Bài giảng môn địa CHẤT CÔNG TRÌNH chương 5 phần 3

MC 2. CC PHNG PHP KHO ST CCT
2.4.7. MT S TH NGHIM A CHT THU VN

Nước dưới đất ảnh hưởng rất lớn tới việc thiết kế thi công nền móng công
trình. Trong thực tế sản xuất, người ta thường xác định áp lực nước lỗ rỗng, hệ
số thấm và chất lượng nước dưới đất.
p lc nc l rng v mc nc di t: đo bằng dụng cụ đo áp lực
nước gọi là piezometer, được đặt trong các giếng quan trắc theo những quy
định riêng.
H s thm k : được xác định bằng nhiều phương pháp khác nhau, tuỳ
theo từng điều kiện cụ thể của tầng chứa nước.
Phương pháp hút nước thí nghiệm dùng trong tầng đất đá bão hoà nước.
Phương pháp ép nước thí nghiệm tiến hành trong tầng đất đá không chứa
nước hoặc nưới dưới đất nằm sâu, hút nước khó khăn.
Phương pháp đổ nước thí nghiệm tiến hành trong các giếng khoan hay hố
đào, tiến hành khi không có tầng nước ngầm ở gần đáy hố đào, không có tầng
xen kẹp không thấm nước, tính thấm ít thay đổi theo phương thẳng đứng.


MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT

Piezometer khí nén

Bộ thiết bị Piezometer

Sơ đồ lắp đặt
Piezometer rung động

Piezometer

MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT

Thí nghiệm hút nước trong tầng
nước áp lực (xác định k)

Thí nghiệm hút nước trong tầng
nước không áp (xác định k)


Các thí nghiệm Địa chất thủy văn
1. Thí nghiệm hút nước hố khoan
Q




Mục đích:
Nội dung:
PP Tiến hành:

R

S
H
h



Tính toán




Với giếng nước ngầm hoàn chỉnh

Phạm vi áp dụng:

R
Q ln
r
K
H 2  h2






2. Thí nghiệm ép nước hố khoan
Pp





Mục đích:
Nội dung:
PP Tiến hành
Phạm vi áp dụng:

Q

P1

P2
Q

II

III
P

I

l


2. Thí nghiệm ép nước hố khoan
Pp


Phương pháp tính toán:




Q

Áp lực ép mỗi cấp:
P = Pp+P1+P2-P

Lượng mất nước đơn vị:

Q
q
l. P


P1

P2

Tính hệ số thấm


Thấm tầng



Thấm rối

lg R  lg P
K  0,37Q
l.P
K  0,159

Q
l

l
P

l


3. Thí nghiệm đổ nước






Phương pháp Bondaric
Nội dung:
PP Tiến hành
Phạm vi áp dụng:
Tính toán

Q
K
F







Q: Lưu lượng ổn định
(cm3/s)
F: Diện tích đáy hố thí

nghiệm cm2

Phạm vi áp dụng:
Ưu, nhược điểm: ???

Q
10cm


Thí nghiệm đổ nước


3. Thí nghiệm đổ nước






Phương pháp Nexterov
Nội dung:
PP Tiến hành
Phạm vi áp dụng:
Tính toán
Q
K
Ftr







Q: Lưu lượng ổn định
(cm3/s)
Ftr : Diện tích tiết diện
vòng trong

Phạm vi áp dụng:

10cm


Thí nghiệm đổ nước


MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG


Thí nghiệm trong phòng




Tiến hành thí nghiệm cơ, lý, hóa trên các
mẫu đất, đá, nước dưới đất đem về từ hiện
trường.
Một số thí nghiệm mẫu đất:








Thí nghiệm thành phần hạt
Thí nghiệm xác định chỉ tiêu vật lý: dung trọng ,
tỷ trọng , độ ẩm W, giới hạn chảy Wch, giới hạn
dẻo Wd,…
Thí nghiệm nén: e, p, a
Thí nghiệm cắt: c, 
Thí nghiệm đầm nện: cmax, Wtư


Thí nghiệm trong phòng


Ưu điểm:





Tiến hành đồng loạt, giá rẻ
Không phụ thuộc điều kiện thời tiết

Nhược điểm:





Mẫu nhỏ
Điều kiện thí nghiệm không giống thực tế
Sai số do con người, thiết bị thí nghiệm …


TH NGHIM TRONG PHềNG

1. Thành phần hạt của đất
* Khái niệm: Thành phần hạt (cấp phối hạt) của đất được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm của một cỡ
hạt nào đó so với toàn bộ mẫu đất khô tuyệt đối.
* Phương pháp xác định:
- Phương pháp rây:
Bộ rây
+ Rây khô: xác định được đến cỡ hạt 0,5mm.
Các rây được xếp chồng lên
+ Rây ướt: xác định được đến cỡ hạt 0,1mm.
nhau theo thứ tự mắt sàng nhỏ
dần.
Vs
- Phương pháp tỷ trọng kế:
Kích thước mắt rây theo các
+ Xác định các cỡ hạt <0,1mm.
tiêu chuẩn có sự khác nhau.
+ Kích thước các hạt được xác định dựa vào
tốc độ lắng chìm của các hạt trong nước theo
ống
nguyên lý Stockes.
đựng

+ Thường kết hợp với phương pháp rây để
huyền
xác định thành phần hạt của đất dính.
phù
Tỷ
trọng
kế


TH NGHIM TRONG PHềNG

D10

100
80

% Finer

* Kết quả thí nghiệm: Được biểu thị trên biểu đồ
thành phần hạt (biểu đồ cấp phối hạt) trong hệ
toạ độ nửa logarít.
* ứng dụng:
- Xác định hệ số đồng nhất Cu D60

40
30

D302
- Xác định hệ số đường cong Cc
( D60 D10 )

- Phân loại đất trong xây dựng
- Xác định hệ số thấm của đất
Theo Hazen: K = Ck.(D10)2
Trong đó: Ck là hệ số thực nghiệm, thay đổi
từ 0,010 đến 0,015.

60

20
0
0.0001

0.001

0.01 D30 0.1

1

V

10 s

100

Particle size (mm)
Dx là đường kính hạt mà các hạt nhỏ hơn nó chiếm x%.

Chi tiết về các bước và quy trình xác định thành phần
hạt có thể tham khảo các tiêu chuẩn: TCVN 4198-95;

ASTM D421 và D422; AASHTO T88, BS 1377:1990.

W Đất cấp phối tốt (Well graded )
U

Đất đồng nhát (Uniform)

P

Đất cấp phối kém (Poorly graded)

C

Đất cấp phối tốt lẫn sét (Well graded with some clay)


TH NGHIM TRONG PHềNG

2. Khối lượng thể tích tự nhiên của đất
* Khái niệm: Khối lượng thể tích tự nhiên của đất là khối lượng của một đơn vị thể tích đất ở trạng
m
thái tự nhiên.
(g/cm3)

V
* Phương pháp xác định:
- Phương pháp dao vòng:
Dùng cho đất dính dễ cắt bằng dao, khi cắt không
bị vỡ; hoặc dùng cho đất cát có kết cấu không bị
phá huỷ ở ngoài hiện trường.

- Phương pháp bọc sáp:
Vs
Dùng cho đất dính có lẫn hạt thô, đất khó cắt và
Phương pháp dao vòng
tạo phẳng bằng dao, dễ bị vỡ vụn khi cắt, nhưng
Phương pháp rót cát
đất có thể tự giữ nguyên hình dáng mà không cần
Phương pháp gama
hộp cứng.
- Phương pháp đo thể tích bằng dầu hoả:
Dùng cho đất dính, than bùn, đất chứa nhiều tàn tích
thực vật hoặc khó thí nghiệm theo 2 phương pháp trên.
- Ngoài hiện trường: Dùng các phương pháp như dao
vòng, rót cát, bóng cao su, hạt nhân (phương pháp gama).
Chi tiết về các bước và quy trình xác định khối lượng
thể tích tự nhiên của đất có thể tham khảo các tiêu chuẩn: Phương pháp bóng cao su
TCVN 4202-95; ASTM D2937 và BS 1377:1990.


TH NGHIM TRONG PHềNG

3. Khối lượng riêng của đất
* Khái niệm: Khối lượng riêng của đất là khối lượng của một đơn vị thể tích phần hạt rắn của đất.
ms
(g/cm3)
s
Vs

* Phương pháp xác định:
- Phương pháp bình tỷ trọng:

Cân mẫu đất đã được sấy khô, lắc trong bình tỷ trọng
có thể tích không đổi nhằm xác định khối lượng của
nước hay dầu hoả bị đất thay thế.

Vs

Chi tiết về các bước và quy trình xác định khối lượng
riêng của đất có thể tham khảo các tiêu chuẩn:
TCVN 4195-95; AASHTO T100; ASTM D854
và BS 1377:1990.
Phương pháp bình tỷ trọng


TH NGHIM TRONG PHềNG

4. Độ ẩm
* Khái niệm: Độ ẩm của đất là lượng nước chứa trong đất, được xác định bằng tỷ lệ phần trăm khối
lượng nước trong lỗ rỗng và khối lượng phần hạt rắn của mẫu đất.
mw
W
100% (%)
ms

Hộp nhôm

* Phương pháp xác định:
- Phương pháp sấy:
Xác định khối lượng mẫu đất ở trạng thái tự nhiên và
Khối lượng mẫu sau khi đã sấy khô đến khối lượng không
đổi trong tủ sấy tiêu chuẩn.

Vs
Phương pháp sấy

Chi tiết về các bước và quy trình xác định độ ẩm của đất
có thể tham khảo các tiêu chuẩn: TCVN 4196-95;
AASHTO T265; ASTM D2216 và BS 1377:1990.
Tủ sấy


TH NGHIM TRONG PHềNG

5. Các giới hạn Atterberg của đất
* Khái niệm:
Các giới hạn Atterberg là đặc trưng vật lý của đất dính.
- Giới hạn dẻo (WP): là độ ẩm mà khi vượt qua nó, đất dính
có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái cứng sang dẻo.
- Giới hạn chảy (WL): là độ ẩm mà khi vượt qua nó, đất dính
có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái dẻo sang chảy.
Phương pháp chuỳ xuyên Vaxiliev

* Phương pháp xác định:
- Giới hạn dẻo: Phương pháp vê giun
- Giới hạn chảy:
+ Phương pháp chuỳ xuyên Vaxiliev;
+ Phương pháp Casagrande.

Chi tiết về các bước và quy trình xác định giới hạn dẻo
và chảy của đất có thể tham khảo các tiêu chuẩn: TCVN 4197-95;
AASHTO T89 và T90; ASTM D4318 và BS 1377:1990.

Phương pháp Casagrande


TH NGHIM TRONG PHềNG
* Quan hệ về giá trị của WL xác định theo 2 phương pháp:
Xét trường hợp WL (20% - 100%)
- Theo TCVN 4195-95: WL (Vaxiliev) = 0,73WL (Casagrande) 6,47
- Theo Skopek (1971): WL (Vaxiliev) = 0,71WL (Casagrande) + 6,90


* Chỉ số dẻo và độ sệt của đất dính:
- Độ sệt (IL):
+ Công thức:

- Chỉ số dẻo (IP):
+ Khái niệm: Chỉ số dẻo là khoảng độ
ẩm đất thể hiện tính dẻo.
+ Công thức: IP = WL WP (%)
+ ý nghĩa: Dùng để phân loại đất dính:
IP = 1 7%: Đất cát pha;
IP = 7 17%: Đất sét pha;
IP > 17%: Đất sét.

IL

W WP
WL WP

+ ý nghĩa: Dùng để xác định trạng thái
của đất dính:

Đất sét và sét pha
cứng

IL

<0
cứng

nửa
cứng

dẻo
cứng

dẻo
mềm

dẻo
chảy

0.00 - 0.25 0.25 - 0.50 0.50 - 0.75 0.75 - 1.00
dẻo
Đất cát pha

chảy

>1
chảy

TH NGHIM TRONG PHềNG

6. Tính nén lún của đất
* Khái niệm:
Tính nén lún đặc trưng cho sự thay đổi thể tích, hình dạng của đất dưới tác dụng của tải trọng ngoài
khi chưa đạt tới mức khối đất bị phá hoại.
Tính nén lún của đất phụ thuộc vào: loại đất, kết cấu, trạng thái, thành phần của đất, thời gian và tính
chất của tải trọng tác dụng
* Phương pháp xác định:
- Thí nghiệm nén đất ngoài hiện trường.
- Thí nghiệm nén đất trong phòng: nén một trục hay ba trục, không nở hông hay có nở hông.
* Thí nghiệm nén một trục (OCT - One dimensional Compression Test):
- Nén nhanh: giữ mỗi cấp tải trọng trong thời gian 2h;
- Nén cố kết: giữ mỗi cấp tải trọng đến khi đạt giá trị ổn định biến dạng nén.
---------------------------- (còn nữa) ------------------------------------------