Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật Thí nghiệm Osteberg

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
***&&&****
TIỂU LUẬN:
THÍ NGHIỆM QUAN TRẮC ĐỊA KỸ THUẬT
THÍ NGHIỆM THỬ TẢI CỌC KHOAN NHỒI
THEO PHƯƠNG PHÁP OSTERGERG
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : PGS.TS. ĐOÀN THẾ TƯỜNG
HỌC VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN ĐÌNH LUẬT
LỚP : CÔNG TRÌNH NGẦM T5/2013
Hà Nội, tháng 9 năm 2013
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
MỤC LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO 3
I.TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI 4
I.1.Cọc khoan nhồi 4
I.2.Các phương pháp đánh giá dựa trên các tính toán lý thuyết 4
I.2.1.Tính toán sức chịu tải của cọc dựa vào các kết quả của các thí nghiệm trong phòng 5
I.2.2.Tính toán sức chịu tải của cọc dựa trên các kết quả thí nghiệm kết hợp với các giá trị
kinh nghiệm 5
I.2.3.Tính toán sức chịu tải của cọc dựa trên các kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh hiện trường
(CPT) 6
I.2.4.Tính toán sức chịu tải của cọc dựa trên các kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) 6
I.2.5.Phương pháp thử tải động 6
I.2.6.Phương pháp thử tải tĩnh 7
I.2.7.Phương pháp thử tải tĩnh động 7
II.PHƯƠNG PHÁP THỬ TẢI TRỌNG TĨNH BẰNG HỘP TẢI TRỌNG OSTERBERG 8
II.1.Nguyên lý 8
II.2.Quy trình thực hiện thí nghiệm 15
II.2.1.Các dụng cụ thí nghiệm: 15
II.2.2.Quy trình thực hiện thí nghiệm 20

II.2.3.Kết quả thí nghiệm: 22
II.3.Một số ưu, nhược điểm của phương pháp thí nghiệm bằng hộp tải trọng Osterberg 25
Một số công trình thử tải bằng phương pháp Osterberg 26
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 2
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Illustrated guide to assembly, Installation and testing -
Hướng dẫn lắp ráp, cài đặt và thực hiện thí nghiệm
thử tải bằng phương pháp Osterberg
2. LTI-2612-1_Final_Report - REPORT ON BARRETTE LOAD TESTING
(OSTERBERG METHOD) (Báo cáo thử tải cho cọc Barrette bằng phương
pháp Osterberg – Công trình tòa tháp Vietinbank)
3. ASTM D1143/D1143M-07e1: Standard Test Methods for Deep Foundations
Under Static Axial Compressive Load (Tiêu chuẩn kiểm tra cho nền móng
sâu dưới tác dụng của lực thẳng đứng).
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 3
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
I. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU
TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI
I.1. Cọc khoan nhồi
Cọc khoan nhồi (bored pile hoặc driller pile) là cọc bê tông được đổ tại chỗ trong
các lỗ khoan hoặc ống thiết bị.
So với các loại cọc khác, cọc khoan nhồi ra đời tương đối muộn hơn. Bắt đầu manh
nha từ đầu thế kỷ XX nhưng mãi đến cuối những năm 40 và đầu những năm 50
công nghệ cọc khoan nhồi mới được phổ biến. Cọc khoan nhồi được đưa vào Việt
Nam đầu thập kỷ 90. Kích thước phổ biến của cọc nhồi ở Việt Nam là đường kính
từ 1÷2m, chiều dài từ 40÷70m.
Tuy nhiên, những lý thuyết phân tích, thiết kế, các phương pháp dự báo sức chịu tải
và độ lún của cọc khoan nhồi lại phát triển chậm hơn so với sự phát triển của các
phương pháp thi công cọc. Mãi đến những năm 70 nhờ những chương trình nén tĩnh

quy mô lớn mới giúp người ta hiểu rõ hơn sự làm việc của cọc nhồi, trong đó có
một điểm mà cho đến bây giờ nhiều người vẫn chưa nhận ra đó là cọc nhồi ít khi
làm việc như cọc chống (cho dù đất dưới mũi cọc là loài đất rất tốt).
I.2. Các phương pháp đánh giá dựa trên các tính toán lý thuyết
Bài toán lý thuyết tính toán các thành phần sức chịu tải của cọc là nghiên cứu sự
xuyên sâu một mũi nhọn trong mối trường bán vô hạn. Điều này đã được rất nhiều
tác giả nghiên cứu và đã đi đến những kết luận về khả năng chống tại mũi xuyên
chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố là hình dáng và kích thước mũi cọc, độ xuyên sâu,
các đặc trưng về sức kháng cắt và sức kháng nén của môi trường nền.
Trong tính toán sức chịu tải của cọc, một cách tổng quát người ta phân sức chịu tải
của cọc ra làm hai thành phần là sức kháng mũi và sức kháng bên.
Các tính toán được tiến hành ở mức tới hạn thường được gọi là “phá hoại” với công
thức:
U S P
R Q Q= +
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 4
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
Trong đó:
-
U
R
: Sức chịu tải tới hạn của cọc,
-
S
Q
: Sức chịu tải tới hạn do ma sát bên của cọc,
-
P
Q
: Sức chống tới hạn tại mũi cọc.

Sức kháng tính toán sẽ được xác định từ sức chịu tải tới hạn chia cho hệ số an toàn.
Bài toán tính toán khả năng chịu tải của cọc đi vào cụ thể tính toán giá trị đơn vị của
lực chống mũi cọc và ma sát thành bên. Các giá trị này được xác định từ các
phương pháp thí nghiệm và khảo sát đất nền khác nhau: Thí nghiệm trong phòng;
thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT); thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT); thí nghiệm nén
ngang thành hố khoan…Cũng chính vì thế, từ các đặc trưng và các phương pháp thí
nghiệm khác nhau cũng cho các giá trị sức chịu tải tính theo lý thuyết rất phân tán
với mức độ tin cậy cũng rất khác nhau.
I.2.1. Tính toán sức chịu tải của cọc dựa vào các kết quả của các thí nghiệm
trong phòng
Phương pháp này vấp phải những khó khăn rất lớn do sức kháng đơn vị của lực mũi
và ma sát thành bên là những đại lượng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: lực
dính, góc nội ma sát, các trạng thái của đất và các hệ số của khả năng chịu tải là
hàm số của góc nội ma sát, vật liệu làm cọc, phương pháp hạ cọc…
Ngoài những vấn đề liên quan đến việc lấy mẫu nguyên dạng và việc cung cấp các
số liệu thí nghiệm trong phòng, phương pháp này còn vấp phải những khó khăn đặc
biệt liên quan đến sức chống tại mũi cọc.
Do đó, các kết quả tính toán khả năng chịu tải của cọc chỉ dựa vào các thí nghiệm
trong phòng có độ chính xác thấp và không được sử dụng.
I.2.2. Tính toán sức chịu tải của cọc dựa trên các kết quả thí nghiệm kết hợp
với các giá trị kinh nghiệm
Dựa vào các kết quả thí nghiệm xác định thành phần hạt và các tính chất cơ lý cùa
đất để phân chia các loại đất và đánh giá trạng thái của từng lớp đất. Trên cơ sở
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 5
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
phân loại đất, trạng thái của đất và độ sâu của từng lớp đất người ta dựa vào kinh
nghiệm để ấn định giá trị đơn vị của sức kháng mũi và ma sát thành bên.
Phương pháp này chỉ xuất phát từ sự phân loại đất khá đơn giản và các chị số sức
kháng đã được ấn định từ trước nên độ chính xác cũng không cao và hiện nay chỉ
còn được sử dụng để dự tính sức chị tải của cọc và lựa chọn chiều dài của cọc trong

bước thiết kế cơ sở.
I.2.3. Tính toán sức chịu tải của cọc dựa trên các kết quả thí nghiệm xuyên
tĩnh hiện trường (CPT)
Khi ấn một mũi xuyên hình côn vào đất, bằng cách đo lực kháng của đất nền lên
mũi xuyên cũng như ma sát giữa đất đối với thành bên của thiết bị ta thu được
cường độ phản lực giới hạn của đất lên mũi thiết bị (q
c
) và cường độ ma sát giới hạn
giữa đất với thành bên của thiết bị (f
s
), gọi chung là cường độ phản lực của đất đối
với xuyên. Dựa vào sức kháng của đất trên một đơn vị diện tích tiết diện ngang của
mũi xuyên để xác định cấu trúc địa tầng và đánh giá phẩm chất của đất.
Dự tính sức chịu tải của cọc từ các kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh được đánh giá làm
một trong những phương pháp tiện ích. Trong nền đất mà ở đó có việc đo lực kháng
mũi xuyên có thể thực hiện thì xuyên tĩnh là dụng cụ tốt cho việc tính toán các
móng sâu và trong thực tế phương pháp này đã được sử dụng nhiều năm nay ở Việt
Nam.
I.2.4. Tính toán sức chịu tải của cọc dựa trên các kết quả thí nghiệm xuyên
tiêu chuẩn (SPT)
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn được thực hiện bằng cách đóng một ống lấy mẫu đã
được chuẩn hóa vào đất và đếm số nhát búa (N) cần thiết để làm cho thiết bị xuyên
sâu vào đất 30cm. Phẩm chất của đất được đánh giá qua giá trị của N.
I.2.5. Phương pháp thử tải động
Phương pháp này dựa trên các công thức động lực học đơn giản là phương trình cân
bằng năng lượng của búa đóng với công sinh ra để làm cọc thắng lực cản của đất và
dịch chuyển vào trong đất.
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 6
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
Phương pháp này có nhiều hạn chế, nhất là với những công trình có quy mô lớn, có

tính chất quan trọng và trong nhữn điều kiện nền đất phức tạp thì phương pháp này
không đáp ứng được những yêu cầu về tính an toàn và kinh tế.
I.2.6. Phương pháp thử tải tĩnh
Hiện nay đây là phương pháp tin cậy nhất để xác định sức chịu tải của cọc do đã mô
phỏng được gần nhất sự làm việc của cọc trong công trình.
Trong thí nghiệm này người ta dùng các tải trọng tĩnh ép dọc trục cọc theo một quy
trình nhất định sao cho dưới tác dụng của lực ép, cọc chuyển vị (lún) vào đất nền.
Tải trọng tác dụng lên đầu cọc được thực hiện bằng kích thủy lực với hệ phản lực là
dàn chất tải, neo hoặc kết hợp cả hai.
Kết thúc thí nghiệm người ta xây dựng được các đường cong biểu thị quan hệ giữa
tải trọng và chuyển vị; biểu đồ chuyển vị - thời gian của các cấp tải; biểu đồ quan hệ
tải trọng – thời gian; biểu đồ quan hệ chuyển vị - tải trọng – thời gian.
Từ các kết quả thí nghiệm đó người ta xác định được sức chịu tải giới hạn của cọc.
Phương pháp này vẫn tồn tại một số nhược điểm lớn đó là chi phí thí nghiệm cao,
thời gian chuẩn bị cho thí nghiệm kéo dài, đòi hỏi mặt bằng thí nghiệm tương đối
rộng. Ngoài ra phương pháp này chỉ cung cấp được số liệu sức chịu tải tổng cộng,
không thể tách riêng ra sức kháng mũi và sức kháng thành bên.
I.2.7. Phương pháp thử tải tĩnh động
Trong phương pháp này việc tạo tải trọng động lên đầu cọc được thực hiện bằng
một động cơ nổ phản lực. Khi nổ tạo ra lực đẩy phản lực có thời gian đặt tải đủ dài
trên 120 mili giây. Qua đó người ta xây dựng đường cong quan hệ tải trọng –
chuyển vị và phân tích sự làm việc của cọc như trong thử tải tĩnh.
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 7
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
II. PHƯƠNG PHÁP THỬ TẢI TRỌNG TĨNH BẰNG HỘP TẢI TRỌNG
OSTERBERG
II.1. Nguyên lý
Thí nghiệm Osterberg về thực chất là thí nghiệm nén tĩnh cọc. Tuy nhiên, thí
nghiệm này không đòi hỏi cọc neo hay các khối vật liệu làm đối trọng cho kích thủy
lực như trong thí nghiệm nén tĩnh thông thường. Thí nghiệm này lần đầu tiên được

áp dụng tại Mỹ vào năm 1984 bởi giáo sư Jorj Osterberg (đại học Northwestern)
Trong phương pháp này, người ta đặt một kích thủy lực (hộp O-cell) được lắp đặt
cùng với lồng thép ở đáy hay ở thân cọc cùng với một hệ thống các ống dẫn thủy
lực và các thanh đo trước khi đổ bê tông.
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 8
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
Nguyên lý của thí nghiệm được minh họa như trên hình 1
Hình 1: Nguyên lý thí nghiệm Osterberg
Với nguyên lý này, đối trọng dùng cho việc thử được tạo ra bởi chính trọng lượng
bản thân cọc và sức kháng thành bên của cọc. Khi làm việc, kích thủy lực tạo ra lực
đẩy tác dụng vào thân cọc đồng thời tạo ra một lực ép xuống tại mũi cọc. Các
chuyển vị lên của thân cọc và chuyển vị xuống của mũi cọc được các đồng hồ ghi
lại tương ứng với mỗi thời điểm của quá trình gia tải. Thí nghiệm được coi là kết
thúc khi đạt đến sức kháng ma sát bên giới hạn hoặc sức chống mũi giới hạn (cọc bị
phá hoại ở thành hoặc mũi).
Kết quả thu được là đường cong biểu thị quan hệ chuyển vị - tải trọng của đỉnh và
mũi cọc. Từ kết quả đó, cùng với việc dựa vào một số giả thiết cơ bản người ta xây
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 9
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
dựng được biểu đồ tải trọng – chuyển vị tương đương như trong thử tĩnh tải truyền
thống.
Trên hình 1a), kích thủy lực (hộp Osterberg) được đặt ở mũi cọc, kích gây ra lực
nén cả lên trên (do đó cân bằng với ma sát bên huy động Q
s
) và xuống dưới (do đó
cân bằng với sức kháng mũi huy động Q
p
). Tải trọng cứ thế tăng dần cho đến khi
một trong hai thành phần (hoặc sức kháng bên, hoặc sức kháng mũi) đạt giá trị cực
hạn (phá hoại) là Q

0
. Ví dụ, nếu ma sát bên đạt cực hạn trước thì Q
s
=Q
0
-w’ (w’ là
trọng lượng bản thân cọc, có kể đến sự đẩy nổi của đoạn cọc dưới mực nước ngầm),
còn lúc bấy giờ sức khác mũi chưa đạt giá trị cực hạn và là: Q
phd
=Q
0
<Q
p
.
Vị trí hợp lý nhất của kích sẽ được chọn tại vị trí cân bằng giữa lực đẩy lên và lực
đẩy xuống. Nếu cọc có tổng sức kháng bên nhiều hơn tổng sức kháng mũi thì kích
sẽ được đặt phía trên mũi cọc như hình 1b.
Để đo chuyển vị lên đầu cọc (A&B), người ta gắn hai thiết bị đo biến dạng tuyến
tính (LVDT – Linear Variable Displacement Tranceducer) vào phần dầm phụ cố
định. Các LVDT thường có độ chính xác đến 0.025mm và có hành trình cực đại là
100mm. Chuyển vị này sau khi hiệu chỉnh do sự dao động của dầm phụ được ký
hiệu là TOS (top of shaft movement).
Bốn thanh truyền (telltale) gắn với tấm thép trên của O-cell cho phép ta đo được
biến dạng nén của cọc ở phần trên của O-cell (E&F). Số đọc (so với đầu cọc) được
thu trực tiếp bằng LVDT. Các LVDT thường có độ chính xác đến 0.025mm và có
hành trình cực đại là 25mm. Biến dạng này ký hiệu là COMP (compression).
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 10
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
Sơ đồ và tiến trình lắp đặt cá thiết bị được trình bày trên hình 2
Hình 2: Sơ đồ thí nghiệm Osterberg cho cọc nhồi

Để đo chuyển vị nở của O-cell, người ta hàn 4 thanh truyền vào tấm thép ở đáy O-
cell. Số liệu thu được qua các thanh truyền này là hiệu số giữa chuyển vị nở của O-
cell và biến dạng nén của cọc, từ đó cho ta biết được chuyển vị xuống của cọc. Số
đọc (so với đầu cọc) được thu bằng bốn thiết bị đo biến dạng rung tuyến tính
(LVWDT – Linear Vibrating Wire Displacement Tranceducer). Các LVWDT
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 11
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
thường có độ chính xác đến 0.01mm và có hành trình cực đại là 150mm. Chuyển vị
này ký hiệu là BP (bottom plate).
Sau khi thí nghiệm xong, người ta bơm vữa bịt qua những ống lắp sẵn (thường là
các ống siêu âm, khoan lõi) để làm kín tất cả những lỗ hổng trong cọc sau khi thí
nghiệm.
Các giả thiết sử dụng trong phương pháp thử
Trong thí nghiệm này, sơ đồ chịu tải trọng của cọc khác hoàn toàn so với sơ đồ chịu
tải của cọc trong phương pháp thử tải tĩnh truyền thống.
Hình 3: Thử tải trọng tĩnh dùng neo đất
Trong phương pháp thử tải trọng tĩnh truyền thống, tải trọng thử được đặt lên đầu
cọc.Khi tăng tải, cọc chuyển dịch xuống phía dưới, lực kháng ma sát của đất xung
quanh thân cọc và lực kháng của đất mũi cọc có cùng chiều hướng lên trên ngan cản
chuyển dịch đi xuống của cọc. Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị thu được là là
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 12
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
quan hệ giữa tải trọng đặt lên đầu cọc và chuyển vị đi xuống của cọc. Tải trọng đầu
cọc luôn cân bằng với tổng lực kháng ma sát của đất xung quanh cọc và lực kháng
của đất ở mũi cọc. Sơ đồ này khá tương đương với tình trạng chịu tải thực tế của
cọc trong quá trình khai thác.
Hình 4: Thử tải trọng tĩnh dùng bàn gia tải
Trong phương pháp Osterberg, tải trọng thử không được đặt trên đầu cọc mà được
đặt ở mũi cọc hoặc thân cọc. Khi tăng tải, cọc (hoặc đoạn cọc phía trên hộp tải
trọng) chuyển dịch lên phía trên. Tương ứng với trường hợp trên, lực kháng ma sát

của đất xung quanh thân cọc có chiều hướng đi xuống ngăn cản chuyển dịch đi lên
của cọc và lực kháng của đất ở mũi cọc có hướng đi lên ngăn cản chuyển dịch đi
xuống của mũi cọc. Biểu đồ quan hệ tải trọng - chuyển vị thu được là các quan hệ
riêng rẽ giữa tải trọng do hộp tải trọng gây ra cho cọc và các chuyển vị đi lên hay đi
xuống của của cọc hay đoạn cọc tùy theo sơ đồ bố trí hộp tải trọng.
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 13
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
Do kết quả thu được là hai biểu đồ tải trọng – chuyển vị mũi cọc độc lập với nhau,
nên để dễ sử dụng và so sánh với phương pháp thử tĩnh tải truyển thống ta phải xây
dựng biểu đồ tải trọng – chuyển vị đầu cọc tương đương như thử tĩnh tải truyền
thống. Để thực hiện được điều đó cần phải dựa vào một số giả thiết cơ bản sau đây:
- Đưởng cong chuyển vị - tải trọng mũi trong cọc được chất tải theo phương
pháp truyền thống giống như đường cong chuyển vị - tải trọng thu được do
chuyển dịch đi xuống của hộp tải trọng đặt tại đáy.
- Đường cong chuyển vị - tải trọng ma sát bên của chuyển dịch đi lên trong
thí nghiệm dùng hộp tải trọng giống như chuyển dịch đi xuống trong thí
nghiệm chất tải truyền thống.
- Bỏ qua độ nén trong thân cọc khi xem nó là vật rắn.
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 14
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
II.2. Quy trình thực hiện thí nghiệm
VÍ DỤ THỰC TẾ
Tên công trình: Công trình tòa tháp VietinBank – VietinBank Tower
Sơ đồ cọc và các bố trí hộp tải trọng và SG (báo cáo Loadtest)
II.2.1. Các dụng cụ thí nghiệm:
- Hộp tải trọng Osterberg: Thực chất là một kích thủy lực hình trụ tròn, chất
lỏng dùng để tạo áp lực là nước sạch. Trong thí nghiệm này đơn vị thí
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 15
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
nghiệm dùng 02 hộp tải trọng có đường kính 610mm và đã được hiệu chỉnh

lực là 13.0MN.
- Các tấm thép: là dụng cụ mà các hộp tại trọng sẽ được đặt lên chúng, trong
quá trình thí nghiệm các hộp tải trọng sẽ thông qua các tấm thép này tác
dụng lực lên cọc. Các tấm thép này phải có kích thước trùng khít với kích
thước của lồng thép, có chiều dầy từ 40 – 50mm (trong dự án này các tấm
thép dầy 55mm), và được khoan cắt sẵn những lỗ trên đó để thuận lợi cho
quá trình đổ bê tông.
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 16
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
- Máy bơm cao áp và hệ thống ống dẫn áp lực
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 17
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
- Hệ thống đo áp lực :
- Hệ thống các thiết bị ghi nhận và xử lý dữ liệu tại chỗ:
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 18
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 19
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
II.2.2. Quy trình thực hiện thí nghiệm
Quy trình thí nghiệm được thực hiện qua các bước sau:
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 20
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
Các hình ảnh
- Chuẩn bị mặt bằng
- Lắp các hộp tải trọng và các đường dẫn áp lực cùng các thiết bị khác vào cốt
thép của cọc khoan nhồi;
- Thi công hố cọc, đổ bê tông lót đáy hố và hạ khung cốt thép đã gắn đẩy đủ
các thiết bị thí nghiệm;
- Đổ bê tông thân cọc;
- Lắp đặt hệ thống đo chuyển vị và áp lực;

Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 21
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
- Gia tải theo quy trình thí nghiệm và thu nhận các kết quả đo chuyển vị và áp
lực;
- Kết thúc thí nghiệm và lập báo cáo thí nghiệm;
II.2.3. Kết quả thí nghiệm:
Thí nghiệm sử dụng phương pháp gia tải nhanh, việc tăng tải thực hiện theo các quy
định trong tiêu chuẩn ASTM D1143: Quick load Test Procedures
Mỗi cấp tải thường có áp lực 10%[P], mỗi cấp tải trọng được giữ trong vòng 10
phút.
Tải trọng được tăng theo từng cấp và dừng lại khi đất dưới mũi cọc bị phá hoại.
Kết quả thu được:
- Tải trọng phá hoại: 32.2 MN
- Chuyển vị tại mũi cọc là 123.27mm
- Chuyển vị tại đầu cọc là: 9.87mm
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 22
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
Các biều đồ kết quả thu được:
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 23
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 24
Tiểu luận: Thí nghiệm quan trắc địa kỹ thuật
II.3. Một số ưu, nhược điểm của phương pháp thí nghiệm bằng hộp tải trọng
Osterberg
Ưu điểm:
Phương pháp này có một số ưu điểm vượt trội so với phương pháp nén tĩnh truyền
thống ở một số phương diện sau:
- Tải trọng thử lớn hơn: Có thể thí nghiệm đến 17.000 tấn cho cả một trụ cầu
(trong khi phương pháp thử tải bằng phương pháp nén tĩnh truyền thống hầu
như không thể thực hiện với tải trọng lớn hơn 3000 tấn)

- Xác định được cả thành phần sức kháng bên và sức kháng mũi. Cho phép ta
xác định được công nghệ thi công cọc có ảnh hưởng như thế nào đến từng
thành phần sức chịu tải
- An toàn lao động tốt hơn.
- Giảm thiểu tối đa không gian làm việc;
- Có thể sử dụng thí nghiệm để xác định một số kết quả khác (ứng xử của cọc
với đất nền, xác định khả năng chịu kéo của cọc…)
- Thời gian chuẩn bị thí nghiệm và thí nghiệm nhanh hơn và thuận tiện hơn
- Có thể tiến hành trên mặt bằng sông nước hoặc chật hẹp
- Có thể thí nghiệm cho nhiều loại cọc khoan nhồi khác nhau (cọc mở rộng
đáy, cọc nghiêng…);
….
Nhược điểm:
- Yêu cầu lắp đặt thiết bị trước khi đổ bê tông
- Yêu cầu phải cân bằng các thành phần của sức chịu tải. Thí nghiệm này dừng
lại khi một trong hai thành phần sức kháng của cọc đạt tới hạn. Do đó, để sử
dụng kích có hiệu quả trước tiên cần phải tính toán và dự tính vị trí đặt kích
sao cho có thể thu được nhiều nhất số liệu của các thành phần sức kháng của
cọc;
- Không thu hồi lại được hộp O-cell;
- Giá thành đắt đỏ do độc quyền công nghệ;
- Giải thích kết quả thí nghiệm dựa trên một số giả thiết gần đúng: Do sơ đồ
chất tải của thí nghiệm không giống với sự làm việc thực tế của cọc, nên khi
tiến hành giải thích thí nghiệm người ta đã dựa vào một số giả thiết gần đúng
để đưa về như kết quả thí nghiệm nén tĩnh truyền thống tương đương.
Học viên: Nguyễn Đình Luật – Lớp Cao học Công trình ngầm T5-2013 25