Mẫu đất đá được lấy từ các công trình (công trình dọn sạch, hào, hố đào và lỗ khoan…) đã được làm sạch. Các công trình khoan đào để lấy mẫu phải được bảo vệ không cho nước mặt, nước mưa và nước dưới đất thấm vào. Số lượng và kích thước mẫu đất đá phải đủ để tiến hành toàn bộ các thí nghiệm trong phòng theo yêu cầu của đề cương.
3.2.8.1.Lấy mẫu
Mẫu nguyên trạng được lấy từ công trình khai đào và lỗ khoan. Để lấy mẫu dùng dao, xẻng, ống có đế vát phía ngoài (ống vát), cung dây… hoặc ống mẫu nguyên trạng.
Mẫu giữ được nguyên trạng mà không cần đóng hộp thì lấy thành dạng khối lập phương hoặc khối chữ nhật (thường có kích thước 25 x 25 x 25 cm). Mẫu phải đóng hộp thì mới giữ được nguyên trạng thì lấy bằng ống vát, đảm bảo lấy được mẫu có độ ẩm tự nhiên với đường kính (cạnh) tương ứng với thiết bị thí nghiệm. Khi chọn hộp (ống mẫu) cần xét đến phạm vi phá hủy xung quanh mẫu nguyên trạng. Bề rộng của phạm vi này được lấy bằng 3 mm đối với đá bền vững, 5 mm với đất loại sét có trạng thái từ dẻo chảy đến chảy., 10 mm đối với đất loại cát và đất loại sét có trạng thái từ dẻo mềm đến cứng, 20 mm với đất hòn lớn. Chiều cao ống vát không nhỏ hơn đường kính ống. Có thể lấy mẫu nguyên trạng của đất loại sét cứng và nửa cứng, cũng như đất hòn lớn bằng cách chụp và ấn dần hộp chứa mẫu vào khối đất.
Khi khoan, ống mẫu nguyên trạng phải đảm bảo các yêu câu trên. Chiều dài của ống không vượt quá 2,0m đối với đá, 1,5m đối với đất hòn lớn và 0,7 m đối với đất loại sét và đất loại cát.
Đường kính tối thiểu của mẫu nguyên trạng như sau: - Đối với đá: 50 mm
- Đối với cát và loại sét: 90 mm - Đối với đất hòn lớn: 200 mm
Chiều cao mẫu không nhỏ hơn đường kính và nên lớn hơn 200 mm. Mẫu nguyên trạng của đá bền vững không bị phá hủy do tác động cơ học của dụng cụ khoan và của dung tích rửa thì được lấy bằng phương pháp khoan xoay với ống mẫu đơn. Cho phép sử dụng nước lã hoặc dung dịch sét làm nước rửa.
Mẫu nguyên trạng của các loại đất khác phải lấy bằng ống mẫu kép, có ống trong không quay mà chỉ tịnh tiến, với điều kiện chỉ dùng dung dịch sét làm nước rửa và đảm bảo chế độ khoan có tải trọng dọc trục 600- 1000kG và tốc độ quay nhỏ hơn 100 vòng/phút.
Mẫu đất có thành phần trạng thái và tính chất đặc biệt (thường yếu về mặt chịu lực) phải được lấy trong quá trình khoan không dùng nước rửa, không đổ nước vào lỗ khoan và phải dùng biện pháp cách ly với những lớp đất chứa nước hoặc không ổn định.
Đối với cát chặt và vừa, đất loại sét có trạng thái cứng, nửa cứng phải lấy mẫu nguyên trạng bằng ống mẫu chụp. Ống mẫu phải có một ống lót bên trong không quay để chứa mẫu. tốc độ quay của ống ngoài khi lấy mẫu không được vượt quá 60 vòng/phút, tải trọng dọc trục tác dụng lên ống mẫu không vượt quá 100 kG.
Khi khoan khô không đạt hiệu quả mong muốn, nếu đất không có tính lún sụt (do bị ẩm ướt) được phép khoan xoay dùng chất lỏng rửa và lấy mẫu bằng ống đóng.
Mẫu đất loại sét có trạng thái dẻo cứng được lấy bằng phương pháp khoan ấn với ống mẫu hình trụ có thành mỏng (bề dày không quá 3mm). Tốc độ ấn dụng cụ không vượt quá 2m/phút. Đế cắt của ống mẫu phải được vát nhọn ở phía ngoài một góc 10, có đường kính nhỏ hơn đường kính trong của ống chứa mẫu là 2 mm.
Mẫu đất loại sét có trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy và chảy, cũng như mẫu cát phải lấy bằng phương pháp khoan ấn với ống mẫu nguyên trạng có cơ cấu giữ mẫu hở hoặc kín. Để lấy mẫu tiến hành ấn ống mẫu vào đất với tốc độ không vượt quá 0,5 m/phút. Đường kính trong (cạnh) của đế cắt ống mẫu phải nhỏ hơn đường kính trong (cạnh) của ống chứa mẫu là 0,5- 1,0 mm.
Đối với đất yếu cho phép sử dụng ống mẫu pittong (kiểu cơ cấu giữ bằng chân không) để lấy mẫu.
b. Lấy mẫu không nguyên trạng
Mẫu không nguyên trạng được lấy từ công trình khai đào bằng xẻng, dao… còn khi khoan thì bằng mũi khoan hoặc ống mẫu. Mẫu đá bền vững được lấy bằng lõi mẫu khi khoan hay bằng phương pháp nổ. Mẫu đá nứt nẻ và đất các loại được lấy từ công trình khai đào bằng dao, xẻng…hoặc từ lỗ khoan bằng ống mẫu, mũi khoan. Đối với đất bão hòa nước mà không cần giữ độ ẩm
tự nhiên, khi lấy mẫu bằng phương pháp khoan xoay lấy lõi cho phép sử dụng dung dịch sét có khối lượng riêng không nhỏ hơn 1,2g/cm3. Đối với đất đá cần giữ độ ẩm tự nhiên, phải tiến hành khoan khô, không được đổ nước vào lỗ khoan và giảm tốc độ quay của dụng cụ khoan (nhỏ hơn 100 vòng/phút).
c. Lấy mẫu lưu
Mẫu lưu của đá được lấy liên tục dưới dạng lõi khoan. Mẫu lưu của đất được lấy cách nhau 0,5m theo độ sâu với kích thước 5 x 5 x 5 cm. Đặc biệt chú ý lấy mẫu ở độ sâu chuyển lớp đất.
3.2.8.2.Bao gói mẫu
a. Mẫu nguyên trạng
Đối với mẫu nguyên trạng không đựng vào hộp, cần cách ly ngay với không khí bên ngoài bằng cách quét parafin nóng chảy theo trình tự sau:
- Bọc kín phiếu mẫu thứ nhất bằng giấy không thấm nước, tẩm parafin, rồi đặt lên mặt trên của mẫu.
- Dùng vải màn tẩm parafin quấn kín mẫu rồi quét 1lần parafin lên toàn mẫu.
- Tẩm parafin phiếu mẫu thứ hai và dán lên mặt vên của mẫu, lại quét phủ lên một lớp parafin nữa.
Đối với mẫu lấy vào hộp cứng hoặc ống vát phải được bao gói ngay. Hai đầu của hộp cứng được đậy bằng nắp kín, có đệm cao su. Nếu không có đệm cao su, chỗ tiếp xúc giữa nắp và hộp phải được lót bằng 2 lớp vật liệu cách ly hoặc phủ kín bằng parafin nóng chảy. Trước khi đậy nắp đặt phiếu mẫu thứ nhất lên trên mẫu. Dán phiếu mẫu thứ hai lên mặt bên của hộp cứng và nhất thiết phải đánh dấu mặt trên của mẫu.
Parafin dùng để cách ly mẫu nguyên trạng với không khí bên ngoài phải có nhiệt độ nóng chảy 570 đến 600C.
Trên phiếu mẫu ghi rõ bằng bút chì với nội dung sau: - Tên đơn vị thi công
- Tên công trình lập bản đồ hay khảo sát ĐCCT. - Tên và số hiệu công trình lấy mẫu.
- Số hiệu mẫu - Độ sâu lấy mẫu
- Tên, thành phần, mẫu sắc và trạng thái của đất (theo mắt thường tại hiện trường).
- Chức danh, họ tên và chữ ký của người lấy mẫu. - Ngày, tháng, năm lấy mẫu.
b. Mẫu không nguyên trạng
Mẫu đất không nguyên trạng và không cần giữ độ ẩm tự nhiên được đựng trong hộp hoặc túi, đảm bảo giữ được các hạt đất nhỏ (thường dùng các túi bằng chất dẻo, vải dày hoặc giấy không thấm nước).
Mẫu đất không nguyên trạng nhưng cần giữ độ ẩm tự nhiên phải cho vào hộp kim loại không gỉ, hoặc hộp nhựa có nắp đạy kín. Có thể đựng mẫu loại này vào túi chất dẻo với điều kiện phải cân mẫu ngay sau khi lấy.
Bên trong hộp (hoặc túi) cùng với mẫu phải đặt phiếu mẫu đã được gói kín bằng giấy không tẩm nước và tẩm parafin hoặc bằng 2 lần túi chất dẻo hàn kín mép. Phiếu mẫu thứ hai được gián lên hộp mẫu. Có thể viết nội dung phiếu mẫu lên hộp mẫu.
c. Mẫu lưu
Mẫu lưu phải được xếp liên tục vào hộp gỗ có ngăn ô theo khoảng độ sâu và nên có nắp đậy. Trên hộp gỗ phải ghi rõ tên công trình, số hiệu công trình lấy mẫu, khoảng độ sâu bằng sơn đỏ.
d. Nguyên tắc lấy mẫu cơ lý đất đá trong đo vẽ và yêu cầu phân tích các chỉ tiêu thí nghiệm
Trong công trình khai đào ĐCCT: Đảm bảo mỗi lớp đất có một mẫu. Nếu lớp đất có chiều dày lớn hơn 1 mét thì cách 1 mét lấy một mẫu nguyên trạng, trong đó có một mẫu ở đáy hố.
Trong lỗ khoan ĐCCT: Nguyên tắc lấy mẫu cơ lý đảm bảo sao cho mỗi lớp đất có ít nhất một mẫu. Trong đó:
- Lớp đất có chiều dày từ 2 - 5m lấy 2 mẫu
- Lớp đất có chiều dày lớn hơn 5m thì 3m lấy một mẫu.
Tỷ lệ mẫu nguyên trạng và không nguyên trạng trong loại đất bụi sét khi khoan ĐCCT (như sét, cát pha, sét pha…) được quy định như sau: Trong cùng một lớp đất, chỉ lấy một mẫu nguyên trạng tại khoảng giữa lớp đó. Tuy nhiên tùy từng trường hợp cụ thể trong số mẫu đất không nguyên trạng của đất loại sét cần bổ sung chỉ tiêu phân tích độ ẩm để xác định trạng thái của đất hoặc mức độ ẩm của đất loại cát.
Trong lộ trình đo vẽ ĐCCT: Để phân chia chính xác ranh giới phức hệ hay loại thạch học ứng với tỷ lệ bản đồ ĐCCT, khi đo vẽ trong vùng trầm tích Đệ Tứ cần tiến hành lấy mẫu đất để xác định chỉ tiêu phân loại đất.
Đối với đất hạt thô (cuội sỏi) và đất hạt cát ( hay đất loại cát) chỉ tiêu phân loại đất chủ yếu dựa vào thành phần hạt đất.
Đối với đất loại sét chỉ tiêu phân loại đất chủ yếu dựa vào chỉ số dẻo (hay độ dẻo) của đất.
Số lượng mẫu cơ lý đất không nguyên trạng trong quá trình đo vẽ ĐCCT được lấy bằng 5-10% tổng số điểm khảo sát ĐCCT tùy thuộc vào mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT và tỷ lệ đo vẽ.
Mẫu cơ lý đất đá được lấy trong lỗ khoan, hố đào hoặc hào hoặc công trình dọn sạch trong vùng đo vẽ nhằm mục đích xác định các chỉ tiêu phân loại về tính chất vật lý và độ bền của từng loại thạch học chủ yếu với số lượng trung bình 3-5 mẫu cho mỗi loại thạch học.
Mẫu kiểm tra: Trong quá trình đo vẽ, thi công khoan đào ĐCCT phải tiến hành lấy mẫu kiểm tra ngoại bộ. Kết quả phân tích tính chất cơ lý của đất đảm bảo mỗi phức hệ thạch học có số lượng mẫu kiểm tra chiếm 5-10% tùy thuộc mức độ chiếm chủ yếu của loại thạch học có trong phức hệ đó. Mẫu kiểm tra được lấy ở vị trí ngay sát mẫu thí nghiệm có thành phần và trạng thái tương tự.
Các chỉ tiêu phân tích tính chất cơ lý của đất đá: Tùy thuộc vào tính nguyên trạng của mẫu và phức hệ (hay loại) thạch học đất đá mà yêu cầu xác định các chỉ tiêu cơ lý đất đá sau đây phục vụ cho công tác lập bản đồ ĐCCT.
Đất nguyên trạng:
+ Phức hệ đất bụi sét ( sét, sét pha, cát pha): Thành phần hạt, độ ẩm, khối lượng riêng, khối lượng thể tích, khối lượng thể tích cốt đất, độ rỗng, hệ số rỗng, độ bão hòa, giới hạn chảy, giới hạn dẻo, chỉ số dẻo, độ sệt, góc ma sát trong, lực dính kết, hệ số nén lún ở các cấp tải trọng, mô đun biến dạng, trương nở, tan rã, hệ số thấm.
+ Phức hệ đất có thành phần và trạng thái đặc biệt (bùn, than bùn) có các chỉ tiêu như trên (trừ tính trương nở và tan rã), thêm chỉ tiêu hàm lượng hữu cơ.
Đất không nguyên trạng:
+ Phức hệ đất hạt thô (cuội, sỏi, sạn): Thành phần hạt
+ Phức hệ đất hạt cát: Thành phần hạt, khối lượng riêng, độ chặt, góc dốc tự nhiên ở trạng thái tự nhiên và bão hòa.
+ Phức hệ đất bụi sét: Thành phần hạt, khối lượng riêng, giới hạn chảy, giới hạn dẻo, chỉ số dẻo, có bổ sung chỉ tiêu độ ẩm, độ sệt đối với loại thạch học chính.
+ Phức hệ đất có thành phần, trạng thái và tính chất đặc biệt: Các chỉ tiêu như đối với đất bụi sét, thêm chỉ tiêu hàm lượng hữu cơ.
Mẫu đá: Khối lượng riêng, khối lượng thể tích, cường độ kháng nén tự nhiên. Đối với đá phong hóa hoặc độ bền yếu xác định thêm cường độ kháng nén bão hòa và hệ số mềm hay biến mềm.
3.2.8.3.Vận chuyển và bảo quản mẫu
Khi vận chuyển đến phòng thí nghiệm phải cho mẫu vào hòm. Khối lượng mỗi hòm không quá 40kg. Khi xếp mẫu vào hòm mẫu cần chèn những khoảng trống giữa các mẫu bằng mùn cưa ẩm, vỏ bào hoặc vật liệu có tính chất tương tự sao cho thật khít chặt. Đặt mẫu cách thành hòm khoảng 3-4cm và giữ khoảng cách giữa các mẫu là 2-3 cm. Ngay dưới đáy hòm đặt một bảng liệt kê (được gói trong giấy không thấm nước). Đánh số hòm, kèm ghi chú và ký hiệu cần lưu ý “ trên”, “không ném”, “ không đảo lật”, “tránh mưa nắng”, và tên địa chỉ người gửi, người nhận.
Không được để mẫu nguyên trạng chịu tác động động lực hoặc sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ.
Mẫu không nguyên trạng nhưng cần giữ độ ẩm tự nhiên, cũng như mẫu nguyên trạng đã được đóng gói cần phải được xếp đặt và bảo quản trong phòng đảm bảo được các yêu cầu sau:
Không khí có độ ẩm tương đối không thấp hơn 80% và độ ẩm không cao hơn 200
C.
Không có tác động động lực đột biến: Khi bảo quản trong phòng phải lưu ý đặt mẫu thành một hàng trên giá đựng, phiếu mẫu hướng lên trên. Các mẫu nguyên trạng không xếp sát nhau, không sát thành giá mẫu. Toàn bộ mặt dưới của mẫu được đặt khít lên giá. Không đặt vật khác lên mẫu nguyên trạng.
Thời hạn bảo quản mẫu nguyên trạng (từ thời điểm lấy mẫu đến khi bắt đầu thí nghiệm) ở trong phòng đáp ứng được những yêu cầu bảo quản đã nêu ở trên phải đảm bảo:
- Không vượt quá 2 tháng: Đối với đá bền vững, đất cát ít ẩm, cũng như đất bụi sét có trạng thái cứng và nửa cứng.
- Không vượt quá 1 tháng: Đối với đá nửa cứng, đất hòn lớn, cát ẩm, đất bụi sét có trạng thái dẻo cứng và dẻo mềm.
- Không quá 15 ngày: Đối với than bùn, đất than bùn, bùn và đất sét bụi có trạng thái dẻo chảy và chảy.
Thời hạn bảo quản mẫu nguyên trạng đã được bao gói ( từ thời điểm lấy mẫu đến lúc bắt đầu thí nghiệm) khi không có trong phòng lưu mẫu thỏa mãn yêu cầu bảo quản ở trên thì không được vượt quá 15 ngày. Riêng đối với than bùn, đất than bùn và bùn không được vượt quá 5 ngày.
Thời hạn bảo quản mẫu không nguyên trạng nhưng cần giữ độ ẩm tự nhiên, đã được bao gói không quá 2 ngày, nếu mẫu đã được cân ngay sau khi lấy, cho phép bảo quản đến 5 ngày.
Mẫu nguyên trạng bị hỏng lớp cách ly, bao gói hoặc bảo quản không theo quy định thì cho phép thí nghiệm như mẫu không nguyên trạng.
Thời hạn bảo quản của mẫu lưu kết thúc sau khi báo cáo kết quả lập bản đồ ĐCCT đá nộp và lưu trữ địa chất.