SỔ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH môn cơ học đất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA CÔNG TRÌNH
TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH

SỔ THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH
MÔN: CƠ HỌC ĐẤT
Kỳ 1 B Năm học 2015 - 2016

Sinh viên:

……………………………

Mã sinh viên:

……………………………

Lớp học phần:

……………………………

Nhóm thực hành: ……………………………


HẢI PHÒNG T9/2015

2


MỤC LỤC
STT

1

TÊN BÀI THỰC HÀNH
XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỠ HẠT CỦA ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỶ

TRANG
3

TRỌNG KẾ
2

XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỠ HẠT CỦA ĐẤT BẰNG BỘ SÀNG TCVN

8

3

XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT

11

4

XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH (DUNG TRỌNG) TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT

13

5

XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG (TỶ TRỌNG) CỦA ĐẤT

15

6

XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM GIỚI HẠN CHẢY VÀ ĐỘ ẨM GIỚI HẠN DẺO CỦA ĐẤT

17

7

XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG CẮT CỦA ĐẤT TRÊN MÁY CẮT PHẲNG

23

8

XÁC ĐỊNH TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT TRONG ĐIỀU KIỆN KHÔNG NỞ

26

NGANG

9

TÌM KLTT ĐẤT KHÔ, ĐỘ RỖNG, HỆ SỐ RỖNG VÀ ĐỘ BÃO HÒA CỦA

29

ĐẤT

10

XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỐT NHẤT VÀ ĐỘ CHẶT LỚN NHẤT CỦA ĐẤT

31

3


BÀI 1
XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỠ HẠT CỦA ĐẤT
BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỶ TRỌNG KẾ

1. Mục đích
- Để xác định thành phần hạt của đất dính, ta phải tiến hành phân tích thành phần
hạt (phân tích hạt). Phân tích hạt chính là phân chia đất thành các nhóm hạt khác nhau,
xác định chính xác hàm lượng phần trăm của chúng.
- Phân tích hạt nhằm giải quyết nhiều vấn đề thực tế quan trọng trong ĐCCT:
+ Phân loại đất theo thành phần hạt.
+ Tính toán gần đúng hệ số thấm của đất cát bằng công thức thực nghiệm.
+ Lựa chọn và đánh giá khả năng sử dụng đất làm VLXD tự nhiên (đắp đường, đê,
đập), sản xuất gạch ngói, sản xuất dung dịch khoan, chế tạo bê tông, đánh giá khả năng
xói ngầm…
+ Dự báo các vấn đề ĐCCT: trương nở, co ngót, bùng nền, lún dưới móng công
trình…
- Thành phần hạt của đất khi phần tích bằng phương pháp rây khô chỉ phân tích
được đến cỡ hạt 0,5mm. Đối với các hạt đất có cỡ hạt sét và hạt bụi thì ta phải tiến hành
theo phương pháp tỷ trọng kế.
- Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 4198:2014

- Tiêu chuẩn tham khảo:

2. Dụng cụ thí nghiệm
- Bình thủy tinh tam giác loại 100ml;
- Ống đong thủy tinh loại 1000ml;
- Rây 0,1mm, bát sứ loại to, hộp nhôm;
- Tỷ trọng kế;
- Bếp cát, tủ sấy, cân kỹ thuật, đồng hồ bấm giây, nhiệt kế, dung dịch NH 4OH,
giấy đo độ Ph, thước mm, que khuấy.

Hình 1. 1 Bình tỷ trọng
1000ml

Hình 1.2 Que
khuấy

Hình 1. 3 Bình tam
giác

* Cấu tạo tỷ trọng kế:
- Bầu tỷ trọng kế: phần dưới có chứa vật nặng (chì).
- Cán tỷ trọng kế được khắc vạch với độ chính xác
0.001. Các giá trị của số đọc tăng dần từ trên xuống dưới.
Số đọc đầu tiên thường được khắc là 0.995, số đọc cuối
cùng thường là 1.050. Tổng số vạch trên cán tỷ trọng kế là
55 vạch (hình1.5).

Hình 1. 4 Tỷ trọng kế
loại A

Hình 1.5: Tỷ trọng kế

4


* Nguyên lý hoạt động:
- Dựa trên cơ sở lý thuyết về sự lắng chìm của các hạt rắn trong môi trường nước
yên tĩnh (nguyên lý Stốc).
- TCVN 4198:2014.

3. Các bước thực hiện
Bước 1: Lựa chọn mẫu đất thí nghiệm:
- Bằng phương pháp chia tư, chọn ra mẫu đất khô gió, có khối lượng 200g.
Bước 2:
- Dùng phương pháp rây để phân tích xác định hàm lượng các nhóm hạt >0.5mm.
Nếu trong đất không chứa hoặc chứa hàm lượng nhỏ các hạt >0.5mm thì bước này có thể
bỏ qua.
Bước 3: Chuẩn bị huyền phù
- Khối lượng đất khô gió mkg để chuẩn bị huyền phù được lấy tùy thuộc vào loại
đất:
+ Đất sét : 20gam;
+ Đất sét pha: 30 gam;
+ Đất cát pha : 40 gam.
- Đồng thời xác định độ ẩm khô gió Wkg của mẫu đất.
- Khối lượng đất khô tuyệt đối ms đem đi chuẩn bị huyền phù được tính:

ms =

mkg
,g

1 + Wkg

(1.1)

Trong đó:
mkg: khối lượng đất khô gió, g;
Wkg: độ ẩm khô gió của đất, %.
- Đưa toàn bộ đất sau khi cân vào bình tam giác, đổ nước cất vào cho đến nửa
bình, lắc cho đất hòa đều vào nước và không còn nhận thấy đất bám ở dưới đáy bình.
- Cho vài giọt chất phân tán (NH4OH, Na2SiO3 hoặc Na3PO4), dùng giấy thử pH để
kiểm tra độ pH của dung dịch, khống chế độ pH= 9÷10.
Bước 4: - Đem đun bình dung dịch trên bếp cát 1 giờ kể từ khi bắt đầu sôi.
Bước 5:
R©y 0.1mm
- Để nguội bình dung dịch, đổ toàn bộ ra bát sứ to,
gạn phần dung dịch phía trên qua rây đường kính 0.1 mm
PhÔu thñy tinh
vào trong ông đong (hình 1.3).
- Phần đất còn lại trong bát, tiếp tục đổ thêm nước
vào, dùng chày bọc cao su hoặc tay mài miết và rửa gạn
tiếp vào ống đong như trên.
Công việc được lặp lại cho tới khi nước trong bát
èng huyÒn phï
không còn đục nữa thì kết thúc.
* Chú ý: Lượng dung dịch huyền phù trong ống
đong không vượt quá 1000ml, nếu vượt quá 1000ml thì
phải làm lại. Nếu lượng dung dịch chưa đủ 1000ml thì đổ
thêm nước cất vào cho đủ.
* Kiểm tra dung dịch huyền phù: Sau khi hoàn
Hình 1.3: Vị trí đặt rây để

thành rửa huyền phù, dùng mắt thường kiểm tra xem có
rửa
đất chuẩn bị huyền phù
biểu hiện ngừng keo không (dung dịch huyền phù lắng đọng
nhanh, tạo thành lớp dạng bông xốp ở đáy ống đong). Hiện tượng ngưng keo có thể do
một số nguyên nhân sau:
5


- Đất có thể chứa muối dễ hòa tan (thường gặp ở đất ven biển hoặc đất thổ nhưỡng
nằm gần trên mặt, đất bị nhiễm bẩn…).
- Có thể do pH của dung dịch huyền phù không thích hợp, làm cho các hạt keo
tích điện khác dấu hút lẫn nhau.
Bước 6:
- Chuyển toàn bộ lượng cặn đất còn lại trong bát lên rây và dùng tia nước rửa sạch
lần cuối cùng cho tới khi nước rửa trong hoàn toàn thì thôi.
- Lượng đất còn lại trên rây 0.1 mm được đêm sấy khô, dùng rây tách ra thành các
nhóm hạt 0.5-0.25, 0.25-0.1 mm. Hàm lượng phần trăm các nhóm hạt này được tính:
m
P = i (100 − a ),%
(1.2)
m
Trong đó:
mi: khối lượng một nhóm hạt, g;
m: khối lượng mẫu đất cần phân tích, g;
a: tổng hàm lượng phần trăm các nhóm hạt > 0.5mm. Khi không có nhóm
hạt >0.5mm thì a = 0.
Bước 7: Đo mật độ huyền phù bằng tỷ trọng kế.
* Thứ tự các bước đo mật độ huyền phù:
- Dùng que khuấy và kiểm tra lại độ pH của huyền phù; đọc thử số đọc đầu tiên.

- Khuấy lại huyền phù cho tới khi không còn nhận thấy đất lắng đọng ở đáy bình
thì dừng. Nhắc que khuấy ra, đồng thời bấm đồng hồ giây tính thời gian phân tích.
- Thả tỷ trọng kế, đọc các số đọc sau 30 giây, 1 phút, 2 phút và 5 phút. Phải để tỷ
trọng kế nổi tự do, không được chạm vào thành ống đo.
- Lấy tỷ trọng kế ra khỏi huyền phù và cho vào ống đựng nước cất. Khuấy lại
huyền phù lần thứ 2 và đọc tỷ trọng kế sau 15 phút, 30 phút, 1.5 giờ, 2 giờ… kể từ khi
ngừng khuấy lần 2. Sau mỗi lần đo phải lấy tỷ trọng kế ra, chỉ thả tỷ trọng kế trước khi
đọc 15 giây. Kể từ số đọc 15 phút trở đi phải đo nhiệt độ sau mỗi lần đọc.
* Chú ý: Khi thả tỷ trọng kế vào huyền phù hoặc lấy tỷ trọng kế ra phải để tỷ trọng
kế theo chiều thẳng đứng, tránh làm gẫy tỷ trọng kế. Khi thả lần đầu phải căn cứ vào số
đọc thử để nhẹ nhàng thả tỷ trọng kế, mặt cán có ghi số đọc để hướng về phía mình cho
dễ đọc. Đọc số đọc trên cán tỷ trọng kế theo mực dung dịch dính trên cán.
- Kết quả phân tích được ghi theo bảng 1-1.

4. Số liệu thí nghiệm
- Khối lượng đất thí nghiệm: M = ……… g
- Khối lượng riêng đất thí nghiệm: Δ = ……… g/cm3
- Nhiệt độ phòng: T = ………oC
- CK = ………
k = ………
- H R = 16, 21 − 0, 25*R 20 −

25
F

Với: F- tiết diện ống đong, F = ……… cm2

6

Thời
gian
đọc

Số
đọc
thực
tế R

Nhiệt
độ, 0C

Số hiệu
chỉnh nhiệt
độ ±k

Số đọc sau
khi hiệu
chỉnh nhiệt
độ R0=R±k

Số hiệu
chỉnh mặt
cong, vạch
khắc ±CK

Số đọc chính
xác
R20=R0±CK

Cự ly
lắng
chìm
HR, cm

Đường
kính
hạt,
mm

Hàm
lượng
phần trăm
cộng dồn
X,%

30s
1’
2’
5’
15’
30’
60’
120’
180’
1440’

5. Xử lý số liệu
* Tính toán kết quả
Bước 1: - Tra số hiệu chỉnh nhiệt độ được trình bày ở bảng 1-1.

Bước 2: - Tra số hiệu chỉnh vạch khắc và độ cong mặt nước CK. Lấy CK=0.05
Bước 3: - Cự ly chìm lắng của hạt được tra bảng riêng. Bảng này được lập theo
từng cặp tỷ trọng kế và ống đong đựng dung dịch huyền phù. Mỗi tỷ trọng kế với mỗi
ống đong có bảng tra riêng. Các bảng tra được thành lập khi hiệu chỉnh tỷ trọng kế. Lấy
HR=1.15
Bước 4: - Tính hàm lượng phần trăm cộng dồn (phần trăm tích lũy) các nhóm hạt
P:
∆ 100 − a
(1.3)
P=
×
× R20 , %
∆ −1
M
Trong đó:
Δ: khối lượng riêng của đất (phần đất làm huyền phù), g/cm3;
M: khối lượng đất đem phân tích kể cả các nhóm hạt > 0.5mm, g;
a: tổng hàm lượng phần trăm các nhóm hạt > 0.5mm.
Bước 5: - Tính toán đường kính D của các hạt (mm) theo công thức (1.4):
1800 ×η × H R
D=
(1.4)
g ×( ∆ −γ n ) ×t
Trong đó:
HR: cự ly lắng chìm, cm
g: gia tốc trọng trường, cm/s2
∆: KLR của đất, g/cm3
γn: KLR của nước, g/cm3
η: hệ số nhớt của nước
t: thời gian đọc, s

Bước 6: - Vẽ đường cong tích lũy thành phần hạt, tính toán hàm lượng phần trăm,
hàm lượng phần trăm cộng dồn (nếu cần) các nhóm hạt.

7


THAM KHẢO TIÊU CHUẨN TCVN4198:2014
Hải Phòng, ngày … tháng … năm …
Giáo viên hướng dẫn

8


BÀI 2
XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỠ HẠT CỦA ĐẤT BẰNG BỘ SÀNG TCVN

1. Mục đích
- Đất trong tự nhiên, đất đắp thường gồm nhiều loại hạt khoáng vật có kích cỡ
khác nhau. Phân tích thành phần hạt đất là xác định khối lượng % khối lượng của từng
nhóm hạt có đường kính gần bằng nhau trong moõi loại đất. Kết quả phân tích thành
phần hạt đất dùng để phân loại đất, xác định đường kính d10 và d60, đánh giá tính đồng
nhất, tính thấm của đất, phục vụ việc cải tạo tính chất đất bằng cách thay đổi thành phần
hạt (thành phần cấp phối hạt) của chúng, …
- Thành phần cỡ hạt của đất cát được xác định bằng phương pháp sàng không rửa
nước đối với các hạt d = 0,5 ÷ 10mm và có rửa nước khi các hạt cát d = 0,1 ÷ 1,0mm. Đất
loại dính (d=0,002÷0,1mm) thì dùng phương pháp tỷ trọng kế để phân tích.
Sau đây chỉ đề cập tới phương pháp phân tích hạt đất bằng sàng.
- Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 4198:2014
- Tiêu chuẩn tham khảo:

2. Dụng cụ thí nghiệm
- Bộ sàng tiêu chuẩn có kích thước lỗ: 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25 và 0,1mm;
- Cối sứ và chày có bọc cao su; hộp nhôm đựng mẫu;
- Cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,01g;
- Tủ sấy, bình hút ẩm; bát đựng đất; chổi lông nhỏ; dao cắt đất; máy sàng lắc…

Hình 2. 2 Cân kỹ thuật

Hình 2. 4 Cối sứ

Hình 2. 3 Bình hút ẩm

Hình 2. 5 Chày sứ

3. Các bước thực hiện
Bước 1: Chuẩn bị đất:
- Đem đất thái nhỏ hoặc làm tơi sơ bộ, sau đó phơi khô gió bằng cách rải mỏng
đều thành các lớp mỏng và phơi khô ngoài không khí trong thời gian 1-2 ngày tùy thuộc
đổ ẩm ban đầu của đất. Cũng có thể sấy khô ở tủ sấy ở nhiệt độ thấp chừng 400C.
Bước 2: Chọn mẫu phân tích:
- Đất khô gió được nghiền nhỏ bằng cối sứ và chày bọc cao su, trộn thật đều, bằng
phương pháp chia tư, chọn khối lượng mẫu phân tích như ở bảng 2-1.

9


Bảng 2-1: Khối lượng đất cần chọn để phân tích bằng phương pháp rây
TT
Đặc điểm loại đất phân tích (sơ bộ bằng mắt)
Khối lượng đất khô gió, g

1 Đất không chứa các hạt >2mm
200
2 Đất chứa các hạt >2mm đến 10%
500
3 Đất chứa các hạt >2mm từ 10% đến 30%
2000
4 Đất chứa các hạt >2mm đến > 30%
3000
* Chọn mẫu bằng phương pháp chia tư (sử dụng khi khối lượng mẫu phân tích đủ
lớn): rải đều toàn bộ mẫu đất khô gió sau khi nghiền nhỏ sơ bộ thành các lớp mỏng, dạng
hình tròn trên tờ giấy trắng khổ A3, dùng dao vạch 2 đường vuông góc với nhau trên mẫu
đất sao cho mẫu đất được chia thành 4 phần tương đối đều nhau (1,2,3 và 4) – Hình 2.6.
Trộn hai phần đất đối diện nhau (1 với 2 hoặc 3 và 4, 2 phần còn lại bỏ đi) và làm tiếp
như trên sao cho tới khi có được khối lượng mẫu cần thiết như bảng 2-1.
1

4

3

2

Hình 2.6: Phương pháp chia tư

Bước 3: - Cân xác định chính xác khối lượng mẫu phân tích m, g.
Bước 4: Tiến hành rây đất:
- Đặt bộ rây tiêu chuẩn theo thứ tự đường kính các rây giảm dần theo chiều từ trên
xuống dưới. Mẫu đất sau khi được nghiền nhỏ, đổ toàn bộ đất lên rây và tiến hành rây
(bằng máy hoặc bằng tay). Việc rây đất được hoàn thành khi đạt 2 tiêu chuẩn sau:
+ Lấy từng rây riêng rẽ ra, dùng tay miết mạnh các hạt, hợp thể đất, nếu thấy

chúng không bị vỡ vụn ra nữa thì không cần phải nghiền lại. Ngược lại, thì phải đưa đất
vào cối và nghiền lại.
+ Rây từng rây đất trên tờ giấy trắng, nếu không có các hạt đất lọt xuống nữa là
được. Công tác này được kiểm tra sau khi việc nghiền nhỏ đất đã đạt yêu cầu.
- Khi rây xong, cân xác định khối lượng đất của các nhóm hạt trên tưng rây và ghi
lại kết quả cân được.

4. Số liệu thí nghiệm và kết quả xử lý số liệu
- Tính toán hàm lượng phần trăm các nhóm hạt P, %.
m
P = i ×100%
(2.1)
m
Trong đó:
mi: khối lượng một nhóm hạt, g;
m: khối lượng mẫu đất ban đầu phân tích, g.
- Biểu diễn kết quả thí nghiệm bằng đồ thị đường cong tích lũy thành phần hạt.

10


Bảng 2-2: Kết quả xác định thành phần hạt bằng phương pháp rây
Tổng KL mẫu đem phân tích, g
……………
Kết quả phân tích
Kích thước
nhóm hạt, mm

Khối lượng
nhóm hạt, g

Phần trăm nhóm
hạt, %

Kích thước hạt,
mm

> 10

10

10 ÷ 5

5

5÷2

2

2÷1

1

1 ÷ 0,5

0,5

0,5 ÷ 0,25

0,25

0,25 ÷ 0,1

0,1

Phần trăm tích
lũy, %

THAM KHẢO TIÊU CHUẨN TCVN 4198:2014
Hải phòng, ngày … tháng … năm …
Giáo viên hướng dẫn

11


BÀI 3
XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT

1. Mục đích
- Độ ẩm tự nhiên của đất là chỉ tiêu tính chất vật lý quan trọng, quyết định độ bền
và ứng xử của đất dưới tác dụng của tải trọng công trình, đặc biệt đối với đất loại sét- khi
mà tính chất của chúng thay đổi mạnh phụ thuộc vào lượng chứa nước trong đất. Độ ẩm
tự nhiên còn là chỉ tiêu trực tiếp được sử dụng để tính toán nhiều chỉ tiêu khác như khối
lượng thể tích khô, độ bão hòa, độ sệt…
- Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 4196:2012
- Tiêu chuẩn tham khảo: ASTM 2216-71

2. Dụng cụ thí nghiệm
- Cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,01g;
- Hộp nhôm đựng mẫu;

- Tủ sấy, bình giữ ẩm, cối và cháy sứ bọc cao su…

Hinh 3. 1: Tủ sấy

Hinh 3. 2: Cân kỹ thuật

Hinh 3. 3: Bình hút ẩm

Hinh 3. 6: Cháy sứ
Hinh 3. 4: Hộp ẩm

Hinh 3. 5: Cối sứ

* Phương pháp xác định
- Bản chất của phương pháp là làm mất toàn bộ lượng nước chứa trong lỗ rỗng của
đất bằng cách sấy đất ở nhiệt độ thích hợp và sau đó xác định lượng nước trong đất cũng
như khối lượng khô của đất bằng cân trọng lượng.

3. Các bước thực hiện
Bước 1: Lựa chọn mẫu đất để xác định độ ẩm
- Khối lượng mẫu chọn khoảng 15g được cho vào hộp nhôm đã biết trước khối
lượng m0 (3) và được đánh số rõ ràng. Đậy nắp hộp đem đi cân. Với đất chứa sỏi, sạn,
cần lấy khối lượng mẫu lớn hơn, đảm bảo tính đại diện.
Bước 2: Cân xác định khối lượng hộp và đất ẩm, m1(4) (g).
Bước 3: Sấy khô đất trong tủ sấy
- Hộp đất ẩm sau khi cân được mở nắp đậy và đưa vào tủ sấy để sấy ở nhiệt độ
o
105 C ± 2oC đến khối lượng không đổi. Để xác định tiêu chuẩn khối lượng không đổi sau
khi sấy cần phải sấy 2 lần.
* Lần 1 – Thời gian sấy quy định như sau:

+ 5h đối với đất sét và sét pha;
+ 3h đối với đất cát và cát pha;
+ 8h đối với đất có chứa thạch cao và đất chứa > 5%.
* Lần 2 – Sấy lại:
+ 2h đối với đất sét, sét pha, đất chứa thạch cao, đất có chứa < 5% hữu cơ;
+ 1h đối với đất cát và cát pha.

12


- Sau khi kết thúc các lần sấy, các hộp đất khô được để nguội trong bình cách ẩm
khoảng 45-60 phút, sau đó đem cân xác định khối lượng m2(5)(g) của chúng. Khối lượng
các hộp đựng đất đã sấy khô giữa 2 lần sấy không sai khác nhau là được.

4. Số liệu thí nghiệm
Bảng 3-1: Bảng ghi kết quả thí nghiệm độ ẩm
Mẫu đất
số hiệu
N0
(1)

Số hiệu
hộp nhôm
N0
(2)

KL hộp
nhôm và
nắp m0 (g)
(3)

KL hộp nhôm và
nắp và đất chưa
sấy m1 (g)
(4)

KL hộp nhôm
và nắp và đất
đã sấy m2 (g)
(5)

Độ ẩm
của đất
W (%)
(6)

GTTB
Wtb (%)
(7)

5. Xử lý số liệu
- Kết quả thí nghiệm ghi theo biểu 1-1, tính độ ẩm cuả đất theo công thức :
m − m2
W= 1
.100(%)
m2 − m0
(4.1)
Trong đó:
m0: khối lượng hộp nhôm có nắp (g);
m1: khối lượng hộp nhôm có nắp và đất chưa sấy (g);

m2: khối lượng hộp nhôm có nắp và đất đã sấy (g).
- Mỗi mẫu đất phải thí nghiệm song song bằng 2 hộp nhôm và tính chính xác đến
0,1%. Độ ẩm của đất được lấy giá trị trung bình của 2 lần thí nghiệm. Nếu sai số giữa 2
thí nghiệm vượt quá 10% giá trị trung bình thì phải tăng số thí nghiệm cho 1 mẫu lên ≥ 3
lần.
THAM KHẢO TIÊU CHUẨN TCVN 4196:2012
Hải phòng, ngày … tháng … năm …
Giáo viên hướng dẫn

13


BÀI 4
XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH (DUNG TRỌNG) TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT
1. Mục đích
- KLTT được sử dụng trong tính toán nền móng khi xác định các tải trọng giới hạn
trên nền, ứng suất bản thân, áp lực đất lên tường chắn, tính ổn định của mái dốc…
- Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 4202:1995
- Tiêu chuẩn tham khảo: ASTM 2937-71
2. Dụng cụ thí nghiệm
- Dao vòng, dao cắt gọt đất;
- Cân kỹ thuật có độ chính xác 0,01g, thước kẹp;
- Các tấm kính hoặc kim loại nhẵn, phẳng để đậy mẫu, bình giữ ẩm…

Hinh 4. 2: Cân kỹ thuật

Hinh 4. 1: Dao vòng V=60cm3

3. Các bước thực hiện
Bước 1: Xác định thể tích dao vòng:

- Đo xác định đường kính trong d, chiều cao h của dao vòng (cm).
π ×d2
× h, cm3 (4.1)
Áp dụng công thức: V =
4
- Cân xác định khối lượng dao vòng m2(4) và số hiệu dao.
Bước 2: Lấy mẫu đất vào dao vòng:
- Mẫu đất thí nghiệm được cắt thành khoanh có chiều cao khoảng 3cm, đặt mép
sắc của dao vòng và dụng cụ lấy mẫu lên trên khoanh đất rồi ấn thẳng đứng từ từ để dao
vòng ngập dần đến ngập hẳn vào trong khối đất.
- Dùng dao cắt đất gọt bỏ phần đáy dư thừa ở 2 đầu dao vòng, gọt dần từ xung
quanh vào giữa mặt đáy dao vòng, phải đảm bảo mặt đất 2 đầu dao vòng thật phẳng.
- Gọt xong một mặt lấy tấm kính đậy lên, lật ngược lại để gọt tiếp đầu kia, gọt
phẳng xong lại đật tấm kính lên trên mặt mẫu.
Bước 3: Cân dao vòng và đất với độ chính xác 0.01g được giá trị m1(5) (g).
- Sau khi cân xong lấy 15–20g đất để xác định độ ẩm của đất tiến hành như Bài 3.
* Nên giữ mẫu đất đã cân xong trong bình giữ ẩm để làm thí nghiệm nén hoặc cắt
nhằm tiết kiệm mẫu đất nguyên dạng.

4. Số liệu thí nghiệm

Bảng 4-1: Kết quả thí nghiệm xác định γ w – Phương pháp dao vòng

Số hiệu
mẫu đất N0

Số hiệu dao
vòng N0

(1)

(2)

Thể tích
dao vòng V
(cm3)
(3)

KL dao
vòng m2 (g)

KL dao và
đất m1 (g)

KLTT γw
(g/cm3)

GTTB
(g/cm3)

(4)

(5)

(6)

(7)

14

5. Xử lý số liệu
- Tính khối lượng thể tích đất tự nhiên γw:
γ

m −m
2 , g / cm 3
= 1
w
V

(3.1)

Trong đó:
m1: KL dao vòng và đất, g;
m2: KL dao vòng, g;
V: Thể tích mẫu đất thí nghiệm, cm3.
Kết quả tính toán đến độ chính xác 0.01g/cm3.
THAM KHẢO TIÊU CHUẨN TCVN 4202:1995
Hải phòng, ngày … tháng … năm …
Giáo viên hướng dẫn

15


BÀI 5
XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG (TỶ TRỌNG) CỦA ĐẤT
1. Mục đích
- Khối lượng riêng của đất dùng để tính toán hệ số rỗng của đất, tốc độ lắng chìm
của hạt đất khi phân tích thành phần hạt bằng PP tỷ trọng kế, dự báo thành phần khoáng

vật trong đất vì KLR chỉ phụ thuộc vào thành phần khoáng vật.
- Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 4195:1995
- Tiêu chuẩn tham khảo: ASTM D854-58; AASHTO T100-70
2. Dụng cụ thí nghiệm
- Bình tỷ trọng có dung tích 100ml ở 20oC;
- Cân kỹ thuật có độ chính xác 0.01g;
- Cối và chày sứ để nghiền nhỏ đất;
- Rây đất có đường kính 2mm;
- Nước cất (cho đất không chứa muối);
- Bếp cát, thiết bị hút chân không, phễu thủy tinh, chổi quét…

Hình 5. 1 Bình tỷ
trọng 100ml

Hình 5. 2 Cối
sứ

Hình 5. 3 Chày sứ

Hình 5. 4 Cân kỹ thuật

3. Các bước thực hiện
Áp dụng với trường hợp đất không chứa muối dễ hòa tan
Bước 1: Chuẩn bị mẫu đất, xác định khối lượng đất khô tuyệt đối:
- Đất được phơi khô gió, đập nhỏ sơ bộ, bằng phương pháp chia tư chọn khoảng
100-200g tùy thuộc mức độ đồng nhất của đất. Nguyên tắc chung là đất càng không đồng
nhất thì khối lượng mẫu chọn càng phải lớn.
-Đất chọn được nghiền nhỏ bằng cối và chày rồi cho lọt toàn bộ qua rây 2mm.
- Sau khi rây xong, trộn thật đều, lấy khoảng 15g đất cho vào bình tỷ trọng biết
trước khối lượng m0(3) (g) đã được rửa sạch và sấy khô. Đồng thời, cũng lấy mẫu xác

định độ ẩm khô gió W của đất.
- Cân khối lượng đất và bình được khối lượng m1(4) (g).
* Khối lượng đất khô tuyệt đối mh được xác định:
m1 − m0
mh =
,g
(5.1)
1 + 0.01× W
Bước 2: Xác định Vh
- Đổ nước cất đến một nửa bình, lắc cho đất không còn dính dưới đáy bình, đưa
lên bếp cát đun sôi trong 1 giờ (kể từ khi bắt đầu sôi) để đuổi khí.
- Sau khi đun sôi kết thúc, đổ nước đến cổ bình để cho bình nguội (bằng nhiệt độ
nước cất ở trong phòng) và nước ở bình lắng trong. Tiếp tục cho thêm nước gần tới
miệng bình, đậy nút, lau sạch bình và đem cân xác định khối lượng bình, nước và đất
được m2(6) (g).

16


Chú ý: Khi đậy nút, nước trong lỗ mao dẫn của nút phải đầy, cổ bình không còn
các bọt khí. Lau sạch bình bằng khăn khô, chú ý không được để nước thấm từ cổ bình
hoặc lỗ mao dẫn của nút ra khăn.
- Đổ toàn bộ đất, nước trong bình đi, rửa thật sạch bình, đổ đầy nước cất và đậy
nút bình, lau sạch cẩn thận như trên. Cần lưu ý: nhiệt độ nước cất phải bằng nhiệt độ của
bình nước và đất trước đó. Cân khối lượng bình và nước cất được m3(7) (g).
* Thể tích phần cốt đất được tính:
m + mh − m2
Vh = 3
, cm3
(5.2)

γn
Trong đó: γn – KLR của nước, g/cm3.
Bước 3: KLR của đất được tính:
m
mh
∆= h =
× γ n , g / cm3
(5.3)
Vh m3 + mh − m2
Kết quả thí nghiệm đều biểu thị chính xác đến 0.01g/cm 3. Mỗi mấu đất phải thực
hiện 2 thí nghiệm song song, sai số cho phép giữa 2 lần thí nghiệm không > 0.01g/cm 3.
4. Số liệu thí nghiệm
Biểu 5-1: Kết quả thí nghiệm xác định KLR ρ của đất
KH
mẫu
đất
NO

Độ ẩm
của đất
W (%)

KL đất
khô mo
(g)

KL
(bình+đất)
m1 (g)

KL đất
khô tuyệt
đối mh (g)

KL
(bình+đất+
nước) m2(g)

KL
(bình+nước)
m3 (g)

KLR đất

Giá trị

(g/cm3)

(g/cm3)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

∆

∆TB

THAM KHẢO TIÊU CHUẨN TCVN 4195:1995
Hải phòng, ngày … tháng … năm …
Giáo viên hướng dẫn

17


BÀI 6
XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM GIỚI HẠN CHẢY
VÀ ĐỘ ẨM GIỚI HẠN DẺO CỦA ĐẤT
1. Mục đích thí nghiệm
- Độ ẩm giới hạn dẻo W P (giới hạn dẻo) của đất là độ ẩm mà đất loại sét có kết cấu
bị phá hoại bắt đầu chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo.
- Độ ẩm giới hạn chảy WL (giới hạn chảy) của đất là độ ẩm mà đất loại sét có kết
cấu bị phá hoại bắt đầu chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái chảy.
- Mục đích thí nghiệm là xác định 2 giới hạn nói trên. Từ chúng, tính toán chỉ số
dẻo IP, độ sệt IS(B) để phân loại đất.
- Chỉ số dẻo IP là khoảng độ ẩm trong đó đất thể hiện tính dẻo.

I P = WL – WP
(6.1)
- Độ sệt IS (B) là chỉ tiêu dùng để đánh giá trạng thái của đất tương ứng so với 2
trạng thái giới hạn chảy và dẻo.
W − WP
IS =
(5.2)
WL − WP
- Phân loại đất theo chỉ số dẻo IP (tiêu chuẩn Nga):
+ Đất sét
IP >17
+ Đất sét pha
7 ≤ IP ≤17
+ Đất cát pha
1 ≤ IP ≤ 7
+ Đất cát
IP < 1
- Đánh giá trạng thái của đất loại sét theo độ sệt IS:
+ Cứng
IS ≤ 0
+ Nửa cứng
0 < IS ≤ 0.25
+ Dẻo cứng
0.25 < IS ≤ 0.5
+ Dẻo mềm
0.5 < IS ≤ 0.75
+ Dẻo chảy
0.75 < IS ≤ 1
+ Chảy
IS > 1

2. Xác định giới hạn dẻo WP sử dụng tấm kính thủy tinh mặt nhám
2.1 Phương pháp xác định
- Theo phương pháp này, giới hạn dẻo của đất tương ứng với độ ẩm mà đất loại sét
có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo và được đặc trưng
bằng độ ẩm của đất ở trạng thái có thể lăn thành que với đường kính 3mm và que đất xuất
hiện những vết nứt ngang và bị đứt thành những mẫu dài 3-10mm.
- Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 4197:1995
- Tiêu chuẩn tham khảo: GOXT 5184; ASTM 423-66; AASHTO T89-68;
AASHTO T90-70
2.2 Thiết bị thí nghiệm
- Tấm kính nhám kích thước 30x30cm, dày 5mm;
- Rây 1mm, bát đựng đất, dao trộn đất, cối và chày, vồ đập đất, khay đựng đất;
- Nước cất, bình giữ ẩm, hộp nhôm, cân, tủ sấy…

18


Hình 6. 1: Kính nhám

Hình 6. 2: Lăn que đất bằng tay trên kính nhám

2.3 Các bước thực hiện
Bước 1: Chuẩn bị mẫu
* Đối với những đất có chứa hạt thô: Đất được phơi khô gió, đập tơi bằng vồ gỗ,
nhặt bỏ bớt những hạt lớn và tàn tích thực vật (nếu có), bằng phương pháp chia tư chọn
ra khoảng 300g đất, nghiền nhỏ bằng cối sứ và chày bọc cao su, rây qua rây 1mm, những
hạt trên rây sẽ bỏ đi. Cho lượng đất dưới rây vào bát sứ, cho nước cất vào và nhào trộn để
đất tương đương với trạng thái dẻo. Ngâm và giữ mẫu trong bình giữ ẩm với thời gian
không ít hơn 2 giờ mới đem đi thí nghiệm.
* Đối với những đất ẩm tự nhiên có chứa ít hoặc không chứa hạt thô: Có thể trực

tiếp sử dụng đất ở trạng thái tự nhiên để xác định các độ ẩm giới hạn bằng cách: lấy
khoảng 150g, nhòa trộn đều, có hoặc không cho thêm nước cất. Ngâm mẫu và giữ ẩm
cho mẫu với thời gian không ít hơn 2 giờ mới đem đi thí nghiệm. Trong quá trình nhào
trộn, chú ý loại bỏ các hạt thô (nếu có).
Bước 2:
- Lấy một phần đất đã được chuẩn bị ở trên, nhào trộn đều lại một lần nữa.
- Lấy một cục đất nhỏ, dùng tay nặn sơ bộ cho đất có dạng que tròn với đường
kính gần tới 3mm. Sau đó dùng phần phẳng nhất của lòng bàn tay lăn nhẹ que đất trên
tấm kính nhám. Khi lăn đặt nhẹ lòng bàn tay lên que đất, chiều dài que đất không vượt
quá chiều rộng lòng bàn tay. Nhờ năng lượng của bàn tay và sự thoát nước của kính
nhám, que đất sẽ dần mất nước, khô dần và rạn nứt chân chim hoặc nứt thành từng đoạn.
- Khi que đất đạt đường kính 3mm, không rỗng giữa và rạn nứt chân chim hoặc
nứt thành từng đoạn dài từ 3-10mm thì chứng tỏ độ ẩm của que đất tương ứng với giới
hạn dẻo.
- Bẻ bỏ đi phần đầu, phần cuối que đất, lấy phần còn lại của que đất ấy cho vào
hộp nhôm xác định độ ẩm. Phải lăn nhiều que đất để khối lượng đất trong hộp nhôm
không nhỏ hơn 10g.
Chú ý: Khi lăn đến 3mm, que đất không nứt chứng tỏ độ ẩm của đất nhào trộn có
độ ẩm còn cao, cần lấy khăn khô thấm bớt nước đi trước khi lăn. Trường hợp ngược lại,
đường kính que đất chưa đạt đến 3mm que đất đã nứt chứng tỏ đất có độ ẩm thấp, cần
cho thêm nước và trộn đều lại mới lăn.
Bước 3:
- Kết quả tính toán độ ẩm biểu thị độ chính xác đến 0.1%. Cần thực hiện 2 thí
nghiệm song song, sai số 2 lần thí nghiệm không vượt quá 2%. Kết quả được chọn bằng
giá trị trung bình giữa 2 lần thí nghiệm.

19


2.4 Số liệu thí nghiệm

Bảng 6-1: Bảng ghi kết quả thí nghiệm độ ẩm giới hạn dẻo
Mẫu đất
số hiệu
N0
(1)

Số hiệu
hộp nhôm
N0
(2)

KL hộp
nhôm và
nắp (g)
(3)

KL hộp nhôm và
nắp và đất chưa
sấy (g)
(4)

KL hộp nhôm
và nắp và đất
đã sấy (g)
(5)

Độ ẩm
của đất
WP (%)
(6)

GTTB
WP-TB
(%)
(7)

3. Xác định giới hạn chảy WL bằng dụng cụ quả dọi thăng bằng hình nón
(Chùy Vaxiliev)
3.1 Phương pháp thí nghiệm
- Theo phương pháp này, giới hạn chảy của đất tương ứng với độ ẩm mà đất loại
sét có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái chảy và đặc trưng bằng
độ ẩm của đất khi nhào trộn với nước mà ở đó quả dọi thăng bằng hình nón (dụng cụ
Vaxiliev, có khối lượng 76g) dưới tác dụng của trọng lượng bản thân sau 10 giây sẽ lún
xuyên vào đất 10mm.
- Phương pháp này dùng cho loại đất sét mềm, không gắn kết, bao gồm phần lớn
các hạt có kích thước < 1mm.
- Phương pháp này không dùng cho đất có chứa tàn tích thực vật (đất trồng, đất
than bùn, than bùn…).
- Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 4197:1995
- Tiêu chuẩn tham khảo: GOXT-5184; ASTM D4318-95; BS 1377:90
3.2 Thiết bị thí nghiệm
- Quả dọi thăng bằng chế tạo bằng kim loại
không rỉ (1) được gắn với kim hình nón (2): nặng 76±2
gam (kể cả kim hình nón);
- Kim hình nón cũng bằng kim loại không gỉ (2)
có chiều cao 25mm, góc đỉnh 30o, có vạch khắc 10mm
(3) kể từ mũi nhọn trở lên;
- Cốc bằng kim loại đựng mẫu thử (4);
- Đế bằng kim loại hoặc gỗ (5);
- Dụng cụ giã đất, nhào trộn đất, bình giữ ẩm,

nước cất, dầu Vazolin…
Hình 6.3: Chùy Vaxiliev

Hinh 6.4: Chuý xuyên
Vaxiliep

Hinh 6.5: Chảo nhào đất

Hinh 6.6: Dao nhào đất

3.3 Các bước thực hiện
Bước 1: Chuẩn bị mẫu đất:
- Lấy phần đất còn lại sau khi xác định giới hạn dẻo, bổ sung thêm nước, nhào
trộn thật kỹ và đều cho đất đạt đến gần trạng thái chảy. Nên dùng quả dọi để thử trước,
trước khi tiến hành thí nghiệm chính thức.
Bước 2:
20


- Dùng que trộn, cho đất vào cốc (4). Cho từng lớp và lèn chặt để không còn các
bao khí tồn tại trong đất. Khi đầy, dùng que gạt, gạt thật bằng bề mặt cốc đất.
Bước 3:
- Đặt cốc đất lên giá (5) sao cho ở vị trí thật phẳng.
Bước 4:
- Lấy dụng cụ quả dọi thăng bằng, bôi một lớp mỏng dầu Vazolin lên đầu kim
hình nón.
Bước 5:
- Dùng tay, giữ ở phần trên của kim hình nón để dụng cụ thử thật thăng bằng, đưa
mũi kim sát lên bề mặt cốc đựng đất (phần giữa mặt cốc), thả cho kim rơi tự do. Nếu
trong 10 giây mà kim hình nón lún sâu vào trong cốc đất đúng đến vạch 10mm là được.

Lúc đó, đất trong cốc có độ ẩm bằng độ ẩm giới hạn chảy.
Bước 6:
- Dùng que trộn, gạt bỏ phần có dính Vazolin đi, lấy chừng 10-15g đi xác định độ
ẩm, ta được độ ẩm giới hạn chảy.
Chú ý: Nếu trong 10 giây, kim hình nón chưa ngập đến vạch 10mm, chứng tỏ độ
ẩm của đất còn thấp, lấy mẫu trong cốc ra (sau khi gạt bỏ phần có dính Vazolin) cho vào
bát, bổ sung thêm nước và trộn thật đều, tiếp tục thử lại như trên cho đến khi đạt yêu cầu.
Nếu trong 10 giây, kim ngập quá 10mm thì chứng tỏ đất quá ẩm, lấy mẫu trong cốc ra
(sau khi gạt bỏ phần có dính Vazolin) cho vào bát, bổ sung ít đất, nhào trộn tiếp và cùng
lặp lại các bước thí nghiệm như trên.
- Phải thực hiện 2 lần thí nghiệm song song. Lấy giá trị bằng kết quả trung bình
của 2 lần thí nghiệm. Sai số 2 lần thí nghiệm không vượt quá 2%. Độ chính xác các kết
quả thí nghiệm lấy đến 0.1%.
3.4 Số liệu thí nghiệm
Bảng 6-2: Bảng ghi kết quả thí nghiệm độ ẩm giới hạn chảy
bằng phương pháp chùy Vaxiliev
Các thông số
KL hộp nhôm m, g
KL hộp nhôm và đất ở độ ẩm tương ứng với trạng thái trùy
xuyên sâu 10mm m1, g
KL hộp nhôm và đất đã sấy khô m2, g
KL toàn bộ mẫu G1, g
KL phần hạt trên rây 1mm G, g
G
Số hiệu chỉnh K =
G1
Độ ẩm Giới hạn chảy WL =

Lần thử 1

Lần thử 2

m1 − m2
×K , %
m2 − m

Giá trị trung bình WL-TB, %

4. Xác định giới hạn chảy WL theo phương pháp của Casagrande
4.1 Phương pháp thí nghiệm
- Theo phương pháp này, giới hạn chảy của đất tương ứng với độ ẩm mà đất loại
sét có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái chảy và đặc trưng bằng
độ ẩm của đất khi nhào trộn với nước mà ở đó khi rãnh đất được khít một đoạn gần
13mm (0.5inch = 12.7mm) sau 25 nhát đập. Như vậy, giới hạn chảy của đất xác định theo
phương pháp này sẽ tương ứng với trạng thái của đất tại đó sức kháng cắt 25g/cm 2.
- Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 4197-1995
21


- Tiêu chuẩn tham khảo: ASTM423-66; ASTM D4318-95; BS 1377-1990;
AASHTO T89-68; AASHTO T90-70
4.2 Thiết bị thí nghiệm
- Dụng cụ Casagrande gồm các bộ phận chủ yếu: Một đĩa khum bằng đồng đựng
đất (1), nặng 200g, được gắn với tay quay (6) qua trục (4). Nhờ tay quay mà đáy đĩa được
nâng lên một độ cao nhất định và tự rơi xuống. Đáy đĩa khum đặt một đế có đệm cao su,
có khả năng đàn hồi được. Chiều cao rơi của đĩa có thể điều chỉnh nhờ vít (3). Chiều cao
rơi được qui định là 10mm, sai số không được vượt quá 0.2mm.

Hình 6.7: Dụng cụ Casagrande
- Một que gạt chuyên dụng dùng để tạo rãnh đất có chiều sâu 8mm, chiều rộng

phần đáy đĩa 2mm, phần trên 11mm.
- Các dụng cụ làm tơi đất, nhào trộn đất, dụng cụ và thiết bị xác định độ ẩm…
4.3 Các bước thực hiện
Bước 1: Chuẩn bị mẫu đất:
- Giống như trên, cần nhào trộn kỹ và sao cho độ ẩm của đất thấp hơn độ ẩm giới
hạn chảy.
Bước 2: Đưa đất vào đĩa khum:
- Đặt dụng cụ lên một vị trí thật bằng phẳng, dùng dao gạt đất cho đất vào đĩa
khum thành từng lớp mỏng và miết chặt để không tồn tại bọt khí trong đất. Không cho
đất vào đầy đĩa mà phải để trống 1/3 đĩa về phía trên (gần móc treo đĩa). Độ dày lớp đất
trong đĩa không nhỏ hơn 10mm.
Bước 3: Tạo rãnh đất:
- Dùng que gạt chuyên dùng, đặt ở vị trí giữa trục quay, rạch một rãnh đất vuông
góc với trục quay, dài chừng 40mm, khi rạch nhớ luôn giữ cho que rạch ở tư thế vuông
góc và sát với đáy đĩa. Có thể rạch đi rạch lại từ 2-3 lần để sửa cho rãnh thẳng đứng và
sát với đáy đĩa.
Bước 4:
- Dùng tay quay, quay đều với tốc độ 2 vòng/giây để cho đĩa nâng lên hạ xuống,
va đập vào đế cao su, rãnh đất khép lại dần. Đếm số lần va đập. Khi phần đất 2 bên rãnh
dưới đáy đĩa khép lại được 13mm do va đập (chứ không phải do trượt) thì dừng lại. Lấy
đất ra, nhào trộn lại, làm lại 2 lần nữa như trên sao cho số lần va đập giữa các lần thử
khác nhau không lớn hơn 1 đập. Lấy khoảng 10g đất ở xung quanh rãnh trong đĩa khum
đi xác định độ ẩm.
Bước 5:
- Chuyển toàn bộ đất trong đĩa khum ra bát đất, bổ sung thêm nước để đất có độ
ẩm cao hơn lần trước, trộn thật đều và lặp lại thí nghiệm như trên. Thí nghiệm được tiếp
tục sao cho thu được 4 giá trị độ ẩm tương ứng với 4 giá trị số lần va đập nằm trong
khoảng 12-35 đập.
22

4.4 Số liệu thí nghiệm
Bảng 6-3: Bảng ghi kết quả thí nghiệm độ ẩm giới hạn chảy
bằng phương pháp Casagrande
Các thông số
Số hiệu hộp nhôm
KL hộp nhôm m, g
KL hộp nhôm và đất ướt m1, g
KL hộp nhôm và đất đã sấy khô
m2, g
Độ ẩm W, %
Số lần đập N, lần
Độ ẩm giới hạn chảy WL, %

Lần thử 1

Lần thử 2

Lần thử 3

Lần thử 4

5. Xử lý số liệu
5.1 Vẽ đồ thị
- Từ các kết quả nhận được ở mục thí nghiệm (4), vẽ đồ thị quan hệ giữa độ ẩm
của đất và số lần va đập.
- Từ giá trị số lần va đập 25, hạ đường song song với trục tung cắt đường đồ thị tại
1 điểm, từ điểm đó dóng vào trục tung ta được giá trị độ ẩm giới hạn chảy của đất. Độ
chính xác của kết quả lấy đến 0.1%.

Hình 6.8: Đồ thị quan hệ giữa độ ẩm của đất và số lần đập

5.2 Tính toán
- Tính Chỉ số dẻo IP, Độ sệt IS
- Phân loại đất theo IP và IS
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………………
THAM KHẢO TIÊU CHUẨN TCVN 4197:1995
Hải phòng, ngày … tháng … năm …
Giáo viên hướng dẫn

23


BÀI 7
XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG CẮT CỦA ĐẤT TRÊN MÁY CẮT PHẲNG
1. Mục đích
- Sức kháng cắt đặc trưng cho độ bền của đất, là khả năng chống lại sự phá hoại
dưới tác dụng của tải trọng ngoài gây ra. Sự hoại thể hiện ở chỗ đất mất tính liên tục do
kết quả chuyển dịch phần đất này trên phần đất khác theo một hay nhiều mặt trượt hoặc
theo một đới trượt.
- Sức kháng cắt của đất được đặc trưng bởi hai đại lượng: lực dính kết đơn vị
(C, kG/cm2) và góc ma sát trong (φ, độ).
- Xác định C và φ sẽ cho phép xác định được trị số biến dạng của đất khi mẫu đất
bị phá hoại cắt.
-Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 4199:95
- Tiêu chuẩn tham khảo: ASTM D3080

2. Thiết bị thí nghiệm
* Hộp cắt:
- 2 thớt cắt: 1 thớt di động, 1 thớt cố định. Sự dịch chuyển của 2 thớt lên nhau sẽ
tạo ra mặt phẳng cắt và mẫu sẽ được cắt theo măt phẳng này.
- Hộp cắt có diện tích tiết diện ngang bên trong bằng diện tích tiết diện ngang của
mẫu khi cắt.
- Mặt trên và dưới của hộp cắt có 2 tấm đá thấm, tác dụng thoát nước khi cắt.
* Bộ phận truyền lực khi cắt: Khung truyền lực, hệ thống truyền lực được cấu tạo
theo nguyên tắc đòn bảy, quang treo quả cân, các quả cân có khối lượng khác nhau.
* Bộ phận truyền lực cắt: Tay quay, hệ thống trục truyền lực, vòng ứng biến có
hiệu chỉnh, đồng hồ đo biến dạng.
* Các dụng cụ khác: Dao vòng lấy mẫu, giấy thấm, nước bão hòa đất, thiết bị cố
kết trước…

Hình 7.1: Hình ảnh máy cắt ứng biến

Hình 7.2: Cấu tạo hộp cắt

* Nguyên lý hoạt động của máy cắt ứng biến:
- Lực cắt tác dụng lên mẫu bằng cách đẩy thớt di động (thớt dưới). Lực cắt tác
dụng do tay quay hoặc mô tơ truyền lên một trục kim loại, trục này đẩy phần thớt cắt di
động thông qua vòng ứng biến.
- Vòng ứng biến sẽ bị biến dạng. Sự biến dạng này được ghi lại trên đồng hồ đo
biến dạng.
- Căn cứ vào số đọc trên đồng hồ đo biến dạng, tính được lực cắt τ theo công thức:
24


τ = k x R, kG/cm2

(7.1)
Trong đó:
k: hệ số vòng;
R: số đọc trên đồng hồ đo biến dạng.
3. Các bước thực hiện
Áp dụng với trường hợp cắt nhanh không nén trước
7.1 Chuẩn bị mẫu
Bước 1: Chuẩn bị mẫu thí nghiệm:
- Mẫu từ hiện trường mang về, dùng dao cắt mẫu ra 3-4 đoạn có chiều cao lớn hơn
chiều cao dao vòng từ 1-2cm, gạt phẳng hai đầu. Chú ý đầu trên và dưới của mẫu.
Bước 2: Lấy mẫu vào dao vòng:
- Đặt khối đất theo chiều thẳng đứng.
- Đặt dao vòng lên bề mặt mẫu đã được làm phẳng.
- Dùng tay ấn nhẹ và thật cân để dao vòng ngập sâu vào mẫu đất một cách đều
đặn. Ấn đến khi nào khối đất nhô lên quá chiều cao của dao 0.5cm thì dừng.
- Gọt bỏ đi phần đất thừa xung quanh dao; gạt phẳng 2 đầu của mẫu.
Bước 3:
-Lau sạch các dao vòng đất, cân khối lượng và xác định KLTT của từng dao vòng
đất.
-Trong trường hợp cần cố kết hoặc bão hòa thì tiến hành theo các yêu cầu kỹ thuật
ở trên.
7.2 Tiến hành cắt mẫu
Bước 1: Mỗi mẫu đất chuẩn bị tối thiểu 3dao vòng đất. Các dao vòng đất cần thiết
phải tương đối đồng nhất về thành phần, trạng thái.
Bước 2: Chọn cấp áp lực nén khi cắt.
Cấp áp lực nén khi cắt phụ thuộc vào trạng thái và thành phần của đất.
Bước 3: Lựa chọn và sắp xếp các quả cân đặt lên quang treo:
Bước 4: Đưa mẫu vào hộp cắt:
- Lắp hộp cắt, cố định 2 thớt bằng 2 ốc vít.
- Đặt dưới đáy hộp 1 tấm đá thấm.

- Đặt dao vòng đất lên phía trên hộp cắt, đẩy mẫu vào vị trí hộp cắt.
- Đặt 1 tấm đá thấm lên trên mẫu, rồi đậy nắp hộp mẫu.
Bước 5:
- Lắp đặt vòng ứng biến, đồng hồ đo biến dạng. Đồng thời kiểm tra và lắp trục
truyền lực thành hệ kín.
- Lắp và giữ khung truyền lực thẳng đứng.
- Lắp quang treo và đặt quả cân lên quang treo ứng với cấp áp lực đầu tiên.
- Chỉnh đồng hồ đo về vạch “0”.
Bước 6:
- Tháo 2 chốt cố định 2 thớt ra và bật công tác cho máy quay, bắt đầu công tác cắt
đất. Tốc độ máy quay 1.25mm/phút.
- Mẫu được coi là bị cắt khi: Số đọc trên đồng hồ đo biến dạng không tăng và đột
nhiên dừng lại, sau đó giảm. Đồng thời khoảng cách giữa 2 thớt lệch nhau khoảng 5mm.
Ghi ngay số đọc ở thời điểm biến dạng không tăng.
Bước 7:
- Tháo dỡ và bảo quản dụng cụ: Các bước thao tác khi dỡ mẫu ra làm tuần tự theo
thứ tự ngược lại với khi lắp đặt mẫu để cắt.

25