ĐẤT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ THẤM NƯỚC CỦA ĐẤT BẰNG CÁCH ĐỔ NƯỚC THÍ NGHIỆM TRONG HỐ ĐÀO VÀ TRONG HỐ KHOAN

TIÊU CHUẨN NGÀNH 14TCN 153:2006 ĐẤT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY LỢI - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ THẤM NƯỚC CỦA ĐẤT BẰNG CÁCH ĐỔ NƯỚC THÍ NGHIỆM TRONG HỐ ĐÀO VÀ TRONG HỐ KHOAN Determination of in situ bermeability by Tests in holes and boreholes QUY ĐỊNH CHUNG 1.1 Tiêu chuẩn đưa phương pháp thí nghiệm đổ nước hố đào hố khoan để xác định hệ số thấm đất cấu trúc tự nhiên đất đắp dùng xây dựng cơng trình thủy lợi 1.2 Phạm vi ứng dụng Tiêu chuẩn áp dụng cho loại đất dính, đất rời cấu trúc tự nhiên đất đắp, thuộc đới thơng khí, có chiều dày ÷ 10 đến 15 m, khơng bão hòa nước xem đồng đẳng hướng thấm Ghi chú: đất nằm mực nước ngầm tĩnh, áp dụng phương pháp thí nghiệm múc nước hay bơm hút nước theo dẫn tiêu chuẩn khác 1.3 Thuật ngữ Độ thấm nước đất khả cho nước qua khe rỗng đất tuân theo định luật chảy tầng Darcy, phụ thuộc vào thành phần, cấu tạo đất, mật độ độ nhớt nước thấm, đặc trưng hệ số thấm (Kth) - vận tốc thấm gradien cột nước một, biểu diễn Cm/s m/s, m/ngày 1.4 Các phương pháp thí nghiệm 1.4.1 Phương pháp cột nước không đổi, suốt trình đổ nước cột nước khống chế không đổi, đổ nước lưu lượng nước đạt đến ổn định dừng 1.4.2 Phương pháp cột nước thay đổi, quan trắc tiến trình hạ thấp cột nước theo thời gian sau đổ nước vào hố khoan đến chiều cao H xác định trước; quan trắc tiến trình dâng cao mực nước theo thời gian trình đổ nước vào hố khoan với lưu lượng không đổi, mực nước dâng cao đến khoảng 3/4 ÷ 4/5 chiều cao đoạn đổ nước dừng 1.5 Các yêu cầu kỹ thuật 1.5.1 Thí nghiệm đổ nước hố khoan tiến hành trình khoan, đào hố thăm dò tiến hành theo đề cương nghiên cứu độc lập 1.5.2 Hố khoan để thí nghiệm đổ nước phải có đường kính khơng nhỏ 100mm, đáy hố nằm phạm vi tầng đất xác định hệ số thấm Kỹ thuật khoan phải phù hợp với loại đất, khoan sâu hiệp 0,8 ÷ 1m xem xét, mô tả đầy đủ đặc điểm thành phần, cấu tạo, trạng thái, kết cấu… đất, lấy mẫu đại diện để xác định tiêu lý đất Khi khoan đất ổn định, khoan sâu đến đâu phải hạ ống chống vách đến đó, khơng dùng dung dịch để gia cố vách hố 1.5.3 Đoạn đổ nước thí nghiệm hố khoan kể từ đáy hố khoan, phải nằm phạm vi tầng đất xác định hệ số thấm, với chiều dài không nên vượt 6/10 chiều sâu hố khoan Khi đổ nước vào hố, mức nước cao khơng vượt q chiều cao đoạn thí nghiệm (nếu áp lực cột nước thí nghiệm cao phá hoại đất, làm tăng tổn thất nước qua kẽ hở vách hố ống chống phần đoạn thí nghiệm) Phải đặt ống lọc đoạn đổ nước thí nghiệm; ống lọc phải có đường kính phù hợp với đường kính hố khoan có khả thấm nước nhiều so với đất nghiên cứu Đồng thời phải đặt ống chống vách cho phần hố khoan bên đoạn thí nghiệm 1.5.4 Nước dùng để đổ nước thí nghiệm hố đào hố khoan phải trong, sạch, nghĩa không chứa vật liệu hạt sét, hạt bụi lơ lửng tạp chất khác 1.5.5 Cần rửa đoạn hố khoan thí nghiệm, để làm bão hịa nước cho đất vùng thấm đoạn đổ nước, trước thí nghiệm, cách đặt ống dẫn nước vào ống lọc cho gần tới đáy (miệng ống có gắn lưới tán nước), đổ nước vào đầy đoạn thí nghiệm hố khoan; Sau đó, dùng bơm bơm hút nước Tiến hành vài ba lần 1.5.6 Sau kết thúc thí nghiệm, phải lấp đầy hố đất đào (khoan) lên đất xung quanh Đặc biệt hố đào, hố khoan thí nghiệm đổ nước đê, đập, phải tiến hành lấp lớp dày 0,2 ÷ 0,3 m đầm chặt đất trả lại trước THÍ NGHIỆM ĐỔ NƯỚC TRONG HỐ ĐÀO THEO PHƯƠNG PHÁP CỘT NƯỚC KHÔNG ĐỔI 2.1 Phương pháp A.K.Bôndưrep 2.1.1 Nguyên lý phương pháp: Thí nghiệm đổ nước vào hố đào có vịng chắn, với cột nước khơng đổi 0,1m; đo lưu lượng ổn định tính tốn hệ số thấm đất theo định luật Darcy, dựa giả thiết: Dòng thấm từ đáy hố đào vòng chắn hướng thẳng xuống đất, khơng chảy tản phía, nên tiết diện thấm tiết diện vòng chắn Với chiều cao cột nước áp lực 10cm nhỏ, nên cho rằng, lưu lượng thấm đạt đến ổn định, chiều sâu nước thấm xuống đất nhỏ có granđien thủy lực tương ứng 1; vận tốc thấm hệ số thấm 2.1.2 Phạm vi áp dụng: phương pháp thích hợp áp dụng lớp đất xuất lộ bề mặt nằm từ độ sâu không 2-3 m, khơng bão hịa nước, có tính thấm tương đối lớn đến đến (cát hạt to, trầm tích cuội sỏi, đất thuộc đới phong hóa mạnh đến vừa…) 2.1.3 Thiết bị, dụng cụ 2.1.3.1 Vịng chắn thép, hình trụ, có đường kính 50cm, cao 20 - 25cm, thành dày 3-5mm đầu vát mép 2.1.3.2 Thiết bị cấp nước, đơn giản hai thùng đo định chuẩn nhau, đựng đầy nước, đường dẫn nước thùng kết nối với ống dẫn qua van ba nhánh Van điều chỉnh thông nước với thùng để sử dụng đồng thời khóa kín thùng kia, ngược lại Trên ống dẫn có lắp van để điều chỉnh lượng nước chảy từ thùng, theo nhu cầu Thùng đo định chuẩn có dạng hình trụ, thành thẳng đứng khơng có lồi lõm, đường kính vào khoảng 400mm 565mm, chiều cao khoảng 800mm, có gắn ống đo thủy tinh chất dẻo suốt, thẳng đứng khắc vạch mm thang đo theo chiều cao thùng Các thùng đo định chuẩn đặt thẳng đứng giá đỡ vững đai thép giữ chặt (xem sơ họa hình 1, phụ lục A) Trước sử dụng, phải hiệu chuẩn lượng nước ứng với vạch thang đo thùng đo định chuẩn, lập biểu đồ quan hệ số đo thang đo lượng nước thùng để tiện sử dụng thí nghiệm Kiểm tra van ba nhánh van điều chỉnh lưu lượng 2.1.3.3 Thiết bị tự động điều chỉnh mực nước (xem sơ họa hình 2, phụ lục A), có kết cấu gồm: phao (1), tâm đỉnh phao gắn thẳng đứng van hình nón (2) làm kim loại có độ bóng bề mặt cao, có kích thước phù hợp với miệng đầu ống cứng dẫn nước (3) dễ dàng bít kín ống này; ống cứng dẫn nước (3) lắp đặt thẳng đứng giá đỡ (5) điều chỉnh, cố định độ cao yêu cầu, thành miệng ống đầu có độ bóng cao chụp khít lên nút hình nón (2); giá đỡ (5) lắp đặt với thành vịng chặn vách hố cố định vị trí thích hợp khác thí nghiệm 2.1.3.4 Nước dùng để thí nghiệm, đảm bảo yêu cầu theo điều 1.5.4 2.1.3.5 Các dụng cụ thông thường khác đồng hồ bấm giây; đồng hồ giờ; dụng cụ đào hố; gạt phẳng; thước đo có chiều dài 20 - 50cm với thang chia mm; thùng chứa nước dự trữ; vật liệu đất sét mềm dẻo; vật liệu sỏi hạt - 10mm; nhiệt kế chia độ đến 50 oC 2.1.4 Quy trình 2.1.4.1 San mặt đất vị trí thí nghiệm Đào hố có kích thước khoảng x 1,5m sâu đến lớp đất cần xác định hệ số thấm, gạt bề mặt đáy hố Sau đó, phía (theo cạnh dài đào hố), đào hố trịn có đường kính lớn 50cm sâu 15 - 20cm làm hố thí nghiệm đổ nước 2.1.4.2 Cẩn thận đặt vòng chắn (điều 2.1.3.1) xuống hố, cho đầu vát mét xuống dưới, biện pháp thích hợp ấn cho vịng chắn ngập vào đất 5-6cm, lấy đất sét ẩm lấp kín khe hở vách hố xung quanh chân thành ngồi vịng chắn; cắt, gạt, sửa sang đáy hố cho phẳng, không làm lấp bịt lỗ hổng đất 2.1.4.3 Kẹp chặt thước đo với thành vòng chắn, đảm bảo thước thẳng đứng vạch số không (0) ngang với đáy hố; đánh dấu mốc chiều cao 10cm lên thành vòng chắn Sau đó, rải lên đáy hố lớp 2-3cm sỏi hạt 2-10mm để chống xói đáy hố đổ nước 2.1.4.4 Lập lát cắt địa chất hố thí nghiệm đổ nước 2.1.4.5 Lắp đặt thiết bị cấp nước (điều 2.1.3.2) vào vị trí thuận tiện cấp nước thí nghiệm; thùng định chuẩn chứa đầy nước, đặt cân chỉnh cho thẳng đứng Lắp đặt thiết bị tự động điều chỉnh mực nước (điều 2.1.3.3) vào vị trí làm việc; đặt cố định giá đỡ vị trí thích hợp; gá lắp ống cứng lên giá đỡ đảm bảo thẳng đứng nằm trục qua tâm tiết diện vịng chắn, miệng ống hình nón chúc xuống ngang với mốc chiều cao 10cm đánh dấu thành vòng chắn; đặt phao vào vịng chắn cho van hình nón lồng vào miệng ống cứng 2.1.4.6 Đặt đầu ống mềm dẫn nước từ thùng dự trữ vào đáy hố, mở van ống dẫn cho nước chảy nhanh vào hố đạt chiều cao 10cm, điều chỉnh van để hạn chế dâng nước Khẩn trương điều chỉnh nút hình nón đỉnh phao cho lồng vào miệng đầu ống cứng ống dẫn nước từ thùng đo định chuẩn, chỉnh van nhánh cho nước thùng chảy vào hố đồng thời khóa kín thùng Cắt nguồn cấp nước từ thùng dự trữ, kéo đầu ống mềm dẫn nước lên khỏi hố Điều chỉnh ống cứng theo trục đứng cố định vị trí cho mực nước hố dâng lên 10cm, phao đẩy van hình nón lên bịt kín miệng ống cứng làm cho nước thùng ngừng chảy vào hố; ngược lại, mực nước hạ thấp 10cm, phao bị hạ thấp theo kéo van hình nón xuống làm hở miệng ống 3, nước từ thùng đo lại chảy vào hố Cứ thế, nước cấp vào hố thí nghiệm đảm bảo khống chế chiều cao cột nước 10cm 2.1.4.7 Quan trắc thấm Thời gian bắt đầu quan trắc (ngày, giờ, phút, giây), đọc ghi vào sổ thí nghiệm số đo mực nước thang đo thùng cấp nước đo nhiệt độ nước Sau đó, thường xuyên theo dõi đọc số đo mực nước thùng cấp nước theo định kỳ 15-30 phút/lần đo, tùy theo lượng nước bị tiêu tốn thấm nhiều hay Trong q trình quan trắc, cần tính lưu lượng nước cấp vào hố (Q,cm 3/s) khoảng thời gian đọc số đo thang đo thùng cấp nước (xem điều 2.1.5.1) Tiến hành thí nghiệm lưu lượng nước đạt đến ổn định dừng (khi lưu lượng nước xác định từ 46 lần đo liên tiếp khoảng không thay đổi, không chênh lệch 10% so với lưu lượng nước trung bình thời gian đó) Ghi chú: q trình thí nghiệm, thùng cấp nước thứ hết nước, chỉnh van ba nhánh để đóng thùng mở thùng kia, đảm bảo cấp nước liên tục 2.1.4.8 Kết thúc thí nghiệm Thu dọn dụng cụ, thiết bị, lấp hố theo quy định điều 1.5.6 2.1.5 Chỉnh lý số liệu tính kết 2.1.5.1 Chỉnh lý số đọc mực nước thang đo thùng cấp nước thời điểm quan trắc tính lưu lượng thấm tương ứng khoảng thời gian, theo công thức: Q= V t Ở đây: Q - Lưu lượng thấm, cm3/s; V - lượng nước tiêu tốn thấm thời gian đo từ t đến t2 (cm3), tính theo cơng thức: V = V1 - V2, với V1 lượng nước thùng cấp nước thời điểm đo t (cm3) V2 lượng nước thùng cấp nước thời điểm đo t2 (cm3), xác định theo biểu đồ quan hệ số đo thang đo mực nước lượng nước thùng (điều 2.1.3.2); t thời gian từ t1 đến t2; t = t2 - t1; (s) 2.1.5.2 Lập biểu đồ quan hệ lưu lượng Q thời gian t; theo biểu đồ này, dễ dàng xác định trị số lưu lượng ổn định (QC) 2.1.5.3 Tính hệ số thấm đất theo cơng thức: K th = Qc ; F Ở đây: QC - Lưu lượng thấm ổn định (cm3/s); F - Tiết diện thấm, tiết diện vịng chắn (cm 2), tính theo công thức: F= π D , với D đường kính vịng chắn (cm) Ghi chú: Trường hợp nhận thấy có khơng phù hợp hệ số thấm với đặc điểm thành phần, cấu trúc đất đáy hổ (theo quan sát), cần đào sâu thêm hố đổ nước 1-2 m quan sát, mơ tả đất kỹ lưỡng 2.1.6 Báo cáo thí nghiệm Báo cáo cần nêu việc thí nghiệm áp dụng theo tiêu chuẩn gồm thông tin sau: - Tên cơng trình: hạng mục cơng trình Đơn vị thí nghiệm người phụ trách - Vị trí số hiệu hố thí nghiệm Độ sâu hố đào Tóm tắt đặc điểm đất, kèm theo lát cắt địa chất hố đào; - Thiết bị thí nghiệm sử dụng; vịng chắn, hệ thống cấp nước, hệ thống tự động điều chỉnh mực nước; - Chiều cao cột nước thí nghiệm khơng đổi; - Thời gian tiến hành thí nghiệm: ngày, giờ…… kết thúc vào ngày … - Hệ số thấm đất, Kth (cm/s); - Các thơng tin khác có liên quan 2.2 Phương pháp thí nghiệm N.X Netxterơp 2.2.1 Ngun lý: thí nghiệm đổ nước hố đào có hai vịng chắn đặt đồng tâm: vịng to (vịng ngồi) có đường kính 50cm, vịng nhỏ (vịng trong) có đường kính 25cm; khống chế cột nước áp lực không đổi 10cm, đo lượng nước tiêu tốn thấm qua đáy vòng nhỏ đạt đến lưu lượng ổn định dừng, áp dụng định luật Darcy có xét tới áp lực mao dẫn để tính hệ số thấm đất 2.2.2 Phạm vi áp dụng: phương pháp thích hợp áp dụng lớp đất xuất lộ bề mặt nằm từ độ sâu khơng q 2-3 m, có tính thấm nước từ vừa đến nhỏ (các loại đất hạt nhỏ đất hạt mịn) 2.2.3 Thiết bị dụng cụ 2.2.3.1 Hai vịng chắn hình trụ, thép, có chiều cao 20 - 25cm, vịng to đường kính 50cm vịng nhỏ đường kính 25cm Hai vịng vát mét đầu để dễ ấn vòng ngập vào đất; vịng nhỏ lồng vịng to, đồng tâm xác liên kết chặt với vòng to dằng 2.2.3.2 Hai bình mariơt Mỗi bình có dung tích khoảng 10 lít định chuẩn, có thang số đo lượng nước với độ xác đến 0,1 lít Miệng bình nút nút có cắm ống gắn Khi sử dụng thí nghiệm, bình đặt thẳng đứng giá cứng, tư miệng bình chúc xuống dưới, bình cấp nước vào vịng nhỏ cịn bình cấp nước vào khoang trống vịng nhỏ vịng to (xem sơ đồ hình 3, phụ lục A) 2.2.3.3 Thiết bị khoan lấy mẫu để xác định độ ẩm đất Thiết bị dụng cụ xác định độ ẩm đất trường 2.2.3.4 Các dụng cụ khác Điều 2.1.3.4 2.2.4 Quy trình 2.2.4.1 San mặt đất vị trí thí nghiệm Đào hố có kích thước khoảng 1,0 x 1,5 m sâu đến lớp đất cần xác định hệ số thấm, gạt bề mặt đáy hố Sau đó, đào hố trịn có đường kính lớn 50cm ít, sâu 15-20cm, cắt, gạt làm phẳng đáy hố; không dẫm chân lên đáy hố không làm lấp bịt lỗ hổng đất 2.2.4.2 Đặt vòng nhỏ vòng to xuống hố cho đồng tâm, cho đầu vát mép xuống dưới, phương pháp thích hợp ấn vịng chắn ngập vào đất - 6cm Sau đó, dùng đất sét dẻo nhét kín khe hở xung quanh chân thành ngồi vịng to xung quanh chân thành ngồi vịng nhỏ với bề mặt đáy hố đổ nước 2.2.4.3 Lắp đặt thẳng đứng thước đo sát với thành vòng nhỏ thước đo sát với thành vòng to, cho số không (0) ngang với bề mặt đáy hố, đánh dấu mốc chiều cao 10cm lên thành vòng chắn Sau đó, rải lên đáy hố lớp 2-3cm sỏi hạt 2-10mm để chống xói đáy hố 2.2.4.4 Lập lát cắt địa chất hố thí nghiệm đổ nước 2.2.4.5 Bịt kín miệng ống ống đầu nút bình mariôt, đặt lên giá đỡ cho thẳng đứng, đầu chúc xuống Sau đó, đặt giá bình mariơt vào vị trí làm việc, bình dùng cấp nước vào vịng bình dùng cấp nước vào khoảng trống vịng vịng ngồi; điều chỉnh cho miệng ống đầu nút bình ngang với vạch đánh dấu chiều cao 10cm thành vòng chắn 2.2.4.6 Dùng nước từ thùng dự trữ cấp nhanh đồng thời vào vòng khoảng trống vịng vịng ngồi đạt chiều cao mực nước khoảng 11-12cm thơi (cắt nguồn này) Lập tức gỡ bỏ bịt miệng ống đầu nút bình mariot để nước bình cấp nước cho thí nghiệm 2.2.4.7 Quan trắc thấm Thời điểm bắt đầu quan trắc (ngày, giờ, phút, giây), đọc ghi vào sổ thí nghiệm số đo lượng nước bình mariot cấp nước vào đo nhiệt độ nước Sau đó, thường xuyên theo dõi đọc số đo lượng nước bình này, theo định kỳ 15 - 30 phút/lần, tùy theo nước bị tiêu tốn nhiều hay Trong q trình thí nghiệm, cần tính lưu lượng Q (cm 3/s) khoảng thời gian hai lần đọc số đo lượng nước bình Tiến hành thí nghiệm lưu lượng nước tiêu tốn thấm đạt đến ổn định dừng (khi lưu lượng nước xác định từ 4-6 lần đo liên tiếp khoảng mà không thay đổi, chênh lệch không 10% so với lưu lượng trung bình thời gian đó) Ghi chú: Trong q trình thí nghiệm, phải đảm bảo cung cấp nước liên tục đồng thời vào vịng vịng ngồi, trì cột nước khơng đổi 10cm 2.2.4.8 Kết thúc thí nghiệm, khẩn trương thu dọn thiết bị cấp nước, múc hố, đưa vịng chắn ngồi, khoan đào lỗ tâm hố thí nghiệm sâu đến 3-4 m, đào khoan hố cách đáy hố 3-4m độ sâu tương ứng với độ cao đáy lỗ khoan Tại lỗ khoan này, 0,20 - 0,25 m, lấy mẫu xác định độ ẩm đất, để chỉnh lý số liệu có sở xác định độ sâu nước thấm xuống đất sau đổ nước 2.2.4.9 Lấp hố khoan hố đào thí nghiệm đổ nước đảm bảo theo quy định điều 1.5.6 2.2.5 Chỉnh lý số liệu tính kết 2.2.5.1 Lập lát cắt địa chất hố đổ nước, gồm phần khoan lỗ kiểm tra lát cắt địa chất lỗ khoan kiểm tra nằm hố đổ nước 2.2.5.2 Chỉnh lý số liệu quan trắc, tính lượng nước tiêu tốn thấm qua đáy vòng thời gian lưu lượng Q tương ứng; lập biểu đồ quan hệ lưu lượng (Q) thời gian (t) xác định xác trị số lưu lượng ổn định (Qc); lập biểu đồ quan hệ tổng lượng nước tiêu tốn thấm (V) thời gian (t), tiến hành tương tự điều 2.1.5.1 - 2.1.5.2) 2.2.5.3 Tính độ ẩm đất từ mẫu thí nghiệm lấy độ sâu khác lỗ khoan kiểm tra; lập biểu đồ quan hệ độ ẩm đất độ sâu cho hai hố khoan, xác định chiều sâu nước thấm xuống đất (H) sau thí nghiệm - chiều sâu tính từ đáy hố đổ nước, mà độ ẩm đất tương tự với độ ẩm đất hố khoan cách 3-4 m, độ ẩm đất giảm đột biến rõ ràng 2.2.5.4 Tính hệ số thấm đất theo cơng thức: K th = Qc H F (H0 + H k + H ) Ở đây: Kth - hệ số thấm đất, cm/s; Qc - lưu lượng thấm ổn định, cm3/s; F - diện tích tiết diện thấm, F= π D , (cm2), với D đường kính vòng chắn nhỏ (cm); H0 - chiều cao cột nước thí nghiệm vịng chắn, ln khơng đổi (10 cm) H - chiều sâu nước thấm vào đất sau thí nghiệm, xác định mục 2.2.5.3 (cm) Hk - áp lực mao dẫn, tùy thuộc vào loại đất xác định hệ số thấm, lấy gần bảng 4, phụ lục A, tính cm cột nước 2.2.6 Báo cáo thí nghiệm Báo cáo cần nêu thí nghiệm tiến hành theo tiêu chuẩn gồm thông tin tương tự điều 2.1.6 THÍ NGHIỆM ĐỔ NƯỚC TRONG HỐ KHOAN 3.1 Thí nghiệm đổ nước hố khoan theo phương pháp cột nước khơng đổi - Phương pháp thí nghiệm V.M Nasberg 3.1.1 Nguyên lý phương pháp thí nghiệm (sơ đồ thí nghiệm hình 4, phụ lục A) đổ nước hố khoan theo phương pháp Nasberg đất đới thơng khí, khơng bão hịa nước, hố khoan khơng hồn chỉnh: khống chế cột nước áp lực không đổi, đo lưu lượng thấm đạt đến ổn định dừng; áp dụng định luật chảy tầng Darcy để tính tốn hệ số thấm đất 3.1.2 Phạm vi điều kiện áp dụng Lớp đất thí nghiệm đồng đẳng hướng phương diện thấm; Tỷ số cột nước thí nghiệm (H) bán kính hố khoan (r) phải thỏa mãn điều kiện 50 ≤ h/r ≤ 200; Đáy hố khoan cách tầng cách nước mực nước ngầm tĩnh đoạn (T) lớn chiều cao cột nước thí nghiệm (H), nghĩa T ≥ H Cột nước áp lực thí nghiệm phải nằm phạm vi đoạn đổ nước (L), nghĩa H ≤ L 3.1.3 Thiết bị, dụng cụ 3.1.3.1 Thiết bị khoan đất có đường kính mũi khoan d ≥ 100mm, ống lấy mẫu đủ ống chống vách phù hợp 3.1.3.2 Ống lọc phù hợp với đường kính lỗ khoan có khả thấm nước tốt nhiều so với khả thấm nước đất thí nghiệm 3.1.3.3 Thiết bị cấp nước gồm thùng đo định chuẩn nói điều 2.1.3.2, liên kết với dụng cụ chuyên môn tự động điều chỉnh mực nước khơng đổi hố khoan q trình đổ nước (xem sơ đồ nguyên lý kiểu phao nổi, sơ họa hình 4, phụ lục A) Trước sử dụng phải hiệu chuẩn lượng nước ứng với vạch thang đo thùng đo định chuẩn; lập biểu đồ quan hệ số đo thang đo lượng nước thùng, để tiện sử dụng thí nghiệm 3.1.3.4 Dụng cụ đo mực nước hố khoan, đơn giản sẵn có dụng cụ đo mực nước điện (xem sơ đồ hình 5, phụ lục A) 3.1.3.5 Nước để dùng thí nghiệm, đảm bảo yêu cầu quy định điều 1.5.4 3.1.3.6 Đồng hồ bấm giây, đồng hồ giờ, máy bơm nước công suất nhỏ (1-2 m 3/giờ), nhiệt kế dụng cụ thơng thường khác 3.1.4 Quy trình 3.1.4.1 Thu thập tham khảo tài liệu lát cắt địa chất hố khoan có lân cận vị trí thí nghiệm, để thiết kế hố khoan đoạn đổ nước thí nghiệm lớp đất cần nghiên cứu thấm cho phù hợp với điều 3.1.2 1.5.3 3.1.4.2 Xác định cao độ tọa độ miệng hố khoan thí nghiệm đổ nước 3.1.4.3 Khoan hố đến độ sâu thiết kế, việc khoan phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, theo quy định điều lujddieeu 3.1.4.4 Vét mùn khoan đáy hố, đo xác chiều sâu hố khoan, ấn định chiều dài đoạn đổ nước L (kể từ đáy hố) chiều cao cột nước thí nghiệm khơng đổi H (nên lấy L -5cm) 3.1.4.5 Đặt ống lọc vào đoạn thí nghiệm đổ nước đặt ống chống vách cho phần hố khoan bên Nếu trình khoan hạ ống chống vách đến đáy hố, sau đặt ống lọc, rút ống chống lên chân ống chống gần ngang với đỉnh ống lọc, tháo bỏ phần ống chống cao miệng hố Sau đó, đổ vào đáy hố lớp 3-5 cm sỏi hạt ÷ 10mm 3.1.4.6 Tiến hành rửa hố khoan theo điều 1.5.5 Sau tiến hành theo 3.1.4.7 3.1.4.7 Lắp đặt dụng cụ đo mực nước điện vào hố khoan, đảm bảo giây đo duỗi thẳng đỉnh đầu đo ngang với chiều cao cột nước thí nghiệm khơng đổi (H) ấn định đoạn đổ nước 3.1.4.8 Lắp đặt thiết bị cấp nước thí nghiệm có gắn phận tự động điều chỉnh mực nước (điều 3.1.3.3): khóa van ống dẫn, đặt thẳng đứng thùng đo định chuẩn chứa đầy nước lên giá đỡ vị trí thuận tiện cấp nước vào hố khoan, lắp đặt dụng cụ tự động điều chỉnh mực nước hố khoan kết nối với miệng ống dẫn nước từ thùng đo định chuẩn, cho đảm bảo khống chế cột nước H không đổi Chỉnh van nhánh để dùng nước thùng khóa kín thùng thí nghiệm 3.1.4.9 Dùng nước từ thùng dự trữ đổ vào hố khoan: đặt ống dẫn cho gần tới đáy hố khoan, khống chế lưu lượng nước đổ vào cho tốc độ dâng nước vừa phải (khoảng ÷ 1,5 cm/phút) để khơng gây xói hố khí đất tự q trình nước thấm vào đất Theo báo thiết bị đo mực nước (điều 3.1.4.7), mực nước hố khoan dâng đến chiều cao cột nước H cắt nguồn cấp nước này, kéo ống dẫn nước lên khỏi hố Mở van ống dẫn thùng đo định chuẩn để cấp nước vào đoạn thí nghiệm với lưu lượng phù hợp cho việc trì cột nước thí nghiệm (H) không đổi 3.1.4.10 Quan trắc thấm Thời gian bắt đầu quan trắc (ngày, giờ, phút, giây), đọc ghi số đo mực nước thang đo thùng cấp nước Sau thường xuyên theo dõi, đảm bảo cấp nước liên tục vào hố khoan cột nước áp lực (H) khống chế không đổi Theo định kỳ 10 - 20 phút/lần đo, tùy theo nước tiêu tốn thấm nhanh hay chậm (nhiều hay ít), đọc ghi lại số đo mực nước thang đo thùng cấp nước Trong q trình thí nghiệm, cần tính tốn lưu lượng thấm Q (cm 3/s) khoảng thời gian hai lần đo liên tiếp t1 đến t2 theo công thức sau: Q= V1 − V2 t − t1 Ở đây: V1 V2 lượng nước thùng cấp nước thời điểm đo tương ứng t t2 (cm3), xác định biển đỗ quan hệ số đo thang đo lượng nước thùng cấp nước; t - t2 khoảng thời gian hai lần đọc số thang đo mực nước thùng cấp nước, giây (s) Tiến hành thí nghiệm lưu lượng thấm đạt đến ổn định dừng Lưu lượng thấm coi đạt đến ổn định, lưu lượng xác định từ 4-6 lần đo liên tiếp khơng cịn thay đổi khơng chênh lệch q 10% so với lưu lượng trung bình tính thời gian Ghi chú: q trình thí nghiệm, nước thùng sử dụng cạn, vặn van nhánh đối chiếu để khóa thùng cho nước thùng thứ hai thông với ống dẫn để đảm bảo cấp nước liên tục vào hố khoan; đổ đầy nước vào thùng thứ để dự phịng 3.1.4.11 Kết thúc thí nghiệm, thu dọn thiết bị dụng cụ rút ống lọc, ống chống lên khỏi hố, lấp hố khoan theo quy định điều 1.5.6 3.1.5 Chỉnh lý số liệu tính kết 3.1.5.1 Lập lát cắt địa chất hố khoan thí nghiệm đổ nước theo tài liệu khoan 3.1.5.2 Kiểm tra trị số lưu lượng thấm xác định q trình thí nghiệm; lập biểu đồ quan hệ lưu lượng thấm (Q) thời gian (t), xác định trị số lưu lượng thấm ổn định (Q c); 3.1.5.3 Tính hệ số thấm đất Tính hệ số thấm đất theo công thức sau: K th = 0,423 Qc H lg H2 r Ở đây: Kth - hệ số thấm đất, cm/s Qc - lưu lượng thấm ổn định, cm3/s; H - chiều cao cột nước thí nghiệm khơng đổi, cm; r - bán kính hố khoan đoạn thí nghiệm, cm 3.1.6 Báo cáo thí nghiệm Báo cáo cần nêu việc thí nghiệm tiến hành theo tiêu chuẩn gồm thông tin sau: - Tên cơng trình Hạng mục cơng trình; - Đơn vị thí nghiệm người phụ trách; - Thời gian thí nghiệm: bắt đầu ngày … ….; kết thúc ngày … giờ… ; - Vị trí số hiệu hố khoan thí nghiệm đổ nước; cao, tọa độ miệng hố, chiều sâu hố khoan; đường kính hố khoan; - Kỹ thuật khoan; - Chiều dài đoạn thí nghiệm đổ nước, L (cm) - Chiều cao cột nước thí nghiệm khơng đổi, H (cm) - Ống chống vách sử dụng (đường kính, chiều dài); - Ống lọc sử dụng (đường kính, chiều dài, khả thấm nước); - Thiết bị dùng cấp nước thí nghiệm dụng cụ chuyên môn khống chế nước không đổi; - Dụng cụ đo mực nước sử dụng; - Hệ số thấm đất, Kth (cm/s); - Các thơng tin khác có liên quan; - Kèm theo báo cáo có lát cắt địa chất hố khoan sơ đồ thí nghiệm đổ nước 3.2 Thí nghiệm đổ nước hố khoan theo phương pháp cột nước thay đổi Phương pháp thí nghiệm G.I Barenblat B.I Sextacôp 3.2.1 Nguyên lý phương pháp thí nghiệm (sơ đồ thí nghiệm hình 6, phụ lục A), đổ nước hố khoan theo phương pháp G.I Barenblat B.I Sextacốp đất đới thơng khí, khơng bão hịa nước, hố khoan hồn chỉnh; khống chế lưu lượng nước đổ vào hố khoan với trị số phù hợp không đổi, đo chiều cao mực nước hố khoan biến đổi tăng theo thời gian Từ trị số lưu lượng nước không đổi (Qc) trị số chiều cao mực nước hố khoan biến đổi tăng từ H đến H2 tương ứng với thời điểm đo t1 t2, tính toán hệ số thấm đất dựa lý thuyết chuyển động không ổn định nước 3.2.2 Phạm vi điều kiện áp dụng - Đất đới thông khí, khơng bão hịa nước, đồng đẳng hướng phương diện thấm; - Hố khoan sâu đến tầng cách nước nằm ngang 3.2.3 Thiết bị, dụng cụ: gồm thiết bị cấp nước thùng đo định chuẩn theo điều 2.1.3.2 dụng cụ khác điều 3.1.3 3.2.4 Quy trình 3.2.4.1 San bề mặt vị trí khoan hố thí nghiệm, xác định cao độ tọa độ miệng hố 3.2.4.2 Khoan hố để thí nghiệm đổ nước sâu đến tầng cách nước nằm ngang, đảm bảo kỹ thuật khoan theo yêu cầu điều 1.5.2 Vét mùn khoan đáy hố, đo xác chiều sâu hố khoan Nên khoan hố khoan quan sát nằm cách hố khoan đổ nước quãng 1/2 chiều sâu hố đổ nước khoan đến tầng cách nước 3.2.4.3 Dựa vào đặc điểm thành phần cấu trúc đất, dự đốn tính thấm đất định chiều dài đoạn thí nghiệm đổ nước (L) phù hợp với quy định điều 1.5.3 3.2.4.4 Đặt ống lọc vào đoạn thí nghiệm đổ nước (L) hố khoan đặt ống chống vách vào đoạn hố khoan phần bên (như điều 1.5.3) Sau đó, đổ vào đáy hố lớp 3-5 cm sỏi hạt 2-10mm Và vậy, đặt ống lọc ống chống vào hố khoan quan sát 3.2.4.5 Tiến hành rửa hố khoan đổ nước thí nghiệm theo điều 1.5.5 Sau đó, tiến hành theo điều 3.2.4.6 3.2.4.6 Lắp đặt dụng cụ đo mực nước (điều 3.1.3.4) vào hố khoan, cho đầu giây tiếp xúc với ống lọc, đầu đo thả vào hố khoan cần đo mực nước 3.2.4.7 Lắp đặt thiết bị cấp nước (các thùng đo định chuẩn theo điều 2.1.3.2) vào vị trí thuận tiện cấp nước vào đoạn thí nghiệm: khóa van ống dẫn, đặt thẳng đứng thùng đo định chuẩn lên bề mặt nằm ngang vị trí thuận tiện cấp nước vào hố khoan Đặt đầu ống dẫn tới gần đến đáy ống lọc (đầu ống dẫn nên có lưới tản nước) 3.2.4.8 Chỉnh van nhánh cho nước thùng thông với ống dẫn để sử dụng, đồng thời khóa kín thùng Sau đó, mở van ống dẫn mức cho nước từ thùng sử dụng chảy vào hố khoan với tốc độ hạ thấp số đo thang đo không đổi để có lưu lượng khơng đổi Q c (cm3/s), cho với lưu lượng tốc độ dâng nước hố khoan vào khoảng 0,5 - 0,6 cm/phút, để khí đất ngồi cách tự trình nước thấm vào đất Ghi chú: xác định trị số Qc thích hợp, cách mị dẫn thời gian đầu thí nghiệm 3.2.4.8 Quan trắc thấm: thường xuyên theo dõi tốc độ hạ thấp mực nước thang đo thùng cấp nước, điều chỉnh van ống dẫn nước để đảm bảo trì lưu lượng nước khơng đổi Theo định kỳ 10 ÷ 20 phút/một lần, đọc số đo thang đo thùng cấp nước đồng thời đo chiều cao mực nước hố khoan đổ nước hố khoan quan sát, ghi thời điểm đo số liệu đo vào sổ thí nghiệm Tiếp tục quan trắc chiều cao mực nước hố đổ nước dâng lên đến khoảng 4/5 chiều cao ống lọc dừng Trong q trình quan trắc, cần tính toán lưu lượng nước khoảng thời gian hai lần đo liên điều 3.1.4.10, để cần kịp thời vi chỉnh van ống dẫn để đảm bảo lưu lượng nước không đổi (Qc) Ghi chú: q trình thí nghiệm, thùng cấp nước dùng gần hết, đảo chiều van nhánh để khóa thùng đồng thời cho nước thùng thứ hai thông với ống dẫn để cấp nước thí nghiệm liên tục; đổ nước vào thùng thứ để dự phòng 3.2.4.9 Kết thúc thí nghiệm Thu dọn thiết bị cấp nước, thiết bị đo mực nước, rút ống lọc ống chống hố khoan Sau đó, tiến hành lấp hố khoan theo quy định điều 1.5.6 3.2.5 Chỉnh lý số liệu tính kết 3.2.5.1 Lập lát cắt địa chất hố khoan theo tài liệu hố khoan 3.2.5.2 Tính kiểm tra lưu lượng nước đổ vào hố q trình thí nghiệm, Q c (cm3/s) phải thỏa mãn lưu lượng không đổi (không dao động đáng kể) 3.2.5.3 Tính hệ số thấm đất theo công thức: K th = 0.366Qc t lg 2 H − H1 t1 Ở đây: - Kth - hệ số thấm đất, cm/s; - Qc - lưu lượng nước (không đổi), cm3/s; - H1 H2 - chiều cao mực nước hố khoan tương ứng với thời điểm đo t t2 (nên lấy H1 vào khoảng 1/3 chiều cao ống lọc kể từ đáy đó, mực nước hố khoan quan sát dâng lên rõ rệt, H2 vào khoảng 4/5 chiều cao ống lọc) - t1 t2 - thời điểm đo chiều cao mực nước H1 H2, (trong ngày, biểu thị số thập phân, thời điểm đo t2 kéo dài sang ngày hơm sau, trị số phải tính kể từ thời điểm t đến thời điểm t2 ngày hơm sau 3.2.6 Báo cáo thí nghiệm Báo cáo cần nêu thí nghiệm tiến hành theo tiêu chuẩn gồm thông tin sau: - Tên cơng trình Hạng mục cơng trình; - Đơn vị thí nghiệm người phụ trách; - Thời gian thí nghiệm: bắt đầu ngày… giờ….; kết thúc ngày… giờ….; - Vị trí số hiệu hố khoan; cao, tọa độ miệng hố; chiều sâu hố khoan; đường kính hố khoan; - Kỹ thuật khoan; - Chiều dài đoạn thí nghiệm ống lọc sử dụng; ống chống vách phần trên; - Thiết bị cấp nước sử dụng; - Dụng cụ đo mực nước hố khoan; - Trị số lưu lượng nước không đổi, Qc (cm3/s); - Hệ số thấm đất, Kth (cm/s); - Các thơng tin khác có liên quan; - Kèm theo báo cáo có lát cắt địa chất hố khoan sơ đồ thí nghiệm đổ nước, bảng ghi chép thí nghiệm PHỤ LỤC A Bảng Bảng ghi chép thí nghiệm đổ nước hố đào a Phần chung - Tên cơng trình:…………….Hạng mục cơng trình: - Giai đoạn khảo sát: - Hố thí nghiệm đổ nước số:……….vị trí: - Cao độ miệng hố:…….m Độ sâu hố đào:…….m Cao độ đáy hố (rốn) đổ nước: .m - Đặc điểm đất đá thí nghiệm (thành phần, kết cấu, trạng thái….) - Phương pháp thí nghiệm đổ nước: - Bắt đầu đổ nước lúc:………………………….kết thúc đổ nước lúc - Đơn vị (cơ quan) thực hiện:…………… Người phụ trách thí nghiệm b Các số liệu kỹ thuật ban đầu: - Kiểu thiết bị đổ nước (cấp nước) - Kích thước vịng chắn hình trụ, thép: Vịng to: đường kính trong:…….cm, chiều cao…….(cm), tiết diện:…… (cm 2) Vịng nhỏ: đường kính trong:…….cm, chiều cao…….(cm), tiết diện:…… (cm 2) - Độ sâu đóng vào đất vịng…… (cm) - Chiều cao cột nước thí nghiệm khơng đổi……(cm) c Quan trắc q trình đổ nước Thời gian lúc bắt đầu thí nghiệm Ngày tháng năm… Giờ Phút Thời điểm đo Giờ Phút Lượng nước tiêu hao Số đọc thang đo thùng cấp nước Lượng nước thùng (cm3) Hiệu số lượng nước hai lần đo liên tiếp (cm3) Lưu lượng nước thời gian hai lần đo liên tiếp, Q (cm3/s) Lượng nước tiêu hao từ lúc bắt đầu thí nghiệm V (cm3) d Các hình vẽ đồ thị phụ trợ - Lát cắt địa chất hố thí nghiệm đổ nước (kể đoạn khoan sâu thêm sau đổ nước) - Biểu đồ quan hệ lượng nước số đo thang ống đo thùng đo định chuẩn (V = f (h) - Các biểu đồ biến đổi lưu lượng (Q) thể tích nước tiêu hao thấm (V) theo thời gian (t): Q = f (t) V = f (t) - Biểu đồ biến đổi độ ẩm đất đáy hố theo chiều sâu sau đổ nước Bảng Bảng ghi chép thí nghiệm đổ nước hố khoan theo phương pháp V.M Nasberg - Tên cơng trình:……………Hạng mục cơng trình: - Hố thí nghiệm đổ nước số:……… vị trí: - Cao độ miệng hố:…… (m); Độ sâu hố khoan:…….(m); Đường kính hố khoan (mm); - Chiều dài đoạn thí nghiệm đổ nước (kể từ đáy hố) L (cm) - Ống chống vách phần hố khoan bên đoạn đổ nước; đường kính….(mm), chiều dài: (cm); - Khoảng cách từ đáy hố khoan đến mực nước ngầm (nếu có) …… (m) - Đặc điểm đất đá thí nghiệm (thành phần, kết cấu, trạng thái…….) - Phương pháp thí nghiệm: - Kiểu thiết bị cấp nước phận tự động điều chỉnh mực nước - Kiểu thiết bị đo mực nước hố khoan: - Thí nghiệm bắt đầu lúc:………………kết thúc lúc - Đơn vị thực hiện:…………………… Người phụ trách Quan trắc đổ nước với cột nước không đổi, H = ……………… (cm) Thời gian lúc bắt đầu thí nghiệm Thời điểm đo Ngày tháng năm… Giờ Phút Giờ Lượng nước tiêu hao Phút Số đọc thang đo thùng cấp nước Lượng nước thùng (cm3) Hiệu số lượng nước hai lần đo liên tiếp (cm3) Lưu lượng nước thời gian hai lần đo liên tiếp, Q (cm3/s) Lượng nước tiêu hao từ lúc bắt đầu thí nghiệm V (cm3) 10 Bảng Bảng ghi chép thí nghiệm đổ nước hố khoan theo phương pháp G.I Barenblat B.I Sextacơp - Tên cơng trình:……………Hạng mục cơng trình: - Hố thí nghiệm đổ nước số:……… vị trí: - Cao độ miệng hố:…… (m); Độ sâu hố khoan (đến tầng cách nước):…….(m); Đường kính hố khoan…………… (mm); chiều dài đoạn đổ nước (kể từ đáy hố……………(cm); - Ống lọc đặt vào đoạn đổ nước (chiều dài:………cm), đường kính:…….(mm), thông số kỹ thuật khác…….), ống chống vách phần hố khoan bên đoạn đổ nước: đường kính……., chiều dài: ……… - Hố khoan quan sát: cách hố đổ nước:……… (cm), cao độ miệng hố…….(cm); độ sâu khoan: ……… (m); đường kính:……… (mm), thơng số kỹ thuật khác) - Đặc điểm đất đá thí nghiệm (thành phần, kết cấu, trạng thái…….) - Phương pháp thí nghiệm: - Kiểu thiết bị cấp nước - Kiểu thiết bị đo mực nước hố khoan: - Thí nghiệm bắt đầu lúc:………………, kết thúc lúc - Đơn vị thực hiện:…………………… Người phụ trách Quan trắc đổ nước với lưu lượng không đổi, Qc = ……………… (cm 3/s) Ngày Thời gian tháng bắt đầu thí năm nghiệm Lượng nước dùng để theo dõi Chiều cao cột Thời điểm kịp thời điều chỉnh van ống dẫn Chiều sâu đến nước tầng đo nước, đảm bảo khống chế lưu mực nước cách nước lượng không đổi (Qc) Số đọc thang đo mực Giờ Phút Giờ Phút nước thùng cấp nước lượng Lưu Trong Lượng nước Trong lượng hố nước tiêu tốn hố khoan trong khoan thời đổ thùng thời quan đoạn nước (cm ) đoạn sát (cm) (cm /s) (cm) (cm3) 10 11 Trong Trong hố hố khoan khoan đổ quan nước sát (cm) (cm) 12 13 Bảng Bảng tra cứu trị số áp lực mao dẫn đất Loại đất Áp lực mao dẫn Hk (cm cột nước) Đất sét, đất sét pha bụi 100,0 Đất sét pha cát 80,0 Đất bụi 60,0 Đất bụi pha cát 40,0 Đát cát hạt nhỏ - hạt mịn pha sét 30,0 Cát hạt nhỏ - hạt mịn 20,0 Cát hạt vừa 10,0 Cát hạt to 5,0 van chiều; van nút điều chỉnh lưu lượng nước; ống đo nước thủy tinh; thang chia độ để đọc số đo; quai liên kết; bu lơng; vịng ơm ống đo; đai ốc liên kết; Việc sử dụng thùng kép cho phép bảo đảm tiếp nước liên tục vào rốn đổ nước Hình Thiết bị cấp nước - thùng đo định chuẩn Trên hình trình bày phận điều chỉnh mực nước tự động, kết cấu E.V Ximônốp Trên phao rỗng gắn van hình nón đồng tâm để đóng kín lỗ ống cứng tiếp nước Ống nối với ống mềm Đầu thứ hai ống mềm nối vào van thùng đo chứa nước Nhờ có giá 5, ống đặt để chiều cao mực nước định vòng sắt, lỗ ống bịt kín van 2, mực nước rốn bị thấp van với phao đồng thời hạ xuống Khi nước từ ống chảy lượng nước cần thiết để nâng mực nước rốn lên tới chừng mực đủ để van lại đóng lỗ ống lại Giá giữ đế riêng hay kẹp vách hố Hình Thiết bị tự động điều chỉnh mực nước phao Hình Sơ đồ thí nghiệm đổ nước hố đào theo phương pháp Netxterơp Hình Sơ đồ thí nghiệm đổ nước hố khoan theo phương pháp cột nước không đổi - Trường hợp (Phương pháp Nasberg, mục 3.1) Màng hứng nước chảy vào lỗ khoan Vật đối trọng với phao Giá đỡ Thùng đựng nước Bộ phận điều chỉnh lưu lượng Phao Sơ đồ dụng cụ đo mực nước điện (hình 5), đơn giản Dây dẫn cách điện với điện cực khối nặng đầu dây, mili ampe kế, nguồn điện (pin ắc quy) ống chống (hoặc ống nút) hình thành mạch điện, mạch điện đóng kín qua nước, điện cực tiếp xúc với mực nước Khi kim mili ampe kế lệch đột ngột bỏ pin; mili ampe kế; ống; đầu tiếp xúc (đầu đo) Hình Sơ đồ dụng cụ đo mực nước điện Hình Sơ đồ thí nghiệm đổ nước hố khoan theo phương pháp cột nước thay đổi - Phương pháp Barenblat Setxtacôp