Có thể nói, thí nghiệm ngoài trời là một bộ phận rất quan trọng của khảo sát xây dựng. Thí nghiệm ngoài trời có vai trò và vị trí đặc biệt quan trọng đối với các giai đoạn thiết kế kỹ thuật và bản vẽ thi công. Tùy thuộc vào mức độ phức tạp và các yêu cầu thiết kế ta có thể tiến hành các thí nghiệm sau:
1. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (Standard Penetration Test – SPT)a) Mục đích a) Mục đích
Phương pháp xuyên tiêu chuẩn hiện nay được áp dụng rất rộng rãi trong khảo sát ĐCCT. Nó giải quyết được những nhiệm vụ cụ thể sau:
- Kết hợp với công tác khoan lấy mẫu xác định địa tầng, làm cơ sở để phân chia các lớp đất đá;
- Xác định được độ chặt của đất loại cát và trạng thái của đất loại sét; - Xác định được một số đặc trưng cơ lý của đất đá;
- Xác định vị trí lớp đặt mũi cọc và tính toán khả năng chịu tải của cọc.
b) Vị trí thí nghiệm
Thí nghiệm SPT được tiến hành trong các hố khoan thăm dò (HK1, HK2, HK3, HK4,HK5,HK6,HK7,HK8). Ta thấy địa tầng ở khu vực này không biến đổi nhiều nên cứ 2m ta thí nghiệm SPT 1 lần theo chiều sâu.
c) Khối lượng
Trên khu vực nhà CT5-1 ta đã bố trí 8 hố khoan với tổng độ sâu là 304m. Như vậy ta sẽ tiến hành 152 lần thí nghiệm SPT (2m/lần). d) Sơ đồ thí nghiệm Viªn bi B F §Çu trªn Lç th«ng h¬i èng D C E A Hình 9 A = 25mm đến 50mm; B = 457mm – 762mm; C = 34,94 0.13mm; D = 38,1 1,3 – 0,0mm; E = 2,54 0,25mm; F = 50,8 1,3 – 0,0mm; G = 160 - 230
Thiết bị xuyên tiêu chuẩn gồm các bộ phận chính: Ống xuyên tiêu chuẩn, cần xuyên và bộ phận truyền lực đóng gồm đe, búa, bộ phận định vị và cơ cấu nâng thả búa. Cấu tạo ống xuyên tiêu chuẩn hình 9
Ống mẫu được cấu tạo chẻ đôi để có thế lấy mẫu đất ra khỏi ống được dễ dàng. Đầu trên của ống có ren để nối với cần. Phần trên ống mẫu có các lỗ thoát nước và khí.
Ống mẫu được cấu tạo như sau: - Ống mẫu dài 813mm;
- Chiều dài buồng chứa 635mm;
- Đường kính ngoài 51mm, đường kính trong 35mm; - Quả tạ nặng 63,5kg;
- Chiều cao rơi tự do 760mm.
e) Tiến hành thí nghiệm
Khi khoan đến độ sâu cần thí nghiệm, làm sạch đáy hố khoan và thả bộ dụng cụ xuống vị trí cần thí nghiệm. Đánh dấu 3 đoạn, mỗi đoạn 15cm, đóng liên tục 3 hiệp để đưa mũi xuyên vào đất. Mỗi hiệp ống xuyên đi vào đất 15cm, xác định số búa đóng của mỗi hiệp. Tổng số búa để ống xuyên vào đất 30cm của hai hiệp sau cùng là đại lượng xuyên tiêu chuẩn N.
f) Chỉnh lý tài liệu thí nghiệm
Trong quá trình tiến hành thí nghiệm, kết quả của thí nghiệm có thể bị ảnh hưởng của các điều kiện khách quan như: Trạng thái bễ mặt ống thí nghiệm, mức độ mài mòn đầu cắt của ống thí nghiệm, thời gian dừng khoan để thí nghiệm, độ cứng của cần nối ống mẫu…Do đó ta phải tiến hành chỉnh lý tài liệu thí nghiệm.
Trị số N của SPT có thể thay đổi trong đất cát mịn tùy thuộc độ sâu mực nước ngầm. Nếu gọi N’ là số búa cần thiết để ống xuyên tiêu chuẩn đi vào đất 30cm ở độ sâu dưới mực nước ngầm, thì giá trị N thực sự của đất được xác định theo công thức của Terzaghi và Peck như sau:
Nếu giá trị N’ đo được > 15 thì có N = 15 + (N’ - 15) Nếu giá trị N’ < 15 thì không cần hiệu chỉnh.
Độ sâu 0 0 5 5 10 15 15 20 20 25
Áp lực quá tải, kG/cm2 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
Số hiệu chỉnh cho đất rời 2,0 1,0 0,8 0,6 0,5 0,45
Dựa vào giá trị xuyên tiêu chuẩn, K. Terzaghi và R. Peck phân chia độ chặt của đất loại cát và trạng thái của đất loại sét như sau:
Một số quan hệ tương quan giữa môđun biến dạng E và N: Theo T. P. Tassios, A. G Anagnostoponlos: E = a + C (N + 6) Trong đó:
Hệ số a = 40 khi N > 15 và a = 0 khi N < 15; C là hệ số phụ thuộc loại đất