Phổ biến kiến thức

Các chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm trong phòng Sau khi công tác lấy mẫu được hoàn tất, công tác thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý trong phòng được tiến hành theo các qui định và tiêu chuẩn hiện hành. Các chỉ tiêu cơ lý theo kết quả thí nghiệm trong phòng được lựa chọn trong công tác số hóa bao gồm:

Dung trọng tự nhiên (ɣw) g/cm3 Chỉ số dẻo (IP) % Độ sệt (IL) – Hệ số rỗng (e) – Lực dính (C) kG/cm2 Góc nội ma sát (ϕ) độ

Mô đun biến dạng (E) kG/cm2 Áp lực TC qui ước (Ro) kG/cm2

Các chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm hiện trường Trong các thí nghiệm hiện trường, thí nghiêm xuyên tiêu chuẩn SPT và thí nghiệm xuyên tinh là hai thí nghiệm được dùng phổ biến nhất, cũng được chọn là

Bạn đang xem: Lực dính của đất

Chỉ số xuyên N30 Chỉ số xuyên qc

A. Các chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm trong phòng

a) Dung trọng tự nhiên của đất (TCVN 4195:2012: Đất xây dựng – phương pháp xác định khối lượng riêng trong phòng thí nghiệm)

Dung trọng của đất là khối lượng (g) của một đơn vị thể tích đất (cm3) ở trạng thái tự nhiên (có khe hở) sau khi được sấy khô kiệt.

Dung trọng của đất được người ta xác định bằng cách đóng ống kim loại hình trụ có thể tích bên trong 100 cm3 thẳng góc với bề mặt đất ở trạng thái hoàn toàn tự nhiên, sau đó đem sấy khô kiệt rồi tính bằng tỉ số của khối lượng đất tự nhiên trong ống trụ đóng sau khi đã được sấy khô kiệt và thể tích của ống đóng. Như vậy dung trọng của đất thường nhỏ hơn so với tỷ trọng vì thể tích đất khô kiệt được xác định ở đây bao gồm cả các hạt đất rắn và các khe hở tự nhiên trong đất.

b) Chỉ số dẻo (IP-Index Plastic) và độ sệt (IL-Index Liquid)

Chỉ số dẻo và độ sệt được xác định thông qua các giá trị gồm, độ ẩm ở trạng thái giới hạn chảy Wch, độ ẩm ở trạng thái giới hạn dẻo Wd, và độ ẩm tự nhiên của đất W.

  • Độ ẩm của đất là lượng nước trong mẫu đất bị mất đi khi mẫu đất bị đốt nóng đến nhiệt độ 105°C. Độ ẩm thường được biểu diễn theo % của khối lượng đất khô.

Độ ẩm của đất được xác định bằng tỉ lệ phần trăm giữa khối lượng nước trong mẫu đất (Khối lượng nước trong mẫu đất được xác định bằng độ chênh lệch khối lượng của mẫu đất trước và sau khi sấy khô ở nhiệt độ 105°C) và khối lượng đất khô trong mẫu đất.

Nước trong đất thường được chia thành 5 lớp với các tính chất khác nhau:

Lớp 1

lớp nước liên kết chặt với hạt đất, không thể mất đi khi sấy khô mẫu đất ở nhiệt độ 105°C

Lớp 2

lớp nước không bị mất đi khi mẫu đất để khô gió nhưng sẽ bị mất đi khi mẫu đất được sấy khô ở nhiệt độ 105°C

Lớp 3

lớp nước liên kết với hạt đất bằng sức căng bề mặt, sẽ mất đi khi mẫu đất được để khô gió (tương đương với nhiệt độ khoảng 60°C)

Lớp 4

lớp nước chảy tự do giữa các lỗ rỗng trong đất

Lớp 5

lớp nước nằm trong cấu trúc tinh thể của hạt đất. Lớp nước này không bị mất đi khi sấy khô mẫu đất ở nhiệt độ 105°C (ngoại trừ thạch cao và một số loại sét vùng nhiệt đới).

Như vậy, khi mẫu đất được đốt nóng đến nhiệt độ 105°C, chỉ có lớp nước 2, 3 và 4 sẽ bị mất đi; lớp nước 1 vẫn còn bám quanh hạt đất.

Để xác định giá trị độ ẩm này, có thể thực hiện các thí nghiệm sau:

– Trong phòng thí nghiệm :Phương pháp dùng tủ sấy (TCVN 4196:1995)

– Tại hiện trường :

. Đốt cồn ( không áp dụng cho đất chứa nhiều tạp chất hữu cơ).

. Phao Cô-va-li-ép ( đất lấy được bằng dao vòng, không chứa nhiều hạt sét).

. Bình thử ẩm ( đất không chứa nhiều hạt sét)

  • Giới hạn dẻo và giới hạn chảy

Giới hạn dẻo của đất (Plastic limit of soil) (Wd) là giá trị tương ứng với độ ẩm mà đất loại sét có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo. Giới hạn dẻo (Wd) được đặc trưng bằng độ ẩm, tính bằng phần trăm (%) của đất sau khi đã nhào trộn đều với nước và lăn thành que có đường kính 3 mm, thì que đất bắt đầu rạn nứt và đứt thành những đoạn ngắn có chiều dài khoảng từ 3 mm đến 10 mm.

Giới hạn chảy của đất (Liquid limit of soil) (Wch) là giá trị tương ứng với độ ẩm mà đất loại sét có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng chảy. Giới hạn chảy (Wch) được đặc trưng bằng độ ẩm, tính bằng phần trăm (%) của bột đất nhào với nước mà ở đó quả dọi thăng bằng hình nón dưới tác dụng của trọng lượng bản thân sau 10s sẽ lún sâu hơn 10 mm.

Để xác định các giới hạn này, có thể thực hiện các thí nghiệm trong TCVN 4197:2012 “ Phương pháp xác định giới hạn dẻo và giới hạn chảy trong phòng thí nghiệm”.

c) Hệ số rỗng

Hệ số rỗng là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng và thể tích hạt.

Đất càng yếu thì hệ số rỗng càng lớn: e < 1 đất khá chặt; e > 1 đất rời, xốp.

Thí nghiệm nén xác định hệ số rỗng cho kết quả như hình:

d) Lực dính và góc nội ma sát

Lực dính đơn vị C và góc nội ma sát j thường được gọi là các thông số sức chống cắt của đất.

Các thí nghiệm xác định hai đặc trưng chống cát của đất thường được tiến hành là thí nghiệm cắt trực tiếp (cắt chậm, cắt nhanh, cắt nhanh cố kết) hoặc thí nghiệm cắt đất gián tiếp bằng máy nén ba trục. Kết quả thí nghiệm cắt nhanh như thể hiện trên hình

.

Tính dính của đất là khả năng kết dính của đất với những vật tiếp xúc với chúng. Tính dính phụ thuộc thành phần các cấp hạt trong đất, kết cấu và độ ẩm đất. Những loại đất có tỷ lệ các cấp hạt sét cao với các thành phần khoáng sét càng cao thì tính dính càng lớn, trong các thành phần khoáng sét thì montmorilonit, illit có tính liên kết và tính dính cao hơn hẳn các khoáng sét kaolinit và các hydroxit sắt. Ngược lại với tỷ lệ sét, khi đất có hàm lượng mùn càng lớn thì càng làm giảm tính dính của đất. Hầu hết đất bắt đầu có tính dính cao khi độ ẩm trong đất đạt 60 – 80% độ trữ ẩm cực đại.

e) Mô đun biến dạng (mô đun đàn hồi)

TCVN 9354:2012 “Đất xây dựng – Phương pháp xác định môđun biến dạng tại hiện trường bằng tấm nén phẳng ” qui định về qui trình và phương pháp phân tích kết quả cho thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi tại hiện trường.

Thiết bị thí nghiệm:

* Hệ thống neo xoắn bằng thép.

* Hệ thống dầm gánh bằng thép.

* Bàn nén vuông 50cm x 50cm = 2.500cm2.

* Tăng tải trọng bằng kích thủy lực có gắn đồng hồ đo áp lực.

* Đo biến dạng của tấm nén bằng đồng hồ có độ chính xác 0,01mm.

* Kết cấu của thiết bị cho phép tăng tải trọng theo từng cấp áp lực từ 0,1kg/cm2 đến 1kg/cm2.

Việc chọn cấp tải trọng theo hướng dẫn của qui trình nén sao cho phù hợp, không lớn quá làm giảm tính chính xác của thí nghiệm và không bé quá làm thí nghiệm kéo dài.

Tiến hành thí nghiệm:

Sau khi xuống neo xoắn f = 250mm vào đất nền để tiếp nhận phản lực khi gia tải gá lắp hệ thống dầm gánh: Cân bằng hệ thống dầm bằng các vít me, chuẩn bị vị trí hố nén: Tạo mặt bằng vị trí nén, khi cần thiết có thể đệm cát mỏng, đặt bàn nén lên vị trí đã chuẩn bị sao cho bàn nén tiệp xúc với nền. Đặt kích thủy lực lên bàn nén và gá hệ thống đồng hồ đo độ lún của tấm nén.

Xác định môđun biến dạng E:

Môđun biến dạng của đất được tính theo công thức :

Trong trường hợp không tiến hành thí nghiệm bàn nén hiện trường, có thể thực hiện thí nghiệm bàn nén trong phòng để xác định.

Ngoài ra, giá trị áp lực tính toán qui ước Ro được tính toán dựa trên các kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý trong phòng theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012 “Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình”.

B.Các chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm hiện trường

Trong các thí nghiệm hiện trường, thí nghiêm xuyên tiêu chuẩn SPT và thí nghiệm xuyên tinh là hai thí nghiệm được dùng phổ biến nhất.

a) Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (TCVN 9351:2012 ĐẤT XÂY DỰNG – PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG – THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN (SPT))

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn được tiến hành cùng với công tác khoan thăm dò, để xác định địa tầng, độ chặt của cát, trạng thái của đất sét. Ngoài ra, trị số SPT cho phép xác định một số chỉ tiêu khác như: Modul tổng biến dạng Eo, áp lực tính toán quy ước Ro, dùng để tính toán sức chịu tải của đất. Thí nghiệm này còn dùng để xác định chiều sâu dừng khoan khảo sát.

Thí nghiệm SPT được tiến hành thí nghiệm trong tất cả các lỗ khoan và trong một lớp đất mà hố khoan đó gặp phải tiến hành một thí nghiệm.

Căn cứ vào đặc điểm thiết bị, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn được tiến hành trong lỗ khoan với khoảng 2.0m một lần. Các thông số sử dụng trong thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn:

Ống mẫu tách đôi: Đường kính trong F 35

Đọc thêm: Tranh Treo Tường In Giấy Lụa

Đường kính ngoài F 50,8

Đường kính cần F 42

Trọng lượng quả tạ: 63,5kg

Chiều cao rơi của tạ: 76cm

Thí nghiệm được tiến hành trong lỗ khoan sau khi làm sạch đáy lỗ khoan. Giá trị thí nghiệm là số búa đóng của 30cm cuối hoặc giá trị thí nghiệm là số búa đóng của 2 đoạn 15cm cuối trong tổng số 45cm. Sức kháng xuyên tiêu chuẩn theo chiều sâu được biểu diễn trong biểu đồ với cột địa tầng lỗ khoan.

Đánh giá giá trị một số chỉ tiêu cơ lí của đất theo kết quả SPT

  • Đối với đất rời

Các chỉ tiêu tính chất sau của đất rời có thể được đánh giá theo kết quả thí nghiệm SPT:

– Độ chặt tương đối, Dr;

– Góc ma sát trong, j;

– Môđun biến dạng, E.

  • Độ chặt tương đối (Dr) và góc ma sát trong (j)Quan hệ N30 và Dr, j (Theo Terzaghi, Peck)

    Trạng thái

    Dr (%)

    Nspt

    j(°)

    Xốp

    Nhỏ hơn 30

    Nhỏ hơn 10

    Từ 25,00 đến 30,00

    Chặt vừa

    Từ 30 đến 60

    Từ 10 đến 30

    Từ 30,00 đến 32,30

    Chặt

    Từ 60 đến 80

    Từ 30 đến 50

    Từ 32,30 đến 40,00

    Rất chặt

    Lớn hơn 80

    Lớn hơn 50

    Từ 40,00 đến 45,00

    Áp lực bản thân hay độ sâu, thế nằm của đất cũng ảnh hưởng tới quan hệ này. Hình 2.10 chỉ ra đồ thị quan hệ giữa Nspt và Dr có kể đến yếu tố này. Theo đó các giá trị nêu ở Bảng tương ứng với áp lực bản thân là 0,144 MPa.

  • Môđun biến dạng E, tính bằng Megapascan (MPa) (Theo Tassios, Anagnostopoulos)
  • Trong đó:

    a là hệ số, được lấy bằng 40 khi Nspt >15; lấy bằng 0 khi Nspt <15.

    c là hệ số, được lấy phụ thuộc vào loại đất:

    – c được lấy bằng 3,0 với đất loại sét;

    – lấy bằng 3,5 với đất cát mịn;

    – lấy bằng 4,5 với đất cát trung;

    – lấy bằng 7,0 với đất cát thô;

    – lấy bằng 10,0 với đất cát lẫn sạn sỏi;

    – lấy bằng 12,0 với đất sạn sỏi lẫn cát.

  • Đối với đất dính

Quan hệ Nspt, độ sệt và độ bền nén có nở hông (qu)

Nspt

Độ sệt

qu, MPa

Nhỏ hơn 2

chảy

Nhỏ hơn 0,025

Từ 2 đến 4

dẻo – chảy

Từ 0,025 đến 0,050

Từ 4 đến 8

dẻo

Từ 0,050 đến 0,100

Từ 8 đến 10

cứng

Từ 0,100 đến 0,200

Từ 15 đến 30

rất cứng

Từ 0,200 đến 0,400

Lớn hơn 30

rắn

Lớn hơn 0,400

b) Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT (TCVN 9352:2012 ĐẤT XÂY DỰNG – PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH)

Phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh và các kiến nghị sử dụng kết quả trong khảo sát địa chất công trình và phục vụ thiết kế nền móng. Thí nghiệm xuyên tĩnh chỉ sử dụng trong đất dính và đất rời có hàm lượng các hạt lớn hơn 10 mm nhỏ hơn 25 %.

Thí nghiệm xuyên tĩnh là ấn vào trong đất một đầu xuyên cùng với hệ thống cần xuyên bằng lực tĩnh, để xác định sức kháng xuyên của đất. Khi thí nghiệm vận tốc xuyên phải đảm bảo theo quy ước. Phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh trong tiêu chuẩn này quy định cho hai loại thiết bị xuyên: xuyên điện và xuyên cơ học, và quy định cho hai loại mũi côn: mũi côn di động và mũi côn cố định. Khi sử dụng loại thiết bị hoặc loại mũi côn nào thì cần ghi chú rõ đặc tính kỹ thuật của chúng trên biểu đồ xuyên và trong báo cáo kết quả xuyên.

Tham Khảo: Cửa nhà vệ sinh giá rẻ

Chiều dài tổng cộng của đầu xuyên (bao gồm mũi côn, măng xông đo ma sát và cần tiếp theo) phải đúng bằng 1 000 mm. Mũi côn gồm hai phần là phần chóp nón và phần hình trụ tiếp, kích thước chuẩn: Đường kính mũi côn (B) (đáy chóp nón) là 35,7 mm. Góc nhọn của mũi côn là 60°; Chiều cao của phần hình trụ tiếp theo của chóp nón là 5 mm.

Kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh dùng để:

– Xác định ranh giới các lớp đất và bề mặt lớp đất và bề mặt lớp đất đá cứng, xác định độ đồng nhất của các lớp đất và khoanh định dị thường khác của đất;

– Xác định độ chặt của đất loại cát;

– Đối chứng với khoan thăm dò và thí nghiệm trong phòng để phân chia loại đất và xác định một số đặc trưng cơ – lý của các lớp đất, phục vụ thiết kế nền móng trong điều kiện cho phép;

– Xác định sức chịu tải của móng cọc.

Ngoài ra, một số đặc trưng cơ lý của đất nền như: độ chặt của đất loại cát, góc ma sát trong của đất loại cát (khi C = 0), lực kết dính không thoát nước cu của đất loại sét (khi j = 0), mô đun biến dạng không nở hông E0 và sức chịu tải cho phép của móng nông quy ước R0 cho đất loại sét có thể xuyên từ kết quả xuyên tĩnh, trên cơ sơ các tương quan thực nghiệm.

Xác định một số đặc trưng cơ lý của đất nền bằng kết quả thí CPT Dựa vào sức kháng mũi côn qc, độ chặt của đất loại cát được xác định theo Bảng

Loại cát

qc (105Pa)

Độ chặt

150 < qc

Chặt

Cát hạt thô và hạt trung

50 < qc < 150

Chặt vừa

qc < 50

Rời

120 < qc

Chặt

Cát hạt mịn

40 < qc <120

Chặt vừa

qc < 40

Rời

100 < qc

Chặt

Cát lẫn bụi

30 < qc < 100

Chặt vừa

qc < 30

Rời

70 < qc

Chặt

Cát bụi bão hòa

20 < qc < 70

Chặt vừa

qc < 20

Rời

Tỷ kháng Fr của thiết bị xuyên tĩnh có mũi côn đơn giản cho đất nền vùng Hà Nội, được xác định theo Bảng.

Loại đất

Giới hạn qc (105 Pa)

Fr

Cát hạt thô, trung

qc > 90

0,3 < Fr < 0,8

Cát hạt mịn

qc < 90

0,5 < Fr < 1,7

Cát bụi, cát pha

qc < 30

1,0 < Fr < 3,0

Sét pha

7 < qc < 40

2,0 < Fr < 4,0

Sét

7 < qc < 30

4,0 < Fr < 9,0

Bùn

2,0 < Fr < 5,0

Dựa vào sức kháng xuyên qc, góc ma sát trong của đất loại cát được xác định theo Bảng.

Góc ma sát trong của đất loại cát

Xem thêm: BÁO GIÁ THÉP TẤM ĐỤC LỖ