Báo cáo thí nghiệm cơ học đất đh sư phạm kỹ thuật TPHCM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA XÂY DỰNG

BÁO CÁO

THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức
SVTH: VŨ VĂN ĐỨC
MSSV: 16127045

TP. HỒ CHÍ MINH – 2018


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

MỤC LỤC
Bài 1.1 : XÁC ĐỊNH DUNG TRỌNG TỰ NHIÊN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 1
Bài 1.2 : XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ
NGHIỆM ........................................................................................................................ 3
Bài 2: XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN NHÃO VÀ GIỚI HẠN DẺO CỦA ĐẤT..................... 7
Bài 3: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT TRONG
PHÒNG THÍ NGHIỆM ................................................................................................ 13
Bài 4: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ CHẶT TIÊU CHUẨN CỦA ĐẤT TRONG
PHỒNG THÍ NGHIỆM ................................................................................................ 18
Bài 5: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT ....................... 23

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

Bài 1.1 : XÁC ĐỊNH DUNG TRỌNG TỰ NHIÊN TRONG PHÒNG
THÍ NGHIỆM
I. Mục đích thí nghiệm:
 Cung cấp kiến thức về định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định dung trọng
riêng của đất.
 Cung cấp kỹ năng tiến hành thí nghiệm, phân tích số liệu, đánh giá thí nghiệm theo
các tiêu chuẩn hiện hành.
 Cung cấp kỹ năng làm việc nhóm.

II. Khái niệm các đại lượng:
Dung trọng của đất là trọng lượng trên một đơn vị thể tích của đất, tính bằng tỷ số
giữa trọng lượng và thể tích của mẫu đất.
𝛾=

𝑊
𝑉

 W: Trọng lượng riêng của mẫu đất
 V: Thể tích của mẫu đất.
Khối lượng riêng, 𝜌: Khối lượng trên một đơn vị thể tích ( g/cm3, kg/m3, T/m3 )
Trọng lượng riêng, 𝛾: Trọng lượng trên một đơn vị thể tích ( N.cm3, kN/m3 )
𝛾 =𝑔×𝜌
Khối lượng riêng của nước, 𝜌𝑤 = 1 𝑔/𝑐𝑚3
Trọng lượng riêng nước, 𝛾 𝑤 = 𝑔 × 𝜌𝑤

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

1


GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

Thí nghiệm cơ học đất

III. Dụng cụ thí nghiệm: Phương pháp dao vòng

IV. Trình tự thí nghiệm:
 Chuẩn bị thí nghiệm:
Dùng thước kẹp, đo đường kính trong dao vòng (R), và đo chiều cao dao vòng (h).
( làm tròn đến số thập phân thứ 2)
Xác định thể tích dao vòng, 𝑉 = 𝜋𝑅2 . ℎ
Dùng cân điện tử đo khối lượng dao vòng ( chính xác đến 0.01g)
 Tiến hành thí nghiệm:
1. Dùng dao dây cung cắt mẫu đất với chiều cao lớn hơn chiều cao dao vòng 1 cm.
2. Dùng dao thẳng, gọt bằng mẫu đất, đặt đầu sắc dao vòng lên mẫu.
3. Đặt lên trên mặt dao vòng một tấm kính phẳng, ấn nhẹ dao vòng vào mẫu đất theo
chiều thẳng đứng một đoạn khoảng 2/3 dao vòng.
4. Dùng dao phẳng gọt bỏ phần đầu thừa.
5. Dùng vòng đệm đặt lên dao vòng và tiếp tục nhấn dao vòng vào trong mẫu đất cho
đến khi dao vòng ngập sâu vào trong mẫu đất một đoạn khoảng 0.2 đến 0.5 cm.
6. Gọt phần đầu thừa xung quanh và nhô lên mặt dao vòng.
7. Cân dao vòng chứa đất.

V. Kết quả thí nghiệm:
ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

2


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

Số lần đo

Lần 1

Lần 2

1

2

6.176

6.178

2

2

Thể tích dao vòng V, (cm3)

59.91

59.95

Khối lượng dao vòng mo, (g)

44.3

43.08

Khối lượng dao vòng + đất m (g)

179.33

180.1

Khối lượng của đất W, (g)

135.03

137.02

22.5

22.9

Dao vòng số
Đường kính 𝜙(𝑐𝑚)
Chiều cao h, (cm)

Dung trọng của đất, 𝛾 ( 𝑘𝑁/𝑚3 )

Trung bình

22.7

VI. Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng kết quả thí nghiệm:
 Sai số giữa hai lần thí nghiệm là: ∆𝛾 =

|𝛾1 −𝛾2 |
𝛾1

× 100 =

|22.5−22.9|
22.5

× 100 = 1.78%

 Sai số 1.78% giữa hai lần thí nghiệm là sai số tương đối nhỏ không vượt quá 10%,
chấp nhận được. Nguyên nhân gây ra sai số có thể là do sai số từ dụng cụ đo, quá
trình làm tròn số, quá trình đo đạc không thực sự chính xác…
 Qua kết quả thí nghiệm, cho thấy rằng đất được dùng thí nghiệm là đất tương đối
tốt, có dung trọng khá lớn. Đất thí nghiệm là đất sét pha, có màu nâu đỏ.

BÀI 1.2: XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG
THÍ NGHIỆM
I. Mục đích thí nghiệm:
 Cung cấp kiến thức về định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định độ ẩm tự
nhiên của đất.
 Cung cấp kỹ năng tiến hành thí nghiệm, phân tích số liệu, đánh giá thí nghiệm theo
các tiêu chuẩn hiện hành.

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

3


GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

Thí nghiệm cơ học đất

 Cung cấp kỹ năng làm việc nhóm.
II. Khái niệm các đại lượng:
Độ ẩm của đất (𝜔) là tỷ số giữa khối lượng nước chứa trong lỗ rỗng của đất và khối
lượng hạt đất ở trạng thái khô.

III. Dụng cụ thí nghiệm:

IV. Trình tự thí nghiệm:
1. Lấy khoảng 15g đất.
2. Cho mẫu đất vào cốc nhôm có khối lượng (mo), đã được đánh số .
3. Đem cân trên cân điện tử, xác định khối lượng của cốc nhôm với mẫu đất ẩm (ma).
ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

4


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

4. Sấy khô đến khối lượng không đổi trong lò sấy ở nhiệt độ 105oC .

 Thời gian sấy khô mẫu đất
 Sấy lần đầu
-

3 giờ đối với cát và cát pha sét .

-

5 giờ đối với đất sét và đất sét pha cát .

-

8 giờ đối với đất pha thạch cao.

 Mỗi lần sấy lại
-

1 giờ đối với đất cát và á cát .

-

2 giờ đối với đất sét, á sét và đất pha thạch cao hoặc tạp chất hữu cơ

5. Lấy cốc ra khỏi tủ sấy, đậy nắp ngay lại. Đất không dẻo có thể để nguội ở phòng
ẩm; đất dẻo nên để nguội trong bình hút ẩm từ 45-60 phút để làm nguội mẫu thử.
6. Cân cốc có mẫu thử đã sấy khô trên cân điện tử (mk).
V. Kết quả thí nghiệm:

Số lần thí nghiệm

Lần 1

Lần 2

Lon số
Khối lượng lon (𝑚0 , 𝑔)

1
14.53

2
14.66

KL lon + đất ẩm (𝑚𝑎 , 𝑔)
KL lon + đất khô (𝑚𝑘 , 𝑔)

29.56
27.81

29.96
28.23

KL nước chứa trong đất (𝑚𝑤 , 𝑔)

1.75

1.73

KL hạt đất (𝑚𝑠 ,g)
Độ ẩm của đất ở lần thí nghiệm thứ i: 𝜔𝑖 %

13.28
13.17

13.57
12.74

Độ ẩm trung bình của đất 𝜔%

12.96

VI. Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng kết quả thí nghiệm.
 Qua 2 lần thí nghiệm, ta có được giá trị trung bình của đất 𝜔(%) = 12.96
 Sai số kết quả giữa hai lần thí nghiệm ∆𝜔 =

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

|𝜔1 −𝜔2 |
𝜔1

× 100 = 3.26 %

5


GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

Thí nghiệm cơ học đất

 Sai số 3.26 % là tương đối nhỏ và bé hơn sai số cho phép. Nguyên nhân gây sai số

có thể là do sai số dụng cụ đo hoặc người thực hiện thí nghiệm còn sai sót trong
quá trình đo, đọc và tính toán số liệu.
 Nhìn chung quá trình thí nghiệm diễn ra tốt.

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

6


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

BÀI 2: XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN NHÃO VÀ GIỚI HẠN DẺO CỦA ĐẤT
I.

Mục đích thí nghiệm:

 Cung cấp kiến thức về định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định giới hạn chảy,
giới hạn nhão của đất.
 Cung cấp kỹ năng tiến hành thí nghiệm, phân tích số liệu, đánh giá thí nghiệm theo
các tiêu chuẩn hiện hành.
 Cung cấp kỹ năng làm việc nhóm.
II.

Khái niệm các đại lượng:

Giới hạn nhão (LL) là hàm lượng nước khi đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng
thái nhão.
Giới hạn dẻo (PL) là hàm lượng nước mà tại đó đất bắt đầu chuyển từ trạng thái

cứng sang thể hiện tính chất dẻo.
Chỉ số dẻo là khoảng hàm lượng nước chứa trong đất mà trong khoảng đó đất thể
hiện tính dẻo, được tính bằng hiệu số giữa giới hạn nhão và giới hạn dẻo:
𝑃𝐼 = 𝐿𝐿 − 𝑃𝐿
Chỉ số dẻo (PI) dùng để phân biệt loại đất:
 Đất cát phá sét: 1 ≤ 𝑃𝐼 ≤ 7
 Đât sét pha cát: 7 ≤ 𝑃𝐼 ≤ 17
 Đất sét: ≥ 17
Chỉ số nhão đo độ chứa nước tự nhiên so với các giới hạn. Nó được tính bằng tỉ số
của hiệu số hàm lượng nước tự nhiên W, giới hạn dẻo, giới hạn nhão:
𝐿𝐼 =

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

𝜔 − 𝑃𝐿
𝐿𝐿 − 𝑃𝐿

7


GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

III.

Thí nghiệm cơ học đất

Dụng cụ thí nghiệm:

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

8


GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

IV.

Thí nghiệm cơ học đất

Trình tự thí nghiệm:

 Chuẩn bị thí nghiệm
1. Dùng đất được hong khô ở điều kiện tự nhiên hoặc sấy khô, không được dùng đất
sấy khô ở nhiệt độ lớn hơn 60oC.
2. Dùng phương pháp chia tư để lấy khoảng 200g đất qua rây No # 40 (0.5mm)
3. Đem đất đã nghiền nhỏ cho vào bát, rót nước cất vào bát đựng đất, dùng dao con
trộn đều cho thật kỹ sao cho đất đạt trạng thái như hồ đặc.
4. Sau đó đặt mẫu thí nghiệm vào bình thủy tinh, đậy kín trong khoảng thời gian ≥ 2h
trước khi đem thí nghiệm.
 Tiến hành thí nghiệm
1. Cho thêm 1 lượng nhỏ nước vào bát đựng đất trộn đều, chờ 15 – 20 phút cho mẫu
đất trộn se mặt (chú ý ước chừng không cho mẫu quá ẩm).
2. Lau ướt chỏm cầu bằng khăn ướt, trét đất đã trộn vào chỏm cầu. Tránh không để
xuất hiện bọt khí trong đất, bảo đảm độ dày của cả lớp đất >10mm và chỉ trét đất vào
khoảng 2/3 chỏm cầu (để hở 1/3 chỏm cầu phía trên).
3. Dùng dao cắt rãnh vạch một đường thẳng từ trên xuống. Giữ dao vạch thẳng góc với
mặt chỏm cầu (đuôi dao làm tâm). Dao cắt rãnh này chia đất thành 2 phần cách xa
nhau dưới đáy là 2mm, phía trên là 11mm và bề dày đất ở hai bên rãnh là 8mm.
ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

9


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

4) Quay đều cần quay với tốc độ 2 vòng/1s; phần đất ở hai bên sụp xuống và từ từ
khép lại dài 12.7mm thì ngừng quay. Đếm số lần đập cần thiết để phần dưới của rãnh
đất khép lại một đoạn dài 12.7mm. Rãnh đất được khép lại phải do đất chảy ra khi
quay đập chứ không phải do sự trượt của đất với đáy đĩa.

V.
Kết quả thí nghiệm:
 Xác định giới hạn nhão
Kết quả thí nghiệm xác định giới hạn nhão
Khối lượng đất lọt sàng 40:

Lần 1
(30-40 lần)

2nd
(15-30 lần)

3rd
(5-15 bows)

Lần thí nghiệm

1

2

3

Khối lượng cốc, M1 (g)

14,72

12,20

14,6

Khối lượng cốc + đất ẩm, M2(g)

33,51

32,1

31,02

Số lần đập, N

35

16

9

Khối lượng cốc + đất khô, M3(g)

27,66

25,45

25,84

Khối lượng đất khô

12,74

13,25

11,24

Khối lượng nước

5,05

6,65

5,98

150-200g

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

10

Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

Độ ẩm,  (%)

45,28

50,18

51,2

LL (%)

47,16

47,89

47,01

=> 𝑳𝑳𝒕𝒃 = 𝟒𝟕. 𝟑𝟓 %

ĐƯỜNG CONG CHẢY
52
51

ĐỘ ẨM (%)

50
49

48
47
46
45
44
0

5

10

15

20

25

30

35

40

SỐ LẦN ĐẬP, N

Dựa vào biểu đồ đường cong chảy có thể suy ra LL=47.52 %

 Xác định giới hạn dẻo:
Kết quả thí nghiệm xác định giới hạn dẻo
Tối thiểu 6 gam đất ẩm

Lần 1

Lần 2

Cốc số

1

2

Khối lượng cốc, M1 (g)

14,71

14,41

Khối lượng cốc + đất
ẩm, M2(g)

20,77

23,85

Khối lượng cốc + đất
khô, M3(g)

19,47

21,8

Khối lượng đất khô, g

4,76

7,39

Khối lượng nước

1,3

2,05

Độ ẩm,  (%) (PL)

27,3

27,7

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

11


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

=> 𝑃𝐿𝑡𝑏 = 27.5 %
VI.

Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng kết quả thí nghiệm:

 Về kết quả tính toán giới hạn nhão nhìn chung có sự khác biệt ∆ = 0.35%, tuy
nhiên sai số này rất bé.
 Dựa vào kết quả của thí nghiệm trên có thể suy ra được chỉ số dẻo của đất dùng
làm thí nghiệm: PI = 47,35 – 27,5 = 19,85% > 17 => Loại đất thí nghiệm là đất sét
 Phương trình đường A: PI=0.73 ( LL-20 ) = 0.73 ( 47.35 – 20 ) = 19.97 > 19.85
=> Nằm dưới đường A => Đất thuộc vùng ML-OL => Loại đất trên là đất sét.
Hàm lượng hạt mịn >50%, bụi, cát rất mịn, bột đá á cát ít dẻo.

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

12


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

BÀI 3: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT
TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
I.

Mục đích thí nghiệm:

 Cung cấp kiến thức về định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định thành phần
hạt của đất trong phòng thí nghiệm.
 Cung cấp kỹ năng tiến hành thí nghiệm, phân tích số liệu, đánh giá thí nghiệm theo
các tiêu chuẩn hiện hành.

 Cung cấp kỹ năng làm việc nhóm.

II.

Khái niệm các đại lượng.

Thành phần hạt của đất là hàm lượng nhóm hạt có độ lớn khác nhau ở trong đất, được
biểu diễn bằng % so với khối lượng mẫu đất khô tuyệt đối đã lấy để phân tích.

Biểu thị tỷ lệ về khối lượng các hạt theo %:

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

13


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

Grain size (mm)

III.

Dụng cụ thí nghiệm: Phương pháp rây sàng

IV.

Trình tự thí nghiệm:

 Chuẩn bị thí nghiệm.
ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

14


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

1. Mẫu đất thí nghiệm sẽ được phơi khô ngoài trời hoặc được sấy
khô trong lò sấy với nhiệt độ < 60oC.
2. Dùng chày bọc cao su hay bóp bằng tay để tách các hạt đất dính
với nhau, không đập mạnh để tránh làm vỡ các hạt đất.
3. Dùng phương pháp chia tư để lấy m (gam) đất ra làm thí nghiệm, tùy thuộc vào
từng loại đất mà giá trị m có thể lấy như sau :
 100-200g đối với đất không chứa hạt kích thước >2mm
 300-900g đối với đất chứa đến 10% hạt kích thước >2mm
 1000-2000g đối với đất chứa 10-30% hạt kích thước >2mm
 2000-5000g đối với đất chứa trên 30% hạt kích thước > 2mm.
4. Làm sạch sàng rây
5. Cân các sàng rây đã làm sạch ghi khối lượng từng sàng.
6. Sắp xếp bộ rây có đường kính lỗ rây từ lớn đến nhỏ theo thứ tự từ trên xuống. Rây
có đường kính 10mm, 5mm, 2mm, 1mm, 0.5mm và đáy rây.
 Tiến hành thí nghiệm
1. Cho m (gam) đất vào rây, lắc bằng tay hoặc bằng máy qua bộ rây tiêu chuẩn.
2. Theo lý thuyết sàng đến khi nào ở mỗi rây khối lượng đất qua rây không thay đổi
quá 1%
3. Cân đất cộng dồn trên mỗi rây ( để cho chính xác có thể cân luôn rây và đất , sau đó
trừ đi khối lượng rây đã được cân trước để suy ra khối lượng của đất).

4. Khối lượngcủa đất lọt qua rây nào đó là khối lượng của đất tổng cộng trừ đi khối
lượng của đất giữ trên rây cộng dồn .
V.

Kết quả thí nghiệm:
Kết quả thí nghiệm xác định thành phần hạt của đất

Cỡ sàng

4
10

Đường
kính (mm)

Khối
lượng
sàng (g)

4.75
2

493.12
450.83

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

Khối
lượng
sàng + đất

(g)
493.15
451.31

Khối
lượng đất
trên sàng
(g)
0.03
0.48

Phần trăm Phần trăm
trên sàng lọt sàng %
%
0.02
0.24

99.98
99.74
15


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

20
40
60
140

200
0
Tổng

0.85
0.425
0.25
0.106
0.075
0

383.01
350.97
318.8
313.1
302.27
370.76

384.65
354.75
389.4
432.92
304.96
371.58

1.64
3.78
70.6
119.82
2.69

0.82
199.86

0.82
1.89
35.32
59.95
1.35
0.41
100

98.92
97.03
61.71
1.76
0.41
0.00

Khối lượng mẫu đem thí nghiệm: 199.9 (g)
Ta có sai số ∆𝑚 =

|∑ 𝑚−199.9|
199.9

=

|199.86−199.9|
199.9

= 0.02 < 1%

BIỂU ĐỒ THÀNH PHẦN HẠT

Phần trăm lọt sàng, %

120
100
80
60
40
20
0
0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

-20

Đường kính hạt, (mm)

 Xác định thành phần hạt mịn, thành phần hạt thô.
 Theo tiêu chuẩn USCS, ta có thành phần hạt mịn, hạt khô như sau:
Hạt sỏi

0.02 %

Hạt cát

99.57 %

Hạt mịn

0.41 %

 Xác định tên đất theo USCS
ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

16


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

 Nội suy từ bảng kết quả thí nghiệm ta có:
𝐷60 = 0.246
𝐷10 = 0.126
𝐷30 = 0.174
Cu =
Cc =

𝐷60
𝐷10

=

0.246
0.126

2
𝐷30

𝐷60 ∗𝐷10

VI.

=

= 1.95
0.1742

0.246∗0.126

= 0.98

Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng kết quả thí nghiệm.

 Hàm lượng hạt sỏi < 50% ; Hàm lượng cát + hàm lượng sỏi > 50%
 Hàm lượng hạt mịn <5 %
 Không thỏa mãn điều kiện Cu hoặc Cc
 Đây là đất SP (Sand Poor) theo tiêu chuẩn USCS.
 Nhận xét về thành phần hạt
 Với loại đất trên, thành phần hạt thô chiếm tỉ trọng rất lớn, lên đến
99.59%, còn tỉ trọng hạt sét lại rất nhỏ, chỉ chiếm 0.41%.
 Dự đoán một số tính chất của đất
 Đất có tên là SP (Sand Poor). Đây là loại Cát sạch, nhưng cấp phối kém.
Loại cát này không thích hợp để làm cấp phối cho việc làm đường sá, khả
năng chịu cắt kém.
 Sai số của khối lượng mẫu đem đi thí nghiệm với khối lượng mẫu sau cùng ∆𝑚 =
0.02% là sai số rất nhỏ, không đáng kề, kết quả thí nghiệm thu được tốt.
 Qúa trình thực hiện thí nghiệm diễn ra khá tốt, không gặp sai sót đang kể nào.
 Qua việc ứng dụng kết quả thí nghiệm, đã xác định được loại đất đem đi làm thí
nghiệm là đất

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

17


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

BÀI 4: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ CHẶT TIÊU CHUẨN CỦA ĐẤT
TRONG PHỒNG THÍ NGHIỆM
I.

Mục đích thí nghiệm:

 Cung cấp kiến thức về định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định độ chặt tiêu
chuẩn của đất trong phòng thí nghiệm.
 Cung cấp kỹ năng tiến hành thí nghiệm, phân tích số liệu, đánh giá thí nghiệm theo
các tiêu chuẩn hiện hành.
 Cung cấp kỹ năng làm việc nhóm.
II. Khái niệm các đại lượng:
Độ chặt tiêu chuẩn γtc là độ chặt tương ứng với khối lượng thể tích khô (cốt đất)
lớn nhất của mẫu đất sau khi đã được đầm nén (đầm chặt), ứng với khối lượng thể tích
khô lớn nhất có lượngngậm nước thích hợp.
Việc đầm chặt đất nhằm :
• Làm giảm độ lún của công trình trong tương lai
• Làm giảm độ thấm nước qua công trình bằng đất
• Tăng sức chống cắt của đất
• Tăng khả năng chịu tải của đất nền
III.

Dụng cụ thí nghiệm:

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

18

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

Thí nghiệm cơ học đất

 Cân kỹ thuật có độ chính xác 0.01g
 Sàng có đường kính lỗ 5mm
 Bình phun nước
 Tủ sấy điều chỉnh được nhiệt độ
 Bình hút ẩm có canxi clorua
 Hộp nhôm để xác định độ ẩm
 Dao gọt đất
 Khay để trộn đất, có kích thước 40x60cm
 Cối sứ và chày bọc cao su để nghiền đất
IV.

Trình tự thí nghiệm:

 Chuẩn bị thí nghiệm:
1. Phơi khô đất , dùng chày giả đất nhỏ ra trên
2. Sàng qua rây 5mm loại bỏ những phần đất nằm trên rây .
3. Xác định hàm lượng % của đất trên rây 5mm (phải <3%)
4. Cân trọng lượng khuôn cả đế, không có phần cổ
5. Phun nước với lượng khác nhau để tạo ra đất có độ ẩm khác nhau
 Tiến hành thí nghiệm:
1. Chọn khoảng 3kg đất qua rây 5mm, xác định độ ẩm của mẫu và cho thêm nước vào
để tăng độ ẩm khoảng 2%-3% khối lượng 3kg của đất
 Lượng nước phun thêm vào:

2. Trộn đều mẫu đất sau khi phun nước
3. Cho đất vào khuôn thành 3 lớp, mỗi lớp chiếm khoảng 1/3 thể tích khuôn đầm.

4. Dùng búa nặng 2,45 kg cho rơi tự do ở độ cao 30.5cm để đầm riêng cho từng lớp

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

19


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

5. Khi đầm nén, phải để cho búa rơi tự do và phân bố đều trên mặt đất, số lần đập quy
định riêng cho từng loại đất:
– Đối với cát pha: 25 búa
– Đối với đất sét pha và sét có chỉ số dẻo Ip < 30: 40 búa
– Đối với sét có Ip > 30 búa: 50 búa
Sau khi đầm xong đất ló khỏi mặt khuôn không quá 1cm và không lõm dưới mặt
khuôn
6. Khi đầm xong, cẩn thận tháo cổ khuôn ra và dùng dao gọt bỏ phần đất thừa cho
thật phẳng.
7. Khi gạt bằng, do trong đất có nhiều hạt thô, trên bề mặt mẫu có thể có những vết
lõm. Lúc đó phải lấy đất dư lắp đầy lại.
8. Tháo đế ra khỏi khuôn đầm , đem cân đất cùng khuôn trên cân có độ chính xác 1g,
sau đó xác định dung trọng của lớp đất ẩm.
9. Dung trọng của đất ẩm được tính theo CT sau:
𝛾=

𝑊
𝑉

 Lưu ý:
 Mỗi lần thí nghiệm phải xác định độ ẩm của đất
 Đối với đất loại cát xác , xác định độ ẩm trước khi đầm nện
 Đối với đất loại sét, xác định độ ẩm sau khi cân xong, bằng cách lấy phần đất ở
giữa của mẫu đất đã đầm.
 Tiếp tục thí hi nghiệm như vậy đối với ít h nhất 5 lần thí nghiệm. Nếu thấy
khối lượng thể tích của đất ẩm tăng dần rồi sau đó giảm dần thì thôi.
V.

Kết quả thí nghiệm:
Bảng 1: Xác định độ ẩm của mẫu đất sau khi đầm
Tối thiểu 6 gam đất ẩm

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

Lần 1

Lần 2

Lần 3

20


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

Mẫu số

1

2

3

Khối lượng cốc, M1 (g)

9.43

9.62

9.50

Khối lượng cốc + đất ẩm, M2(g)

25.90

26.48

28.21

Khối lượng cốc + đất khô, M3(g)

25.10

24.90

25.80

Khối lượng đất khô, g

15.67

15.28

16.30

Khối lượng nước

0.80

1.58

2.41

Độ ẩm,  (%)

5.11

10.34

14.79

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ GIỮA ĐỘ ẨM VÀ DUNG TRỌNG KHÔ
16.00

Dung trọng khô kN/m3

14.00

12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Độ ẩm w(%)

Bảng 2: Xác định trọng lượng riêng tự nhiên của các mẫu đất sau khi
đầm
Mẫu đầm số

1

2

3

Độ ẩm dự kiến khi trộn mẫu

5

10

15

Khối lượng cối đầm, g

4329

4329

4329

Khối lượng đất + cối đầm, g

6047

6284

6306

Khối lượng đất, g

1718

1955

1978

942.84

942.84

942.84

1.82

2.07

2.1

Thể tích cối đầm, cm3
Khối lượng riêng tự nhiên của đất,
g/cm3
ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

21


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

Độ ẩm thực tế  (lấy từ bảng 1)

5.11

10.34

14.79

Dung trọng khô, g/cm3

1.67

1.71

1.60

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ GIỮA ĐỘ ẨM VÀ DUNG TRỌNG KHÔ
BÃO HÒA
Dung trọng khô bão hòa

1.72
1.70
1.68
1.66
1.64
1.62
1.60
1.58

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

Độ ẩm w(%)

VI. Nhận xét kết quả thí nghiệm và ứng dụng kết quả thí nghiệm.
 Qua 2 bảng kết quả thu được, cho thấy kết quả chênh lệch không nhiều so với kết
quả dự kiến lúc đầu trước khi làm thí nghiệm. Sai số khá nhỏ, và đây là kết quả tốt,
chấp nhận được. Nguyên nhân gây ra sai số có thể là do sai số từ các dụng cụ đo
đạc, dụng cụ làm thí nghiệm, người thực hiện thí nghiệm còn mắc một số sai sót
trong quá trình làm.
 Kết quả thí nghiện cho thấy, độ ẩm tối ưu là 10% sẽ đạt được dung trọng khô lớn
nhất của mẫu đất là 1.71 g/cm3
 Thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn được sử dụng để xác định giá trị đổ ẩm mà tại đó
đất được đầm chặt nhất thông qua giá trị dung trong khô lớn nhất, và khi đất được
đầm chặt nhất sẽ giúp giảm độ lún cho công trình, nhất là công trình đường, tăng
sức chống cắt và tăng khả năng chịu tải của đất nền.

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

22


Thí nghiệm cơ học đất

GVHD: Ts. Nguyễn Minh Đức

BÀI 5: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
I.

Mục đích thí nghiệm:

 Cung cấp kiến thức về định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định độ chặt tiêu
chuẩn của đất trong phòng thí nghiệm.
 Cung cấp kỹ năng tiến hành thí nghiệm, phân tích số liệu, đánh giá thí nghiệm theo
các tiêu chuẩn hiện hành.
 Cung cấp kỹ năng làm việc nhóm.
II. Khái niệm các đại lượng:
Để đánh giá khả năng chịu lực của đất nền , cần dựa vào các chỉ tiêu sức chống cắt
của đất, là góc ma sát trong 𝜑 và lực dính c. Để xác định các chỉ tiêu này có thể dùng
các phương pháp thí nghiệm sau đây:
 Nén đơn (unconfined compression): áp dụng cho các loại đất có lực dính
 Cắt trực tiếp (direct shear test): có thể thực hiện cho cả đất có lực dính và không
có lực dính
 Nén ba chiều (Triaxal compression test): Thí nghiệm này có thể áp dụng được
cho cả 2 loại đất trên.
 Trong thí nghiệm dưới đây chúng ta sử dụng Phương pháp cắt đất trực tiếp.

Quan hệ giữa sức chống cắt τ và áp lực thẳng đứng trên mặt phẳng cắt
𝜏 = 𝜎. 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐
𝜑: 𝑔ó𝑐 𝑚𝑎 𝑠á𝑡 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 đấ𝑡
𝑐: 𝑙ự𝑐 𝑑í𝑛ℎ đơ𝑛 𝑣ị 𝑐ủ𝑎 đấ𝑡 𝑠é𝑡 ℎ𝑎𝑦 𝑡ℎô𝑛𝑔 𝑠ố 𝑡𝑢𝑦ế𝑛 𝑡í𝑛ℎ 𝑐ủ𝑎 𝑐á𝑐 𝑙𝑜ạ𝑖 𝑐á𝑡

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018

23