Xem mẫu
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
I. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Đất là sản phẩm phong hóa từ đá gốc( đá mác ma, đá trầm tích, đá biến chất),
do đó đất tồn tại rất phổ biến trong thiên nhiên, tồn tại khắp nơi trên mặt vỏ
quả đất.
Đất gồm các hạt đất (hạt khoáng vật) tổ hợp thành, giữa các hạt hình thành lỗ
rỗng, trong lỗ rỗng thường chứa nước và các hạt khí. Chỗ tiếp xúc giữa các
hạt đất hoặc không có liên kết ( đất rời) hoặc có liên kết ( đất dính) nhưng
cường độ liên kết rất bé so với cường độ bản thân của đất. Như vậy đất có
đặc tính rõ ràng là vật thể rời rạc, phân tán và có nhiều lỗ rỗng, do đó đất có
tính thấm nước, tính co ép và tính nén lún, tính ma sát và chống cắt và có khả
năng đầm chặt. Đó là đặc điểm đặc biệt so với các vật liệu khác.
Trong xây dựng lớp đất được sử dụng là lớp đất nằm dưới cách mặt đ ất
khoảng 0,5 – 1m, hoặc sâu hơn nữa.
Đất xây dựng thường dùng để:
+ Làm nền công trình.
+ Đắp đê đập, nền đường.
+ Đào đường ngầm, xây dựng cống ngầm trong đất – đất trở thành môi
trường xây dựng.
Tính chất và độ bền của đất xây dựng ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến chất
lượng và quy mô công trình, do đó nghiên cứu đất xây dựng là vấn đ ề trọng
yếu, có quan hệ mật thiết đến kinh tế kỹ thuật của công trình.
Vì vậy nghiên cứu đất xây dựng là nhiệm vụ của cơ học đất. Đối tượng nghiên
cứu của cơ học đất cũng chính là đất xây dựng.
II. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG
Cơ học đất tập trung giải quyết các nhiệm vụ và nội dung cơ bản:
Xác định độ lún của công trình và đê đập.
Xác định tải trọng giới hạn và sức chịu tải của nền
Xác định được độ ẩm, dung trọng của đất.
Xác định được thành phần cỡ hạt.
Xác định được giới hạn nhão, giới hạn dẽo.
Xác định được các chỉ tiêu chống cắt.
III. Ý NGHĨA
Thí nghiệm cơ học đất nhằm nghiên cứu các đặc tính cơ lý của đất. Mặt khác
thí nghiệm cơ học đất còn cung cấp các số liệu cơ bản để thực hiện công tác
thiết kế.
Nắm vững được các kiến thức và tính chất của đất chúng ta có thể thực hiện
được các công việc thiết kế, khảo sát hoặc quản lý trong xây dựng mọi công
trình.
SVTH: Đặng Ngọc Trung
1
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Chẳng hạn khi ta đã có kết quả thí nghiệm của mẫu đất thì ta có thể ước tính
được độ lún cũng như sự chênh lệch độ lún lớn nhất của nền, mức độ biến dạng
và nứt nẻ của khối đất đắp, biến dạng thấm và mức độ gây mất ổn đ ịnh c ủa
nền…
Ngoài ra có thể còn dự báo được mức độ và quy luật suy giảm độ bền của đất do
biến đổi hoàn cảnh và môi trường sau khi xây dựng công trình đ ể đ ề ra ph ương
pháp gia cố dự phòng. Cũng như có thể thay đổi phương án thiết kế, thi công và
khai thác công trình để thích ứng với quy luật và mức độ suy giảm chất lượng đất
trong tương lai nhằm đảm bảo công trình an toàn.
CÁC THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG
+ Thí nghiệm xác định độ ẫm, dung trọng.
+ Thí nghiệm xác định thành phần cỡ hạt.
+ Thí nghiệm ATTERBERG ( giới hạn nhão, giới hạn dẽo)
+ Thí nghiệm cắt trực tiếp.
SVTH: Đặng Ngọc Trung
2
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Thí Nghiệm 1 : XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỠ HẠT
I. Mục Đích
Thí nghiệm phân tích của cỡ hạt đất bằng phương pháp rây sàng dùng để tách
rời của cỡ hạt của đất qua những mắt lưới để:
Xác định độ lớn cỡ hạt.
Tính được sự phân bố cỡ hạt.
Xếp hạng đất theo cỡ hạt.
Từ thành phần cỡ hạt để đánh giá được đất( khả năng chịu lực, chịu cắt).
Phương pháp này chỉ dùng cho các loại đất hạt cát và lớn hơn.
II. Dụng Cụ Thí Nghiệm
Phương pháp này dùng bộ rây tiêu chuẩn có đường kính rây 4.76, 2 , 0.84, 0.52,
0.42, 0.297, 0.25, 0.149 , 0.074.
Cân điện tử độ chính xác ( 0,01 – 0, 1) g.
Thau đựng mẫu đất.
Thau đựng mẫu đất
Bộ rây Cân điện
tử
III. Trình Tự Thí Nghiệm.
Ta đem cân bộ rây trên cân điện tử để xác định được trọng lượng của từng rây.
Sau đó sắp xếp các rây chồng lên nhau theo thứ tự lỗ rây nhỏ dần từ trên xuống
dưới, dưới cùng là đáy rây.
Mẫu đất làm thí nghiệm sẽ được phơi khô ngoài trời.
Ta cân thau chứa đất để xác định khối lượng.
Ta cho đất vào thau => đem cân đất trên cân điện tử.
SVTH: Đặng Ngọc Trung
3
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Lấy 500g cát pha.
Cho đất vào ngăn rây rồi đậy nắp rây lại => tiến hành rây sàng bằng tay v ới
động tác lắc tròn ngang trong 10 phút.
Sau khi rây xong ta đem từng rây đi cân lại bằng cân điện tử, đ ể xác đ ịnh l ại
trọng lượng của các hạt đọng lại trên từng rây.
Quá trình rây
Chú ý khi cân rây ta trên cân điện tử ta cần hết sức nhẹ tay đ ể cho đ ất trong rây không
bị rơi ra ngoài, cũng như để có được độ chính xác cao.
Sau khi cân lại rây ta sẽ xác định được khối lượng của đất bám trên từng rây. Từ đó có
sẽ có số liệu để thực hiện vẽ biểu đồ.
Đường kính rây (mm) Trọng lượng rây Trọng lượng rây sau
trước khi cân (g) khi cân (g)
20 523.9 523.9
10 458.9 458.9
5 425.7 428.1
2 457.3 482.8
SVTH: Đặng Ngọc Trung
4
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
1 384.2 419.6
0.5 377.3 462.8
0.25 376 580.3
0.1 367.3 583.2
0.075 362 370.2
Đáy rây 277.6 277.9
IV. Kết quả thí nghiệm
Số phần trăm giữ lại cộng dồn = tổng các số phần trăm trọng lượng giữ riêng
trên rây đó với các rây có mắt rây lớn hơn hoặc tính như sau:
Trọng lượng đất trên rây cộng dồn 100%
x
Trọng lượng tổng cộng
Số phần trăm trọng lượng lọt qua rây = 100% - số phần trăm trọng lượng giữ
lại cộng dồn.
Tính hệ số đồng đều và hệ số hạng cấp
Hệ số đồng đều
D60
Cu =
D10
Hệ số hạng cấp
( D30 ) 2
Cg =
D60 × D10
Trong đó:
D60 : đường kính mà các hạt có đường kính nhỏ hơn chiếm 60% mẫu phân tích.
D30 : đường kính mà các hạt có đường kính nhỏ hơn chiếm 30% mẫu phân tích.
D10: đường kính mà các hạt có đường kính nhỏ hơn chiếm 10% mẫu phân tích.
Đường kính cỡ hạt D60, D30, D10 nhận được từ đường biễu diễn phân bố cỡ hạt.
Số hiệu rây Đường kính Trọng lượng % Trọng lượng % Trọng lượng
rây giữ lại cộng giữ lại cộng lọt qua rây
(mm) dồn (g) dồn
4 4.76 0 0 100
10 2.00 0.63 0.126 99.874
20 0.84 1 0.2 99.8
30 0.52 8.8 1.76 98.24
40 0.42 15.49 3.098 96.902
50 0.297 65.94 13.188 86.812
60 0.25 316.88 63.376 36.624
100 0.149 481.29 96.258 3.742
SVTH: Đặng Ngọc Trung
5
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
200 0.074 495.76 99.152 0.848
Đáy rây 500 100 0
Sạn Cát Bụi
Thí Nghiệm 2: THÍ NGHIỆM ATTERBERG ( GIỚI HẠN NHÃO, GIỚI HẠN DẺO)
I. Mục Đích
Tùy theo độ chứa nước và tùy theo loại đất đó, đất sẽ ở trong các trạng thái cơ
bản sau:
Trạng thái cứng.
Trạng thái nữa cứng.
Trạng thái dẻo.
Trạng thái nhão.
Độ chứa nước trung gian giữa các trạng thái này cho ta các giới hạn đ ược gọi
là giới hạn Atterberg.
Giới hạn dẻo (Wp) : độ chứa nước trung gian giữa trạng thái nữa cứng và
trạng thái dẻo.
Giới hạn nhão ( Wt) : độ chứa nước trung gian giữa trạng thái dẻo và trạng thái
nhão ( lỏng).
SVTH: Đặng Ngọc Trung
6
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
II. Dụng Cụ Thí Nghiệm
Dụng cụ giới hạn nhão ( còn gọi là dụng cụ casagrande).
Bộ phận cắt rãnh hay dao cắt rãnh.
Cân điện tử độ chính xác ( 0,01 – 0,1)g.
Tủ sấy có điều chỉnh nhiệt độ đến 3000c,
Dao trộn đất ( lớn và nhỏ).
Lon đựng mẫu đất thí nghiệm.
Dao cắt rảnh Lon
chứa
đất
Dụng cụ
casagrande
Cân điện tử
Tủ sấy Dao trộn đất
III. Trình Tự Tiến Hành Thí Nghiệm
SVTH: Đặng Ngọc Trung
7
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Chuẩn bị đất làm thí nghiệm. Đất được lấy làm thí nghiệm là mẫu đất được
sấy khô, và có dạng hình sắt lát.
Dùng tay bẻ nhỏ từng mẫu đất sau đó dùng chày sắt giã đất ra => đất sau khi
giã xong ta đem đi rây sàng với rây có đường kính 0,5mm.
Đất dùng làm thí nghiệm
Công tác giã đất bằng chày
0.5
Sau khi rây xong ta cho đất rây vào thau chứa => dùng cân điện tử để chia đất
ra thành 2 phần, mổi phần 150g.
Tiến hành cho nước vào thau chứa đất đã cân
SVTH: Đặng Ngọc Trung
8
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Lần thứ nhất
Cho 70ml nước vào thau đất đã được cân => dùng dao trộn đ ể tr ộn đ ất. Cần
phải trộn thật kỹ và ủ để đất hoàn toàn bão hòa.
Sử dụng dụng cụ casagrande dùng để xác định giới hạn nhão bằng cách quay
một cần nhỏ để đưa chỏm cầu lên cao 1cm và rơi tự do xuống mặt đế bằng
cao su
cứng. Để đảm bảo độ rơi của chỏm cầu là 1cm, ta cần điều chỉnh độ rơi này
trước khi thí nghiệm.
Sau khi trộn xong ta trét đất đầy vào chỏm cầu. Khi trét, tránh không để bọt
khí hiện diện trong đất, bề dày lớp đất ngay đáy chỏm cầu khoảng 1cm.
Dùng dao cắt rãnh vạch một đường thẳng từ trên xuống. Khi vạch luôn luôn
phải giữ dao vạch thẳng góc với mặt chỏm cầu. Dao cắt rảnh này chia đất
làm hai phần cách xa nhau dưới đáy là 2mm và bề dày ở hai bên rãnh là 8mm.
SVTH: Đặng Ngọc Trung
9
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Sau khi dùng dao cắt rảnh xong ta tiến hành quay. Chú ý phải quay thật đ ều
cần quay.
Sau 61 lần quay ta thấy sự va chạm giữa chỏm cầu và đế làm cho phần đ ất
hai bên sụp xuống và từ từ khép lại, và chiều dài rảnh khép kín này khoảng
1,27cm => ta dùng dao lấy một phần đất ngay chỗ khép kín bỏ vào lon 1( lon
mẫu đã được xác định khối lượng bằng cân điện tử) để xác định độ chứa
nước tương ứng.
Lon số 1 có khối lượng trước khi bỏ mẫu đất thí nghiệm vào là: 18.638g.
Sau khi bỏ mẫu đất vào lon 1 thì ta đem cân lon 1 để xác đ ịnh tr ọng l ượng :
32.291g
SVTH: Đặng Ngọc Trung
10
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Sau khi cân xong ta đem lon 1 có chứa mẫu đất bỏ vào tủ sấy và sấy ở nhiệt
độ cao.
Lần thứ hai
Tiếp tục cho thêm 25ml nước vào thau đựng đất lúc đầu và tiếp tục dùng dao
trộn đất.
Sau một thời gian trộn ta bắt đầu trét đất đầy vào chỏm cầu và thực hiện
tương tự như lần đầu.
Sau 56 lần quay ta thấy phần đất hai bên đã khép lại => dùng dao l ấy một
phần ngay chỗ khép kín bỏ vào lon 2( lon mẫu đã được xác định khối lượng
bằng cân điện tử).
Khối lượng lon 2 trước khi bỏ mẫu đất thí nghiệm vào là:19.017g.
Sau khi bỏ mẫu đất vào lon 2, thì ta đem cân lon 2 để xác đ ịnh khối l ượng:
26.976g.
Sau khi cân xong ta đem lon 2 có chứa mẫu đất vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độ
cao.
Lần thứ ba
Ta cho thêm 5ml nước vào thau đất và dùng dao trộn tiếp tục trộn đều đất.
Thực hiện các thao tác tương tự như lần 1 và lần 2.
Sau 46 vòng quay ta thấy phần đất hai bên đã khép lại => dùng dao l ấy một
phần đất ngay chỗ khép kín bỏ vào lon 3 ( lon mẫu đã được xác đ ịnh khối
lượng bằng cân điện tử).
Khối lượng lon 3 trước khi bỏ mẫu đất thí nghiệm vào là:17.290g.
SVTH: Đặng Ngọc Trung
11
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Sau khi bỏ đất vào lon 3, ta đem lon 3 đi cân để xác định khối lượng :31.436g.
Cân xong ta đem lom L2 bỏ vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độ cao.
Sau 4 giờ sấy ở nhiệt độ cao trong tủ sấy ta lấy các lon ra và lần lượt cân các lon
lại.
Ta thấy khối lượng:
Lon 1:28.542g.
Lon 2: 24.725g.
Lon 3:27.221g.
Các mẫu đất sau khi được sấy Cân đất sau khi sấy
SVTH: Đặng Ngọc Trung
12
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Trong thí nghiệm xác định giới hạn nhão, ta phải thực hiện tối thiểu 3 lần.
Dựa vào các số liệu trên ta vẽ được biểu đồ.
XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN DẼO
I. Dụng Cụ Thí Nghiệm
Thau đựng đất
Dao trộn đất
Nước
Cân điện tử độ chính xác( 0,01 – 0,1)g
Lon đựng mẫu đất thí nghiệm.
Kính thủy tinh dùng để se đất.
SVTH: Đặng Ngọc Trung
13
Kính se đất dày 5mm Lon chứa đất
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Kính se đất dày 5mm Lon chứa đất
Dao trộn đất
Cân điện tử và thau chứa đất
II. Trình Tự Tiến Hành
Tiến hành cân lon để chứa mẫu đất thí nghiệm.
Lon 1:27.073g.
Lon 2: 17.109g.
Lấy thau cân trên cân điện tử : 79,42g
Cho đất vào thau( chú ý: đất làm thí nghiệm là đất khô đã đ ược sấy và đã
được rây sàng qua rây 0,5mm).
SVTH: Đặng Ngọc Trung
14
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Lấy nước bỏ vào thau đựng đất làm thí nghiệm và dùng dao trộn để trộn đều
cho đất vừa đủ dẽo.
Sau khi trộn cho đất dẽo ta dùng dao trộn lấy ra một ít đất => bỏ lên tấm kính
và se đất trên tấm kính phẳng bằng 4 ngón tay, se đến khi nào đ ất đạt đ ược
đường kính 3mm và xuất hiện nhiều vết nứt thì dừng lại và dùng dao trộn cắt
một phần mẫu đất bỏ vào lon 1.
Sau khi bỏ mẫu đất vào lon 1 ta tiến hành cân lon 1 để xác định khối lượng
của lon.
Khối lượng của lon 1 có chứa mẫu đất: 32.672g.
Sau khi cân xong ta đem lon 1 có chứa mẫu đất vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độ
cao.
Tiến hành lấy mẫu lần 2.
Sau khi đất đã đạt tới độ dẽo dùng dao trộn lấy một ít đất ra bỏ trên tấm kính
=> tiến hành se đất trên tấm kính phẳng bằng 4 ngón tay. Thực hiện tương tự
như lần 1.
Ta dùng lon 2 để chứa mẫu đất sau khi se => cân lon 2 có chứa mẫu đất.
Khối lượng của lon 2 có chứa mẫu đất: 20.338g.
Sau khi cân xong ta cho lon 2 có chứa mẫu đất bỏ vào tủ sấy và sấy ở nhi ệt
độ cao.
• Chú ý trong quá trình se đất, nếu đất còn dẻo thì đất sẽ không nứt khi đ ạt đ ến
đường kính 3mm. Ta nhập đôi lại và tiếp tục se.
• Nếu đất cứng thì đất sẽ không nứt khi đạt đến đường kính 3mm, ta cần thêm
nước vào và se lại.
Sau 12 giờ sấy ở nhiệt độ cao ta lấy 2 mẫu đất ra và đem cân lại. Ta thấy:
Khối lượng của lon 1:31.583g.
Khối lượng của lon 2: 19.696g.
SVTH: Đặng Ngọc Trung
15
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
III. Kết quả thí nghiệm
• Giới hạn nhão
Giới hạn nhão WL được đo và gióng từ đường cong chảy là độ chứa nước ứng
với số lần rơi của chỏm cầu là 25 lần.
Ở 25 lần quay ứng với độ ẩm 24%.
0.121 0.121
N 50
WL = W = 40.2 = 43.72 0 0
25 25
Độ ẩm của lần 1:
Wt − Wh 31.87 − 23.78
WL1 = .100% = .100% = 37.85%
Wh 9.904
Độ ẩm lần 2:
Wt − Wh 26.976 − 24.725
WL 2 = .100% = .100% = 39.44%
Wh 5.708
Độ ẩm lần 3:
Wt − Wh 31.436 − 27.221
WL 3 = .100% = .100% = 42.44%
Wh 9.931
Giới hạn dẽo:
Độ ẫm của lần 1:
SVTH: Đặng Ngọc Trung
16
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Wt − Wh 32.672 − 31.583
WP1 = .100% = .100% = 24.15%
Wh 4.51
Độ ẩm lần 2:
Wt − W h 20.338 − 19.696
WP 2 = .100% = .100% = 24.82%
Wh 2.587
Độ ẩm trung bình là:
W1 + W2
WP = = 24.49%
2
Chỉ số atterberg
I P = WL − WP = 43.72 − 24.49 = 19.23
Độ sệt
W − WP 40.2 − 24.49
B= = = 0.82
WL − WP 43.72 − 24.49
Kết luận
Đất làm thí nghiệm là đất sét, và đất là đất dẻo chảy.
SVTH: Đặng Ngọc Trung
17
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Thí nghiệm 3: THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP
I. Mục Đích
Thí nghiệm cắt trực tiếp dùng để xác định các chỉ tiêu sức chống cắt là góc nội
ma sát φ và lực dính c của đất. Thí nghiệm này có thể thực hiện trên cả hai loại
đất có lực dính và đất không có lực dính.
Thí nghiệm thực hiện theo cách không thoát nước – không cố kết, có nghĩa là
sau khi đặt áp lực thẳng đứng, sức cắt được đặt nhanh để cho nước trong mẫu
đất không có thời gian thoát ra.
II. Dụng Cụ Thí Nghiệm
Máy cắt trực tiếp kiểu truyền lực qua vòng ứng biến và cánh tay đòn.
Hộp casagrande (hộp cắt) chứa mẫu đất.
Dao vòng cắt đất bằng kim loại không gỉ.
Dao cắt gọt đất.
Đá nhám.
Vòng đo áp lực.
Dao vòng cắt đất bằng kim loại không gỉ. Các bộ phận của hộp casagrande
SVTH: Đặng Ngọc Trung
18
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Máy cắt trực tiếp kiểu truyền lực
III. Trình Tự Thí Nghiệm
Lấy đất mẫu từ ống lấy mẫu đất.(đất được bảo quản trong ống sắt có bọc
nilong)
Dùng bay cắt đất mẫu ra => dùng dao vòng ấn ngập vào mẫu đất mà ta dùng
bay cắt ra.
Sau khi ấn ngập dao vòng vào hết mẫu đất, ta dùng dao gọt đất xung quanh
dao vòng và cắt bỏ phần đất dư trên mặt cũng như phía dưới dao vòng. Ta
gọt sao cho dao vòng ngang với cạnh dao.
Sau đó ta niết chặt ở phần trên và dưới dao cắt.
SVTH: Đặng Ngọc Trung
19
- THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT
Cho khuôn vào hộp cắt (hộp casagrande) => bỏ đá nhám vào dưới hộp cắt.
Cho mẫu đất vào hộp cắt bằng cách để dao vòng trên miệng hộp cắt và dùng
đá nhám ấn nhẹ mẫu đất vào trong hộp => cho mũ trượt lên và khóa hộp cắt
lại bằng hai chốt khóa. Chú ý ta phải giữ cho phần trên và dưới hộp cắt
thẳng trục và không xê dịch.
Đặt hộp cắt vào sàn trượt của máy cắt trực tiếp, kiểm tra sự tiếp xúc giữa
hộp cắt và vòng đo áp lực => Dùng tay điều chỉnh cánh tay đòn.
Bỏ 2 quả cân có khối lượng 1,275kg vào và đợi 2 phút => bắt đầu quay, quay
với vận tốc vừa phải.
SVTH: Đặng Ngọc Trung
20
nguon tai.lieu . vn