TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 4200:2012 ĐẤT XÂY DỰNG - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH NÉN LÚN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM Soils - Laboratory methods for determination of compressibility Lời nói đầu TCVN 4200:2012 chuyển đổi từ TCVN 4200:1995 thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định khoản Điều 69 Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật điểm b khoản Điều Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 Chính phủ quy định chi tiết thi hành số điều Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật TCVN 4200:2012 Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng- Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố ĐẤT XÂY DỰNG - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH NÉN LÚN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM Soils - Laboratory methods for determination of compressibility Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định tính nén lún (trong điều kiện khơng nở hơng) đất loại cát đất loại sét có kết cấu nguyên trạng không nguyên trạng, độ ẩm tự nhiên bão hồ nước, phịng thí nghiệm dùng xây dựng Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn có sử dụng thuật ngữ, định nghĩa sau: 2.1 Tính nén lún đất (Compressibility) Khả giảm thể tích (do giảm độ rỗng, biểu giảm chiều cao) tác dụng tải trọng Quy định chung 3.1 Việc xác định tính nén lún đất bao gồm: xác định hệ số nén lún, số nén, áp lực tiền cố kết, modun tổng biến dạng, hệ số cố kết đất có kết cấu nguyên trạng chế bị, độ ẩm tự nhiên hoàn toàn bão hoà nước 3.2 Để làm bão hoà mẫu đất, nên dùng nước cất nước uống Để thí nghiệm mẫu đất có chứa muối hồ tan, nên dùng nước đất nơi lấy mẫu nước có thành phần hố học tương tự 3.3 Mẫu đất thí nghiệm có hình trụ trịn, với tỷ số đường kính chiều cao khoảng 3/4 Đối với đất loại sét đất loại cát (không lẫn sỏi sạn), đường kính mẫu cho phép khơng nhỏ 50 mm Đối với đất có lẫn sỏi sạn, đường kính mẫu không nên nhỏ 70 mm 3.4 Tải trọng tác dụng lên mẫu theo cấp phải bảo đảm thẳng đứng Sai số cho phép cấp áp dụng thời gian thí nghiệm khơng vượt q % Để xác định trị số lún ban đầu sau đặt lực, động tác chất tải cấp áp lực phải thực nhẹ nhàng, tránh rung không chậm s 3.5 Cấp tải trọng ban đầu để thí nghiệm mẫu có kết cấu nguyên nên lấy nhỏ áp lực thân tác dụng lên mẫu đất Nếu lớp đất lấy mẫu đồng mức nước ngầm áp lực thân (σbt) tính kilopascan (kPa) theo công thức (1): Nếu lớp đất lấy mẫu nằm mực nước ngầm, áp lực thân tính kilopascan (kPa) theo cơng thức (2): đó: H độ sâu lấy mẫu, tính mét (m); H1 độ sâu mực nước ngầm kể từ mặt đất, tính mét (m); γw khối lượng thể tích đất nằm mực nước ngầm, tính gam xentimét khối (g/cm³); Đối với đất có kết cấu khơng ngun trạng (chế bị) giá trị cấp tải trọng ban đầu xác định sơ độ chặt trạng thái mẫu CHÚ THÍCH 1: Đối với đất nén chặt bình thường, độ chặt (hệ số rỗng) luôn tương ứng với áp lực thân; CHÚ THÍCH 2: Đối với đất nén chưa đến chặt độ chặt nhỏ hơn, cịn đất nén chặt lớn trị tương ứng với áp lực thân Phương pháp hợp lý xác định trị tải trọng nén vào độ bền kiến trúc thực tế đất thí nghiệm: giá trị áp lực nhỏ gây biến dạng nén lún tức thời 0,01 mm 3.6 Áp lực lớn dùng để thí nghiệm nén lún mẫu có kết cấu nguyên trạng phải lớn 15 % so với tổng áp lực cơng trình áp lực thân độ sâu lấy mẫu (hay trị độ bền kiến trúc thực tế đất), cịn đất khơng ngun trạng phải lớn áp lực cơng trình khoảng từ 100 kPa đến 200 kPa 3.7 Trị số cấp áp lực nén thí nghiệm xác định theo tính chất đất yêu cầu thực tế công trình trường hợp cụ thể Thơng thường, cấp sau lớn gấp hai lần cấp trước Đối với đất loại sét trạng thái dẻo chảy chảy, sử dụng cấp 10; 25; 50; 100 200 kPa; Đối với sét, sét pha trạng thái dẻo mềm dẻo cứng dùng cấp 25; 50; 100; 200 400 kPa; Đối với đất cứng nửa cứng, dùng cấp 50; 100; 200; 400 800 kPa Số lượng cấp áp lực không nhỏ cho mẫu nén 3.8 Mỗi cấp áp lực tác dụng lên mẫu giữ đạt ổn định biến dạng nén Trong thí nghiệm thơng thường biến dạng nén xem ổn định, không vượt q 0,01 mm thời gian khơng 30 đất cát; h đất cát pha; 12 h đất sét pha đất sét có số dẻo lp < 30 CHÚ THÍCH 1: Đối với sét pha, thời gian tác dụng áp lực lên mẫu khơng 24 h, xem ổn định biến dạng Đối với sét có dẻo lp > 30 sét mềm yếu biến dạng coi ổn định, không vượt 0,01 mm 24 h CHÚ THÍCH 2: Được phép dùng phương pháp nén nhanh trường hợp sau: a) Đối với cơng trình khơng quan trọng, khơng địi hỏi phải xác định xác độ lún đồng ý quan thiết kế; b) Đất có số dẻo Ip < 30 độ sệt Is < 0,50 Khi nén nhanh, giữ cấp tải trọng đầu trung gian h; riêng cấp cuối giữ đến ổn định, 4.8; sau tiến hành hiệu chỉnh phương pháp thích hợp Phương pháp thử 4.1 Thiết bị, dụng cụ vật liệu 4.1.1 Để xác định tính nén lún mẫu đất điều kiện khơng có nở hơng, dùng loại máy nén khác nhau, phải bảo đảm quy định tiêu chuẩn Những phận chủ yếu máy nén bao gồm: - Hộp nén; - Bàn máy; - Bộ phận tăng tải với hệ thống cánh tay đòn; - Thiết bị đo biến dạng 4.1.2 Yêu cầu thiết bị thí nghiệm Hộp nén phải có phận hãm: độ kín khít máy phải bảo đảm; biến dạng máy phải Dao vịng chứa mẫu phải nhẵn có đường kính (d) khơng nhỏ 70 mm khơng lớn đường kính ống lấy mẫu đất; chiều cao dao vịng khơng nhỏ 20 mm bề dày từ 0,05d đến 0,04d Tỷ số chiều cao đường kính dao vịng khơng nhỏ từ 1/3 đến 1/4 CHÚ THÍCH: Đối với đất khơng có hạt thơ (lớn mm), đường kính dao vịng phép khơng nhỏ 50 mm 4.1.3 Khi tác dụng tải trọng, phải bảo đảm lực truyền xuống nén theo hướng thẳng đứng tâm mẫu Đường kính nén phải nhỏ đường kính dao vịng từ 0,1 mm đến 0,3 mm, chiều dày nén phải đảm bảo cho lực truyền qua toàn phân bố mặt mẫu Đá thấm phải bảo đảm cho nước từ mẫu hay thấm vào mẫu cách dễ dàng Vật liệu làm đá thấm phải có độ biến dạng riêng nhỏ, không đáng kể (chẳng hạn, hợp chất silic-cacbon) Ở đáy hộp thấm phải có lỗ lắp ống để dẫn nước có áp lực làm bão hồ nước Ở thành đáy nắp hộp nén cần có lỗ khí nước Trước thí nghiệm phải kiểm tra độ kín khít hộp nén, độ phẳng bàn máy, cân phận truyền tải Trong q trình thí nghiệm, máy phải giữ điều kiện yên tĩnh, không bị ảnh hưởng lực rung va đập; giá máy đặt cố định hay ngàm chặt vào tường 4.1.4 Mỗi máy nén phải có hiệu chỉnh biến dạng riêng Mỗi năm, nên tiến hành hiệu chỉnh biến dạng máy thông số dao vịng hai lần CHÚ THÍCH: Để xác định biến dạng phận máy, cần thay mẫu đất dao vòng mẫu chuẩn kim loại đặt miếng giấy thấm làm ướt, sau đó, tiến hành truyền áp lực theo cấp giống thí nghiệm đất Mỗi cấp áp lực giữ hồn tồn khơng biến dạng Đối với máy cần tiến hành thử ba lần; lấy giá trị trung bình cộng lần thử làm trị số hiệu chỉnh biến dạng riêng cho máy 4.1.5 Các dụng cụ khác: - Mẫu chuẩn kim loại; - Dao gọt đất; - Dao gạt bằng; - Dụng cụ ấn mẫu vào dao vòng; - Tủ sấy điều chỉnh nhiệt độ; - Cân kỹ thuật có độ xác đến 0,01 g; - Đồng hồ đo biến dạng có khắc vạch đến 0,01 mm Các dụng cụ để làm thí nghiệm lặp (song song) xác định độ ẩm, số dẻo khối lượng riêng 4.2 Chuẩn bị mẫu 4.2.1 Đối với mẫu đất nguyên trạng, chuẩn bị mẫu thí nghiệm cần hạn chế đến mức thấp tổn thất lượng nước bốc va chạm Sau lấy mẫu vào dao vòng, phải gạt mặt mặt theo mép dao Những chỗ lõm mặt phải lấp đầy đất dư mẫu (chú ý khơng lấy đất có lẫn sỏi sạn) Lau dao vịng có mẫu đất cân cân kỹ thuật với độ xác đến 0,01 g để xác định khối lượng thể tích độ ẩm đất trước nén 4.2.2 Đối với đất không nguyên trạng lấy mẫu trung bình có khối lượng khoảng 200 g từ đất nghiền sơ (nếu gặp đất ẩm dùng tay làm tơi, nhặt bỏ sỏi sạn tạp chất khác) để chế bị mẫu khoảng 10 g để xác định độ ẩm ban đầu W1 Khối lượng (mo) đất độ ẩm khống chế (W0) tính gam, theo cơng thức (3): Trong W0 độ ẩm khống chế, tính phần trăm (%); W1 độ ẩm ban đầu, tính phần trăm (%); M1 khối lượng đất lấy để chế bị, tính gam (g) Nếu độ ẩm ban đầu đất thấp cao độ ẩm khống chế, thêm nước hong khơ đất khơng khí để mẫu đạt độ ẩm cần thiết Khối lượng nước cần thêm vào hay giảm hiệu số m1 m0 Sau thêm nước hay hong khô, phải nhào trộn đất lại cẩn thận Nhồi đất vào dao vòng theo độ chặt độ ẩm khống chế Khối lượng đất cần thiết để nhồi đầy vào dao vịng tính theo cơng thức (4) Trong m khối lượng đất cần thiết để nhồi đầy vào dao vịng, tính gam (g); V thể tích dao vịng, tính xentimét khối (cm³); γwo khối lượng thể tích đất cần khống chế độ ẩm W 0, tính gam xentimét khối (g/cm³) Khi nhồi đất vào dao vòng, phải đầm chặt lớp Khi cần chế bị số lớn mẫu đất có độ chặt độ ẩm cho phép nén đất cối có dung tích lớn tổng thể tích tất mẫu Để nén đất cối, dùng kích dụng cụ đầm chặt tiêu chuẩn Sau nhồi đầy đất vào dao vòng, cần gọt phần đất thừa hai đầu cho với mép dao, lau cân cân kỹ thuật với độ xác đến 0,01 g để xác định khối lượng thể tích độ ẩm ban đầu mẫu đất Độ ẩm ban đầu xác định hiệu số khối lượng đất trước sau thí nghiệm nén CHÚ THÍCH: Có thể lấy đất cịn thừa sau cho vào dao vòng để xác định độ ẩm đất trước thí nghiệm 4.3 Cách tiến hành 4.3.1 Sau mẫu đất chuẩn bị xong 4.2, lấy hộp nén khỏi bàn máy lắp mẫu vào Trước lắp mẫu, phải bôi lớp dầu máy vadơlin mặt ngồi dao vịng thành hộp nén Trên hai mặt mẫu đất phải đặt hai tờ giấy thấm làm ẩm trước (đặt giấy thấm trước cân mẫu) Mẫu đặt giữa, đá thấm thấm ướt trước phía nén truyền tải trọng 4.3.2 Đặt hộp nén lắp xong mẫu lên bàn nén, cân hệ thống tăng tải đối trọng đặt hộp vào điểm truyền lực; lắp đồng hồ đo biến dạng điều chỉnh kim đồng hồ vị trí ban đầu vị trí số "0" CHÚ THÍCH: Để phận máy nén tiếp xúc tốt hoạt động xác lắp dao vòng đặt vào hộp nén, cần phải xoay để có tiếp xúc chặt nhất; trước thí nghiệm nên tác dụng lên mẫu đất áp lực khoảng x 103 Pa chỉnh kim đồng hồ biến dạng vị trí ban đầu vị trí "0" 4.3.3 Tăng tải trọng theo dõi biến dạng mẫu Tăng tải trọng lên mẫu đất theo dẫn 3.4, 3.5, 3.6, 3.7 3.8 Theo dõi biến dạng nén đồng hồ biến dạng cấp tải trọng sau 15 s tăng tải Khoảng thời gian đọc biến dạng nén lần sau lấy gấp đôi so với lần đọc trước: 15 s; 30 s; min; min; min; min; 15 min; 30 min, h; h; h; h; 12 h 24 h kể từ lúc bắt đầu thí nghiệm ổn định quy ước theo 3.8 Khi không cần đo tốc độ lún, đọc biến dạng nén ứng với cấp tải trọng thời điểm 10 min; 20 min; 30 min, h; h; h h đạt ổn định quy ước 4.3.4 Tải trọng cần thiết để tác dụng lên mẫu áp lực, tính niutơn (N) theo cơng thức (5) sau đó: mc trọng lượng nén, bi viên đá thấm mẫu, tính niutơn (N); F diện tích mẫu, tính mét vng (m²); σ áp lực tác dụng lên mẫu, tính pascan (Pa); f tỷ lệ cánh tay đòn hệ thống truyền lực 4.3.5 Nếu cần làm bão hồ mẫu đổ nước theo ông dẫn qua đế hộp nén, cho thấm dần từ lên giữ khoảng thời gian không 10 cát; h cát pha sét pha có số dẻo lp không lớn 12; 12 h sét pha có Ip lớn 12 sét có Ip khơng lớn 22; 24 h sét có Ip từ 22 đến 35; 48 h sét có Ip lớn 35 Trong thời gian bão hồ, phải hãm không cho đất nở theo dõi số đọc đồng hồ đo biến dạng Nếu kim đồng hồ đo biến dạng dịch chuyển chứng tỏ mẫu bị nở; lúc phải chỉnh lại vít hãm để đưa kim trở lại vị trí ban đầu trước làm ẩm mẫu Dùng ướt phủ lên mẫu để khỏi bị khô Nếu mẫu tự nhiên bão hồ nước, đổ thêm nước cho ngập mẫu 4.3.6 Sau đạt ổn định lún cấp cuối thấm hút hộp nén, dỡ tải trọng giá treo, nâng hệ thống truyền lực lên, lấy hộp nén ra, nhấc truyền lực đá thấm bên mẫu đất, sau lấy dao vịng có đất khỏi hộp nén 4.3.7 Xác định khối lượng thể tích độ ẩm mẫu đất sau nén: dùng vải giấy thấm khô lau nước; đem cân dao vịng có đất ẩm đo thể tích mẫu đất, sau sấy khơ tồn mẫu (gồm dao vịng, đất giấy thấm); đem cân lại cân kỹ thuật với độ xác tới 0,01 g để tìm khối lượng khơ Độ ẩm khối lượng thể tích xác định phương pháp cân 4.3.8 Nếu cần xác định biến dạng khôi phục đất, phải đợi lún mẫu đất tải trọng ngừng hẳn bắt đầu dỡ tải cấp cấp cuối cùng, lấy số đọc đồng hồ đo biến dạng Khi quan tâm đến biến dạng khôi phục cuối cùng, không thiết phải dỡ tải cấp; dỡ lần hai cấp Nếu có yêu cầu, dỡ tải cấp đó, lại tăng tiếp, tăng dỡ tải theo số chu kỳ Thời gian theo dõi biến dạng khôi phục đất cát pha sét pha phép giảm bớt hai lần so với lúc tăng tải Đối với đất sét tiêu chuẩn ổn định biến dạng khơi phục lấy biến dạng nén lún 4.3.9 Sau dỡ hết cấp cuối biến dạng khơi phục ổn định, lấy dao vịng có đất khỏi máy nén Thí nghiệm xong, phải kiểm tra bôi trơn dầu mỡ tất chi tiết máy để chống gỉ CHÚ THÍCH: Các trị hiệu chỉnh biến dạng máy nén có giá trị cho cụ thể, với loại giấy thấm, điều kiện chất dỡ tải hoàn toàn giống thí nghiệm Biến dạng thực tế mẫu đất ứng với cấp tải hiệu số tổng biến dạng ghi thí nghiệm biến dạng riêng tương ứng máy (các trị hiệu chỉnh theo 4.1.4) 4.3.10 Khi cần xác định độ lún ướt tương đối đất (lún tẩm ướt, lún sập) sau ổn định độ lún áp lực tổng tải trọng cơng trình áp lực thân cột đất độ sâu đó, tiến hành tẩm ướt mẫu theo dõi độ lún bị bão hồ nước Tiếp đó, lại tăng tải thêm cấp trị bổ sung cuối từ 100 kPa đến 300 kPa (tùy yêu cầu) Lượng biến đổi chiều cao (độ lún) mẫu đất cấp tải trọng trước sau tẩm ướt phải theo dõi ghi chép đầy đủ 4.4 Biểu thị kết 4.4.1 Tính tốn đặc trưng vật lý đất Độ ẩm trước thí nghiệm (W0) tính phần trăm, theo cơng thức (6): Độ ẩm sau thí nghiệm (Wk) tính phần trăm, theo cơng thức (7): Khối lượng thể tích trước thí nghiệm (γo), tính gam xentimét khối (g/cm³), theo công thức (8): Khối lượng thể tích sau thí nghiệm (γk) tính gam xentimét khối (g/cm³), theo công thức (9): Hệ số rỗng ban đầu đất (e0) tính theo cơng thức (10): Mức độ bão hồ nước trước thí nghiệm (G0) tính phần trăm, theo cơng thức: đó: md khối lượng dao vịng, tính gam (g); m1 khối lượng dao vịng có đất trước thí nghiệm, tính gam (g); m2 khối lượng dao vịng có đất sau thí nghiệm, tính gam (g); m3 khối lượng dao vịng có đất sau sấy khơ, tính gam (g); p khối lượng riêng đất, tính gam xentimét khối (g/cm³); V thể tích dao vịng, tính xentimét khối (cm³) 4.4.2 Xác định biến dạng mẫu (∆hn) q trình thí nghiệm cấp tải trọng thứ n theo công thức (12): ∆hn = rn - r0 - ∆Mn (12) đó: ∆hn biến dạng mẫu đất cấp tải trọng thứ n, tính milimét (mm); ∆Mn biến dạng máy cấp tải trọng thứ n, tính milimét (mm); r0 biến dạng ban đầu đồng hồ đo biến dạng, tính milimét (mm); rn biến dạng cấp tải trọng thứ n đồng hồ đo ổn định biến dạng nén mẫu đất, tính milimét (mm) 4.4.3 Tính tốn thay đổi hệ số rỗng (∆en) áp lực theo công thức (13): hệ số rỗng (en) ứng với cấp áp lực theo cơng thức (14): Đối với cấp áp lực cuối cùng, tương ứng có: Trong h0 chiều cao mẫu đất trước thí nghiệm, tính milimét (mm); e0 hệ số rỗng đất trước thí nghiệm; hn biến dạng mẫu đất cấp áp lực thứ n, tính milimét (mm); ek hệ số rỗng đất ứng với cấp áp lực cuối cùng; ∆ek lượng biến đổi (giảm) hệ số rỗng ứng với cấp áp lực cuối cùng; ∆hk biến dạng mẫu đất cấp áp lực cuối cùng, tính milimét (mm) 4.4.4 Tính tốn hệ số rỗng cấp áp lực cuối theo độ ẩm khối lượng thể tích mẫu sau thí nghiệm Trường hợp thí nghiệm mẫu đất độ ẩm tự nhiên độ ẩm khống chế, theo cơng thức (17): đó: e ’k hệ số rỗng mẫu sau thí nghiệm; Wk độ ẩm mẫu đất sau thí nghiệm, tính phần trăm (%); γk khối lượng thể tích mẫu sau thí nghiệm, tính gam xentimét khối (g/cm³); ρ khối lượng riêng đất, tính gam xentimét khối (g/cm³) Trường hợp thí nghiệm mẫu đất hồn tồn bão hồ nước, tính theo cơng thức (18): 4.4.5 So sánh giá trị cuối hệ số rỗng tính theo biến dạng (e k) với giá trị hệ số rỗng tính theo độ ẩm khối lượng thể tích mẫu sau thí nghiệm (e’ k) Nếu sai số e’k ek nằm khoảng ± % (xem trị số e’k 100 %) tiến hành vẽ đường cong nén lún từ giá trị tính tốn theo biến dạng mẫu Nếu sai số chúng lớn ± % phải làm lại thí nghiệm, vẽ đường cong nén lún từ hệ số rỗng theo độ ẩm độ chặt trước sau thí nghiệm, cịn hệ số rỗng trung gian xác định theo cơng thức (19): đó: α hệ số hiệu chỉnh, tính cơng thức (20): e’n hệ số rỗng cấp trung gian thứ n hiệu chỉnh; en hệ số rỗng cấp trung gian thứ n tính theo biến dạng 4.4.6 Vẽ đường nén lún Lập liên hệ biến đổi trị hệ số rỗng (e) áp lực thẳng đứng (σ) gọi đường nén lún (Hình 1) Thơng thường, trục hoành đặt giá trị áp lực (σ) theo tỷ lệ từ cm cho 20 KPa đến cm cho 50 kPa; trục tung đặt giá trị hệ số rỗng tương ứng (e) theo tỷ lệ từ cm cho 0,01 đến cm cho 0,05 4.4.7 Sau hiệu chỉnh vẽ đường nén lún, xác định hệ số nén lún (α) tính pascan (Pa-1), theo cơng thức (21): đó: en-1 hệ số rỗng cấp tải trọng thứ n - 1; en hệ số rỗng cấp tải trọng thứ n; σn-1 áp lực nén thẳng đứng cấp thứ n -1, tính kilopascan (kPa); σn áp lực nén thẳng đứng cấp thứ n, tính kilopascan (kPa) Kết tính tốn biểu diễn với độ xác đến x 10-5 kPa-1 4.4.8 Trị số mođun tổng biến dạng En-1,n theo kết thí nghiệm nén khơng nở hơng tính kilopascan (kPa) theo công thức (22): Để chuyển sang trạng thái ứng suất - biến dạng có nở hơng, phải xét tới hệ số β (có quan hệ với hệ số n hụng v h s ỏp lc hụng Đ Sau hiệu chỉnh cho β, cần nhân với hệ số mk, tham khảo Phụ lục A, để có mơđun tổng biến dạng tương ứng với thí nghiệm nén trường 4.4.9 Khi cần tính tốn độ lún cơng trình theo thời gian, phải tiến hành xử lý số liệu thí nghiệm theo phương pháp riêng Từ kết đo biến dạng nén lún mẫu đất cấp áp lực thời gian khác nhau, vẽ đường cố kết tọa độ biến dạng nén (∆h, mm) số bậc hai thời gian ( t , min) theo phương pháp D.Taylor (Hình 1) Kéo dài đoạn thẳng lên phía trên, cho cắt trục tung điểm A; điểm xem điểm gốc giai đoạn cố kết thấm, ứng với mức độ cố kết U = theo lý thuyết Từ điểm A vẽ đường thứ hai có hồnh độ điểm 1,15 hồnh độ điểm tương ứng đường thẳng thứ Điểm B, giao điểm đường thẳng thứ hai đường cong, điểm ứng với mức độ cố kết thấm U = 90 % (Hình 1) Điểm kết thúc cố kết thấm (U = 100 %) xác định theo phương pháp A Casagrande: lập biểu đồ liên hệ ∆h - lgt (Hình 2) Giao điểm phần đường cố kết thấm (được coi thẳng) với đoạn thẳng ứng với cố kết thứ cấp (rão cốt đất) ứng với thời điểm t 100 Sau xác định t0 t100, suy thời điểm ứng với mức độ cố kết bất kỳ, chẳng hạn t 50, t80, ; đối chiếu với t90 xác định theo phương pháp D.Taylor Hệ số cố kết (C v) tính mét vng giây (m2/s), theo cơng thức (23): đó: 0,848 yếu tố thời gian (thường ký hiệu t 90) ứng với mức độ cố kết thấm 90 %; H chiều cao mẫu, tính xentimét (cm); t90 thời gian ứng với 90 % cố kết thấm, xác định theo phương pháp D.Taylor), tính phút (min) t (phương pháp Hệ số thấm đất cấp áp lực (K p) tính mét giây (m/s), theo cơng thức (24): Trong ρn khối lượng riêng nước, tính gam xentimét khối (g/cm³); Cv hệ số cố kết, tính mét vng giây (m2/s); a hệ số nén lún đất khoảng áp lực thí nghiệm,tính kilopascan(kPa -1); etb hệ số rỗng trung bình khoảng áp lực thí nghiệm tính theo cơng thức (25): 4.4.10 Kèm theo kết xác định phải ghi phương pháp thí nghiệm tính chất đặc biệt đất 4.4.11 Có thể tiến hành ghi chép trình bày kết thí nghiệm theo phương pháp khác: vào số liệu gốc, lập biểu đồ liên hệ phần trăm nén lún với tải trọng; hệ số rỗng (tỷ lệ khe hở) với logarit tải trọng; lượng lún cộng dồn với logarit thời gian cho giá trị tải trọng Từ xác định thời gian bắt đầu cố kết thấm t biến dạng tương ứng d0; thời gian kết thúc cố kết thấm t100 biến dạng tương ứng d100, thời gian đạt mức độ cố kết 50 %, tức t50, Hình - Đường cong cố kết Phương pháp xác định điểm có độ cố kết U = 90 % CHÚ DẪN: a) Bắt đầu cố kết thấm b) Kết thúc cố kết thấm Hình - Xác định giai đoạn cố kết thấm đất bão hòa nước 4.5 Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thí nghiệm phải có thơng tin sau: a) Mơ tả loại đất thí nghiệm; b) Giá trị độ ẩm tự nhiên, khối lượng thể tích, khối lượng riêng đất; c) Mẫu nén trạng thái bão hòa hay trạng thái tự nhiên; d) Độ ẩm trước sau nén; đ) Phương pháp nén: nén nhanh nén chậm; e) Phương pháp xác định hệ số cố kết; f) Kích thước mẫu thí nghiệm; h) Biểu đồ quan hệ hệ số rỗng áp lực nén (dỡ tải có); g) Biểu đồ quan hệ lún theo thời gian ứng với cấp áp lực (nếu có); i) Các thơng số đặc trưng cho tính nén lún Phụ lục A (Tham khảo) Xác định môđun biến dạng đất Kết thí nghiệm nén trục tổng hợp theo đơn ngun địa chất cơng trình phân chia Thành lập biểu đồ phân tán biểu thị quan hệ hệ số rỗng e với cấp áp lực khác Sau tính giá trị trung bình hệ số rỗng e cho cấp áp lực với điều kiện bắt buộc số lượng giá trị hệ số rỗng e phải cho cấp áp lực Môđun biến dạng (E) cho quan hệ tuyến tính tính kilopascan (kPa) theo cơng thức (A 1): đó: e0 hệ số rỗng đất; β hệ số phụ thuộc vào hệ số biến dạng ngang lấy theo loại đất: cát β = 0,80; cát pha β = 0,74; sét β = 0,40; sét pha β = 0,62; a hệ số nén lún; mk hệ số chuyển đổi mơđun biến dạng phịng theo mơđun biến dạng xác định phương pháp nén tải trọng tĩnh Đối với cơng trình nhỏ vừa (cấp II - IV), khơng có kết thí nghiệm nén tải trọng tĩnh hệ số mk lấy theo bảng loại đất sét có nguồn gốc bồi tích, sườn tích có số sệt Is £ 0,75 Loại đất Trị số hệ số mk hệ số rỗng e 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 1.05 Cát pha 4.0 4.0 3.5 2.0 2.0 - - Sét pha 5.0 5.0 4.5 4.0 3.0 2.5 2.0 Sét - - 6.0 6.0 5.5 5.5 4.5 CHÚ THÍCH: với giá trị trung gian e, cho phép xác định m k nội suy Phụ lục B (tham khảo) Bảng ghi tính tốn kết thí nghiệm nén Tên cơng trình: Phương pháp thí nghiệm: Số thí nghiệm: Loại máy nén: Số hiệu hố khoan (hố đào): Số hiệu máy nén: Số hiệu mẫu đất: Kết cấu mẫu đất: nguyên trạng Độ sâu lấy mẫu: Hệ số rỗng tự nhiên (ban đầu) e0 - 0,975 Ghi mẫu đất: Ngày thí nghiệm: Người thí nghiệm: Người kiểm tra: PHẦN GHI THÍ NGHIỆM NÉN Thời gian đọc nén Biến dạng mẫu đất theo thời gian, ứng với cáp áp lực nén σ (105xPa) Thời điểm Số đọc Thời Số đọc Thời Số đọc Thời Số đọc Thời điểm điểm điểm điểm 01 47,0 10 64,0 30 1,0 h 103,0 140,0 Số đọc 170,0 2,0 h 87,0 130,0 161,0 186,0 24,0h 189,0 PHẦN TÍNH TỐN KẾT QUẢ Phụ lục C (tham khảo) Thí nghiệm cố kết Số hiệu mẫu X11 Cơng trình: Kết cấu mẫu Địa điểm: Số hiệu máy thí nghiệm Độ sâu: Số hiệu dao vòng 28 Các tiêu Chiều cao cốt đất, mm 9,15 Trước thí nghiệm Tự nhiên Phương pháp thí nghiệm Lượng ngậm nước, % 40,8 Dung trọng ướt, g/cm³ 1,72 Dung trọng khô, g/cm³ 1,22 Tỷ trọng, g/cm³ 2,67 Tỷ lệ khe hở 1,186 Điều kiện thí nghiệm Ngày thí nghiệm Người thí nghiệm Người tính vẽ Người kiểm tra Sau B/H Sau thí nghiệm Áp lực nén (105xPa) σ 0.25 0.5 1.0 2.0 4.0 Số đọc ban đầu mm di 0,825 1,340 1,960 2,660 Số hiệu chỉnh máy mm ac 0,050 0,070 0,095 0,120 0,150 Số đọc ban đầu hiệu mm chỉnh dc 0,050 0,845 1,365 1,985 2,690 Điểm không hiệu chỉnh mm d0 0,460 0,900 1,440 2,050 2,880 Số đọc cuối mm df 0,825 1,840 1,960 2,660 3,605 Điểm 100 % cố kết mm d100 0,810 1,320 1,940 2,640 3,580 t50 3 4 Thời gian ứng với d50 Chiều cao mẫu trước gai tải mm Hi 20,000 19,225 18,730 18,135 17,460 Thay đổi chiều cao mm ∆H 0,775 0.495 0,595 0,675 0,915 Chiều cao cuối mm HP 19,225 18,730 18,135 17,460 16,545 Thay đổi chiều cao cuối mm ∆Ht 0,775 1,270 1,865 2,540 3,455 Hệ số cố kết x 10-8 m2/s Cv 10,11 9,60 6,75 6,25 7,49 Phần trăm nén lún % e 3,9 6,3 9,3 12,7 1,73 ∆e 0,085 0,059 0,065 0,074 0,100 1,101 1,047 0,982 0,908 0,808 Thay đổi tỷ lệ, khe hở Tỷ lệ khe hở (Hệ số rỗng) Mođun nén không nở hông e (10 xPa) Chỉ số nén E 1,186 6.4 -1 Hệ số nén lún 10 Pa av Áp lực tiền cố kết (Pa) σc Hệ số thấm cố kết m/s Kv 0,34 15.7 26.8 38.2 0,179 Cc -5 0,216 0,246 0,332 0,216 0,130 0,074 0,050 Hình C.1 - Tương quan tính nén lún áp lực nén Hình C.2- Tương quan hệ số rỗng áp lực nén Hình C.3- Lượng lún cộng dồn Bảng C.1- Các trị số σ, d0, d100, d50, t50, df σ 105 Pa 0.25 0.50 1.0 2.0 4.0 d0 mm 0,460 0,900 1,440 2,050 2,880 d100 mm 0,810 1,320 1,940 2,640 3,580 d50 mm t50 3 4 df mm MỤC LỤC Lời nói đầu Phạm vi áp dụng Thuật ngữ định nghĩa Quy định chung Phương pháp thử Phụ lục A (tham khảo) Xác định mô đun biến dạng đất Phụ lục B (Tham khảo) Bảng ghi tính tốn kết thí nghiệm nén Phụ lục C (Tham khảo) Thí nghiệm cố kết ... 4.1.1 Để xác định tính nén lún mẫu đất điều kiện khơng có nở hơng, dùng loại máy nén khác nhau, phải bảo đảm quy định tiêu chuẩn Những phận chủ yếu máy nén bao gồm: - Hộp nén; - Bàn máy; - Bộ phận... số nén lún đất khoảng áp lực thí nghiệm ,tính kilopascan(kPa -1 ); etb hệ số rỗng trung bình khoảng áp lực thí nghiệm tính theo cơng thức (25): 4.4.10 Kèm theo kết xác định phải ghi phương pháp thí. .. độ ẩm ban đầu mẫu đất Độ ẩm ban đầu xác định hiệu số khối lượng đất trước sau thí nghiệm nén CHÚ THÍCH: Có thể lấy đất thừa sau cho vào dao vòng để xác định độ ẩm đất trước thí nghiệm 4.3 Cách