tieu luandcct

MỤC LỤC

Trang

PHẦN 1

THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TÍNH TRƢƠNG NỞ CỦA ĐẤT ------------------------ 1

I. Mục đích thí nghiệm------------------------------------------------------------------- 2

1. Mức độ trương nở ----------------------------------------------------------------------- 2

2. Áp lực trương nở ------------------------------------------------------------------------ 2

3. Độ ẩm trương nở ------------------------------------------------------------------------ 2

II. Quy định chung ------------------------------------------------------------------------ 2

III. Phƣơng pháp xác định độ trƣơng nở thể tích và độ ẩm trƣơng nở của đất 3

1. Nguyên tắc chung ----------------------------------------------------------------------- 3

2. Dụng cụ thiết bị ---------------------------------------------------------------------------------- 3

2.1. Thiết bị thí nghiệm ------------------------------------------------------------------------------- 3

2.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm ----------------------------------------------------------------------- 3

3. Trình tự thí nghiệm ------------------------------------------------------------------------------ 4

4. Tính toán kết quả thí nghiệm------------------------------------------------------------------- 5

4.1. Độ ẩm --------------------------------------------------------------------------------------------- 5

4.2. Tính độ trương nở của đất---------------------------------------------------------------------- 5

IV. Phƣơng pháp xác định áp lực trƣơng nở của đất ------------------------------- 5

1. Nguyên tắc chung ----------------------------------------------------------------------- 5

2. Dụng cụ thiết bị ---------------------------------------------------------------------------------- 6

2.1. Thiết bị thí nghiệm ------------------------------------------------------------------------------- 6

2.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm ----------------------------------------------------------------------- 6

3. Trình tự thí nghiệm ------------------------------------------------------------------------------ 6

4. Tính toán kết quả thí nghiệm------------------------------------------------------------------- 7

KẾT LUẬN ------------------------------------------------------------------------------------------------ 8

Trang

PHẦN 2

THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TÍNH LÚN ƢỚT CỦA ĐẤT ----------------------------- 9

I. Khái niệm ------------------------------------------------------------------------------- 10

II. Nguyên nhân và cơ chế -------------------------------------------------------------- 10

1. Nguyên nhân ---------------------------------------------------------------------------- 10

2. Cơ chế ------------------------------------------------------------------------------------ 10

III. Mục đích thí nghiệm------------------------------------------------------------------ 10

IV. Quy định chung ----------------------------------------------------------------------- 10

V. Phƣơng pháp thí nghiệm một đƣờng cong nén --------------------------------- 11

1. Nguyên tắc chung ---------------------------------------------------------------------- 11

2. Dụng cụ, thiết bị ------------------------------------------------------------------------ 11

2.1. Thiết bị thí nghiệm --------------------------------------------------------------------- 11

2.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm -------------------------------------------------------------- 12

3. Trình tự thí nghiệm --------------------------------------------------------------------- 13

4. Tính toán kết quả thí nghiệm --------------------------------------------------------- 14

4.1. Độ ẩm tự nhiên ------------------------------------------------------------------------- 14

4.2. Khối lượng riêng tự nhiên, khối lượng riêng khô ---------------------------------- 14

4.3. Tính hệ số rỗng ban đầu e0 ------------------------------------------------------------ 15

4.4. Tính độ bão hòa nước ban đầu Sr ---------------------------------------------------- 15

4.5. Tính hệ số rỗng ei ----------------------------------------------------------------------- 15

4.6. Tính hệ số rỗng '

ie ---------------------------------------------------------------------- 15

4.7. Tính hệ số lún ướt tương đối am ------------------------------------------------------ 15

4.8. Vẽ biểu đồ nén lún ướt của đất ------------------------------------------------------- 16

VI. Phƣơng pháp thí nghiệm hai đƣờng cong nén ---------------------------------- 16

1. Nguyên tắc chung ---------------------------------------------------------------------- 16

2. Dụng cụ, thiết bị ------------------------------------------------------------------------ 16

3. Trình tự thí nghiệm --------------------------------------------------------------------- 16

4. Tính toán kết quả thí nghiệm --------------------------------------------------------- 17

KẾT LUẬN -------------------------------------------------------------------------------------- 18

Địa chất công trình nâng cao GVHD: TS. Bùi Trường Sơn

Thí nghiệm xác định tính trương nở của đất Trang 1

PHẦN 1: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TÍNH TRƢƠNG NỞ CỦA ĐẤT

Nhằm mục đích hạ giá thành công trình, trong các dạng đường giao thông, đê,

đập, người ta thường chú ý sử dụng vật liệu có tại chỗ, hoặc các mỏ vật liệu, không

quá xa công trình như đất, đá, cát, sỏi. Đất là loại vật liệu chủ yếu được sử dụng với

khối lượng lớn nhất trong các công trình đất đắp.

Trong thực tế xây dựng các công trình đất đắp, đặc biệt là khi đắp đập xây dựng

hồ chứa nước, thường gặp những loại đất sét có tính trương nở trung bình đến mạnh

khi hồ tích nước. Do chưa xác định được đặc điểm trương nở của các loại đất đó và

chưa có giải pháp thích hợp để phòng chống trương nở, nên có nhiều trường hợp gây

ra mất ổn định mái dốc đập và sự cố cho công trình. Nhiều đơn vị khảo sát thiết kế

ngại dùng đất có tính trương nở để đắp đập, có xu hướng tìm kiếm những mỏ vật liệu

không trương nở ở xa công trình, vận chuyển tốn kém, hoặc dùng đất ruộng để đắp đập

làm mất diện tích dất trồng trọt.

Trong tự nhiên hiện tượng trương nở thường rất hay gặp do nước mưa, nước

mặt đất, nước dưới đất chảy vào các vùng đất dính ở trạng thái khô, đặc biệt ở các

vùng khí hậu khô ráo. Hiện tượng trương nở đó thường làm cho cường độ của đất

giảm xuống, toàn bộ khối đất bị biến dạng và phá hỏng, do đó gây ra nhiều tác hại cho

các công trình xây dựng trên nền đất đó, phá hoại tính ổn định của bờ dốc, bờ đường,

gây bùng nền, v.v...

Những tác động của hiện tượng trương nở



I. Mục đích thí nghiệm:

Sự tăng thể tích của đất trong quá trình ướt nước được gọi là sự trương nở. Tính

chất trương nở của đất được biểu thị bởi các đặc trưng dưới đây:

1. Mức độ trƣơng nở (DTr.n): được xác định bởi sự thay đổi chiều cao (hoặc thể

tích) của mẫu đất và được thể hiện bằng số phần trăm.

2. Áp lực trƣơng nở (PTr.n): là áp lực mà tại đó không thể xảy ra biến dạng trong

quá trình trương nở.

3. Độ ẩm trƣơng nở (WTr.n): độ ẩm ứng với trạng thái của đất mà tại đó quá trình

hút nước ngừng lại, kết thúc quá trình trương nở.

Sự trương nở có ảnh hưởng rất lớn đến tính năng xây dựng của đất nền cũng

như công trình đất đắp khi ngấm nước, nên các nhà xây dựng rất quan tâm đến việc

nghiên cứu sử dụng hợp lý đất loại sét có tính trương nở.

II. Quy định chung:

Các đặc trưng trương nở của đất được xác định bằng phương pháp thí nghiệm

trương nở theo phương thẳng đứng và không cho nở hông, tiến hành đồng thời hai

mẫu thí nghiệm:

- Một mẫu thí nghiệm trương nở tự do theo phương thẳng đứng, khi đất bị làm

ướt nước, để xác định độ trương nở và độ ẩm trương nở của đất;

- Một mẫu thí nghiệm với tải trọng phản áp vừa đủ làm kìm hãm hoàn toàn sự

trương nở tức thời của đất trong quá trình trương nở khi đất bị làm ướt nước, để xác

định áp lực trương nở.

Chú thích:

- Đối với đất có độ trương nở xác định được Dmin ≤ 4% thể tích, thì không cần thí

nghiệm mẫu xác định áp lực trương nở.

- Tính trương nở của đất được đánh giá theo trị số độ trương nở DTr.n, được quy

định như sau:

Phân loại đất Độ trƣơng nở

Đất không có tính trương nở DTr.n ≤ 4 %

Đất có tính trương nở yếu 4% < DTr.n ≤ 8 %

Đất có tính trương nở trung bình 8% < DTr.n ≤ 12 %

Đất có tính trương nở mạnh DTr.n > 12 %



III. Phƣơng pháp xác định độ trƣơng nở thể tích và độ ẩm trƣơng nở của đất:

1. Nguyên tắc chung:

Dùng thiết bị thí nghiệm trương nở chuyên

dụng để đo lượng trương nở tự do của mẫu đất thí

nghiệm theo phương thẳng đứng (lượng tăng chiều

cao của mẫu), khi đất bị làm ướt nước; quan trắc

lượng trương nở của mẫu đất theo thời gian cho đến

khi đất chấm dứt trương nở; sau đó xác định độ ẩm

của đất tại thời điểm đất kết thúc trương nở; từ đó,

xác định được độ trương nở và độ ẩm trương nở của

đất.

2. Dụng cụ thiết bị:

2.1. Thiết bị thí nghiệm:

Thiết bị thí nghiệm trương nở chuyên dụng, gồm các bộ phận chính như sau:

Chú thích:

1. Bàn và giá đỡ

2. Hộc chứa nước

3. Pitstong

4. Đồng hồ đo biến dạng

5. Dao vòng chứa mẫu

6. Hộc đặt dao vòng chứa mẫu

Lưu ý:

1. Dao vòng chứa mẫu thí nghiệm trương nở có dạng trụ tròn có các kích thước

tương tự như kích thước của dao vòng chứa mẫu thí nghiệm nén lún.

2. Trường hợp không có thiết bị thí nghiệm trương nở chuyên dụng, được phép sử

dụng riêng bộ phận hộp nén của thiết bị thí nghiệm nén lún một chiều để tiến hành thí

nghiệm.

2.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm:

- Với mẫu nguyên dạng: dùng dao vòng cắt mẫu đất, chú ý bỏ lại phần mẫu bị

xáo động ở 2 phía đầu hộp mẫu.

- Với mẫu xáo động: mẫu được đầm chặt trong cối đầm tiêu chuẩn, sử dụng

phương pháp đầm tĩnh hoặc động. Dùng dao vòng cắt đất từ mẫu đầm chặt hoặc tiến

hành chế bị mẫu luôn trong dao vòng. Sau khi chế bị mẫu cần mang đi thí nghiệm xác

định dung trọng của đất.

H1. Bộ trương nở chuyên dụng

H2. Chi tiết thiết bị trương nở



3. Trình tự thí nghiệm:

Lắp dao vòng chứa mẫu vào thiết bị: đặt giấy thấm đã tẩm nước lên bề mặt hai

đầu mẫu thí nghiệm rồi lắp dao vòng chứa mẫu vào hộp đặt mẫu; vặn chặt các ốc cố

định dao vòng với hộp đặt mẫu; đặt pitstong đỡ chân đồng hồ đo biến dạng lên sát với

bề mặt mẫu đất. Sau đó, lắp thẳng đứng đồng hồ đo biến dạng vào giá đỡ và điều chỉnh

sao cho đuôi trục chuyển vị tiếp xúc với mặt đỉnh pitstong tại trung tâm và đảm bảo có

thể đo được biến dạng nở của đất từ 5 mm đến 6mm, rồi điều chỉnh kim đồng hồ về số

0.

Chế nước cất hoặc nước sạch đã khử khoáng vào hộp chứa mẫu cho đến gần

ngang với mặt mẫu đất, rồi lập tức bấm đồng hồ, theo dõi và ghi số đọc biến dạng nở

của đất ở các thời điểm: 1; 2; 5; 10; 20; 30 min (phút); 1; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 12; 24 h

(giờ). Sau đó, từng giờ một lấy số đọc trên đồng hồ đo biến dạng một lần cho đến khi

số đọc hai lần liên tiếp không chênh lệch quá 0,01 mm, thì được coi là đất đã chấm dứt

trương nở và kết thúc quan trắc.

Hút ra hết nước trong hộc chứa mẫu, tháo dỡ đồng hồ đo biến dạng; lấy dao

vòng chứa mẫu ra, dùng khăn sạch để thấm nước ở bề mặt hai đầu mẫu, bóc bỏ các

giấy thấm; đùn mẫu ra khỏi dao vòng, gạt bỏ đất phần ngoài rồi lấy mẫu đại biểu để

xác định độ ẩm trương nở của đất (Wtr.n), như quy định trong TCVN 4196:2012.

H3. Mẫu đất nguyên dạng, dao vòng, bộ cối chày tiêu chuẩn

H4. Trình tự thí nghiệm



4. Tính toán kết quả thí nghiệm:

4.1. Độ ẩm:

1. 100(%)o

Tr n

o

m mW

m m

Trong đó:

m – khối lượng của hộp nhôm có số hiệu (g);

m1 - khối lượng của mẫu đất và hộp nhôm đem thí nghiệm (g);

mo - khối lượng của đất đã sấy khô đến khối lượng không đổi và hộp nhôm (g);

4.2. Tính độ trương nở của đất:

. 100Tr n

o

hD

h

Trong đó:

DTr.n là độ trương nở thể tích của đất, % thể tích (được đơn giản hóa tính toán

theo sự thay đổi chiều cao mẫu);

h là lượng biến dạng nở của mẫu đất sau khi chấm dứt trương nở, mm;

ho là chiều cao ban đầu của mẫu thí nghiệm, mm.

IV. Phƣơng pháp xác định áp lực trƣơng nở của đất:


Dùng thiết bị nén lún một chiều để tiến hành thí nghiệm mẫu đất theo nguyên

tắc áp lực nén lún bằng không (0) - gia tải phản áp với từng lượng hợp lý để kìm hãm

hoàn toàn sự trương nở tức thời của đất trong quá trình trương nở, kể từ khi đất bị làm

ướt nước, bằng cách: hệ có biến dạng nở biểu kiến trên đồng hồ đo biến dạng thì gia

tải áp lực nén với từng lượng nhỏ vừa đủ không cho nó biến dạng nở (kim đồng hồ đo

H5. Mẫu đất trước và sau trương nở



biến dạng chỉ số 0). Cứ ứng xử như vậy cho đến khi đất không còn biểu hiện biến dạng

nở, kim đồng hồ đo biến dạng ổn định ở vị trí số 0 (thông thường là sau hơn 24 h, kể

từ khi bắt đầu thí nghiệm) thì được cho là đất đã chấm dứt trương nở và kết thúc quan

trắc. Ghi lại thời gian cùng với tải trọng phản áp sử dụng để tính toán áp lực trương nở.

2. Dụng cụ, thiết bị:


Chú thích:

1. Hộp ngoài

2. Vòng bảo vệ


4. Vòng chụp định hướng

5. Đá thấm nước

6. Tấm đặt tải

7. Khung gia tải

8. Giá lắp đồng hồ

9. Đồng hồ đo biến dạng

10. Mẫu đất

11. Quả cân gia tải

2.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm: (tương tự II.2.2)


Lắp mẫu thí nghiệm vào thiết bị nén lún: lắp dao vòng bảo vệ (2) vào hộp ngoài

(1); đặt một tấm đá xốp thấm nước vào vòng bảo vệ cho sát với đáy của hộp ngoài; đặt

lên mỗi đầu của mẫu đất một tờ giấy thấm đã làm ẩm, rồi lắp dao vòng chứa mẫu vào

vòng bảo vệ (2); lắp vòng định hướng (4) lên vòng bảo vệ; đặt một tấm đá xốp thấm

nước lên bề mặt mẫu đất rồi đặt tấm nén có đầu bi tròn (6) lên bề mặt mẫu đất.

Việc lắp mẫu và các chi tiết của hộp nén phải đảm bảo bề mặt của chúng tiếp

xúc hoàn toàn với nhau, viên đá thấm bên trên cùng với tờ giấy thấm và tấm nén nằm

lọt đều trên bề mặt mẫu đất.

- Đặt hộp nén vào vị trí mà đỉnh đầu bi của tấm nén chính tâm với dầm trên của

khung truyền tải;

- Lắp đặt bộ phận gây áp lực nén thẳng đứng tác dụng lên mẫu theo trình tự: đặt

khung truyền tải lên đỉnh đầu bi của tấm nén rồi điều chỉnh cho đòn bẩy nằm ngang

H6. Thiết bị nén lún 1 chiều

Xác định áp lực trương nở



bằng cách dịch chuyển quả đối trọng đến vị trí thích hợp. Sau đó, đặt một quả cân

khoảng 100g lên đầu mút đòn bẩy (vị trí treo quang chất tải) để làm cho mẫu đất, tấm

nén và các viên đá thấm tiếp xúc hoàn toàn với nhau; lắp thẳng đứng đồng hồ đo biến

dạng nở vào giá đỡ rồi điều chỉnh sao cho đuôi đồng hồ đặt đúng tâm bề mặt cọc dẫn

và có thể dịch chuyển nhạy bén cùng với cọc dẫn khi đất trương nở. Lấy ra quả cân

100 g đã đặt vào trước đó ở mút đòn bẩy, rồi chỉnh kim đồng hồ đo biến dạng nở về số

0.

Chế nước cất hoặc nước sạch đã khử khoáng vào hộp đặt mẫu cho đến gần

ngang với mặt mẫu đất, đồng thời bấm đồng hồ giây và thường xuyên theo dõi sự

trương nở của đất. Hệ khi kim đồng hồ đo biến dạng có sự dịch chuyển do đất trương

nở, thì lập tức cho tác dụng tải trọng phản áp với từng cấp nhỏ (tương ứng với áp lực

nén lên mẫu từ 1 kPa đến 2 kPa) vừa đủ để kìm hãm sự trương nở tức thời của đất,

đảm bảo sao cho kim đồng hồ đo biến dạng luôn được duy trì ở vị trí số 0. Tiếp tục

theo dõi và xử lý như vậy trong 24h liên tục, sau đó đến khi mà kim đồng hồ đo biến

dạng luôn ổn định ở số không (0) trong vòng 1h thì được cho là đất đã chấm dứt

trương nở. Ghi lại thời gian cùng với các cấp tải trọng phản áp đã sử dụng, rồi kết thúc

thí nghiệm.


Áp lực trương nở của đất Ptr.n, tính bằng kPa, được xác định theo công thức:

.

1

n

tr n

i

P Pi

Trong đó:

1

n

i

Pi

là tổng lượng các áp lực gia tải phản áp Pi, từ cấp thứ nhất (1) đến cấp

cuối cùng (n) đã sử dụng để kìm hãm hoàn toàn sự trương nở tức thời của đất trong

quá trình thí nghiệm, kPa.



KẾT LUẬN

Sét trƣơng nở là một loại đất sét có khả năng thay đổi thể tích lớn liên quan

trực tiếp đến sự thay đổi hàm lượng nước. Khi hàm lượng nước giảm thì thể tích của

đất cũng giảm theo hay co lại. Việc giảm thiểu những tác động của sét trương nở vẫn

còn là một thách thức trong địa kỹ thuật. Các loại đất này thường phát triển ở những

vùng có khí hậu khô hạn hoặc bán khô hạn.

Đặc điểm khí hậu nhiệt đới - ẩm của Việt Nam làm cho quá trình trương nở - co

ngót của đất loại sét phát triển phức tạp và có ảnh hưởng lớn đến sự ổn định của công

trình đất. Thế nhưng từ năm 1980 trở về trước hầu như chưa quan tâm đến nghiên cứu

vấn đề trương nở của vật liệu đất. Từ sau 1980, nhất là từ năm 1990 đến nay, do yêu

cầu xây dựng nhiều đê đập, hồ chứa nước phục vụ thủy lợi, thủy điện, người ta mới

quan tâm nghiên cứu đến vấn đề trương nở của đất loại sét.

Từ những tài liệu tham khảo: bài báo nghiên cứu, báo cáo khoa học và tiêu

chuẩn thí nghiệm… nhóm tiểu luận rút ra những kết luận sau:

- Áp lực trương nở có tác dụng giảm tính nén lún của đất khi áp lực ngoài tác

dụng lên mặt lớp đất nhỏ hơn áp lực trương nở của đất. Lợi dụng tính chất này, khi

muốn chống lại sự trương nở của đất cần tác dụng lên mặt lớp đất một áp lực có giá trị

lớn hơn áp lực trương nở của nó.

- Sự trương nở và co ngót không đều giữa các khối đất đắp, giữa các loại vật liệu

dất đắp sẽ tạo ra khe nứt. Đó là nguyên nhân chính tạo ra các vết nứt trên mặt đê, đập,

đường giao thông.

- Khi đắp đất loại sét có tính trương nở vào lõi đập, trong quá trình khai thác hồ

chứa nước, đất ngấm nước và trương nở có áp. Sự trương nở có áp làm giảm hệ số

thấm của đất, có lợi về mặt chống thấm.

- Sức chống cắt của đất loại sét có tính trương nở bị giảm mạnh trong quá trình

ngấm nước và trương nở tự do.

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BA%A5t_s%C3%A9t

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%8Ba_k%E1%BB%B9_thu%E1%BA%ADt


Thí nghiệm xác định tính lún ướt của đất Trang 9

PHẦN 2: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TÍNH LÚN ƯỚT CỦA ĐẤT

Thời gian gần đây nhiều sự cố công trình xảy ra ở TP.HCM liên quan đến đặc

tính của đất và nước ngầm, gây quan ngại và lo lắng cho cơ quan chức năng, cũng như

gây thiệt hại và bất an cho người dân. Qua nghiên cứu, Liên đoàn quy hoạch và điều

tra tài nguyên nước miền Nam đã đưa ra hai vấn đề có liên quan là lún ướt và xoáy

ngầm…

Đất lún ướt là một trong những kiểu đất đặc biệt. Đất lún ướt là đất không bão

hòa và chịu sự biến đổi lớn khi bão hòa. Nguyên nhân của hiện tượng là dưới tác dụng

của nước, các liên kết kiến trúc và cấu trúc trong đất bị phá hoại, các lỗ rỗng lớn bị sạt

xuống. Móng xây dựng trên đất lún ướt có khả năng bị lún lớn và đột ngột khi đất nằm

dưới chúng trở nên bão hòa bằng lượng nước không được dự đoán, có thể từ các nguồn

rò rỉ ống dẫn nước hoặc mực nước ngầm dâng cao chậm.

Khi thiết kế và xây dựng công trình trên nền đất lún ướt, chúng ta phải chú ý

đến những chỉ tiêu đặc trưng cho tính lún sập của nó. Vì vậy, việc xác định và đánh giá

đặc tính lún ướt của đất là rất quan trọng khi xây dựng công trình trên nền đất này.

Những tác động của hiện tượng lún ướt



I. Khái niệm:

Là hiện tượng lún đặc biệt, được hiểu là sự lún thêm đáng kể của đất xảy ra rất

mau lẹ, khi đất bị làm ướt (bão hòa nước) dưới tải trọng giữ nguyên; vì vậy, còn được

gọi là "lún sập".

Lún ướt là khả năng lún nhiều và đột ngột của một số loại đất do bị nước tẩm

ướt, có thể vẫn biểu hiện khi đã được nén chặt dưới tác dụng của tải trọng.

II. Nguyên nhân và cơ chế:

1. Nguyên nhân:

Khi đất bị tẩm ướt, các liên kết kiến trúc và cấu trúc trong đất bị phá hoại, các

lỗ rỗng lớn bị sạt xuống.

Có 2 hình thức tẩm ướt:

- Tẩm ướt ngẫu nhiên: nước mưa, nước tuyết tan, nước chảy trên mặt bị rối loạn,

dòng nước ngầm.

- Tẩm ướt tất nhiên: tẩm nước cho đất, xây dựng kênh đào, hồ nước…

2. Cơ chế:

Dưới tác dụng của nước, dù không tăng tải trọng các liên kết cấu trúc trong đất

và các cấu trúc của đất bị phá hoại, các lỗ rỗng đại bị sụt xuống, dẫn đến đất bị sụt lún

đáng kể (lún sập) theo kiểu bị sụp đổ. Lún sập phát triển tương đối nhanh trong chớp

nhoáng với quy mô không đồng đều ở các khu đất. Đất chuyển từ trạng thái dẻo sang

trạng thái chảy.

Đất lún ướt là đất không bão hòa và chịu sự biến đổi lớn khi bão hòa.

III. Mục đích thí nghiệm:

Xác định hệ số nén lún tương đối am: tỷ số giữa lượng lún do lún ướt của mẫu

đất thí nghiệm dưới tải trọng nén nào đó và chiều cao ban đầu của mẫu đất, biểu thị

bằng số thập phân và lấy chính xác đến 0.001. Với đất có trị số am ≥ 0.01 dưới tải

trọng nào đó, thì được coi là đất có tính lún ướt dưới tải trọng đó.

Vẽ biểu đồ quan hệ giữa hệ số rỗng lún ướt (e) của đất và áp lực nén lún (P).

IV. Quy định chung:

Mẫu đất lấy về dùng cho thí nghiệm này phải đảm bảo đại biểu cho đất được

nghiên cứu và yêu cầu chất lượng theo như quy định trong TCVN 2683:2012. Mẫu thí

nghiệm được lấy ra từ mẫu đất nguyên trạng, hoặc từ mẫu đất không nguyên trạng (kết

cấu bị phá hoại) nhưng sau đó đã được đầm chặt đồng đều và đạt khối lượng thể tích

đơn vị đất khô và độ ẩm theo yêu cầu.



Nước dùng cho thí nghiệm phải là nước sạch đã khử khoáng, hoặc nước máy.

Có hai phương pháp xác định đặc trưng lún ướt của đất: phương pháp thí

nghiệm một đường cong nén và phương pháp thí nghiệm hai đường cong nén; áp dụng

phương pháp nào là tùy theo yêu cầu cụ thể.

Chú thích:

Đối với đất có trạng thái từ dẻo mềm trở lên (độ sệt IL > 0.5) hoặc có độ bão

hòa nước St ≥ 0.85, thì không cần yêu cầu xác định đặc trưng lún ướt.

V. Phương pháp thí nghiệm một đường cong nén:


Phương pháp này được áp dụng khi có yêu cầu xác định hệ số lún ướt tương đối

của đất dưới một trị số áp lực nén (cấp áp lực nén) cụ thể:

- Mỗi mẫu đất, được tiến hành thí nghiệm nén lún một mẫu, dưới 4 cấp đến 5 cấp

áp lực nén, trong đó có 1 cấp đến 2 cấp áp lực, có trị số lớn hơn trị số áp lực nén yêu

cầu xác định hệ số lún ướt (thông thường được áp dụng các cấp áp lực nén lần lượt

bằng 50; 100; 200; 300 và 400 KPa.

- Tiến hành thí nghiệm nén lún mẫu đất trong điều kiện không nở hông, theo

phương pháp nén lún ổn định, bắt đầu từ cấp áp lực nén nhỏ nhất đến cấp áp lực nén

yêu cầu xác định hệ số lún ướt tương đối; tại cấp áp lực này, sau khi lún ổn định và đã

ghi lại lượng lún của đất trên đồng hồ đo lún, vẫn giữ nguyên áp lực nén, dùng nước

máy hoặc nước sạch đã khử khoáng chế vào hộp chứa mẫu đất thí nghiệm cho đến khi

mặt nước gần ngang với bề mặt mẫu đất để làm cho đất ướt nước hoàn toàn, rồi tiếp

tục quan trắc lún theo định kỳ cho đến khi độ lún đạt đến ổn định, ghi lại lượng lún của

đất trên đồng hồ đo lún, rồi mới tiếp tục nén mẫu dưới các cấp áp lực còn lại.

Tính toán kết quả và biểu diễn quan hệ giữa hệ số rỗng của đất và áp lực nén

tương ứng (đường quan hệ e - P) trên một đường cong nén.

2. Dụng cụ thiết bị:


Thiết bị thí nghiệm nén lún một chiều và các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm độ ẩm

và khối lượng thể tích của đất được nêu trong các tiêu chuẩn.

Cối chế bị mẫu thí nghiệm từ đất bị phá hoại kết cấu và nước máy hoặc nước

sạch đã khử khoáng.



CHÚ DẪN

1. Hộp ngoài

2. Vòng bảo vệ


4. Vòng chụp định hướng

5. Đá thấm nước

6. Tấm (mũ) đặt tải

7. Cọc dẫn đo lún

8. Giá lắp đồng hồ

9. Đồng hồ đo lún

10. Mẫu đất

2.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm:

- Với mẫu nguyên dạng: dùng dao vòng cắt mẫu đất, chú ý bỏ lại phần mẫu bị

xáo động ở 2 phía đầu hộp mẫu.

- Với mẫu xáo động: mẫu được đầm chặt trong cối đầm tiêu chuẩn, sử dụng

phương pháp đầm tĩnh hoặc động. Dùng dao vòng cắt đất từ mẫu đầm chặt hoặc tiến

hành chế bị mẫu luôn trong dao vòng. Sau khi chế bị mẫu cần mang đi thí nghiệm xác

định dung trọng của đất.

H1. Chi tiết thiết bị nén lún

H2. Mẫu đất nguyên dạng, dao vòng, bộ cối chày tiêu chuẩn




3.1. Lắp dao vòng chứa mẫu vào hộp nén: lắp vòng bảo vệ (2) vào hộp ngoài (1);

đặt một tấm đá xốp thấm nước vào trong cho sát với đáy của hộp ngoài; đặt lên bề mặt

mỗi đầu của mẫu đất một tờ giấy thấm nước đã được tẩm ướt, rồi lắp dao vòng chứa

mẫu vào vòng bảo vệ (2); lắp vòng chụp định hướng (4) lên vòng bảo vệ (2); đặt một

tấm đá xốp thấm nước lên bề mặt mẫu đất, rồi đặt tấn nén (6) lên trên tấm nén này.

Sau đó, đặt hộp nén vào vị trí làm việc sao cho đỉnh đầu bi của tấm nén tiếp xúc chính

tâm với dầm trên của khung truyền tải. Việc lắp mẫu và các chi tiết của hộp nén phải

đảm bảo bề mặt của chúng tiếp xúc với nhau hoàn toàn, viên đá thấm bên trên cùng

với tờ giấy thấm và tấm nén nằm lọt đều trên bề mặt mẫu đất.

3.2. Lắp đặt bộ phận gây áp lực nén thẳng đứng theo trình tự; đặt khung truyền tải

lên đỉnh đầu bi của tấm nén, rồi điều chỉnh cho đòn bẩy nằm ngang bằng cách dịch

chuyển quả đối trọng đến vị trí thích hợp. Sau đó, đặt một quả cân khoảng 100g lên

đầu mút đòn bẩy để làm cho mẫu đất, các tấm đá thấm, tấm nén và các chi tiết của bộ

phận gia tải đảm bảo tiếp xúc hoàn toàn với nhau; cắm cọc dẫn đo lún (7) lên đầu bi

của tấm nén.

3.3. Lắp thẳng đứng đồng hồ đo lún vào giá đỡ, rồi điều chỉnh sao cho đuôi đồng

hồ đặt lên đúng tâm bề mặt cọc dẫn (7) và có thể dịch chuyển cùng với cọc dẫn một

khoảng từ 5 mm đến 6 mm khi đất bị lún. Sau đó, chỉnh cho kim đồng hồ chỉ vào số

không (0).

3.4. Nhẹ nhàng đặt tải trọng của cấp áp lực nén thứ nhất vào quang chất tải, lấy ra

quả cân 100 g đã dùng cân chỉnh máy trước đó, đồng thời bấm đồng hồ giây và theo

dõi, ghi lại lượng lún của mẫu đất theo thời gian sau: 10; 20; 30s (giây); 1; 2; 4; 8; 15;

30 min (phút); 1; 2; 3; 4; 8; 12 và 24 h (giờ) kể từ khi chất tải, rồi kết thúc thí nghiệm

cấp áp lực này. Sau đó, nén mẫu ở các cấp áp lực tiếp theo.

3.5. Thí nghiệm nén mẫu ở cấp áp lực thứ hai, rồi từng cấp áp lực tiếp theo và cấp

áp lực cần phải xác định hệ số lún ướt tương đối của đất. Thời gian thí nghiệm từng

cấp là 24 h và quan trắc định kỳ như nêu tại 3.4;

3.6. Sau khi quan trắc được độ lún ổn định của mẫu dưới cấp áp lực cần xác định hệ

số lún ướt tương đối, giữ nguyên tải trọng nén, dùng nước máy hoặc nước sạch đã khử

khoáng chế vào hộp chứa mẫu cho đến gần ngang bề mặt mẫu đất, rồi theo dõi và ghi

chép lượng lún của mẫu đất theo thời gian như trên, cho đến sau 24 h, kể từ khi đất bị

làm ướt nước (tương tự như quan trắc lún của mẫu đất dưới một cấp áp lực nén tác

dụng);

3.7. Tăng tải trọng của cấp áp lực nén tiếp theo và quan trắc lún của mẫu đất như

nêu trong 3.4. Tiếp tục như vậy đối với các cấp áp lực còn lại.



Kết thúc thí nghiệm: hút ra hết nước trong hộp chứa mẫu, rồi dỡ tải trọng, tháo

dỡ đồng hồ đo lún, dỡ khung chất tải ra khỏi hộp nén, tháo ra mẫu đất ở trong dao

vòng và làm vệ sinh thiết bị.


4.1. Độ ẩm tự nhiên:

1 20

2 3

100 (%)m m

Wm m

Trong đó:

m1 - khối lượng hộp và đất ẩm, g;

m2 - khối lượng hộp và đất ẩm sau khi sấy khô, g;

m3 - khối lượng hộp, g.

4.2. Khối lượng riêng tự nhiên, khối lượng riêng khô:

- Khối lượng riêng tự nhiên: 31 2 ( / )m m

g cmV

- Khối lượng riêng khô: 3

0

( / )1

d g cmW

Trong đó:

m1 là khối lượng dao vòng và đất ẩm, g;

m2 là khối lượng dao vòng, g;

V là dung tích dao vòng (chính là thể tích của mẫu thí nghiệm), cm3;

W0 là độ ẩm của đất, xác định được ở 4.1.

H3. Trình tự thí nghiệm



4.3. Tính hệ số rỗng ban đầu e0:

0 1s

d

e

Trong đó:

s là khối lượng riêng của hạt đất, g/cm3;

d là khối lượng riêng khô, xác định được ở 4.2.

4.4. Tính độ bão hòa nước ban đầu Sr:

0

0

sr

WS

e

4.5. Tính hệ số rỗng ei của mẫu đất sau khi lún ổn định dưới cấp áp lực nén Pi nào

đó khi đất chưa bị làm ướt nước:

0 0

0

(1 ) ii

he e e

h

Trong đó:

e0 là hệ số rỗng ban đầu của mẫu đất thí nghiệm;

h0 là chiều cao ban đầu của mẫu đất thí nghiệm, mm;

hi là lượng lún ổn định tích lũy đã được hiệu chỉnh của mẫu đất ở độ ẩm tự

nhiên hoặc chế bị, sau khi lún ổn định dưới cấp áp lực nén Pi đang xét, mm;

4.6. Tính hệ số rỗng '

ie của mẫu đất sau khi lún ổn định, đối với đất bị làm ướt

nước dưới cấp áp lực được xác định hệ số lún ướt và dưới các cấp áp lực nén tiếp tục

sau đó:

0 0

0

'' (1 ) i

i

he e e

h

Trong đó:

hi' là lượng lún ổn định tích lũy đã được hiệu chỉnh của mẫu đất sau khi bị

làm ướt nước dưới cấp áp lực được xác định hệ số lún ướt và dưới các cấp áp lực tiếp

tục sau đó, mm;

Các kí hiệu khác: như trên.

4.7. Tính hệ số lún ướt tương đối am của đất, dưới cấp áp lực nén được xét:

0

'i im

h ha

h

Trong đó:



hi là lượng lún ổn định tích lũy đã hiệu chỉnh của mẫu đất ở độ ẩm tự nhiêm

hoặc chế bị, dưới cấp áp lực nén xác định hệ số lún ướt, mm;

hi' là lượng lún ổn định tích lũy đã được hiệu chỉnh của mẫu đất thí nghiệm,

sau khi đất bị làm ướt nước nhân tạo dưới áp lực nén đó được giữ nguyên, mm;

Biểu thị trị số của hệ số lún ướt tương đối am chính xác đến 0,001. Nếu đất có

hệ số lún ướt am ≥ 0,01, thì đất đó được coi là có tính lún ướt dưới tải trọng đang xét;

4.8. Vẽ biểu đồ nén lún ướt của đất:

Biểu đồ quan hệ giữa hệ số rỗng của đất (e) và áp lực nén lún (P)

em là lượng giảm hệ số rỗng của đất khi bị làm ướt tại cấp áp lực nén đang xét.

VI. Phương pháp thí nghiệm hai đường cong nén:


Đối với mỗi mẫu đất nguyên trạng hoặc chế bị, phải chuẩn bị đồng thời hai mẫu

thí nghiệm đảm bảo có thành phần, kết cấu và độ ẩm như nhau. Áp dụng phương pháp

nén lún ổn định để thí nghiệm mẫu; trong đó, một mẫu được thí nghiệm với đất ở độ

ẩm ban đầu (tự nhiên hoặc chế bị), còn mẫu thứ hai thì thí nghiệm với đất đã được làm

bão hòa nước hoàn toàn. Cả hai mẫu thí nghiệm đều được nén lún với cùng các cấp áp

lực thẳng đứng có trị số lần lượt thường là 50; 100; 200; 300 và 400 KPa. Biểu diễn

hai đường cong nén lún của đất (đường cong nén lún của đất ở độ ẩm tự nhiên hoặc

chế bị và đường cong nén lún của đất đã bão hòa nước) trên cùng một biểu đồ.

2. Dụng cụ, thiết bị: (tương tự V.2)


3.1. Đối với mẫu đất được chuẩn bị có độ ẩm tự nhiên hoặc chế bị theo yêu cầu,

trình tự các bước thí nghiệm như sau:

Lắp ráp mẫu đất thí nghiệm vào thiết bị thí nghiệm nén lún, theo như đã nêu từ

V.3.1 đến V.3.3;



Tiến hành thí nghiệm nén mẫu và quan trắc lún, từ cấp áp lực đầu tiên cho đến

cấp áp lực cuối cùng, theo như nêu trong V.3.4.

3.2. Đối với mẫu đất được chuẩn bị có độ ẩm tự nhiên hoặc chế bị theo yêu cầu,

nhưng sau đó đã được làm bão hòa nước hoàn toàn trước khi thí nghiệm, trình tự các

bước thí nghiệm theo như nêu trong V.3.1 đến V.3.4.

Chú thích:

Sau khi chất tải cấp áp lực thứ nhất, thì chế nước vào hộp chứa mẫu cho đến

gần ngang với bề mặt mẫu đất.


Trình tự và các bước tính toán tương tự như đã nêu ở V.4

Lưu ý:

hi' là lượng lún ổn định tích lũy của mẫu đất thí nghiệm ở độ ẩm bão hòa,

dưới áp lực nén Pi, mm;

hi là lượng lún ổn định tích lũy của mẫu đất thí nghiệm ở độ ẩm tự nhiên hoặc

chế bị, cũng dưới áp lực nén Pi đang xét, mm;

h0 là chiều cao ban đầu của mẫu đất thí nghiệm, mm;

0

'i imi

h ha

h

Biểu thị trị số của ami chính xác đến 0,001. Nếu đất có trị số ami ≥ 0,01 bắt đầu ở

cấp áp lực nào, thì được coi là đất có tính lún ướt từ cấp áp lực đó trở đi.

Biểu đồ quan hệ giữa hệ số rỗng của đất (e) và áp lực nén lún (P)

em là lượng giảm hệ số rỗng của đất khi bị làm ướt tại cấp áp lực nén đang xét.



KẾT LUẬN

Đất có tính lún ướt là loại đất không thuận lợi về mặt xây dựng. Tuy nhiên,

trong một số trường hợp phải xây dựng trên nền đất lún ướt, để đảm bảo độ bền, độ ổn

định và sự thuận tiện về mặt khai thác nhà và công trình xây dựng trên đất lún ướt cần

áp dụng các biện pháp sau:

1. Ngăn ngừa đất lún uớt khỏi bị tẩm ướt: san sửa khu đất xây dựng, làm rãnh thu

và rãnh tháo để thoát nước mưa và nước tuyết tan khỏi khu đất đó. Mục đích chính của

biện pháp này là thoát nhanh chóng nước mặt ra khỏi diện tích xây dựng, không cho

nước tập trung lại ở đây và bảo vệ cho khu đất khỏi bị nước tuôn từ các yếu tố địa hình

cao hơn.

2. Dùng móng sâu cắt qua đất lún ướt: Làm lớp mặt cách li xung quanh cũng như

bên trong nhà và công trình, ở đáy và mái dốc của rãnh, kênh, bể lắng và những công

trình khác, để đề phòng nước mặt và nước sản xuất thấm vào tầng đất lún ướt, tẩm ướt

đất lún ướt ở nền nhà và công trình cũng như ở phạm vi tiếp cận.

3. Loại trừ tính chất lún ướt của đất lún ướt: Đặt hệ thông ống dẫn nước, dẫn hơi;

thoát nước và các dạng khác của công trình vận hành nước trong các máng (vỏ) cách

nước đế tránh hiện tượng rò rỉ nước và làm ẩm ướt đất lún ướt trong phạm vi có công

trình;

4. Dùng các kết cấu nhà và công trình ít nhạy với lún ướt chênh lệch: Bố trí nhà,

công trình và đường ống ngầm như thế nào, để nếu nước có rò ra cũng không có ảnh

hưởng gì đến độ ổn định của các công trình bên cạnh. Ở đây cần chú ý đặc biệt đến

việc bố trí những nhà và công trình liên quan với quá trình công nghệ có sử dụng

nước.


Trang 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bùi Trường Sơn, Địa chất công trình, NXB ĐHQG Tp. Hồ Chí Minh, 2013.

[2] TCVN 8719 : 2012 Đất xây dựng công trình thủy lợi – Phương pháp xác định các

đặc trưng trương nở của đất trong phòng thí nghiệm.

[3] TCVN 8722 : 2012 Đất xây dựng công trình thủy lợi – Phương pháp xác định các

đặc trưng lún ướt của đất trong phòng thí nghiệm.

[4] Trần Thị Thanh, LATS Những nguyên lý sử dụng loại sét có tính trương nở - co

ngót vào công trình đắp đập trong điều kiện nhiệt đới ẩm Việt Nam, 1998.

tieu luandcct

Education