I. I.1. XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA ĐẤT Bài I: Xác định khối lượng riêng của đất 1. Mục đích - ý nghĩa: của đất ρs (g/cm3; t/m3) là khối lượng trong một đơn vị thể tích của các hạt đất. ρs = ms , (g/cm3; t/m3) Vs ρs chỉ phụ thuộc vào thành phần khoáng vật của đất, không phụ thuộc và độ ẩm, độ rỗng, càng nhiều khoáng vật nặng (sẫm mầu) khối lượng riêng càng lớn. ρs là chỉ tiêu gián tiếp xác định n, e, G.... 2. Dụng cụ thí nghiệm: ƒ Bình tỷ trọng loại 50 cm3 hoặc 100 cm3. ƒ Sàng d = 2mm. ƒ cối sứ, chày cao su, cân kỹ thuật, bếp cát, nước cất nhiệt kế. 3. Trình tự thí nghiệm: ƒ Lấy 100 - 200 g đất đã sấy khô cho vào cối sứ rồi nghiền bằng chày cao su. ƒ Sàng đất qua sàng 2mm, lấy phần đất dưới sàng 2mm thí nghiệm. ƒ Dùng phương pháp chia tư, lấy khoảng 15 - 20 g cho vào bình tỷ trọng đã biết khối lượng là m0 (g). Cân khối lượng bình và đất được m1 (g). Vậy khối lượng đất trong bình là m2 = m1 - m0. ƒ Đổ nước cất vào bình tỷ trọng (1/3 - 1/4 V bình), giữ bình trong tay, lắc đều rồi đặt lên bếp cát đun sôi. Thời gian đun: 30 phút đối với đất cát và cát pha. 1 tiếng đối với sét và sét pha (sinh viên xác tên đất TN qua chỉ số dẻo ở bài 6) nhieu.dcct@gmail.com Trong thời gian đun không được để đất sôi trào ra khỏi miệng bình. Nếu sôi tạo nhiều bọt quá phải hạ nhiệt độ của bếp. ƒ Lấy bình tỷ trọng ra khỏi bếp, Đo nhiệt độ của huyền phù trong bình tỷ trọng chính xác tới 0.5 0c. Đổ nước cất vào bình cho tới vạch chuẩn hoặc đến cổ bình rồi đậy nút có mao dẫn để nước theo ống mao dẫn tràn ra ngoài. Nghiêng bình xem khí trong bình đã thoát hết chưa, nếu còn thì cho thêm nước vào bình rồi đậy nút lại. Lau khô bình tỷ trọng cân được m3 (g). ƒ Đổ huyền phù, rửa sạch và cho nước cất đã đun sôi vào bình và làm nguội đến nhiệt độ của huyền phù (nước trong bình đầy đến vạch chuẩn). Cân khối lượng bình và nước cất được m4. 4. Tính toán kết quả. ρs = m2 ρn (g/cm3 ) m 2 + m 4 − m3 m2+ m4 - m3 ⇒ khối lượng nước chênh ra (m n) do đất chiếm chỗ trong bình; biết ρn ; m n ⇒ V nước = V hạt đất cần xác định. Yêu cầu: Cân lấy kết quả chính xác đến 0,01g. Mỗi mẫu đất phải thí nghiệm song song bằng 2 bình, sai số giữa hai bình không được vượt quá 0,02 g/cm3. Lấy trị số trung bình giữa 2 lần thí nghiệm song song làm khối lượng riêng của mẫu đất Câu hỏi: 1. Nêu mục đích và ý nghĩa thí nghiệm xác định khối lượng riêng của đất (ρs)? 2. Nêu trình tự thí nghiệm xác định khối lượng riêng của đất (ρs)? 3. Khi thí nghiệm xác định (ρs) cho mỗi mẫu đất cần phải tiến hành ít nhất là mấy bình tỷ trọng? sai số cho phép cho mỗi lần thử là bao nhiêu? 4. Tại sao khi thí nghiệm xác định (ρs) cần phải sấy khô đất trước khi thí nghiệm? 5. Thời gian đun dung dịch huyền phù cho mỗi loại đất là bao nhiêu? I.2. Bài II: Xác định khối lượng thể tích tự nhiên của đất. 1. Mục đích - ý nghĩa: Khối lượng thể tích tự nhiên của đất là khối lượng trong một đơn vị thể tích đất ở trạng thái tự nhiên (mẫu ở trạng thái nguyên dạng). Nó được biểu thị theo công thức: ρw = m mw + ms = , (g/cm3; t/m3) V Vr + V s Khối lượng thể tích tự nhiên của đất phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, độ rỗng và độ ẩm của đất. Như vậy, khối lượng thể tích tự nhiên của đất được coi như là một chỉ tiêu về trạng thái đất. nhieu.dcct@gmail.com Khối lượng thể tích tự nhiên của đất được dùng trong: - Tính toán các khối lượng thể tích khô của đất, độ lỗ rỗng và hệ số rỗng. - Tính toán áp lực đất lên tường chắn - Tính ổn định mái đốc. Tính lún nền đất dưới công trình - Tính sự phân bố ứng suất trong nền đất - Xác định khối lượng đất đắp.... Căn cứ vào thành phần và trạng thái của đất mà chọn một trong các phương pháp sau: - Phương pháp dao vòng: Được tiến hành nhờ dao vòng kim loại không gỉ, áp dụng cho đất dính dễ cắt bằng dao, khi cắt không bị vỡ và trong các trường hợp thể tích và hình dạng của mẫu chỉ có thể được giữ nguyên nhờ hộp cứng. Đối với đất cát có kết cấu không bị phá hoại và độ ẩm tự nhiên tại hiện trường, cũng có thể xác định bằng phương pháp dao vòng. - Phương pháp bọc sáp dùng để xác định đối với đất dính có cỡ hạt không lớn hơn 5mm, khó cắt bằng dao vòng, khi cắt bằng dao thì vỡ vụn, nhưng có thể giữ được nguyên dạng mà không cần hộp cứng. - Phương pháp đo thể tích bằng dầu hoả: dùng để xác định khối lượng thể tích cho các loại đất dính, đất than bùn, đất có chứa nhiều tàn tích thực vật chưa phân huỷ hoặc với đất khó lấy bằng hai phương pháp trên. Phương pháp này gồm việc xác định thể tích của mẫu đất có khối lượng đã biết trong môi trường chất lỏng nhờ dụng cụ đo dung tích. Trong buổi thực tập tại phòng thí nghiệm yêu cầu sinh viên thực hiện theo phương pháp dao vòng. 2. Dụng cụ thí nghiệm: ƒ Dao vòng làm bằng kim loại không rỉ, có mép sắc, thể tích không nhỏ hơn 50cm3. ƒ Cân kỹ thuật có độ chính xác tới 0,01g. ƒ Dao cắt đất, thước cặp. 3. Trình tự thí nghiệm: ƒ Xác định thể tích của dao vòng: V=π.d2. h 4 ƒ Cân khối lượng dao vòng và các tấm kính đậy: m1 (g), độ chính xác tới 0,01g. ƒ Giữ dao vòng ở tay trái cắt mẫu thí nghiệm thành khoanh có chiều cao cao hơn dao vòng 1cm. ấn nhẹ dao vòng vào trụ đất theo chiều thẳng đứng (tuyệt đối không được nghiêng lệch dao vòng). Tiếp tục gọt khối đất và ấn dao vòng cho tới khi dao vòng hoàn toàn đầy đất. Dùng dao gọt bỏ phần đất dư thừa ở hai đầu dao vòng, gọt từ xung quanh vào giữa mặt đáy dao vòng, đảm bảo mặt đất 2 đầu dao vòng thật phẳng. Gọt xong một mặt lấy tấm kính đậy lên, lật ngược lại tiếp tục gọt mặt kia, xong lại đậy tấm kính lên trên mặt mẫu. nhieu.dcct@gmail.com ƒ đặt dao vòng mẫu lên cân, ta xác định được khối lượng dao vòng và đất m2 (g). Giữ mẫu trong bình giữ ẩm để làm bài xác định tính nén lún của đất 4. Tính toán kết quả Khối lượng thể tích tự nhiên của đất được tính theo công thức: m2 − m1 , (g/cm3; t/m3) V ρw = Yêu cầu: Cân lấy kết quả chính xác đến 0,01g. Mỗi mẫu đất phải thí nghiệm song song bằng 2 dao vòng, sai số giữa hai dao vòng không được vượt quá 0,02 g/cm3. Lấy trị số trung bình giữa 2 lần thí nghiệm song song làm khối lượng thể tích tự nhiên của mẫu đất Câu hỏi: 1. Nêu mục đích và ý nghĩa thí nghiệm xác định khối lượng thể tích rự nhiên của đất (ρw)? 2. Nêu trình tự thí nghiệm xác định khối lượng thể tích rự nhiên của đất (ρw)? 3. Khi thí nghiệm xác định khối lượng thể tích tự nhiên của đất, cần phải tiến hành ít nhất là mấy lần? sai số cho phép cho mỗi lần thử là bao nhiêu? 4. Có mấy phương pháp xác định khối lượng thể tích tự nhiên của đất? I.3. Bài III: Xác định độ ẩm tự nhiên của đất 1. Mục đích - ý nghĩa: Độ ẩm tự nhiên của đất (W) là tỷ số phần trăm giữa khối lượng nước chứa trong đất (khối lượng nước thoát ra khỏi mẫu đất khi sấy khô đất ở nhiệt độ từ 105-1100 C) và khối lượng hạt của đất, được xác định theo công thức: W= mw 100(%) ms Độ ẩm tự nhiên của đất là một đặc trưng quan trọng chi phối một loạt các tính chất của đất. Đặc biệt các tính chất của đất sét biến đổi rất mạnh theo giá trị của độ ẩm tự nhiên. Xác định độ ẩm tự nhiên của đất giúp ta tính toán được các chỉ tiêu khác như: G, B, ρs, ρw... 2. Dụng cụ thí nghiệm. Tủ sấy có điều chỉnh nhiệt độ đến 3000C, cân kỹ thuất có độ chính xác tới 0,01g, hộp nhôm có nắp, dao cắt đất. 3. Trình tự thí nghiệm nhieu.dcct@gmail.com ƒ Cân khối lượng hộp nhôm đã sấy khô (m 0) ƒ Dùng dao cắt một lượng đất khoảng 400 - 800g ở trạng thái tự nhiên cho vào hộp nhôm, đậy nắp lại dùng cân kỹ thuật cân được khối lượng (m1) ƒ Đưa hộp đất mở nắp vào tủ sấy. Sấy đất ở nhiệt độ t=105 - 1100C trong thời gian như sau: ∗ Sấy khô lần đầu: - 3h với đất cát và cát pha. - 5h đối với đất sét và sét pha. - 8h đối với đất chúa thạch cao và đất chứa hữu cơ ( Qhc> 5%). ∗ Sấy lại trong thời gian: - 1h cát và cát pha - 2h đối với các loại đất khác Sau khi đã sấy đủ thời gian, lấy mẫu ra khỏi tủ sấy, đậy ngay hộp mẫu lại rồi để nguội trong bình hút ẩm có canxi clorua từ 45 phút ÷ 1 giờ cho đến khi mẫu nguội hoàn toàn. Cân khối lượng hộp và đất khô được m2 (g) Xác định độ ẩm tự nhiên của đất theo công thức: W= m1 − m2 .100 (%) m 2 − m0 Yêu cầu: Cân lấy kết quả chính xác đến 0,01g. Mỗi mẫu đất phải thí nghiệm song song ít nhất 2 hộp, chênh lệch 2 lần thử ≤0.02g. Lấy giá trị trung bình cộng kết quả tính toán các lần xác định, làm độ ẩm của mẫu đất. Lấy trị số trung bình giữa 2 lần thí nghiệm song song làm độ ẩm tự nhiên của đất. Câu hỏi 1. Nêu mục đích, ý nghĩa thí nghiệm xác định độ ẩm tự nhiên của đất (W)? 2. Nêu trình tự thí nghiệm xác định độ ẩm tự nhiên của đất (W)? 3. Nhiệt độ sử dụng để sấy đất khi thí nghiệm xác định độ ẩm tự nhiên là bao nhiêu? 4. Khi thí nghiệm xác định độ ẩm tự nhiên của đất, cần phải tiến hành ít nhất là mấy lần? sai số cho phép cho mỗi lần thử là bao nhiêu? nhieu.dcct@gmail.com I.4. Bài IV: Xác định độ ẩm giới hạn chảy và độ ẩm giới hạn dẻo Mục đích - ý nghĩa: ƒ Xác định độ ẩm giới hạn chảy (Wl) và độ ẩm giới hạn dẻo (Wd) để xác định chỉ số dẻo Ip = Wl - Wd ⇒ Phân loại đất dính. ƒ B= A. W − Wd ⇒ Đánh giá trạng thái của đất. Id Xác định độ ẩm giới hạn dẻo (Wd). Độ ẩm giới hạn dẻo của đất tương ứng với độ ẩm mà đất loại sét có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái cứng sang dẻo. Wd được đặc trưng bằng độ ẩm (%) của đất sau khi đã nhào trộn đều với nước và lăn thành những que đất có đường kính 3mm, thì que đất bắt đầu rạn nứt và đứt ra thành từng đoạn có chiều dài từ 3 ÷ 10 mm. 1. Dụng cụ thí nghiệm: Sàng có đường kính d = 1mm, cối sứ, chày sứ, tủ sấy, cân kỹ thuật, tấm kính nhám , vải khô, chảo thép , hộp nhôm, nước cất, dao trộn đất. 2. Trình tự thí nghiệm: ƒ Chọn mẫu đất, hong khô gió (không được sấy ở nhiệt độ >600) ƒ Dùng phương pháp chia tư, lấy khoảng 300 g đất giã nhỏ rồi cho qua sàng 1mm. Đem đất lọt qua sàng cho vào bát vừa cho nước vào vừa trộn đều, nhặt bỏ các hạt và tàn tích thực vật ≥ 1mm. Sau đó đặt mẫu vào bình giữ ẩm trong khoảng 2 giờ trước khi đem thử. ƒ Lấy một ít đất và dùng mặt phẳng lòng bàn tay lăn trên kính nhám cho đến khi que đất có đường kính 3mm thì đứt ra từng đoạn có chiều dài từ 3 đến 10mm, nhặt nhieu.dcct@gmail.com những que đất đó cho vào hộp nhôm đã biết khối lượng (m0) cân lên được khối lượng hộp và đất ướt (m2). Trình tự tiếp theo tương tự bài xác định W, ta sẽ xác định được khối lượng hộp và đất khô (m2) ⇒ Wd = m1 − m2 .100 (%) m 2 − m0 Nếu que đất d =3mm chưa xuất hiện vết nứt thì vê lại thành viên tròn rồi lấy giẻ khô thấm khô bớt nước và ngược lại d>3mm que đất đã nứt thì phải cho thêm nước vào đất trộn lai và tiếp tục lăn đến khi đạt yêu cầu. B. Xác định độ ẩm giới hạn chảy (Wl): Độ ẩm giới hạn chảy của đất tương ứng với độ ẩm mà đất loại sét có kết cấu bị phá hoại chuyển từ trạng thái dẻo sang chảy. Độ ẩm giới hạn chảy của đất được đặc trưng bằng độ ẩm (%) của bột đất nhào với nước mà ở đó quả dọi thăng bằng hình nón (Vaxiliep có khối lượng ± 76g) dưới tác dụng của trọng lượng bản thân (tương đương với sức kháng xuyên đơn vị Rx = 0.076kG/cm2)sau 10 giây sẽ lún sâu 10mm. 1. Dụng cụ thí nghiệm: Sàng có đường kính d = 1mm, cối sứ, chày sứ, tủ sấy, cân kỹ thuật, dụng cụ thí nghiệm Vaxiliep, vải khô, chảo thép , hộp nhôm, nước cất, dao trộn đất. 2. Trình tự thí nghiệm: - - Chọn mẫu đất, hong khô gió (không được sấy ở nhiệt độ >600) Dùng phương pháp chia tư, lấy khoảng 300 g đất giã nhỏ rồi cho qua sàng 1mm. Đem đất lọt qua sàng cho vào bát vừa cho nước vào vừa trộn đều,nhặt bỏ các hạt và tàn tích thực vật ≥ 1mm. Sau đó đặt mẫu vào bình giữ ẩm trong khoảng 2 giờ trước khi đem thử. Dùng dao trộn kỹ đất, lấy một ít cho vào khuôn hình trụ. Trong quá trình cho vào khuôn, nên cho từng lớp mỏng và gõ nhẹ lên mặt đàn hồi để tránh phát sinh trong vữa đất những hốc nhỏ chứa không khí. Đặt khuôn mẫu lên giá gỗ và đưa quả dọi thăng bằng lên mặt mẫu đất sao cho mũi nhọn hình nón vừa chạm bề mặt mẫu đất: Thả dụng cụ hình nón để nó tự lún vào trong đất dưới tác dụng của trọng lượng bản thân. Trong 10 giây mà hình nón tự lún được 10mm thì lấy đất đó đi xác định độ ẩm tương tự như xác định độ ẩm tự nhiên. Nếu trong 10 giây mà hình nón tự lún quá 10mm thì phải vét đất trong khuôn trụ ra đổ vào bát đất , nhào trộn kỹ lại, để cho khô bớt nước rồi làm lại theo các bước như trên. Yêu cầu: Cân lấy kết quả chính xác đến 0,01g. Mỗi mẫu đất phải thí nghiệm song song ít nhất 2 hộp, chênh lệch 2 lần thử ≤0.02g. Lấy giá trị trung bình cộng kết quả tính toán các lần xác định làm độ ẩm của mẫu đất. nhieu.dcct@gmail.com C. Xác định giới hạn chảy của đất theo phương pháp Casagrande Giới hạn chảy của đất theo phương pháp Casagrande là độ ẩm của bột đất nhào với nước, được xác định bằng dụng cụ quay đập Casagrande, khi rãnh đất được khít lại một đoạn gần 13mm sau 25 nhát đập. 1. Dụng cụ thí nghiệm: - Một bộ dụng cụ thí nghiệm Casagrande gồm 1 khum băng đồng đựng mẫu đất có khối lượng 200g, được gắn với trục quay và một đế đệm cao su. Một que gạt để tạo rãnh đất có chiều sâu 8mm, rộng 2mm ở phần dưới và 11mm ở phần trên. 2. Trình tự thí nghiệm: - - - - - Chuẩn bị đất tương tự như phần trên. Đặt dụng cụ Casagrande trên một vị trí cân bằng vững chắc. Dùng dao cho từ từ đất đã nhào trộn vào khum để tránh bọt khí bị lưu giữ trong mẫu. Cho mẫu đất vào đĩa để đảm bảo độ dày của lớp đất không nhỏ hơn 10mm và không cho đầy đĩa mà để một khoảng trống ở phần trên chỗ tiếp xúc với móc treo chừng 1/3 đường kính của đĩa. Dùng que gạt để rạch đất trong đĩa thành một rãnh dài khoảng 40mm, vuông góc với trục quay. Quay đập với tốc độ 2 vòng/1giây và đếm số lần đập để cho phần dưới của rãnh đất khít vào một đoạn dài 13mm.. Lấy đất trong đĩa ra nhào lại với đất còn lại trong bát. Sau đó lặp lại như các bước đã làm. Giữa ba lần số lần đập không được khác nhau quá 1. Nếu 3 lần thử có số lần đập khác nhau nhiều, thì phải tiến hành thêm lần thử thứ 4 để lấy kết quả của những lần giống nhau. Lấy khoảng 10g đất ở vùng xung quanh rãnh đã khép kín cho vào hộp nhôm để xác định độ ẩm . Tiếp tục làm như vậy với lượng nước thay đổi theo chiều tăng lên. Xác định ít nhất 4 giá trị của độ ẩm ứng với số lần đập cần thiết trong khoảng từ 12÷35 để rãnh khép lại. Căn cứ vào số liệu thí nghiệm, vẽ đồ thị quan hệ giữa số lần đập và độ ẩm tương ứng trên toạ độ nửa logarit. Độ ẩm đặc trưng cho giới hạn chảy của đất theo phương pháp Casagrande được lấy tương ứng với số lần đập 25 trên đồ thị, với độ chính xác 0,1%. Giới hạn chảy của đất làm theo quả dọi thăng bằng có thể tính được từ kết quả thí nghiệm Casagrande theo công thức: Wl = aWc - b Trong đó: a, b là hệ số phụ thuộc vào loại đất. Đối với đất có giới hạn chảy tử 20 đến 100% có thể lấy a = 0,73 và b = 6,47% Wc độ ẩm giới hạn chảy xác định bằng dụng cụ Casagrande Wl độ ẩm giới hạn chảy xác định bằng dụng cụ chuỳ Vaxiliep. nhieu.dcct@gmail.com Câu hỏi: 1. Nêu mục đích, ý nghĩa thí nghiệm xác định độ ẩm giới hạn chảy (Wc) ? 2. Nêu mục đích, ý nghĩa thí nghiệm xác định độ ẩm giới hạn giẻo (Wd)? 3. Nêu trình tự thí nghiệm xác định độ ẩm giới hạn chảy? 4. Nêu trình tự thí nghiệm xác định độ ẩm giới hạn chảy? 5. Hãy lấy ví dụ bằng số chứng tỏ đất thí nghiệm là đất: a - sét pha, trạng thái dẻo mềm b - sét, trạng thái cứng c- cát pha, trạng thái dẻo 6. Một mẫu đất sét thí nghiệm ở trong phòng có các số liệu sau đây đã được tập hợp: Khối lượng của mẫu đất ẩm: M1 = 89 g Khối lượng của mẫu đất khô: M2 = 61.5 g Khối lượng riêng : γs = 2.70 g/cm3 Hãy xác định: a - Độ ẩm tự nhiên của đất. b - Khối lượng thể tích tự nhiên và khối lượng thể tích khô của đất. c - Độ lỗ rỗng và hệ số rỗng d - Độ bão hoà I.5 Bài V: Xác định thành phần cỡ hạt của đất. 1. Mục đích - ý nghĩa: Đất trong tự nhiên gồm hỗn hợp của các hạt có đường kính, hình dạng và thành phần khoáng hoá khác nhau. Kích thước của chúng thay đổi từ vài nghìn mm đến phần nghìn, phần triệu mm như kích thước của các hạt keo sét. Thành phần hạt của đất là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến tính chất của đất như: Tính dẻo, độ rỗng, tính nén lún, độ biến dạng... Thành phần hạt của đất là hàm lượng các nhóm hạt có đường kính khác nhau trong đất, được biểu diễn bằng phần trăm so với khối lượng của mẫu đất khô tuyệt đối đã đem đi phân tích. Xác định thành phần cỡ hạt của đất là phân chia đất thành những nhóm hạt có đường kính gần bằng nhau và xác định hàm lượng phần trăm của chúng. Kết quả thí nghiệm để vẽ đồ thị quan hệ giữa đường kính các nhóm hạt đất và hàm lượng phần trăm tích luỹ, xác định hệ số không đồng nhất Cu và phân loại đất. Dùng phương pháp: - Rây khô với các hạt từ 10 đến 0.5 mm. - Rây ướt với các hạt từ 10 đến 0.1 mm. - Tỷ trọng kế với các hạt từ 0,1 đến 0.002 mm. 2. Dụng cụ thí nghiệm: nhieu.dcct@gmail.com - Cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0.01g Bộ sàng tiêu chuẩn có kích thước 20, 10, 5, 2, 1, 0.5, 0.25, 0.1mm Cối sứ, chày bọc đàu cao su - Tủ sấy. 3. Trình tự thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hành với phương pháp rây khô: ∗ Dùng phương pháp chia tư lấy khối lượng mẫu như sau: - 100 - 200g đối với đất không chứa các hạt có kích thước lớn hơn 2 - 300 - 900g đối với đất chứa 10% các hạt có kích thước lớn hơn 2 - 1000 - 2000g đối với đất chứa 10% đến 30% các hạt có kích thước lớn hơn 2 - 2000 - 5000g đối với đất chứa > 30%các hạt có kích thước lớn hơn 2. ∗ Lắp bộ sàng theo thứ tự từ lớn tới nhỏ. Đổ mẫu đất vào rây trên cùng, đậy nắp và lắc bằng tay. Từng nhóm hạt còn sót lại bắt đầu từ rây trên cùng cho vào cối sứ và nghiền bằng chày cao su, sau đó lại rây lại cho đến khi đạt yêu cầu. ∗ Cân riêng từng nhóm hạt còn lại trên các rây. Lấy tổng khối lượng các hạt trên rây và lượng sót đáy nếu sai lệch so với khối lượng ban đầu quá 1% thì phải phân tích lại. 4. Xử lý kết quả thí nghiệm: Kết quả thí nghiệm được ghi theo bảng Đại lượng xác định Khối lượng nhóm hạt (%) hàm lượng nhóm hạt (%) hàm lượng cộng dồn (%) nhieu.dcct@gmail.com Đường kính các nhóm hạt (mm) >10 10-5 5 -2 2-1 1 - 0.5 0.5 - 0.25 0.25 -0.1 ≤ 0.1 Yêu cầu: 1. Kết quả lấy chính xác đến 0.1%. Dựa vào kết quả phân tích mẫu ở bảng trên để vẽ đồ thị đường cong cấp phối hạt. Đường cong được lập theo hàm lượng cộng dồn các nhóm hạt bắt đầu từ nhóm hạt bé nhất trong mẫu đất. 2. Dựa vào biểu đồ đường cong cấp phối hạt để tìm đường kính d60 và d10 và xác định hệ số không đồng nhất Cu = d 60 d10 3. d60 - Đường kính mà các hạt có đường kính bằng và nhỏ hơn nó chiếm 60%hàm lượng mẫu đem phân tích 4. d10 - Đường kính mà các hạt có đường kính bằng và nhỏ hơn nó chiếm 10% hàm lượng mẫu đem phân tích 5. Khi Cu >3 (đối với đất rời), >5 (đối với đất dính) ⇒ mẫu đất không đồng nhất. 6. Xác định tên mẫu đất đã thí nghiệm. Câu hỏi: 1. Nêu mục đích, ý nghĩa thí nghiệm xác định thành phần cỡ hạt đất. 2. Nêu trình tự thí nghiệm xác định thành phần hạt. 3. Nêu kích thước các cỡ rây đã dùng trong thí nghiệm xác định thành phần hạt. 4. Hãy vẽ đường cong cấp phối hạt của đất a. Cát hạt trung, đồng nhất b. Cát hạt to, không đồng nhất. 5. Cách vẽ đường cong cấp phối hạt I.6. Bài VI: Xác định độ chặt lớn nhất và độ ẩm tốt nhất của đất 1. Mục đích - ý nghĩa: - Khi thiết kế và thi công nền đất đắp hoặc gia cố đất, nhiệm vụ quan trọng là đảm bảo độ ổn định và độ bền của nền đất đắp. Đầm đất để tăng độ chặt của đất ⇔ độ bền tăng, độ biến dạng giảm và độ lỗ rỗng giảm. Thí nghiệm xác định độ chặt lớn nhất và độ ẩm tốt nhất nhằm xác định giá trị ρcmax và Wtn ⇒ tính chỉ số đầm chặt K Độ chặt lớn nhất của đất là khối lượng thể tích khô lớn nhất của mẫu khi được đầm nện trong điều kiện tiêu chuẩn. ứng với độ chặt lớn nhất của đất thì có một lượng ngậm nước thích hợp. Như vậy, độ ẩm tốt nhất của đất là lượng ngậm nước thích hợp cho sự nén chặt đất để đất đạt tới ρcmax mà tiêu tốn công đầm nhỏ nhất. 2. Dụng cụ thí nghiệm: ∗ Cối đầm nện và cần dẫn búa bằng kim loại có các thông số như sau: - Chiều cao cối: 12.7cm - Đường kính trong của cối: 10 cm nhieu.dcct@gmail.com - búa nặng 2.5kg - chiều cao rơi búa: 30cm ∗ Sàng có d = 5mm, cối chày bịt đầu cao su, cân đĩa, hộp nhôm, tủ sấy, khay nhôm... 3. Trình tự thí nghiệm: Mẫu đất đã được làm khô gió. Chọn 15 kg đất đã qua sàng 5mm, chia ra 5 khay, rồi phun các lượng nước q khác nhau để đất có độ ẩm từ 5 - 30%. Có thể dùng lại đất sau lần thử đầu tiên để dự chế cho các lần thử tiếp sau. (đối với đất Bazan, đất sét có tính dẻo cao không được sử dụng lại) Tính lượng nước thêm vào theo công thức: q= m (w - w1) 1 + w1 Trong đó: - q: Lượng nước tiếp thêm (g) - m: Lượng đất cần trộn thêm nước (g) - w1 : Độ ẩm của đất trước khi thêm ẩm - w1 : Độ ẩm của đất dự chế. Đối với đất cát: lần thử đầu tiên của đất lấy W = 5%, các lần sau tăng từ 1 đến 2% cho mỗi lần thử. Mẫu đất sau khi trộn nước phải ủ trong bình kín 1 giờ, các lần tiếp theo thời gian ủ trong bình kín ≥ 15 phút. Đối với đất sét: lần thử đầu tiên của đất lấy W = 10%, các lần sau tăng từ 2% (đối với cát pha) đến 5% (đối với đất sét) cho mỗi lần thử. Mẫu đất sau khi trộn nước phải ủ trong bình kín 15 giờ, các lần tiếp theo thời gian ủ trong bình kín ≥ 15 phút. Đặt cối trên nên phẳng, cứng. Lấy đất đã chuẩn bị cho vào cối, mỗi lần chiếm khoảng 1/3 V cối. Dùng chày có búa nặng 2.5 kg cho rơi tự do ở 30cm để đầm. Số lần đầm Đất cát và cát pha: 25 búa Đất sét có Ip 30: 50 búa Đầm xong lớp nào khía bề mặt lớp đó để cho các lớp tiếp xúc tốt với nhau. Sau khi đã đầm xong lớp thứ 3 thì mẫu thử chỉ được cao hơn mép cối 0.5 cm. Tháo vòng đệm bên trên ra, dùng dao gọt phẳng, không để lồi lõm. Tháo cối ra khỏi đế, đem nhieu.dcct@gmail.com cân chính xác đến 1g. Xác định khối lượng thể tích của đất ẩm ρw. Sau đó lấy đất ở γ giữa cối đi xác định độ ẩm của mỗi lần thử. Xác định ρc = w 1+W Tiếp tục làm như vậy ít nhất cho 5 cối đất đã chuẩn bị, nếu thấy khối lượng thể tích đất ẩm tăng sau đó giảm dần thì thôi. Nếu không thì phải xác định thêm hoặc làm laị từ đầu. Tính hàm lượng phần trăm hạt đất có đường kính > 5mm theo công thức P= m p (1 + W0 ) M (1 + W p ) 100(%) Trong đó: mp: khối lượng hạt có d>5mm M: tổng toàn bộ mẫu thí nghiệm W0: độ ẩm toàn bộ mẫu thử Wp: Độ ẩm của hạt có d>5mm. Nếu hàm lượng hạt có d>5mm chiếm trên 3% thì dùng công thức hiệu chỉnh: ρc ρs ρ'c = ρ s − p( ρ s − ρ c ) Trong đó: γ'c: Khối lượng thể tích đất khô có chứa hạt d>5 mm (g/cm3) γc: Khối lượng thể tích đất khô có chứa hạt d≤ 5 mm (g/cm3) γs: Khối lượng riêng phần hạt có d>5 mm (g/cm3) Dùng kết quả tính toán được vẽ đồ thị quan hệ giữa độ chặt và độ ẩm của đất, quan hệ giữa độ chặt và công đầm chặt. Qua đây xác định được ρcmax, độ ẩm thích hợp Wth và công đầm chặt hợp lý A. Xác định chỉ số đầm chặt: K= γc γ c max Trong đó: ρc: Khối lượng thể tích khô của đất tại hiện trường(g/cm3) ρcmax: Khối lượng thể tích khô của đất xác định qua thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn. Câu hỏi: 1. Hãy nêu mục đích và ý nghĩa thí nghiệm xác định độ chặt lớn nhất và độ ẩm tốt nhất của đất? 2. Các mục tiêu chính của việc đầm chặt đất? 3. Hiệu quả của việc đầm đất phụ thuộc vào các yếu tố nào? nhieu.dcct@gmail.com 4. Một thí nghiệm trong phòng: Mẫu đất được đầm chặt trong khuôn có thể tích 1000 cm3. Khối lượng đầm và đất trong khuôn là 2456g, khối lượng đầm là 500g. Độ ẩm xác định là 13.5%, γs = 2.70 g/cm3. Hãy tính: a - khối lượng thể tích tự nhiên và khối lượng thể tích khô b - Hệ số rỗng và độ lỗ rỗng c - Độ bão hoà 5. Trong thí nghiệm đầm chặt theo tiêu chuẩn VN, các số liệu như sau Thể tích khuôn là 1000cm3, Khối lượng đất ẩm 1.79 1.93 2.03 2.05 2.02 1.98 Độ ẩm 8.4 10.6 12.6 14.3 16.4 18.5 6. Vẽ đường cong quan hệ khối lượng thể tích khô và độ ẩm , xác định γc max và độ ẩm tốt nhất Hãy tính lượng nước cần phun vào 3 kg đất có độ ẩm là 8%, tăng lên 10%, 12%. 7. Hãy mô tả thiết bị thí nghiệm sử dụng xác định khả năng đầm chặt của đất? II. XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT II.1. Bài VII: Xác định tính nén lún trong điều kiện không nở ngang của đất 1. Mục đích - ý nghĩa: Xác định tính nén lún của đất (giảm thể tích lỗ rỗng, biểu hiện ở sự giảm chiều cao của mẫu đất) dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng theo từng cấp áp lực (σ). Kết quả thí nghiệm lập được mối quan hệ e=f(σ); S =f(t); tính hệ số nén lún ⇒ đánh giá tính nén lún của đất ; tính mô đun tổng biến dạng; hệ số cố kết Cv .. 2. Dụng cụ thí nghiệm: Máy nén hiện trường Livinop, đồng hồ đo biến dạng, dao cắt, giấy thấm, máy sấy, cân kỹ thuật... nhieu.dcct@gmail.com 3. Trình tự thí nghiệm: - Lấy mẫu nguyên dạng giống bài 2 (nếu còn mẫu ở bài 2 thì sử dụng mẫu đó đi thí nghiệm). Lắp mẫu vào hộp nén, lắp cánh tay đòn gia tải thẳng đứng, lắp đồng hồ đo biến dạng, chỉnh đồng hồ về 0. Gia tải trọng thẳng đứng theo từng cấp bằng cách treo từng quả cân ở quang treo tải trọng và theo giõi trên đồng hồ đo biến dạng và ghi số đọc ngay khi ở thời gian 15 giây, 30 giây,1, 2, 4,5, 15 phút... cho tới khi mẫu đạt ổn định qui ước lún (độ lún ≤ 0,01mm trong 30 phút đối với đất cát; 3 giờ đối với cát pha; 12 giờ đối với sét pha và sét có Ip30). - Nếu nén nhanh thì mỗi cấp nén tới 2 giờ nhưng cấp cuối cùng phải đạt ổn định qui ước lún. - Tải trọng tác dụng lên mẫu đất theo từng cấp phải đảm bảo thẳng đứng, khi đặt tải phải nhẹ nhàng, tránh rung và không quá 3 giây. Theo tiêu chuẩn TCVN 4200 1995: Cấp tải đầu tiên nên lấy bằng hoặc nhỏ hơn áp lực tự nhiên tác dụng lên mẫu. (nếu mẫu đồng nhất và ở trên mực nước ngầm thì σtn =0,1.H.ρw; Nếu mẫu đất nằm dưới mực nước ngầm thì σtn =0,1.[(H-H1).(ρw-1) -H1ρw]. Trong đó H; Độ sâu lấy mẫu; H1: độ sâu mực nước ngầm tính từ mặt đất (m). áp lực cuối cùng ≥15% so với tổng áp lực do công trình và áp lực tự nhiên ở độ sâu lấy mẫu. Thông thường đối với đất sét ở trạng thái chảy, dẻo chảy thì các cấp nén :0,1; 0,25; 0,50; 1,0; 2,0 kG/cm2. Đối với đất sét ở trạng dẻo mềm, dẻo cứng thì các cấp nén : 0,25; 0,50; 1,0; 2,0; 4 kG/cm2. Đối với đất cứng và nửa cứng thì các cấp nén : 0,50; 1,0; 2,0; 4; 6 kG/cm2. δ .F − m c Tải trọng nén được tính theo công thức: P = (kG/cm2). trong đó f mc: khối lượng của tấm nén, đá thấm viên bi (kg). F : diện tích mẫu (cm2) δ : lực tác dụng lên mẫu (kG/cm2) f: tỷ lệ cánh tay đòn của hệ thống truyền lực. - - Sau khi kết thúc cấp tải trọng cuối cùng, tiến hành giỡ tải theo từng cấp bằng cách lấy bớt số quả cân trên quang treo, mỗi lần bằng 25% tải trọng cuối cùng. Ghi số đọc ở thời điểm 1, 2, 5, 10, 20 phút. Thí nghiệm xong lấy mẫu ra khỏi hộp nén tiến hành xác định giá trị độ ẩm và ρw 4. Tính toán kết quả ƒ Tính hệ số rỗng ban đầu ρ e0 = s (1 +W) -1 ρ wƒ Tính biến dạng của mẫuΔSi (Độ lún của mẫu đất do cấp tải trọng σi gây ra) ΔSi = ri -r0 -Δ Mi. trong đó ΔSi là biến dạng của mẫu đất ở cấp tải trọng thứ i (mm) nhieu.dcct@gmail.com ri số đọc ở cấp tải trọng thứ i r0 số đọc ban đầu Δ Mi Biến dạng của máy ở cấp tải trọng thứ i (mm) ƒ Tính đường cong gia tải: ei = e0 - ΔSi (1 + e0 ) ho ƒ Tính đường cong dỡ tải: ei' = en - Δhi (1 + e0 ) ho Trong đó: ei : hệ số rỗng tương ứng với cấp tải trọng σi ei' : hệ số rỗng tương ứng với cấp giỡ tải trọng Qi h0: Chiều cao ban đầu của mẫu ΔSi : Độ lún của mẫu đất do cấp tải trọng σi gây ra Δ hi : Độ phục hồi của mẫu đất do cấp tải trọng Qi gây ra. ƒ Tính hệ số nén lún của đất ai-1 = ei −1 − ei (cm2/kG) δ i − δ i −1 ƒ Tính mô đun tổng biến dạng: E1-2 = 1 + e0 β (kG/cm2) a1− 2 yêu cầu: Vẽ đường cong quan hệ e =f(σ); tính a1-2, đánh giá tính nén lún của đất theo giá trị a1-2; tính E1-2. Khi a[...]... CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT II.1 Bài VII: Xác định tính nén lún trong điều kiện không nở ngang của đất 1 Mục đích - ý nghĩa: Xác định tính nén lún của đất (giảm thể tích lỗ rỗng, biểu hiện ở sự giảm chiều cao của mẫu đất) dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng theo từng cấp áp lực (σ) Kết quả thí nghiệm lập được mối quan hệ e=f(σ); S =f(t); tính hệ số nén lún ⇒ đánh giá tính nén lún của đất ; tính mô đun tổng... qua các tính chất vật lý của nó hay con gọi là các dấu hiệu nhận biết Dựa vào một vài đặc tính, bằng phương pháp lựa chọn so sánh và loại trừ dần, có thể nhận biết được khoáng vật qua các bước sau: 1 ánh: ánh của khoáng vật là một trong những tính chất ổn định và dễ quan sát nhất của khoáng vật, nó được tạo bởi ánh sáng phản xạ từ bề mặt khoáng vật + ánh kim loại: Khó mô tả nhưng nhận biết đơn giản Các. .. 1860 1890 II.2 Bài VIII: Thí nghiệm xác định sức kháng cắt của đất trên máy cắt phẳng 1 Mục đích - ý nghĩa: Sức chống cắt của đất đặc trưng cho độ bền của đất loại cát và đất loại sét, là khả năng chống lại sự phá hoại của lực ngoài hoặc trọng lượng bản thân của chúng Sự phá hoại được thể hiện ở tính mất liên tục của đất do kết quả của sự dịch chuyển (trượt) của phần đất lên một hay một số mặt trượt dọc... chặt Qua đây xác định được ρcmax, độ ẩm thích hợp Wth và công đầm chặt hợp lý A Xác định chỉ số đầm chặt: K= γc γ c max Trong đó: ρc: Khối lượng thể tích khô của đất tại hiện trường(g/cm3) ρcmax: Khối lượng thể tích khô của đất xác định qua thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn Câu hỏi: 1 Hãy nêu mục đích và ý nghĩa thí nghiệm xác định độ chặt lớn nhất và độ ẩm tốt nhất của đất? 2 Các mục tiêu chính của việc... VN, các số liệu như sau Thể tích khuôn là 1000cm3, Khối lượng đất ẩm 1.79 1.93 2.03 2.05 2.02 1.98 Độ ẩm 8.4 10.6 12.6 14.3 16.4 18.5 6 Vẽ đường cong quan hệ khối lượng thể tích khô và độ ẩm , xác định γc max và độ ẩm tốt nhất Hãy tính lượng nước cần phun vào 3 kg đất có độ ẩm là 8%, tăng lên 10%, 12% 7 Hãy mô tả thiết bị thí nghiệm sử dụng xác định khả năng đầm chặt của đất? II XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT... 4 Hãy vẽ đường cong cấp phối hạt của đất a Cát hạt trung, đồng nhất b Cát hạt to, không đồng nhất 5 Cách vẽ đường cong cấp phối hạt I.6 Bài VI: Xác định độ chặt lớn nhất và độ ẩm tốt nhất của đất 1 Mục đích - ý nghĩa: - Khi thiết kế và thi công nền đất đắp hoặc gia cố đất, nhiệm vụ quan trọng là đảm bảo độ ổn định và độ bền của nền đất đắp Đầm đất để tăng độ chặt của đất ⇔ độ bền tăng, độ biến dạng... (kG/cm2) a1− 2 yêu cầu: Vẽ đường cong quan hệ e =f(σ); tính a1-2, đánh giá tính nén lún của đất theo giá trị a1-2; tính E1-2 Khi a ... sử dụng xác định khả đầm chặt đất? II XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT II.1 Bài VII: Xác định tính nén lún điều kiện không nở ngang đất Mục đích - ý nghĩa: Xác định tính nén lún đất (giảm... mẫu đất sấy khô đất nhiệt độ từ 105-1100 C) khối lượng hạt đất, xác định theo công thức: W= mw 100(%) ms Độ ẩm tự nhiên đất đặc trưng quan trọng chi phối loạt tính chất đất Đặc biệt tính chất đất. .. lượng thể tích khô đất, độ lỗ rỗng hệ số rỗng - Tính toán áp lực đất lên tường chắn - Tính ổn định mái đốc Tính lún đất công trình - Tính phân bố ứng suất đất - Xác định khối lượng đất đắp Căn vào