VÀ GIỚI HẠN DẺO CỦA ĐẤT

 Cung cấp kiến thức về định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định giới hạn chảy,

giới hạn nhão của đất

Giới hạn nhão (LL) là hàm lượng nước khi đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái nhão

Giới hạn dẻo (PL) là hàm lượng nước mà tại đó đất bắt đầu chuyển từ trạng thái cứng sang thể hiện tính chất dẻo

Chỉ số dẻo là khoảng hàm lượng nước chứa trong đất mà trong khoảng đó đất thể hiện tính dẻo, được tính bằng hiệu số giữa giới hạn nhão và giới hạn dẻo:

𝑃𝐼 = 𝐿𝐿 − 𝑃𝐿 Chỉ số dẻo (PI) dùng để phân biệt loại đất:

Trang 10

Trang 11

2 Dùng phương pháp chia tư để lấy khoảng 200g đất qua rây No # 40 (0.5mm)

3 Đem đất đã nghiền nhỏ cho vào bát, rót nước cất vào bát đựng đất, dùng dao con trộn đều cho thật kỹ sao cho đất đạt trạng thái như hồ đặc

4 Sau đó đặt mẫu thí nghiệm vào bình thủy tinh, đậy kín trong khoảng thời gian ≥ 2h trước khi đem thí nghiệm

3 Dùng dao cắt rãnh vạch một đường thẳng từ trên xuống Giữ dao vạch thẳng góc với mặt chỏm cầu (đuôi dao làm tâm) Dao cắt rãnh này chia đất thành 2 phần cách xa nhau dưới đáy là 2mm, phía trên là 11mm và bề dày đất ở hai bên rãnh là 8mm

Trang 12

4) Quay đều cần quay với tốc độ 2 vòng/1s; phần đất ở hai bên sụp xuống và từ từ khép lại dài 12.7mm thì ngừng quay Đếm số lần đập cần thiết để phần dưới của rãnh đất khép lại một đoạn dài 12.7mm Rãnh đất được khép lại phải do đất chảy ra khi quay đập chứ không phải do sự trượt của đất với đáy đĩa

2nd (15-30 lần)

3rd (5-15 bows)

Khối lượng cốc, M1 (g) 14,72 12,20 14,6

Khối lượng cốc + đất ẩm, M2(g) 33,51 32,1 31,02

Khối lượng cốc + đất khô, M3(g) 27,66 25,45 25,84

Khối lượng đất khô 12,74 13,25 11,24

Khối lượng nước 5,05 6,65 5,98

Trang 13

Kết quả thí nghiệm xác định giới hạn dẻo

Tối thiểu 6 gam đất ẩm Lần 1 Lần 2

Khối lượng cốc, M1 (g) 14,71 14,41

Khối lượng cốc + đất

ẩm, M2(g) 20,77 23,85 Khối lượng cốc + đất

khô, M3(g) 19,47 21,8 Khối lượng đất khô, g 4,76 7,39 Khối lượng nước 1,3 2,05

44 45 46 47 48 49 50 51 52

Trang 14

=> 𝑃𝐿𝑡𝑏 = 27.5 %

VI Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng kết quả thí nghiệm:

 Về kết quả tính toán giới hạn nhão nhìn chung có sự khác biệt ∆ = 0.35%, tuy nhiên sai số này rất bé

 Dựa vào kết quả của thí nghiệm trên có thể suy ra được chỉ số dẻo của đất dùng

làm thí nghiệm: PI = 47,35 – 27,5 = 19,85% > 17 => Loại đất thí nghiệm là đất sét

 Phương trình đường A: PI=0.73 ( LL-20 ) = 0.73 ( 47.35 – 20 ) = 19.97 > 19.85

=> Nằm dưới đường A => Đất thuộc vùng ML-OL => Loại đất trên là đất sét Hàm lượng hạt mịn >50%, bụi, cát rất mịn, bột đá á cát ít dẻo

Trang 15

BÀI 3: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT

TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

 Cung cấp kiến thức về định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định thành phần

hạt của đất trong phòng thí nghiệm

II Khái niệm các đại lượng.

Thành phần hạt của đất là hàm lượng nhóm hạt có độ lớn khác nhau ở trong đất, được biểu diễn bằng % so với khối lượng mẫu đất khô tuyệt đối đã lấy để phân tích

Biểu thị tỷ lệ về khối lượng các hạt theo %:

Trang 17

1 Mẫu đất thí nghiệm sẽ được phơi khô ngoài trời hoặc được sấy

khô trong lò sấy với nhiệt độ < 60oC

2 Dùng chày bọc cao su hay bóp bằng tay để tách các hạt đất dính

với nhau, không đập mạnh để tránh làm vỡ các hạt đất

3 Dùng phương pháp chia tư để lấy m (gam) đất ra làm thí nghiệm, tùy thuộc vào từng loại đất mà giá trị m có thể lấy như sau :

 100-200g đối với đất không chứa hạt kích thước >2mm

 300-900g đối với đất chứa đến 10% hạt kích thước >2mm

 1000-2000g đối với đất chứa 10-30% hạt kích thước >2mm

 2000-5000g đối với đất chứa trên 30% hạt kích thước > 2mm

4 Làm sạch sàng rây

5 Cân các sàng rây đã làm sạch ghi khối lượng từng sàng

6 Sắp xếp bộ rây có đường kính lỗ rây từ lớn đến nhỏ theo thứ tự từ trên xuống Rây

có đường kính 10mm, 5mm, 2mm, 1mm, 0.5mm và đáy rây

 Tiến hành thí nghiệm

1 Cho m (gam) đất vào rây, lắc bằng tay hoặc bằng máy qua bộ rây tiêu chuẩn

2 Theo lý thuyết sàng đến khi nào ở mỗi rây khối lượng đất qua rây không thay đổi quá 1%

3 Cân đất cộng dồn trên mỗi rây ( để cho chính xác có thể cân luôn rây và đất , sau đó trừ đi khối lượng rây đã được cân trước để suy ra khối lượng của đất)

4 Khối lượngcủa đất lọt qua rây nào đó là khối lượng của đất tổng cộng trừ đi khối lượng của đất giữ trên rây cộng dồn

Khối lượng sàng + đất (g)

Khối lượng đất trên sàng (g)

Phần trăm trên sàng

%

Phần trăm lọt sàng %

Trang 19

 Hàm lượng hạt sỏi < 50% ; Hàm lượng cát + hàm lượng sỏi > 50%

 Hàm lượng hạt mịn <5 %

 Không thỏa mãn điều kiện Cu hoặc Cc

 Đây là đất SP (Sand Poor) theo tiêu chuẩn USCS

 Sai số của khối lượng mẫu đem đi thí nghiệm với khối lượng mẫu sau cùng ∆𝑚 =0.02% là sai số rất nhỏ, không đáng kề, kết quả thí nghiệm thu được tốt

 Qúa trình thực hiện thí nghiệm diễn ra khá tốt, không gặp sai sót đang kể nào

 Qua việc ứng dụng kết quả thí nghiệm, đã xác định được loại đất đem đi làm thí nghiệm là đất

Trang 20

BÀI 4: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ CHẶT TIÊU CHUẨN CỦA ĐẤT

TRONG PHỒNG THÍ NGHIỆM

 Cung cấp kiến thức về định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định độ chặt tiêu

chuẩn của đất trong phòng thí nghiệm

Độ chặt tiêu chuẩn γtc là độ chặt tương ứng với khối lượng thể tích khô (cốt đất) lớn nhất của mẫu đất sau khi đã được đầm nén (đầm chặt), ứng với khối lượng thể tích khô lớn nhất có lượngngậm nước thích hợp

Việc đầm chặt đất nhằm :

• Làm giảm độ lún của công trình trong tương lai

• Làm giảm độ thấm nước qua công trình bằng đất

• Tăng sức chống cắt của đất

• Tăng khả năng chịu tải của đất nền

Trang 21

1 Phơi khô đất , dùng chày giả đất nhỏ ra trên

2 Sàng qua rây 5mm loại bỏ những phần đất nằm trên rây

3 Xác định hàm lượng % của đất trên rây 5mm (phải <3%)

4 Cân trọng lượng khuôn cả đế, không có phần cổ

5 Phun nước với lượng khác nhau để tạo ra đất có độ ẩm khác nhau

 Tiến hành thí nghiệm:

1 Chọn khoảng 3kg đất qua rây 5mm, xác định độ ẩm của mẫu và cho thêm nước vào

để tăng độ ẩm khoảng 2%-3% khối lượng 3kg của đất

 Lượng nước phun thêm vào:

2 Trộn đều mẫu đất sau khi phun nước

3 Cho đất vào khuôn thành 3 lớp, mỗi lớp chiếm khoảng 1/3 thể tích khuôn đầm

4 Dùng búa nặng 2,45 kg cho rơi tự do ở độ cao 30.5cm để đầm riêng cho từng lớp

Trang 22

5 Khi đầm nén, phải để cho búa rơi tự do và phân bố đều trên mặt đất, số lần đập quy định riêng cho từng loại đất:

– Đối với cát pha: 25 búa

– Đối với đất sét pha và sét có chỉ số dẻo Ip < 30: 40 búa

– Đối với sét có Ip > 30 búa: 50 búa

Sau khi đầm xong đất ló khỏi mặt khuôn không quá 1cm và không lõm dưới mặt khuôn

6 Khi đầm xong, cẩn thận tháo cổ khuôn ra và dùng dao gọt bỏ phần đất thừa cho thật phẳng

7 Khi gạt bằng, do trong đất có nhiều hạt thô, trên bề mặt mẫu có thể có những vết lõm Lúc đó phải lấy đất dư lắp đầy lại

8 Tháo đế ra khỏi khuôn đầm , đem cân đất cùng khuôn trên cân có độ chính xác 1g, sau đó xác định dung trọng của lớp đất ẩm

9 Dung trọng của đất ẩm được tính theo CT sau:

𝛾 =𝑊𝑉

 Lưu ý:

 Mỗi lần thí nghiệm phải xác định độ ẩm của đất

 Đối với đất loại cát xác , xác định độ ẩm trước khi đầm nện

 Đối với đất loại sét, xác định độ ẩm sau khi cân xong, bằng cách lấy phần đất ở giữa của mẫu đất đã đầm

 Tiếp tục thí hi nghiệm như vậy đối với ít h nhất 5 lần thí nghiệm Nếu thấy khối lượng thể tích của đất ẩm tăng dần rồi sau đó giảm dần thì thôi

V Kết quả thí nghiệm:

Bảng 1: Xác định độ ẩm của mẫu đất sau khi đầm

Tối thiểu 6 gam đất ẩm Lần 1 Lần 2 Lần 3

Trang 23

Khối lượng cốc, M1 (g) 9.43 9.62 9.50

Khối lượng cốc + đất ẩm, M2(g) 25.90 26.48 28.21

Khối lượng cốc + đất khô, M3(g) 25.10 24.90 25.80

Khối lượng đất khô, g 15.67 15.28 16.30

Khối lượng nước 0.80 1.58 2.41

Bảng 2: Xác định trọng lượng riêng tự nhiên của các mẫu đất sau khi

đầm

Độ ẩm dự kiến khi trộn mẫu 5 10 15

Khối lượng cối đầm, g 4329 4329 4329

Khối lượng đất + cối đầm, g 6047 6284 6306

Trang 24

Độ ẩm thực tế  (lấy từ bảng 1) 5.11 10.34 14.79

Dung trọng khô, g/cm3 1.67 1.71 1.60

 Qua 2 bảng kết quả thu được, cho thấy kết quả chênh lệch không nhiều so với kết quả dự kiến lúc đầu trước khi làm thí nghiệm Sai số khá nhỏ, và đây là kết quả tốt, chấp nhận được Nguyên nhân gây ra sai số có thể là do sai số từ các dụng cụ đo đạc, dụng cụ làm thí nghiệm, người thực hiện thí nghiệm còn mắc một số sai sót trong quá trình làm

 Kết quả thí nghiện cho thấy, độ ẩm tối ưu là 10% sẽ đạt được dung trọng khô lớn nhất của mẫu đất là 1.71 g/cm3

 Thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn được sử dụng để xác định giá trị đổ ẩm mà tại đó đất được đầm chặt nhất thông qua giá trị dung trong khô lớn nhất, và khi đất được đầm chặt nhất sẽ giúp giảm độ lún cho công trình, nhất là công trình đường, tăng sức chống cắt và tăng khả năng chịu tải của đất nền

Trang 25

BÀI 5: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT

I Mục đích thí nghiệm:

 Cung cấp kiến thức về định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định độ chặt tiêu

chuẩn của đất trong phòng thí nghiệm

Để đánh giá khả năng chịu lực của đất nền , cần dựa vào các chỉ tiêu sức chống cắt của đất, là góc ma sát trong 𝜑 và lực dính c Để xác định các chỉ tiêu này có thể dùng các phương pháp thí nghiệm sau đây:

 Nén đơn (unconfined compression): áp dụng cho các loại đất có lực dính

 Cắt trực tiếp (direct shear test): có thể thực hiện cho cả đất có lực dính và không

có lực dính

 Nén ba chiều (Triaxal compression test): Thí nghiệm này có thể áp dụng được

cho cả 2 loại đất trên

 Trong thí nghiệm dưới đây chúng ta sử dụng Phương pháp cắt đất trực tiếp

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

𝜏 = 𝜎 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 𝜑: 𝑔ó𝑐 𝑚𝑎 𝑠á𝑡 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 đấ𝑡

𝑐: 𝑙ự𝑐 𝑑í𝑛ℎ đơ𝑛 𝑣ị 𝑐ủ𝑎 đấ𝑡 𝑠é𝑡 ℎ𝑎𝑦 𝑡ℎô𝑛𝑔 𝑠ố 𝑡𝑢𝑦ế𝑛 𝑡í𝑛ℎ 𝑐ủ𝑎 𝑐á𝑐 𝑙𝑜ạ𝑖 𝑐á𝑡

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	1,98 MB