CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG
3.1. Thí nghi ệm trong phòng
3.1.2 Phương pháp thí nghiệm trong phòng
3.1.2.1 M ục đích thí nghiệm
- Lấy mẫu nguyên trạng để thí nghiệm nhằm xác định cường độ nén một trục nở hông tự do và các chỉ tiêu cơ lý của đất như độ mặn, độ phèn.
- Thí nghiệm cường độ đất trộn xi măng trong phòng có xét đến các yếu tố độ phèn, độ mặn bằng phương pháp nén một trục nở hông tự do.
- Thí nghiệm nén một trục và thí nghiệm nén ba trục để so sánh mô đul đàn hồi của 02 phương pháp thí nghiệm trên.
3.1.2.2 Địa điểm lấy mẫu và phương pháp lấy mẫu
Mẫu được lấy tại cầu bắc qua sông Trẹm thuộc dự án đường vào khu du lịch Sông Trẹm thuộc 02 huyện Thới Bình và U Minh, tỉnh Cà Mau.
- Mẫu đất thí nghiệm là mẫu nguyên trạng, được lấy từ độ sâu 2m đến 15m (2m trên cùng đã được san lấp nên chỉ tiến hành lấy từ 2m bên dưới trở xuống).
- Chiều sâu hố khoan tại cầu bắc qua Sông Trẹm là: 35m (khoan 02 lỗ). Khối lượng đất dự kiến lấy là 0,2m3.
- Mẫu đất lấy từ các hố khoan với dụng cụ là ống lấy mẫu (ống lấy mẫu là ống PVC hình trụ tròn, đường kính 90mm, dài 200mm), 2 đầu ống được tẩm paraphin và được bọc nilông, có nắp đậy tránh nước trong quá trình vận chuyển và lưu giữ chờ thí nghiệm.
Hình 3.1. Thiết bị khoan lấy mẫu tại cầu bắc qua Sông Trẹm
Hình 3.2. Khoan lấy mẫu tại hiện trường cầu Sông Trẹm
Hình 3.3. Mẫu đất được đưa vào ống lấy mẫu
Hình 3.4. Mẫu đất sau khi được lấy và được bảo quản
3.1.2.3 Các thí nghiệm cần tiến hành và số lượng mẫu thí nghiệm:
Xi măng được sử dụng là loại xi măng Nghi Sơn, tiến hành thí nghiệm theo các tỷ lệ sau: 140kg/m3 đất, 160 kg/m3 đất, 180 kg/m3 đất, 200 kg/m3 và 220 kg/m3 đất để xác định ra hàm lượng tối ưu.
Ứng với mỗi hàm lượng xi măng như trên tiến hành làm các thí nghiệm:
- Ảnh hưởng của độ phèn đến cường độ của đất trộn xi măng: Trước tiên học viên sẽ tiến hành thí nghiệm độ pH có trong đất bằng cách lấy mẫu nước trong lỗ khoan đem đi thí nghiệm. Mẫu nước được lấy trong lỗ khoan ở các độ sâu như: 02m, 06m, 10m, 14m, 18m, ở mỗi độ sâu lấy khoảng 0,25 lít nước và đựng trong chai được bịt kín nắp. Sau khi thí nghiệm xác định được độ pH, có thể xảy ra 02 trường hợp:
+ Trường hợp thứ nhất: Nếu độ pH ở các độ sâu đều đồng nhất, học viên sẽ tiến hành trộn đất với nhiều hàm lượng xi măng: 140kg/m3 đất, 160 kg/m3 đất, 180 kg/m3 đất, 200 kg/m3 và 220 kg/m3 đất. Sau đó tiến hành thí nghiệm nén một trục nở hông tự do để xác định cường độ đất trộn xi măng. Sau khi xác định được cường độ theo yêu cầu đặt ra (tham khảo cường độ yêu cầu thiết kế của Đại lộ Đông Tây là 0,6Mpa), tương ứng với cường độ theo yêu cầu đặt ra ta sẽ có được hàm lượng xi măng tối ưu. Kết quả thí nghiệm này cũng chứng minh rằng vùng đất Cà Mau với độ pH như trên vẫn có thể trộn với xi măng ứng dụng cho việc xử lý nền đất yếu bên dưới nền đắp cao.
+ Trường hợp thứ hai: Nếu độ pH ở các độ sâu là khác nhau, học viên cũng sẽ tiến hành trộn đất với nhiều hàm lượng xi măng như đã nêu trên để xác định hàm lượng xi măng tối ưu. Sau khi có hàm lượng xi măng tối ưu, học viên sẽ trộn đất ở các độ sâu tương ứng với từng độ pH với xi măng, sau đó tiến hành thí nghiệm nén 1 trục để xác định cường độ đất trộn xi măng. Từ đó vẽ ra biểu đồ quan hệ giữa cường độ đất trộn xi măng và độ pH, quan sát khi độ pH thay đổi thì cường độ đất trộn thay đổi như thế nào hay nói cách khác ảnh hưởng của độ pH đến cường độ đất trộn xi măng là như thế nào.
Hình 3.5. Lấy mẫu nước tại hiện trường để thí nghiệm độ pH
Hình 3.6. Thiết bị đo độ pH
Hình 3.7. Thí nghiệm xác định độ pH
Bảng 3.1. Kết quả thí nghiệm độ pH của nước trong đất tương ứng với từng chiều sâu lấy mẫu
TT Trường hợp mẫu Hũ Nhiệt độ mẫu Độ pH Giá trị trung bình
1 2 - 6m (1) 30,40c 6,69
6,675
2 2 - 6m (2) 30,30c 6,66
3 6 - 9m (1) 30,20c 7,21
7,25
4 6 - 9m (2) 29,90c 7,29
5 9 - 12m (1) 30,20c 7,38
7,40
6 9 - 12m (2) 29,80c 7,42
7 12 - 15m (1) 30,20c 7,54
7,55
8 12 - 15m (2) 30,40c 7,56
5 7 9 11 13 15 17
6.6 6.8 7 7.2 7.4 7.6
Độ sâu lấy mẫu (m)
Độ pH
Biểu đồ quan hệ giữa độ pH của nước trong đất và độ sâu lấy mẫu
Hình 3.8. Biểu đồ quan hệ giữa độ pH của nước trong đất và chiều sâu lấy mẫu Độ pH của nước trong đất tại các độ sâu khác nhau trong nền đất được thể hiện như bảng 3.1. Kết quả này phù hợp với các số liệu thu được từ nguồn báo cáo kết quả quan trắc môi trường tỉnh Cà Mau năm 2014 của huyện Thới Bình. Độ pH đo được dao động trong khoảng từ 6.68 đến 7.55. Trong đó, vùng đất phía trên mặt với độ sâu dưới 6m có độ pH < 7.
- Ảnh hưởng của hàm lượng muối đến sức kháng nén đơn đất trộn xi măng:
cũng từ thí nghiệm trên, sau khi xác định được hàm lượng xi măng tối ưu, tiến hành thay đổi hàm lượng muối trong đất bằng cách tăng dần hàm lượng muối: 3%, 4% và 5%, sau đó tiến hành trộn với hàm lượng xi măng tối ưu và thí nghiệm nén 1 trục để xác định sức kháng nén đơn của đất trộn.
- Ngoài ra, sau khi xác định được hàm lượng xi măng tối ưu, học viên tiến hành thí nghiệm nén một trục nở hông tự do và nén ba trục để so sánhmođul đàn hồi của 02 phương pháp thí nghiệm nói trên. Từ số liệu thí nghiệm học viên sẽ dùng hai môđul đàn hồi của hai phương pháp thí nghiệm trên để tính độ lún ổn định và so sánh hai độ lún ổn định nói trên.
Mẫu sẽ được thí nghiệm ở các thời điểm 7 ngày tuổi, 14 ngày tuổi và 28 ngày tuổi và ở từng độ sâu khác nhau.
Tương ứng với mỗi thí nghiệm, học viên tiến hành đúc 03 mẫu, sau đó lấy kết quả trung bình từ 03 mẫu trên.
Tổng số lượng mẫu dự kiến thí nghiệm là: 3mẫux3x5x4 + 3mẫux3 + 3mẫux1
= 192 mẫu. Hình dạng mẫu: hình trụ tròn, đường kính 5cm, cao 10cm. Tổng số lượng đất cần đúc mẫu là 0,03m3