Thí nghiệm Địa chất công trình

Bài 1 : Xác định khối lợng riêng của đất
I. Mục đích yêu cầu thí nghiệm
- Khối lợng riêng của đất
S
(g/cm
3
, t/m
3
) là khối lợng của một đơn vị thể tích của hạt đất.
- Nó phụ thuộc vào thành phần khoáng vật của đất.
- Là chỉ tiêu thực nghiệm (trực tiếp) để tính toán và xác định các chỉ tiêu tính toán khác
nh n, e, G....
I. Dụng cụ thí nghiệm
- Bình tỷ trọng loại 50cm
3
- Sáng có lỗ d = 2mm
- Cối sứ, chày cao su
- Cân kỹ thuật
- Bếp cát, nớc cất, nhiệt kế...
II. Trình tự thí nghiệm :
- Lấy 100g mấu đất thí nghiệm đã đợc sấy khô đem vào cối sứ để giã. Đổ đất từ cối cho
vào sàng và chia làm 4 phần đều nhau. Lấy khoảng 1 phần nhỏ : từ 10 - 15g cho vào bình
tỷ trọng, đem cân khối lợng bình và đất.
- Đổ nớc cất vào bình tỷ trọng có đất (1/3 - 1/4 thể tích bình) rồi đem đun sôi từ 30 - 45
phút để phá kết cấu đất và đuổi khí trong lỗ rỗng ra khỏi đất.
- Lấy bình tỷ trọng ra khỏi bếp và đổ thêm nớc cất (1 h) cho đến ngấn và làm nguội bằng
nhiệt độ trong phòng.
- Đo nhiệt độ huyền phù trong bình tỷ trọng chính xác đến 0,5
0
. Đổ nớc cất vào bình đến
vạch chuẩn hoặc đến cổ bình rồi đậy nút có ống mao dẫn để nớc không tràn ra ngoài.

Lau khô bình và mép cổ bình. Cân khối lợng bình và huyền phù.
- Đổ huyền phù ra, rửa sạch bình rồi đổ đầy nớc cất đã đun sôi vào bình, làm nguội đến
nhiệt độ của huyền phù. Cân khối lợng bình đầy nớc.
II. Kết quả thí nghiệm
- Khối lợng của bình khô tuyệt đối : g
0
= 32,2 g
- Khối lợng của bình khố có chứa đất khô : g
1
= 32,2 g
Khối lợng đất khô tuyệt đối có trong bình m
0
= 7,8 g
Lấy
n
= 1 g/cm
3
)/(6,21
5,1397,1348,7
8,7
3
120
0
cmg
mmm
m
nS
=
+
=

+
=

Mẫu
đất
số
N
0
Số thí
nghiệm
N
0
Khối lợng đất
khô tuyệt đối
có trong bình
tỷ trọng m
0
(g)
Khối lợng bình
tỷ trọng có
huyền phù m
1
(g)
Khối lợng bình
tỷ trọng chứa
đầy nớc m
2
(g)
Khối lợng
riêng của đất

(g/cm
3
)
1 1 7,8 139,5 134,7
2,6
Bài 2 : Xác định độ ẩm tự nhiên của đất
I. Mục đích yêu cầu thí nghiệm
- Độ ẩm của đất biểu thị bằng tỷ số % của khối lợng nớc thoát ra khỏi mẫu đất khi sấy khô
ở nhiệt độ 105
0
- 110
0
C và khối lợng hạt đất trong mẫu đất đem sấy.
- Gia strị của W thể hiện lợng nớc chứa trong đất, giúp cho việc đánh giá trạng thái của
đất.
- Là chỉ tiêu thực nghiệm để tính toán các chỉ tiêu tính toán khác : độ bão hoà G, độ sệt B,
hệ số rỗng e...
II. Dụng cụ thí nghiệm
- Tủ sấy có điều chỉnh nhiệt độ đến 300
0
C
- Cân kỹ thuật
- Bình hút ẩm có CaCl
2
- Hộp nhôm có nắp
- Sàng có lỗ d = 1mm
- Cối sứ, chày sứ có đầu bọc cao su, khay phơi đất
III. Tiến hành thí nghiệm
- Xác định khối lợng hộp nhôm đã sấy khô (m
0

) bằng cân kỹ thuật và ghi số hiệu hộp
- Dùng dao cắt một lợng đất (40-80g) ở trạng thái tự nhiên cho vào hộp nhôm, đậy nắp lại,
dùng cân kỹ thuật xác định đợc khối lợng đất và hộp nhôm m
1
.
- Đa hộp nhôm có đất đã mở nắp vào tủ sấy. Sấy mẫu đất ở nhiệt độ 105
0
- 110
0
C trong
một thời gian xác định.
- Sau đó, lấy mẫu đất ra để nguội trong bình hút ẩm có CaCl
2
trong 45 - 60 phút rồi xác
định khối lợng trên cân kỹ thuật : hoọp và đất đã sấy là m
2
IV. Xử lý kết quả :
Bảng ghi kết quả thí nghiệm độ ẩm ;
Mẫu
đất
số
N
0
Số hiệu
hộp
nhôm
N
0
Khối lợng hộp
nhôm và nắo

m
0
(g)
Khối lợng hộp
nhôm có nắp
và đất cha sấy
m
1
(g)
Khối lợng hộp
nhôm có nắp và
đất đã sấy m
2
(g)
Độ ẩm của đất
(g/cm
3
)
1 6 9,8 84,1 68,9
25,5
Công thức tính độ ẩm của đất ;
%5,25%100
8,99,68
9,681,84
%100
02
21
=

=


=
mm
mm
W
Bài 3. Xác định khối lợng thể tích tự nhiên của đất
I. Mục đích yêu cầu thí nghiệm
- Khối lợng thể tích tự nhiên của đất
W
là khối lợng của một đơn vị thể tích đất có kết cấu
và độ ẩm tự nhiên (mẫu đất nguyên dạng).
- Vì ở thí nghiệm là loại đất mềm dính có kết cấu không phá hoại và độ ẩm thiên nhiên tại
hiện trờng nên ta sử dụng phơng pháp dao vòng
II. Các dụng cụ thí nghiệm
- Dao vòng làm bằng kim loại không gỉ, có mếp sắc, thể tích V = 50cm
3
(đất càng có
nhiều hạt to thì thành dao dầy và đờng kính lớn hơn)
- Thớc cặp
- Dao cắt đất lỡi thẳng
- Cân kỹ thuật
- Các tấm kính phẳng
- Dụng cụ để xác định độ ẩm
III. Trình tự thí nghiệm
- Xác định thể tích dao vòng V = 50cm
3
- Xác điịnh khối lợng dao vòng m
0

và số hiệu dao
- Đặt mép sắc của dao vòng và dụng cụ lấy mẫu lên khoanh đất rồi ấn thẳng đứng, từ từ để
dao vòng ngập hẳn vào trong khối đất. Dùng dao cắt đất gọt bỏ phần đất d thùa ở hai đầu
dao vòng, đảm bảo mặt đất ở 2 đầu dao vòng thật phẳng.
- Đặt dao vòng có chứa mẫu đất đợc đặt lên cân kỹ thuật, ta xác định đợc khối lợng m
2
- Xác định đô ẩm nh thí nghiệm ở bài 2
IV. Xử lý số liệu
Bảng số liệu tính khối lợng thể tích
W
:
Mẫu
đất
số
N
0
Số hiệu
hộp
nhôm
N
0
Dung
tích dao
vòng
V(cm
3
)
Khối l-
ợng dao
vòng m

0
(g)
Khối l-
ợng 2
tấm đậy
m
1
(g)
Khối lợng
hộp nhôm có
nắp và đất đã
sấy m
2
(g)
Khối lợng
thể tích
W
(g/cm
3
)
1 19 50 46,3 0 141,1
1,896
Công thức tính khối lợng thể tích
W
:
)/(896,1
50
3,4601,141
3
102

cmg
V
mmm
W
=

=

=

Bài 4 : Tìm khối lợng thể tích đất khô, độ rỗng, hệ số rỗng,
và độ b o hoàã
I. Khối lợng thể tích đất khô (
C
)
-
C
là khối lợng của một đơn vị thể tích của đất khô có kết cấu thiên nhiên (g/cm
3
). Đối
với các loại đất không thay đổi thể tích khi sấy khô thì khối lợng thể tích cốt đất có thể
xác định trực tiếp bằng cách cân mẫu đất khô tuyệt đối (sấy khô ở 150 - 110
0
C với khối
lợng hkông đổi). Đối với đất bị co ngót khi sấy khô thì ta sử dụng công thức :
)/(51,1
5,2501,01
896,1
01,01
3

cmg
W
W
C
=
+
=
+
=


Trong đó : W là độ ẩm của đất (%)
- ý nghĩa :
C
dùng để đánh giá độ chặt của đất
II. Độ rỗng của đất ( n )
- Là tỷ số phần trăm thể tích lỗ rỗng trong một đơn vị thể tích đất. Đợc tính bằng công
thức sau :
%42%100.
)5,2501,01.(6,2
896,1
1%100.
)01,01(
1
Ư

+
=
+
=
W
n
S
W


III. Hệ số rỗng ( e )
- Hệ số rỗng e là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng và thể tích hạt đất. Nó đợc xác định dựa vào
một trong các công thức sau :
72,01
896,1
)5,2501,01.(6,2
1
)01,01(
=
+
=
+
=
W
S
W

e


- Hế số rỗng e đặc trng độ chặt và mức độ nén chặt của đất.
IV. Độ b o hoà ( G ) ã
- Là đại lợng biểu thị mức độ (%) nớc chứa trong lỗ rỗng của đất, đợc xác định bằng công
thức :
-
%08,92
1.72,0
5,25.6,2
.
.
100.
====
n
S
r
n
e
W
V
V
G


- Trong đó :
n
= 1 g/cm
3

- là khối lợng riêng của nớc
- Dựa vào giá trị G để phân loại trạng thái bão hoà của đất loại cát.
Bài 5: Xác định thành phần cỡ hạt của đất
I. Mục đích thí nghiệm
- Đất trong tự nhiên có nhiều loại hạt khoáng vật có kích cỡ khác nhau : phân tích thành
phần hạt đất là xác định hàm lợng % khối lợng của từng nhóm hạt có đờng kính gần bằng nhau
trong mỗi loại đất.
- Kết quả phân tích thành phần hạt đất dùng để phân loại đất đá, xác định đờng kính d
60
và d
10
, đánh giá tính đồng nhất, tính thấm của đất, phục vụ việc cải tạo tính chất bằng cách thay
đổi thành phần hạt của chúng....
II. Dụng cụ thử
- Bộ sàng tiêu chuẩn có kích thớc lỗ : 10; 5; 2,5; 1; 0,25; 0,1.
- Cân kỹ thuật
- Cối sứ, chày có đầu bọc cao su
- Tủ sấy, bình hút ẩm, bát đựng đất, dao cắt đất, ....
III. Tiến hành thí nghiệm
- Lắp các sàng thành chồng theo thứ tự tăng dần kích thớc lỗ sàng kể từ đáy.
- Lấy khoảng 300g đất đã đợc phơi khô, cho chúng vào chồng sàng. Lắc đều chồng sàng
trong vòng 3 - 5 phút, các hạt đất qua sàng sẽ phân thành nhóm có đờng kính gần bằng nhau.
- Cân khối lợng của từng nhóm cỡ hạt giữ lại trên từng sàng, kết quả lấy chính xác đến
0,01g.
IV. Xử lý số liệu
Kết quả phân tích đợc thống kê ở bảng :
Đại
lợng
Đờng kính các nhóm hạt đất (mm)
> 1 5 2 1 0 0

Khối
lợng
nhóm
hạt
(g)
1 4 7 2 8 3 1 2
Hàm
lợng
từng
nhóm
hạt
(%)
5 1 2 7 2 1 4 0
Hàm
lợng
cộng
dồn(
%)
1 9 8 5 4 1 5 0