Đề tài nghiên cứu khoa học: Thí nghiệm bàn nén hiện trường theo tiêu chuẩn pháp và tiêu chuẩn Việt Nam

1

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG


2


3
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tổng quan
     Là bộ phận chính tiếp nhận phần lớn tải trọng truyền xuống từ phần thân và  
móng công trình, nền đất đóng một vai trò rất quan trọng đảm bảo cho sự   ổn định  
chung của toàn bộ kết cấu. Nền móng của các công trình xây dựng nhà ở, đường xá, 
đê điều, đập chắn nước và một số  công trình khác trên nền đất yếu thường đặt ra 
hàng loạt các vấn đề phải giải quyết như sức chịu tải của nền thấp, độ  lún lớn và sự 
mất  ổn định của cả  diện tích lớn. Nền đất yếu được hiểu là các dạng cấu trúc địa 
tầng tự  nhiên mà khi sử  dụng làm nền công trình có thể  gây hậu quả  bất lợi; không 
thể thỏa mãn các trạng thái giới hạn dẫn tới công trình có thể mất ổn định, có thể lún,  
nghiêng vượt quá giới hạn cho phép hoặc lún kéo dài làm cản trở việc hoàn thành công 
trình, đưa vào khai thác sử  dụng bình thường, đúng tiến độ  mong muốn. Với những  
công trình nền đào đắp và san lấp mặt bằng để  xây dựng đường giao thông, đường 
sắt, sân bay,…việc kiểm tra biến dạng và ổn định của đất nền là vô cùng quan trọng. 
Nhận thấy sự cần thiết của vấn đề nhóm tác giả đã tập chung nghiên cứu và phân tích  
các phương pháp thí nghiệm kiểm tra ổn định của nền đất.
   Có nhiều phương pháp để kiểm tra sức chịu tải của nền sau cải tạo trong đó có 
thí nghiệm hiện trường bằng bàn nén. Thí nghiệm nén hiện trường bằng bàn nén: tải 

trọng lên bàn nén được tăng từng cấp cho đến khi đạt độ lún ổn định của công trình. Ở 
mỗi cấp tải trọng duy trì cho đến khi đất thôi lún để  nghiên cứu tính biến dạng theo  
thời gian của nền đất. Kết quả thí nghiệm là họ các đường cong quan hệ độ  lún­ thời 
gian và đường cong quan hệ tải trọng­độ lún. 
2. Sự cần thiết và lý do chọn đề tài
Trong quá khứ và hiện tại ngành Xây Dựng đã và đang là một trong những ngành  
kinh tế trọng điểm có vai trò đặc biệt trong nền kinh tế quốc dân. Một công trình xây  
dựng được hoàn thành là tập hợp của rất nhiều giai đoạn và nhiều ngành nghề  trong  
đó có nghành địa chất công trình. Như nhóm tác giả đã trình bày ở phần tổng quan, sau 
khi tiến hành khảo sát địa chất thì việc kiểm tra biến dạng và ổn định nền là vô cùng 
quan trọng. Vì nó giúp ta đánh giá một cách chính xác các chỉ tiêu cơ lí của nền đất, từ 
đó người kĩ sư  có thể  tính toán được sức chịu tải của nền đất và đưa ra phương án  


4
thiết kế hợp lí công trình xây dựng  ở  bên trong, trên nền đất. Ở  nước ta hiện nay đã 
đưa ra tiêu chuẩn về phương pháp thí nghiệm bàn nén hiện trường (TCVN 9354:2012).
Phương pháp này tiến hành đơn giản, tuy nhiên phải mất nhiều thời gian để  có  
được kết quả và kết quả thu được có độ chính xác là tương đối, khó có thể thỏa mãn 
nhu cầu của nền xây dựng hiện đại. Nước Pháp – một trong những nước đi đầu trong  
lĩnh vực Xây Dựng với những công trình mang tầm vóc và biểu tượng của thế giới đã  
đưa ra tiêu chuẩn về bàn nén hiện trường mang rất nhiều cái mới và ưu việt hơn hẳn  
so với phương pháp của nước ta. Chính vì thế  nhóm tác giả  nhận thấy rằng việc  
nghiên cứu so sánh và đưa phương pháp này vào ứng dụng ở Việt Nam là vô cùng cần 
thiết.
3. Mục tiêu của đề tài 
  Nghiên cứu chi tiết về nội dung, nguyên lý của thí nghiệm bàn nén hiện trường  
theo tiêu chuẩn NF 94­117­1(Pháp).
  Phân tích, so sánh kết quả thí nghiệm bàn nén theo tiêu chuẩn Pháp và thí nghiệm 
bàn nén theo tiêu chuẩn Việt Nam.

 4. Phương pháp nghiên cứu
    Phương pháp nghiên cứu tài liệu, tham khảo những kiến thức, kinh nghiệm đã 
có trước:  các tài liệu (sách, báo, tiêu chuẩn,  quy phạm, các kết quả  nghiên cứu đã 
được công bố,...) trong và ngoài nước về các vấn đề có liên quan, các báo cáo tổng kết  
đề tài, các dự án thực tế có sử dụng bàn nén hiên trường theo tiêu chuẩn Việt Nam và 
tiêu chuẩn Pháp thực hiên tại Việt Nam. 
  Phương pháp thực nghiệm: dựa vào kết quả thí nghiệm bàn nén theo 2 tiêu chuẩn 
Pháp và Việt Nam tiến hành so sánh, phân tích đánh giá ưu nhược điểm của 2 phương  
pháp này.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Mô đun biến đạng EV của đất nền dựa trên thí nghiệm 
bàn nén hiên trường theo tiêu chuẩn Pháp và Việt Nam.


5
Phạm vi nghiên cứu: Tính toán mô đun biến dạng thông qua thí nghiệm hiện 
trường.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT NỀN VÀ BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI
1.1 . Những khái niệm về ứng suất, biến dạng và các phương pháp xác định
1.1.1. Khái niệm chung  
Có nhiều nguyên nhân gây ra  ứng suất trong  đất thường gặp hơn cả  là trọng 
lượng bản thân đất, sự  thay đổi nước ngầm trong đất và tải trọng từ  công trình tác 
dụng lên đất thông qua móng.  Ứng suất trong đất liên quan chặt chẽ  với biến dạng  
của đất và khả năng tiếp nhận tải trọng từ công trình (sức chịu tải của nền) là những 
biểu hiện cơ  học quan trọng có thể  gây  ảnh hưởng đến việc khai thác và sử  dụng 
công trình. 
1.1.2. Ứng suất do trọng lượng bản thân đất
a. Trường hợp nền đồng nhất
Xét trường hợp nền đất khô đồng nhất có trọng lượng riêng (z) trong điều kiện 

mặt đất nằm ngang,  ổn định. Từ  điều kiện cân bằng theo phương đứng của phân tố 
tách ra tại M tại độ sâu z ta có:
z

(1.1)

b. Trường hợp nền phân lớp
Thường gặp hơn cả trong thực tế là nền đất bao gồm nhiều lớp có chiều dày hữu  
hạn và trong phạm vi mỗi lớp có thể chấp nhận  = const. Gọi chiều dày lớp thứ i là hi 
và trọng lượng riêng tương ứng là i. Ta có công thức:


6
 + 

(1.2)

c. Hậu quả của sự thoát nước và sự thay đổi thể tích
 Đất có thể coi là sự kết hợp mật thiết của nước và các hạt rắn, cả 2 đều có đặc  
tính đàn hồi. Đất khác hầu hết với các vật liệu rắn ở chỗ tỷ lệ thể tích tương đối giữa  
nước và hạt đất có thể  thay đổi dưới tác dụng của  ứng suất. Khi nước lỗ  rỗng của  
khối đất bão hòa nước chịu sự  gia tăng áp suất thì nước có xu hướng chảy ra xung 
quanh nơi có áp suất lỗ  rỗng thấp hơn hoặc không tăng, tốc độ  phụ  thuộc vào tính 
thấm của đất. Trong đất cát và sỏi tốc độ  thấm lớn, trong đất sét và bụi thì rất nhỏ 
gọi là những điều kiện không thoát nước và thoát nước.
Biến dạng dài có thể biểu thị bằng sự thay đổi chiều dày (hoặc sự thay đổi hệ số 
rỗng ( :               =       hoặc      
Khi e được vẽ theo hàm loga, đồ thị các đường nén, đường nở và đường nén lại – 
một cách lý tưởng­ bao gồm hai đường thẳng. Giá trị ứng suất trước cố kết có thể 
nhận được từ độ dốc của các đường cố kết bình thường và đường nở. Từ đường cố 

kết bình thường :    e = ­ log
d. Phân tích ứng suất dựa vào vòng tròn Mohr


7

Hình 1.1. . Vòng tròn Mohr ứng suất

Trong trường hợp phá hoại trượt hoặc biến dạng dẻo liên tục, vòng Mohr biểu thị 
ứng suất pháp và  ứng suất tiếp trên mặt trượt là vòng tròn giới hạn. Các vòng Mohr  
giới hạn với các  ứng suất pháp khác nhau có 1 đường tiếp tuyến chung gọi là đường 
bao phá hoại.
Phương trình của đường bao phá hoại:  
’ = c’ + ’tg

(1.3)


8
Từ  quan hệ  hình học của vòng Mohr và đường phá hoại ta có góc của mặt phá 
hoại là:                                    
(1.4)
e. Phân tích bằng cách sử dụng các đường ứng suất
­ Các đường ứng suất trong hệ tọa độ /
­ Các đường ứng suất trong hệ tọa độ ’/’
­ Các đường ứng suất trong hệ tọa độ t’/s’
­ Các đường ứng suất trong hệ tọa độ q’/p’
f. Lý thuyết trạng thái giới hạn
 Lí thuyết trạng thái tới hạn nêu ra mô hình thống nhất cho tính chất của đất. Lí  
thuyết đã nêu ra mô hình trong đó đất chuyển sang dẻo ở  thể tích giới hạn (=1+), nghĩa 

là chuyển từ tính chất đàn hồi thuần túy đến tính chất đàn hồi – dẻo. Sự dẻo hoặc sự 
trượt cắt được xem như  xảy ra do tổ  hợp của  ứng suất hữu hiệu và thể  tích riêng 
trùng với một mặt trạng thái biên.
g. Áp suất tiếp xúc
Áp suất tiếp xúc là cường độ  tải trọng được truyền từ  đai móng tới nền đất. Sự 
phân bố  áp suất tiếp xúc phụ  thuộc vào cả  độ  cứng của móng và độ  cứng của nền 
đất.
Khi móng tựa lên đất cứng hoặc đá có mô đun biến dạng lớn, tải trọng được 
truyền lên phạm vi diện tích tương đối nhỏ gây nên cường độ ứng suất lớn. Trên nền 
đất có độ  cứng nhỏ  hơn, tải trọng sẽ được phân bố  sang phía bên làm cho giá trị  áp 
suất tiếp xúc nhỏ  hơn; đối với nền đất mền yếu áp suất tiếp xúc có thể  là gần như 
phân bố đều.

h. Nền đất được coi như bán không gian đàn hồi


9
    Mô hình dùng để  phân tích  ứng suất là một bán không gian đàn hồi, cũng cần  
thiết phải thừa nhận mô hình khối đất là đồng nhất và là đàn hồi đẳng hướng. Việc  
chấp nhận những giả định trên có ý nghĩa với điều kiện là các giá trị ứng suất còn nhỏ 
hơn  ứng suất gây nên sự  dẻo của đất và các giới hạn phía dưới và phía ngang  ở 
khoảng cách khá xa so với kích thước công trình.
i. Ứng suất do tải trọng tập trung đặt trên bề mặt

      z =   Ip
Thừa số tải trọng:  Ip =   =  [  ]

(1.5)

5/2

Ứng suất pháp và ứng suất tiếp:   z =  .
k. Ứng suất do tải trọng liên tục
Móng băng là các tải trọng có kích thước chiều dài rất lớn so với chiều rộng.  
Chúng thường tác dụng một tải trọng phân bố đều hoặc như đều dọc theo chiều dài.
Tải trọng phân bố  đều: tìm các  ứng suất chính  ở  điểm đã cho sau đó dùng vòng 
tròn Mohr ứng suất xác định ứng suất theo phương trực giao dựa vào góc  và 
l. Ứng suất do tải trọng phân bố đều gây ra
Ứng suất thẳng đứng ở chiều sâu z là:
             z = q{1­ [  ] 3/2 }

(1.6)

m. Ứng suất thẳng đứng do tải trọng phân bố đều trên diện chữ nhật
z 

= qIR

(1.7)

 Có thể được xác định bằng bảng theo các trị số L/z và B/z.
n. Những chuyển vị đàn hồi
Việc xem xét đất dưới móng là vật thể đàn hồi cũng được chấp nhận để xác định  
chuyển vị  bề  mặt, nghĩa là độ  lún do sự  nén ép đàn hồi. Trong trường hợp tải trọng  
phân bố đều, chuyển vị thẳng đứng bề mặt của một lớp đất có chiều sâu vô hạn: 


10
S = (1­ v

2

) Ip

(1.8)

           q ­ Cường độ áp suất tiếp xúc

           B ­ Kích thước ngang nhỏ nhất
           v ­ Hệ số Poisson
           ­  Thừa số ảnh hưởng đối với chuyển vị thẳng đứng.
 1.2. Lý thuyết chung về lún của nền đất
 1.2.1. Các dạng chuyển vị của nền đất và nguyên nhân gây lún
 a. Nén chặt
Nén chặt là quá trình các hạt đất bị  ép chuyển sang trạng thái lèn chặt hơn cùng 
với sự giảm tương ứng về thể tích và khí thoát ra. Nguyên nhân có thể do trọng lượng 
bản thân hoặc tải trọng phụ trên mặt đất sinh ra.
  b. Cố kết
Quá trình nước lỗ rỗng trong đất dính bão hoà thoát ra do tải trọng tác dụng tăng 
lên gọi là quá trình cố kết. Thể tích giảm dần cho tới khi áp lực nước lỗ  rỗng  ở  bên  
trong đạt cân bằng, việc giảm tải trọng có thể gây ra trương nở làm cho đất duy trì sự 
bão hoà. 
Đất nhạy cảm nhất là đất bùn và đất sét cố kết bình thường. Than bùn và đất than  
bùn có tính ép co khá cao, kết quả là dưới tải trọng mức độ vừa phải, bề dày lớp thay  
đổi nhiều, có thể đạt dến 20%.
c. Biến dạng đàn hồi
  Khi chịu tải trọng thì tất cả  các vật liệu rắn đều biến dạng. Đất có bản chất  
riêng biệt, biến dạng một phần là do nén chặt hay cố kết như vừa đề cập ở trên, phần 
khác do biến dạng đàn hồi. Trong tất cả các loại đất, biến dạng đàn hồi xảy ra hầu  
như  ngay sau khi tải trọng tác dụng. Độ  lún gây bởi   quá  trình này gọi là độ  lún tức 

thời.


11

d. Sự thay đổi độ ẩm
Một số loại đất sét có sự tăng hay giảm thể tích đáng kể khi độ ẩm tương ứng 
tăng hay giảm. Đất sét biểu hiện các đặc trưng này được gọi là đất sét co ngót hay 
trương nở. Địa  tầng liên quan với đất sét co ngót là sét Lower Lias, sét Oaford, sét 
Kimmeridge,…

Hình 1.2. . Khả năng co ngót và trương nở của đất sét
e. Ảnh hưởng của thực vật
Một yếu tố khác kết hợp với đất sét có tính dẻo cao để  gây ra lún là ảnh hưởng  
của rễ cây. Bán kính ảnh hưởng của một số hệ rễ lớn hơn chiều cao của cây, có thể 
đạt đến độ  sâu vài mét.  Cách xa một rặng bạch dương là 25m,  chuyển vị  của một 
móng nhà ở ghi được là 100m. Việc di chuyển các cây có nghĩa là làm cho đất ẩm hơn  
và vì thế xảy ra giãn nở.
  Ở  nơi đất sét có tính co ngót phải điều chỉnh cẩn thận các cây có hạt trồng kề 
với công trình. Một quy tắc hữu hiện là luôn luôn để cây mới trồng cách xa công trình  
ít nhất 1.5 lần chiều cao hoàn thiện của cây.


12
f. Ảnh hưởng của việc hạ thấp mực nước ngầm 
Lún có thể sinh ra do sự hạ thấp mực nước này trong điều kiện thuỷ tĩnh bởi hai 
quá trình:
Thứ nhất, trong một số đất sét việc giảm độ ẩm sẽ sinh ra việc giảm thể tích do  
quá trình co ngót và trương nở. Đất ở trên mực nước ngầm hạ thấp có thể bị co ngót. 
Thứ  hai, việc giảm áp lực nước lỗ rỗng thuỷ tĩnh tạo nên sự  tăng ứng suất hiệu  

quả  của lớp phủ  trên các lớp nằm dưới. Vì vậy, đặc biệt là đất hữu cơ, đất sét yếu  
nằm dưới mực nước ngầm hạ thấp có thể cố kết do ứng suất hiệu quả tăng lên.
g. Ảnh hưởng của thấm và xói mòn 
Xói mòn là hiện tượng vật liệu được chuyển dời do nước trên mặt sông suối, hay  
xảy ra tại nơi các kênh tiêu hay đường ống dẫn nước bị vỡ. Ở nơi hố móng đào dưới  
mực nước ngầm nằm bên trong đê quai thì cũng tương tự, dòng thấm từ  dưới gây ra 
dạng mất  ổn định gọi là mạch đùn. Trong vùng khô hạn, đất cùng loại có thể  bị  xói  
mòn do hoạt động của gió. Trong một số đất đá nhất định, kết dính khoáng vật có thể 
bị  hoà tan do nước ngầm vận động. Sự  lún sụt các hang động có thể  gây ra lún trong  
phạm vi lớn. 
h. Ảnh hưởng của sự biến đổi nhiệt độ 
Khi đất sét  ở  dưới các móng lò sưởi, lò nung vôi, lò gạch,... bị  khô đi thì có thể 
xảy ra co ngót nghiêm trọng. 
Khi duy trì ở nhiệt độ thấp, một số loại đất như đất bùn, cát mịn, đất phấn vôi và 
trong bản thân đá phấn có thể sảy ra đông nở.  Lúc đóng băng, nước trương nở khoảng 
9% và vì thế lớp đất bảo hòa giày 1 m có độ rỗng 45% có thể trương nở tới 40 mm.
i. Mất khả năng chống đỡ hông
 Một dạng chuyển vị phổ biến dẫn đến nghiêm trọng thậm chí là thảm họa có liên  
quan đến việc đào các hố  sâu theo móng công trình. Sức chịu của đất trực tiếp dưới  
móng phụ  thuộc vào sức chống đỡ  hông tạo bởi đất  ở  dọc mặt bên: trong việc tính  
toán sự chịu tải cực hạn của đất có sét yếu tố này.  Nếu sức chống đỡ mặt bên bị mất 


13
đi như trường hợp hố móng không có ván gỗ chống đỡ, thì rất có thể sinh ra trượt do  
cắt của đất ở dưới móng, sẽ đưa móng rơi vào trong hố đào.
k. Ảnh hưởng của sụt do đào mỏ
Phương pháp đào mỏ  than thông dụng là phương pháp tường dài trong đó than 
được khai thác qua một gương lò rộng. Khi công việc tiến triển, vật liệu thải chiếm 
một phần khoảng trống và kết cấu chống đỡ mỏ được chuyển đi,  rồi vòm dần dần vỡ 

xuống kéo theo nó toàn bộ lớp phủ cho tới mặt đất, nơi đó sẽ xảy ra lún. Sóng lún rõ 
ràng xuất hiện ở mặt đất, chuyển vị chậm sau đó chút ít và sau đó theo hướng tiến của  
gương lò than. Có khả năng tính được phạm vi của hiện tượng lún này và dự đoán thời 
gian trễ của nó. Phải có sự bảo vệ của công trình chống lại tác động của lún sụt phù  
hợp với luật hoặc có sự bồi thường. Biện pháp bảo vệ nằm trong hai hướng sau:
­ Điều chỉnh đào mỏ, như để lại những cột trụ, đào theo dải.
­ Kết cấu công trình có dạng đạc biệt như kết cấu khớp, móng bê  tông .
1.2.2. Lý thuyết chung về lún
Tổng quan về lún nền đất gồm lún đàn hồi và độ lún cố kết.
                          S =Si + (Sc +Sa )

(1.9)

                   S: độ lún tổng cộng 
 Si: độ lún tức thời (lún do biến dạng đàn hồi)
 Sc: độ lún cố kết sơ cấp 
 Sa: độ lún cố kết thứ cấp 
a. Độ lún tức thời Si
Là độ lún tức thời xảy ra ngay sau khi đặt tải trọng  ­ biến dạng của khối đất bão 
hòa không thoát nước chịu tác dụng của tải trọng tương tự trạng thái của vật thể đàn  
hồi và nó có biến dạng tương đối nhỏ.
­Khi nền là đồng nhất và có chiều sâu vô hạn: (áp dụng khi h/b>2) :
Công thức của Giroud: 


14
S=.(1­v2).Ip

(1.10)

Trong đó: p: cường độ áp lực tiếp xúc 
      b: chiều rộng của móng 
      ν: hệ số poisson
      E: mô đun đàn hồi

Bảng 1.2. . Hệ số Ip khi tính lún đàn hồi cho lớp đất chiều dài vô hạn
MÓNG 
HÌNH 
DẠNG

TRÒN

Chữ 
nhật

MỀM

MÓNG CỨNG

TÂM

GÓC

1.000

0.640

TRUNG 
BÌNH
0.850

0.790

1.0

1.122

0.561

0.946

0.820

1.5

1.358

0.679

1.148

1.060

2.0

1.532

0.766

1.300

1.200

3.0

1.783

0.892

1.527

1.420

4.0

1.964

0.982

1.694

1.580

5.0

2.105

1.052

1.826

1.700

10.0

2.540

1.270

2.246

2.100

100.0

4.010

2.005

3.693

3.470

Trong điều kiện không thoát nước  thì v = vu  = 0.5 và E xác định được  từ  thí 
nghiệm nén ba trục không thoát nước.
­Khi nền là đồng nhất và có chiều sâu hạn chế: (khi h/b<2)


15
 Công thức Janbu và đồng nghiệp (1956) đưa ra tính lún đàn hồi cho trường hợp  ν  

≈ 0.5 như sau:
S=.(1­v2).µ0. µ1

(1.11)

E: mô đun đàn hồi không thoát nước
µ0,µ1 :hệ số phụ thuộc vào chiều rộng, chiều sâu đặt móng cũng như chiều dày lớp đất 
dưới đáy móng (tra biểu đồ).

Hình 1.2. . Các hệ số đối với chuyển vị dưới móng mềm
b. Lún cố kết
*Lún cố kết sơ cấp Sc
Độ lún cố kết xảy ra do giảm thể tích nước lỗ rỗng của đất nền dưới đáy móng 
và độ lún xảy ra do giảm thể tích theo thời gian. Tính lún trên đường cong nén lún e~ 
σ’: Eo.


16

Hình 1.2. . Đường cong nén lún e~ σ ’

Độ lún được tính theo công thức sau:
               Sc =  .h;  Sc=.σ’z.h

(1.12)

*Lún cố kết thứ cấp Si
Theo lý thuyết của Terzaghi, một mô hình hoàn hảo của trạng thái cố  kết thì sau 
khi áp lực nước lỗ  rỗng dư  đã hoàn toàn triệt tiêu, đất sẽ  không nén thêm nữa. Việc 
nghiên cứu các đường cong điển hình e­log thời gian chỉ ra rõ rằng là không xảy ra như 

vậy. Phần cuối của đường cong e~log thời gian tìm được thường dốc và gần như 
tuyến tính. Đó là giai đoạn cố kết thứ cấp (nén thứ cấp) và thường là kết quả của một 
số dạng của cơ chế từ biến liên quan với cấu trúc của đất. 
                                        sα=.h.log()
t: thời điểm xác định độ lún thứ cấp.
tp: thời điểm kết thúc quá trình cố kết sơ cấp. 
Cα: hệ số nén thứ cấp (sự  thay đổi bề  dày đơn vị  cho mỗi log – chu kỳ của thời  
gian sau khi U=1.0 đã bị vượt, lấy theo tỷ lệ  thường trong phạm vi 0.025 ~ 0.1  Cc.


17

CHƯƠNG 2: CÁC THÍ NGHỆM XÁC ĐỊNH BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN
2.1. Các thí nghiệm theo TCVN xác định mô đun biến dạng của đất nền tại hiện  
trường bằng tấm nén phẳng (tiêu chuẩn quốc gia – TCVN 9354:2012)
2.1.1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định mô đun biến dạng của đất nền  
trong phạm vi chiều dày bằng hai đến ba lần đường kính tấm nén, nhằm tính toán độ 
lún của công trình.
 Tiêu chuẩn này áp dụng cho đất loại sét, đất loại cát và đất hòn lớn trong điều  
kiện hiện trường. Ở thế nằm và độ ẩm tự nhiên hoặc sau khi san lấp và đầm, nén đến 
độ chặt yêu cầu.
2.1.2. Một số định nghĩa cơ bản
a. Môđun biến dạng của đất


18
Là hệ số tỉ lệ giữa gia số của áp lực thẳng đứng tác dụng lên tấm nén với gia số 
tương  ứng của độ  lún tấm nén; đặc trưng biểu thị  khả  năng chịu nén của đất; được  
quy ước lấy trong đoạn quan hệ tuyến tính.

b. Áp lực tự nhiên của đất 
Áp lực thẳng đứng trong khối đất tại một độ sâu do trọng lượng bản thân của các 
lớp nằm trên.
c. Phụ tải
Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên đất thông qua diện tích phụ  thêm quanh tấm  
nén.
d. Cấp gia tải
 Lượng tải trọng tác dụng lên tấm nén khi thí nghiệm gia tải từng cấp.
2.1.3. Quy định chung xác định Môđun biến dạng
a. Mô đun biến dạng E của nền đất được xác định theo biểu đồ  liên hệ  giữa độ  lún  
tấm nén với áp lực tác dụng lên tấm nén.
b. Thí nghiệm đất bằng gia tải tấm nén, được tiến hành trong hố móng, hố đào, giếng  
đào hoặc lỗ khoan, được bố trí các điểm thăm dò kĩ thuật từ 1,5­2,0m.
c. Thí nghiệm trong hố  đào và hố  móng được tiến hành cho những đất nằm cao hơn 
mực nước dưới đất; thí nghiệm trong lỗ khoan ­ cho đất ở sâu từ 6 m tới 15 m, kể cả 
khi nằm thấp hơn mực nước dưới đất. Diện tích tiết diện ngang của hố  đào phải 
không nhỏ  hơn 1,5 m x 1,5 m. Đường kính hố  đào tạo ra bằng phương tiện cơ  giới  
phải không nhỏ  hơn 900 mm. Đường kính lỗ  khoan thí nghiệm phải không nhỏ  hơn  
325 mm.
d. Lớp đất thí nghiệm phải có chiều dày không nhỏ  hơn hai lần đường kính d hoặc  
cạnh tấm nén. Kết quả thí nghiệm chỉ có ý nghĩa đối với lớp đất dày 2d đến 3d.
2.1.4. Thiết bị và dụng cụ.


19
Kết cấu thiết bị phải đảm bảo khả năng chất tải lên tấm nén thành từng cấp 0,01 
MPa đến 0,1 MPa; truyền tải đúng tâm lên tấm nén; giữ được từng cấp áp lực không 
đổi trong thời gian yêu cầu.  Tấm nén phải đủ  cứng, có dạng tròn hoặc vuông, đáy  
phẳng.
a.Tấm nén và kích thủy lực

Hình 2.1. . Kích thủy lực và tấm nén

b. Thiết bị chất tải


20

Hình 2.1. . Thiết bị chất tải
c. Dầm dọc định vị, thiết bị neo giữ và đo biến dạng


21

Hình 2.1. . Dầm định vị dọc, thiết bị neo giữ và đo biến dạng

Hình 2.1. . Sơ đồ thiết bị thí nghiệm đất trong hố đào bằng gia tính tải     
Chú dẫn:                       1. Tấm nén                          2. Kích thủy lực
                                       3.  Dầm định vị dọc            4. Các cọc neo vít


22

Hình 2.1. . Sơ đồ thí nghiệm đất bằng gia tĩnh tải trong lỗ khoan
Chú dẫn:
1. Dầm định vị                                                 4. Các cọc neo vít
2. Lực kế                                                          5. Ống vách
3. Kích                                                             6. T ấm nén
c. Các võng kế 
Để đo độ lún của tấm nén được gắn chặt vào hệ mốc chuẩn. Tấm nén được nối  

với võng kế  bằng sợi dây thép đường kính từ  0,3 mm đến 0,5 mm. Hệ  đo phải đảm 
bảo đo được độ  lún với sai số không lớn hơn 0,1 mm. Khi cần đạt độ  chính xác tới 
0,01 mm, phải dùng thiên phân kế.
Bảng 2.1. . Kiểu và diện tích tấm nén được quy định tùy theo đất thí nghiệm
Tấm nén
Tên đất

Độ sâu thí 
nghiệm,m


23
Vị trí tấm nén 

Vị trí tiến 

so với mực 

hành thí 

nước

nghiệm

Đất hòn lớn; đất cát ­ cát  Ngang mực 
chặt và chặt trung bình;  nước dưới đất 
đất loại sét ­ sét, sét pha 

và cao hơn

Diện tích,
cm²

Trong hố 
≤ 6

Kiểu

móng, hố 
đào, giếng

có độ sệt IL ≤ 0,25, cát 

I

5 000

I

2 500

II

1 000

I

5 000

II

1 000

III

600

III

600

pha khi IL ≤ 0
Đất cát ­ cát xốp, đất 

Ngang mực 

loại sét ­ sét và sét pha  nước dưới đất 
có độ sệt IL > 0,25, cát 

và cao hơn

Trong hố 
≤ 6

móng, hố 
đào, giếng

pha khi IL > 0, bùn, đất 
hữu cơ
Đất hòn lớn; đất cát ­ cát  Ngang mực 

chặt, đất loại sét ­ sét và  nước dưới đất 
sét pha có độ sệt IL ≤ 

và cao hơn

Tại đáy lỗ 
≤ 6

khoan

0,5, cát pha khi IL ≤ 0
Đất cát: đất loại sét; sét,  Dưới mực nước 
sét pha và cát pha với 
mọi trị độ sệt IL: bùn, 

dưới đất

Tại đáy lỗ 
Tới 15

khoan

đất hữu cơ

2.1.5. Chuẩn bị thí nghiệm.
Khi thí nghiệm trong hố  móng, hố  đào và giếng đào, tấm nén được đặt  ở  công  
trình khai đào. Để  đáy tấm nén thật khít với đất, phải xoay tấm nén không ít hơn hai 
vòng theo các hướng, quanh trục thẳng đứng. Sau khi đặt, phải kiểm tra mức độ nằm  
ngang của tấm nén.

24
Mặt đất trong phạm vi diện tích đặt tấm nén phải được san thật phẳng. Khi khó  
san phẳng đất, tiến hành rải một lớp đệm cát nhỏ  hoặc cát trung ít ẩm, dày từ  1 cm 
đến 2 cm cho đất loại sét và không lớn hơn 5 cm cho đất hòn lớn.
Tấm nén được lắp vào cột ống đường kính 219 mm và hạ  xuống đáy lỗ khoan đã 
được vét sạch. Dùng đối trọng và các vòng định hướng để cân bằng tấm nén cùng với  
cột ống khi hạ. Đặt tấm nén sâu hơn chân ống chống từ  2 cm đến 5 cm.  Sau khi đặt 
tấm nén, tiến hành lắp thiết bị chất tải, thiết bị neo và hệ thống neo.
Võng kế kiểm tra được lắp trên hệ  mốc chuẩn. Dây của võng kế  kiểm tra được  
gắn vào mốc không di động đặt ở ngoài thành hố thí nghiệm. Chiều dài dây phải bằng 
chiều dài của các võng kế đo độ lún của tấm nén.  Sau khi lắp tất cả các thiết bị, đưa 
các số đọc về vạch không (0), hoặc về điểm quy ước là không.

Hình 2.1. . Bố trí thí nghiệm trong lỗ đào và hố khoan

2.1.6. Cách tiến hành


25
B1. Tăng tải trọng lên tấm nén thành từng cấp  P tuỳ theo loại đất thí nghiệm và 
trạng thái. Tổng số các cấp gia tải phải không ít hơn bốn, kể từ giá trị  tương ứng với 
áp lực do trọng lượng bản thân của đất tại cao trình thí nghi ệm. Trong cấp gia tải đầu 
tiên phải kể đến trọng lượng của thiết bị tạo nên một phần tải trọng tác dụng lên tấm  
nén. Khi dùng tấm nén kiểu II, phụ tải vành khăn phải tương ứng với áp lực bản thân  
tại cao trình thí nghiệm.
B2. Giữ mỗi cấp tải đến khi ổn định biến dạng quy ước của đất: không vượt quá 
0,1 mm sau thời gian nêu  ở  Bảng 2.1.2 và 2.1.3( Phần phụ  lục). Thời gian giữ  mỗi 
cấp gia tải tiếp sau không ít hơn thời gian giữ cấp trước.

Hình 2.1. . Quá trình tăng tải và giữ tải
B3. Ghi số đọc trên các biến dạng kế tại mỗi cấp áp lực:
Khi thí nghiệm đất hòn lớn và đất cát: cách 10 min trong nửa giờ đầu, cách 15 min  
trong nửa giờ sau; tiếp theo cứ cách 30 min cho đến khi đạt được độ lún ổn định quy  
ước.
Khi thí nghiệm đất loại sét: cách 15 min trong giờ đầu, cách 30 min trong giờ sau  
và tiếp theo, cứ cách 1 h cho đến khi đạt được độ lún ổn định quy ước.
B4. Ngừng thí nghiệm khi  ổn định biến dạng  ứng với cấp tải trọng cuối, hoặc tổng  
biến dạng đạt 0,15d, trong đó d là đường kính tấm nén.