THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN (SPT)

THÍ NGHIỆM
XUYÊN TIÊU CHUẨN
(SPT)


1 – NGUYÊN LÝ THÍ NGHIỆM
Là tên gọi tắt theo tiếng Anh:

Standard Penetration Testing
Nguyên lý:
1. Sử dụng lực rơi tự do của búa nặng 63.5kg từ độ
cao 760 mm xuống đầu xuyên
2. Số lần búa rơi (N) đủ để ống mẫu xuyên vào đất
300 mm (sau khi nó đã cắm xuống đất nhờ trọng
lực và bộ đóng) được coi là lực kháng xuyên (N)


2 – THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM


2 – THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
Thiết bị khoan tạo lỗ
Ống lấy mẫu có đường kính trong là 38 mm
và đường kính ngoài 51 mm
Quả tạ nặng 63.5 kg và rơi ở độ cao 760 mm

Ống lấy mẫu SPT


3 – TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
Khoan tạo lỗ đến độ sâu thí nghiệm

Làm sạch đáy hố khoan
Lắp ống lấy mẫu vào cần, đưa xuống đáy hố khoan
Cho rơi quả tạ xuống đầu cần:


Đập ống xuyên để ngập 15 cm, không cần đếm số

nhát đập
 Đập tiếp, đếm số nhát đập N1 để ống xuyên được 15
cm
 Đếm số nhát N2 để ống xuyên tiếp 15 cm nữa


3 – TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
Rút ống lấy mẫu lên, bổ đôi và thu lấy mẫu
đất, đem về thí nghiệm trong phòng
Lặp lại các bước 1 đến 4. Thường ta cứ thí
nghiệm 2 m sâu một lần
Nếu đã đập quá 100 nhát đập mà ống xuyên
vẫn chưa qua được 30 cm thì ta cũng dừng thí
nghiệm lại


4 – CHUẨN HÓA SỐ ĐỌC
Lực kháng xuyên (N) phụ thuộc vào năng lượng hữu ích
của búa và chiều sâu của điểm thí nghiệm, do đó sau khi
thí nghiệm xong cần phải hiệu chỉnh số đọc khi thí nghiệm
Năng lượng toàn phần do búa rơi là:
E = 63.5 kg × 0.76 m = 48.3 kg.m

Tuy nhiên năng lượng này không hoàn toàn chuyển tới
ống lấy mẫu, mà nó còn mất mát năng lượng do:
 Ma sát giữa búa rơi với trục dẫn hướng, giữa dây kéo với
ròng rọc
 Do người thí nghiệm khi thả dây để búa rơi, không thả tự do
mà vẫn hơi níu lại
 Ma sát giữa đất và lỗ khoan với cần xuyên


4 – CHUẨN HÓA SỐ ĐỌC
Bảng VI-1 trình bày năng lượng hiệu quả trung bình
thống kê ở một số nước để tham khảo.

 Ở Việt Nam, tạm lấy năng lượng hữu ích khoảng
35÷55%
Hiệu chỉnh với 2 hệ số sau:


4 – CHUẨN HÓA SỐ ĐỌC

 Ở nước ta, có thể lấy CE = 0.5 ÷ 0.8
 CN là hệ số độ sâu, được nhiều tác giả kiến nghị như
sau:

σ’v0 là ưs hữu hiệu phương đứng do bản thân đất gây ra, bar
(=kG/cm
 Với độ2)sâu nhỏ hơn 2m thì nên dùng pt của Peck hoặc

Skempton

5 – ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT VẬT LÝ
Từ thí nghiệm SPT, ta có thể dự báo các tính
chất cơ lý, thiết kế móng, dự báo sức chịu tải, …
Tuy nhiên, các tương quan có độ tin cậy nhỏ do 3
lý do sau:

 Năng lượng hữu hiệu của thiết bị SPT không biết
 Thí nghiệm SPT là động, trong khi các chỉ tiêu cơ lý là
tĩnh
 SPT ra đời 70 năm người ta mới bắt đầu quan tâm đến
việc chuẩn hóa số đọc


5 – ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT VẬT LÝ
Đánh giá độ chặt tương đối của đất rời:
 Tezaghi và Peck (1967) đưa ta tương quan giữa N (chưa hiệu
chỉnh) với độ chặt tương đối D trong bảng dưới cho đất rời:

 Đối với đất dính, Szechy và Varga (1978) đưa ra tương quan
giữa độ sệt B và N60, tuy nhiên độ tin cậy không cao vì đất có
độ nhạy cảm khác nhau thi sẽ có tương quan khác nhau


6 – ĐÁNH GIÁ TÍNH BIẾN DẠNG
Đánh giá môđun biến dạng của cát:
 Mô đun biến dạng của cát có thể xác định
sơ bộ:
E = k × N60 bar
k=5 với đất cát lẫn bụi, sét

k=10 với đất cát sạch cố kết
thường
k=15 với đất cát sạch quá cố kết

 Ohya và cộng sự (1982) đề nghị tương
quan:
E = 9.08 × N600.66
bar


6 – ĐÁNH GIÁ TÍNH BIẾN DẠNG
Đánh giá môđun đàn hồi tức thời của sét:
 Ohya và cộng sự (1982) cho rằng mô đun đàn hồi tức
thời Eu của sét có thể tạm tính:

Eu ≈ (6÷50) × N600.63
 Giá trị trung bìnhEu ≈bar
19.3 × N600.63 bar
Đánh giá môđun biến dạng của sét:
 Stroud (1974) ước tính mô đun biến dạng không nở
hông:


6 – ĐÁNH GIÁ TÍNH BIẾN DẠNG
Đánh giá môđun cắt của đất:
 Wroth và cộng sự (1979) cho rằng mô đun cắt tức
thời Gmax có thể tạm tính:

 Mô đun cắt dưới tĩnh tải lâu dài ≈ 5÷10% Gmax

7 – ĐÁNH GIÁ HỆ SỐ K0 VÀ OCR
Đánh giá hệ số K0 và OCR của cát:
 Nói chung, không có tương quan nào (có độ tin cậy
tốt) để dự báo trạng thái ứng suất của đất cát sử dụng
kết quả SPT
Đánh giá hệ số K0 và OCR của sét:
 Có rất ít nghiên cứu tương quan giữa N và OCR, K0
 Mayne và Kemper cho rằng:


8 – ĐÁNH GIÁ SỨC KHÁNG CẮT
Đánh giá sức kháng cắt của đất cát:
 Thô sơ nhất và độ tin cậy thấp là tra bảng 3.4

 Cách tính của Peck, Hanson và cộng sự là thông
dụng nhất


8 – ĐÁNH GIÁ SỨC KHÁNG CẮT
Đánh giá sức kháng cắt của đất cát:

 Cách tính của Schmertmann được cho là tin cậy nhất
nhưng không nên dùng với độ sâu nông (nhỏ hơn 2m)


8 – ĐÁNH GIÁ SỨC KHÁNG CẮT
Đánh giá sức kháng cắt của đất sét:
 Các quan hệ giữa sức chống cắt không thoát nước S u
và thí nghiệm SPT thường có độ tin cậy thấp.

 Trong đó, hai quan hệ phổ biến nhất là:

 Lưu ý rằng, tương quan N và Su phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố khác, ví dụ như tính nhạy cảm của đất sét.


9 – ỨNG DỤNG DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỌC
Meyerhof kiến nghị cách tính sức chịu tải của cọc bêtông
trong đất cát vào năm 1976.
Tuy nhiên, nên dùng phương pháp Schmertmann vì nó áp
dụng được cho mọi loại đất và có độ tin cậy cao nhất
Đầu tiên, số đọc N60 trong thí nghiệm SPT được giới hạn:
 Nếu N60<5 thì lấy N60=0 (bỏ qua ma sát bên khi đất
yếu)
 Nếu N60>60 thì lấy N60=60


9 – ỨNG DỤNG DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỌC
SỨC KHÁNG BÊN

 Trong bảng trên, N nghĩa là N60
 Sức kháng bên cọc bêtông lớn hơn cọc thép


9 – ỨNG DỤNG DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỌC
SỨC KHÁNG BÊN

 Nhận xét, sức kháng bên của cọc trong đất sét (ký
hiệu 1) là cao nhất, giảm dần với đất cát (3) và cuối
cùng là đá vôi (4)

9 – ỨNG DỤNG DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỌC
SỨC KHÁNG MŨI
Ta gọi đất ở mũi cọc là điểm A. Giá trị sức kháng mũi
trung bình qp ở điểm A được tính như sau:


9 – ỨNG DỤNG DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỌC
SỨC KHÁNG MŨI
Sau khi tính Qf và Qp như công thức dưới đây

trong cách tính của Schmertmann, còn có thêm khái
niệm sức chịu tải huy động, đó là:

Như vậy, hệ số an toàn cho sức kháng bên là F f=2; cho
sức kháng mũi Fp=2x3=6 cho cọc bê tông và cọc H; và
Fp=2x2=4 cho cọc ống thép


12 – TÓM TẮT THÍ NGHIỆM SPT