Đề tài Những đặc tính của đất, cách ứng sử của đất trên các loại tải khác nhau

Trường Đại Học Mở Tp.HCM Khoa Xây Dựng Và Điện --------&------- THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT Tháng 6/2011 Trang 1/27 Thông tin về giảng viên: Mô tả môn học: Mục tiêu § Cụ thể hóa kiến thức mà sinh viên được trang bị trong môn Cơ học đất,đặc biệt về phương diện thí nghiệm,lấy và sử lý số liệu. Hình thức thực hiện § Giảng viên giới thiệu các thí nghiệm,thao tác thực hiện,lấy số liệu,phân tích và lựa chọn § Sinh viên tự thực hiện thí nghiệm,lấy số liệu,đánh giá và lựa chọn. § Sinh viên lập báo cáo (trình bày lý thuyết,tiến trình thí nghiệm,kết quả thí nghiệm và nhận xét,đánh giá. Các tiêu chuẩn sử dụng - Xác định khối lượng riêng (tải trọng) TCVN 4195:95 - Xác định độ ẩm và độ hút ẩm TCVN 4196:95 - Xác định giới hạn chảy,giới hạn dẻo TCVN 4197:95 - Xác định thành phần cỡ hạt TCVN 4198:95 - Xác định sức chống cắt trên máy cắt phẳng TCVN 4199:95 - Xác định tính nén lún trong điều kiện không nở hông TCVN 4200:95 - Xác định độ chặt tiêu chuẩn TCVN 4201:95 - Thí nghiệm sức chịu tải của đất (CRB) –Trong phòng 22TCN 332-06 thí nghiệm. Trang 3/27 LỜI MỞ ĐẦU Cơ học đất là một ngành cơ học ứng dụng nghiên cứu về ứng sử của đất trong tự nhiên. Bởi hầu hết các công trình đều đặt trên mặt đất,muốn cho công trình được tốt,bền, lâu dài và tiết kiệm thì phải nắm rõ về tính chất vật lý của đất. Cơ học đất là một môn học rất quan trọng, nắm vững kiến thức môn học này sẽ tạo nền tảng vững chắc cho các môn học kế tiếp như thiết kế và thi công nền móng, kết cấu bê tông cốt thép , vvv. Chúng em đã được thầy hướng dẫn nghiên cứu về vấn đề của môn học đó là những đặc tính của đất, cách ứng sử của đất trên các loại tải khác nhau,cách xác định độ lún ,độ ẩm, dung trọng ,giới hạn chảy và dẻo ... Được sự hướng dẫn của thầy chúng em đã có một buổi thí nghiệm cơ học đất. Chúng em đã tận mắt chứng kiến những dụng cụ thiết bị,và tiến hành thí nghiệm. Chúng em xin cảm ơn thầy vì tất cả những gì thầy đã làm cho chúng em ,những bài giảng,những buổi lên lớp,những giờ thực hành thí nghiệm. Đó không chỉ là những bài giảng giúp chúng em hiểu rõ hơn về môn học mà còn là những kinh nghiệm để chúng em bước vào đời một cách vững vàng hơn của nghề nghiệp mà chúng em đã chọn và đi theo. Trang 4/27 BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1 XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM I - MỤC ĐÍCH Độ ẩm của đất, ký hiệu bằng W,biểu thị bằng tỷ số phần trăm (%) của khối lượng nước thoát ra khỏi mẫu đất khi sấy khô ở nhiệt độ 150oC và khối lượng hật đất trong mẫu đất đem sấy khô. Độ ẩm của đất là một chỉ tiêu thông dụng và dễ xác định. Số lượng đất lấy để xác định độ chứa nước tùy thuộc vào loại đất.Tuy nhiên,càng lấy nhiều mẫu thì độ chính xác càng cao.Mỗi mẫu đất cần tiến hành thí nghiệm tối thiểu 2 lần song song với nhau,sau đó lấy giá trị trung bình. Độ chứa nước được tính theo biểu thức sau:  Trong đó: mo – trọng lượng lon chứa đất m1 - trọng lượng lon chứa + đất chưa sấy m2 - trọng lượng lon chứa + đất đã sấy khô Giá trị của W thể hiện lượng nước chứa trong đất, giúp cho việc đánh giá trạng thái của đất. II – DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Ø Dao vòng cắt đất bằng kim loại không gỉ Ø Dao cắt gọt đất Ø Lon nhôm có nắp đậy chứa mẫu đất Ø Cân điện tử có độ chính xác (0.01-0.1)g Ø Tủ sấy có điều chỉnh nhiệt độ đến 300 oC Ø Khay phơi mẫu đất sau khi sấy khô Ø Thước kẹp. Trang 5/27 . III- TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Xác định trọng lượng hộp nhôm đã sấy khô (mo). Dùng dao lấy một mẫu đất có trọng lượng 40-80g ở trạng thái tự nhiên cho vào hộp nhôm. Dùng cân xác định trọng lượng đất và hộp nhôm (m1). Mẫu đất sau khi cân, đem sấy ở nhiệt độ 105oC.Thời gian sấy tùy thuộc vào loại đất,số lượng và dạng mẫu dùng.Thời gian sấy thường được chia làm ít nhất 2 lần: § Sấy lần đầu trong thời gian : 5 giờ - đối với đất sét và sét pha; 3 giờ đối với đất cát và cát pha ; 8 giờ - đối với đất chứa thạch cao và đất chứa hàm lượng hữu cơ lớn hơn 5%. § Sấy lại trong thời gian : 1 giờ - đối với đất cát và cát pha ; 2 giờ - đối với đất sét và sét pha , đất chứa thạch cao và tạp chất hữu cơ. Trang 6/27 Lấy mẫu đất ở tủ sấy ra nên để nguội sau đó đem cân để xác định trọng lượng sau khi sấy khô kể cả hộp nhôm (m2). Đất không dẻo có thể để nguội ở phòng ẩm , đất dẻo nên để nguội trong bình hút ẩm canxi clorua CaCl2 rồi mới cân.Không nên cân lúc nóng,trước hết có thể vì quá nóng mà ta đặt hộp chứa mạnh tay ,hoặc vì sức nóng có thể ngăn cản sự chính xác của đòn cân. IV – KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM. Ø Bảng ghi kết quả thí nghiệm xác định độ ẩm Số hiệu mẫu đất Số hiệu lon nhôm Trọng lượng lon nhôm mo(g) Trọng lượng lon + đất chưa sấy m1(g) Trọng lượng lon +đất đã sấy khô m2(g) Độ ẩm W(%) Giá trị độ ẩm trung bình Wtb(%) 1 AK1 18.07 142.38 124.14 17.19 16.95 2 AK2 19.01 145.4 127.3 16.71 V – NHẬN XÉT Qua thí nghiệm ta có được độ ẩm của mẫu thí nghiệm W=16.95%. Độ ẩm của mẩu thí nghiệm tương đối thấp do để khá lâu trong thời gian dài trong phòng thí nghiệm nên mất khá nhiều nước. Mặt khác công tác thí nghiệm được thực hiện bằng phương pháp truyền thống nên tốn nhiều thời gian khoảng 8h-24h để sấy nên độ chính xác không cao. Đất có độ ẩm thấp dẫn đến khả năng liên kết giữa các hạt kém.Vì vậy cần gia tăng độ ẩm của đất trước khi tiến hành thi công công trình. Trang 7/27 BÀI THỰC HÀNH SỐ 2 XÁC ĐỊNH DUNG TRỌNG TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT I – MỤC ĐÍCH Dung trọng tự nhiên của đất là trọng lượng của một đơn vị thể tích đất tự nhiên. Đặc trưng vật lý cơ bản này được ký hiệu là γ và được tính theo g/cm3. Về trị số,dung trọng được tính bằng tỉ số giữa khối lượng đất và thể tích của chúng. Có nhiều phương pháp xác định dung trọng của đất, trong đó phương pháp dao vòng đơn giản và nhanh chóng cho các loại đất hạt mịn. II - DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Dao vòng cắt đất bằng kim loại không gỉ có thể tích chứa đất V Thước kẹp Dao cắt gọt đất Cân điện tử có độ chính xác (0.01-0.1)g III – TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Dùng thước kẹp xác định thể tích chứa đất của dao vòng Dùng cân xác định trọng lượng của dao vòng Dùng dao vòng khẽ ấn ngập vào mẫu đất , dùng dao gọt đất xung quanh dao vòng. Trong khi ấn chú ý luôn giữ cho dao vòng thăng bằng . Khi dao vòng ngập hết vào mẫu đất , cắt bỏ phần đất dư thừa trên mặt dao vòng cho ngang bằng với cạnh dao, sau đó lấy tấm kính đậy lên trên .Cắt ngang mẫu đất ở phía dưới dao vòng tương tự như phía trên , sau đó lật ngược dao vòng lại và cũng dùng tấm kính đậy lên trên. Lau sạch dao vòng , đem cân trọng lượng mẩu đất có dao vòng (trọng lượng dao vòng đã xác định trước), xác định được trọng lượng của mẫu đất , từ đó tính được dung trọng của mẫu đất. Mỗi mẫu đất cần tiến hành thí nghiệm tối thiểu 2 lần song song nhau ,sau đó lấy giá trị trung bình. IV – KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Trọng lượng đơn vị thể tích của mẫu đất được xác định theo công thức: Trang 8/27 γ = Khối lượng đất / thể tích đất γ = (m1- m2)/V hoặc Trong đó : m1- trọng lượng của mẫu đất có dao vòng m2 – trọng lượng dao vòng m3 – trọng lượng tấm kính ( với m3 =0) V – thể tích dao vòng D – đường kính trong của dao vòng Kết quả tính toán với yêu cầu chính xác 0.01 g/cm3 . Sai số cho phép của 2 lần thí nghiệm không được lớn hơn 0.03 g/cm3 Bảng ghi kết quả thí nghiệm xác định dung trọng Số hiệu mẫu đất N1 Số hiệu mẫu dao vòng N2 Thể tích dao vòng chứa đất V (cm3) Trọng lượng dao vòng m2 (g) Trọng lượng tấm kính m3 (g) Trọng lượng dao vòng +đất và tấm kính m1(g) Trọng lượng đơn vị thể tích đất gw (g/cm3) Giá trị trung bình gw (g/cm3) 1 DV1 60 44.12 // 167.33 2.0535 2.057 2 DV2 60 44.18 // 167.81 2.0605 Trang 9/27 V- NHẬN XÉT Qua thí nghiệm cho được kết quả dung trọng của dao vòng sau 2 lần thí nghiệm là gw =2.057 (g/cm3). Trọng lượng dao vòng này không nặng và rất phù hợp cho việc thí nghiệm. BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 3 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỠ HẠT I – MỤC ĐÍCH 8 Thí nghiệm phân tích cỡ hạt đất bằng phương pháp rây sang dùng để tách rời cỡ hạt của đất qua từng mắt lưới để: Xác định độ lớn cỡ hạt Tính được sự phân bố cỡ hạt Xếp hạng đất theo cỡ hạt II – DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Bộ rây sàng mắt lưới tròn Kính thước rây Số hiệu rây # Đường kính rây(mm) 4 4.76 10 2.00 20 0.84 Trang 10/27 30 0.52 40 0.42 50 0.297 60 0.25 100 0.149 200 0.074 Đáy rây Chày bọc cao su để tách rời các hạt đất Cân điện tử độ chính xác ( 0,01- 0,1) g Bàn chải dùng để quét các hạt đất bám vào rây Trang 11/27 V – TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Mẫu đất đại diện sẽ được phơi khô ngoài trời hay sấy khô bằng lò sấy. Dùng chày cao su hay bóp bằng tay để tách các hạt đất dính với nhau, tránh không đập mạnh để làm vỡ các hạt đất. Dùng trọng lượng m (g) tùy theo loại đất như sau: Loại đất Khối lượng (g) Hạt mịn 100 ¸ 200 Cát pha 200 ¸ 500 Cỡ hạt lớn nhất 3/8 in (9.525 mm) 1000 Cỡ hạt lớn nhất 1/2 in (12.7 mm) 3000 Cỡ hạt lớn nhất 3/4 in (19.1mm) 5000 Cỡ hạt lớn nhất 1 in (25.4 mm ) 10.000 Nếu mẫu đất lớn hơn trọng lượng cần sử dụng, ta phải dùng phương pháp chia 4 để đảm bảo tính đại diện chung của nó. Xếp bộ rây theo thứ tự dưới cùng là đáy rây, sau đó đến các rây có cỡ lớn nhất, cuối cùng là nắp rây. Cho đất vào rây, sang bằng tay với động tác lắc tròn ngang trong 10 phút. Cân đất cộng dồn trên mỗi rây, để cho chính xác ta cân trọng lượng cả đất và rây sau đó trừ đi trọng lượng rây đã cân trước để tính ra trọng lượng đất. Kết quả thí nghiệm: Số phần trăm trọng lượng giữ lại trên rây. Trọng lượng đất giữ lại trên rây ×100 Trọng lượng tổng cộng Trang 12/27 Số phần trăm trọng lượng giữ lài cộng dồn = tổng số phần trăm trọng lượng giữ riêng trên rây đó với các mắt rây lớn hơn hoặc tính như sau: Trọng lượng đặt trên rây cộng dồn ×100 Trọng lượng tổng cộng Số phần trăm trọng lượng lọt qua rây = 100% - số phần trăm trọng lượng giữ lại cộng dồn. Vẽ đường cong phân bố cỡ hạt trên hệ thống trục như sau: Trục hoành ( log10) biểu diễn đường kính cỡ hạt ( hay mắt rây). Trục tung biểu diễn số % trọng lượng đất đã lọt qua rây hay % trọng lượng lọt qua. Đường biểu diễn sẽ có 3 dạng cơ bản nói lên sự phân bố các cỡ hạt đất như sau: Dạng thoai thoải: đất có cỡ hạt không đồng đều, ta có cấp phối tốt Dạng bậc thang: đất có cỡ hạt gián đoạn, cấp phối xấu Dạng dốc đứng: đất có cỡ hạt đồng nhất, cấp phối xấu Tính đồng đều và hệ số hạng cấp Hệ số đồng đều : Hệ số hạng cấp : Trong đó: D60 – đường kính mà các hạt có đường kính nhỏ hơn chiếm 60% mẫu phân tích. Trang 13/27 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 biểu diễn phân bố cỡ hạt. Dựa vào kết quả xác định hàm lượng và tính chất của các cỡ hạt trong đất, ta có thể xác định loại đất đó thuộc loại nào: sỏi, sạn, cát, dạng hạt…. Bảng phân loại đất cát Bảng quả phân tích cỡ hạt Tên đất Hàm lượng kích thước hạt Cát pha sỏi Kl hạt có đường kính d>2mm chiếm trên > 25% Cát hạt to Kl hạt có đường kính d>0.5mm chiếm trên > 50% Cát hạt trung Kl hạt có đường kính d>0.25mm chiếm trên > 50% Cát hạt thô Kl hạt có đường kính d>0.1mm chiếm trên > 75% Cát bộ Kl hạt có đường kính d>0.1mm chiếm trên < 75% Bảng kết quả phân tích cỡ hạt Số hiệu rây Đường kính rây (mm) Trọng lượng giữ lại cộng dồn (g) % trọng lượng giữ lại cộng dồn % trọng lượng lọt qua rây 10 2.00 10.86 2.172 2.172 20 1.00 19.81 3.962 1.79 30 0.5 80.6 16.12 12.158 60 0.25 370.06 74.012 57.892 100 0.1 491.37 98.274 24.262 200 0.074 499.06 99.812 1.538 Đáy rây 0 499.93 99.986 0.174 Trang 14/27 Biểu đồ phân bố cỡ hạt Phương trình : y =ax + b V – NHẬN XÉT Qua biểu đồ ta thấy : Biểu đồ có dạng thoai thoải ,dốc đứng cho thấy tỷ lệ phân bố cỡ hạt không đồng đều và cấp phối không tốt. Dựa vào bảng phân loại đất cát ta thấy khối lượng hạt có đường kính d>0.1mm chiếm dưới <75%(khoảng 74.0.12%). Suy ra cát bột. ,Cg= Đất này không phù hợp để làm cấp phối cho bê tông, do hạt cát nhỏ chiếm tỷ lệ lớn,nếu phân phối lại thành phần cỡ hạt sẽ phù hợp hơn. Trang 15/27 BÀI THỰC HÀNH SỐ 4 VÀ SỐ 5 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 nửa cứng Trạng thái dẻo Trạng thái nhão Độ chứa nước trung gian giữa các trạng thái này cho ta các giới hạn được gọi là giới hạn Atterberg. Giới hạn dẻo ( WP ): độ chứa nước trung gian giữa trạng thái nửa cứng và trạng thái dẻo. Giới hạn nhão( WL): độ chứa nước trung gian giữa trạng thái dẻo và trạng thái nhão ( lỏng) II – DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Dụng cụ giới hạn nhão( còn gọi là dụng cụ casagrande) Bộ phận cắt rãnh hay dao cắt rãnh Kính phẳng 50x50 cm dùng cho giới hạn dẻo 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) Trang 16/27 Trang 17/27 III – TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Bài 4: Xác định giới hạn nhão 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 ( 0,394 in) ta cần điều chỉnh độ rơi này trước khi thí nghiệm. Lấy khoảng 100g đất đã sấy khô lot qua rây N40 ( 0,42 mm) trộn với một lượng nước vừa đủ nhão trên kính phẳng. Cần phải trộn thật kỹ và ủ để đất hoàn toàn bão hòa. Lau ướt chỏm cầu bằng khan ướt, sau đó trét phần đất đã trộn vào chỏm cầu. Khi trét, tránh không để bọt khí hiện diện trong đất, bề dày lớp đất ngay đáy chỏm cầu khoảng 1 cm. Dùng dao cắt rảnh 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 2 mm và bề dày ở hai bên rãnh là 8 mm. Quay đều cần quay với vận tốc 2 vòng/giây, chỏm cầu được nâng lên và rơi xuống, sự va chạm giữa chỏm cầu và đế làm cho phần đất hai bên sụp xuống và từ từ khép lại,đến khi nào chiều dài rãnh khép kín này khoảng 1,27 cm ( ½ in) thì ngừng quay. Ghi chỉ số lần quay N này ( số lần rơi). Nhanh chóng dùng dao nhỏ lấy một phần đất ( khoảng 10g) ngay chỗ khép kín để xác địng độ chứa nước tương ứng. Trang 18/27 Lấy phần đất nhão từ chỏm cầu, lau sạch chỏm cầu, nhập chung với phần đất cũ trên kính, trộn cho khô bớt nước, làm lại thí nghiệm lần thứ hai giống như lần trước. Trong thí nghiệm xác định giới hạn nhão, ta phải thực hiện tối thiểu 3 lần trên 100g đất trộn với nước và đi từ trạng thái nhão đến trạng thái dẻo. Với độ chứa nước W và số lần rơi tương ứng N của chỏm cầu sẽ định trên hệ trục bán logarit một đường thẳng ( trục tung là độ chứa nước, trục hoành hệ logarithms) biểu diễn số lần rơi N. Theo Casagrande, đường thẳng này gọi là đường cong chảy và giới hạn nhão WL được định trên giãn đồ là trị số ( nội suy) ứng với lần rơi thứ 25. Bài 5: Xác định giới hạn dẻo Trộn 15 g đất khô lọt qua rây N 40 với lượng nước vừa đủ dẻo( hay có thể dùng phần đất còn lại của thí nghiệm tìm giới hạn nhão). Se đất trên tấm kính phẳng bằng 4 ngón tay và se đến khi nào đất vừa đạt đến đường kính 3mm ( 1/8 inch) thì vừa rạn nứt và gãy thành nhiều đoạn có chiều dài sợi đất khoảng 1-2 cm. Xác định độ chứa nước đúng lúc này, ta có giới hạn dẻo của đất. Cần thực hiện 2 lần để lấy giá trị trung bình, sai khác giữa hai lần thí nghiệm không quá 2 %. Nếu còn dẻo, thì đất sẽ không nứt khi đạt đến đường kính 3 mm, khi đó nhập đôi lại và tiếp tục se. Nếu đất cứng thì đất sẽ không nứt khi đạt đến đường kính 3 mm, cần them nước vào và se lại. IV – KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Giới hạn nhão WL được đo và going từ đường cong chảy là độ chứa nước ứng với số lần rơi của chỏm cầu là 25 lần, hay dùng công thức: Trong đó: W- là độ ẩm ứng với số lần rơi thứ N Giới hạn dẻo WP của đất là độ ẩm của đất khi se đất đến đường kính 3 mm thì rạn nứt. Lấy giá trị trung bình của 2 lần thí nghiệm. Chỉ số Atterberg Chỉ số dẻo IP : Trang 19/27 Độ sệt B( theo TCVN vể đất xây dựng ), một số tài liệu khác ký hiệu là IL : Công dụng Ø Dùng chỉ số dẻo IP để phân loại đất. Loại đất Cát pha sét Sét pha cát Sét Chỉ số dẻo IP 1-7 7-17 > 17 Ø Dùng độ sệt B để xác định trạng thái vật lý của đất dính. Trạng thái đất Cứng Nửa cứng Dẻo cứng Dẻo mềm Dẻo chảy Chảy Độ sệt B < 0 0 -0.25 0.25 – 0.5 0.5 – 0.75 0.75 - 1 > 1 F BẢNG SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM Giới hạn nhão Số lần thí nghiệm Khối lượng đất chưa sấy (g) Khối lượng đất đã sấy (g) Độ ẩm W(%) Số lần rơi N Giới hạn nhão WL(%) Giới hạn nhão trung bình WL(%) Lần 1 19.64 18.56 31.21 20 30.38 34.50 Lần 2 20.10 18.79 34.66 27 34.98 Lần 3 24.89 23.22 36.38 37 38.15 F BIỂU ĐỒ : GIỚI HẠN NHÃO Trang 20/27 % NHẬN XÉT: Trên biểu đồ tại N = 25 ta có giới hạn nhão WL= 33.67%. Giới hạn nhão phụ thuộc vào cỡ hạt mịn của đất và thành phần khoáng. Độ ẩm cần thiết để chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái nhão là 33.76% Trang 21/27 % Giới hạn dẻo Số mẫu Khối lượng mẫu trước khi sấy m1(g) Khối lượng mẫu sau khi sấy m1(g) Khối lượng lon (m) Giới hạn dẻo WP(%) Trung bình WP(%) Mẫu 1 20.21 20.07 18.99 12.96 12.62 Mẫu 2 17.45 17.31 16.17 12.28 8 Chỉ số dẻo : IP =WL- WP = 33.67 -12.62=21.05 8 Độ sệt : =2.57 Độ ẩm trung bình Giới hạn nhão trung bình WL(%) Giới hạn dẻo trung bình WP(%) Độ sệt B 16.95 33.67 12.62 0.257 V – KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT Giới hạn dẻo là độ chứa nước của que đất đang được se bằng tay,trên mặt kính phẳng,bắt đầu rạn nứt. Qua thí ngiệm ta được độ sệt B = 2.57 => thuộc loại đất dẻo cứng.Đất có độ sệt cao .Khi chất tải sẽ làm giảm thể tích,sức chống cắt giảm và công trình sẽ rơi vào trạng thái mất ổn định.Vì vậy cần phải đầm chặt đất,nén chặt đất để tăng trọng lượng riêng khô của đất,cát hạt đất xích lại gần nhau hơn,tăng độ chặt của đất. Qua thí ngiệm ta được chỉ số dẻo IP=21.88. Vậy đất đang xét thuộc loại đất sét =>đất có tính dẻo cao,độ giữ nước tốt. Trang 22/27 BÀI THỰC HÀNH SỐ 6 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 nột ma sát j 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 căng được đặt nhanh để có 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 chứa mẫu đất Dao vòng cắt đất bằng kim loại không gỉ Dao cắt gọt đất Đá nhám Vòng đo áp lực Trang 23/27 III – TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Lấy đất không xáo trộn từ ống lấy mẫu đất( do đó mẫu thử có độ ẩm tự nhiên). Dùng dao vòng khẽ ấn ngập vào mẫu đất, dùng dao gọt đất xung quanh dao vòng. Khi dao vòng ngập hết vào mẫu đất, dùng dao cắt bỏ phần dư thừa trên mặt doa vòng cho ngang bằng với cạnh dao. Cho đá nhám vào dưới hộp Casagrande bằng cách để dao vòng trên miệng hộp Casagrande và dùng đá nhám để ấn nhẹ mẫu đất vào trong hộp. Khóa hộp Casagrande bằng hai chốt khóa, giữ cho phần trên và dưới hộp Casagrande thẳng trục không bị xê dịch. Đặt hộp Casagrande vào máy cắt trực tiếp, kiểm tra sự tiếp xúc giữa hộp cắt và vòng đo áp lực. Đặt áp lực thẳng vào đá nhám trên với áp suất 0,25 kg/cm2 hoặc 0,5 kg/cm2 Tác động lực cắt bằng cách quay vòng áp lực với vận tốc ½ vòng/ giây. Đọc trị số trên vòng ghi áp lực lúc mẫu bị cắt đứt ( trị số cực đại của vòng ghi áp lực), phải theo dõi từng trị số và sau khi qua trị số cực đại thì sức chịu cắt của đất giảm tức thì. Làm thí nghiệm lần lượt với 3 mẫu thử với áp lực thẳng đứng như sau: Trang 24/27 Áp lực thẳng đứng 0.25 kg/cm2 0.5 kg/cm2 0.75 kg/cm2 Hoặc : Áp lực nước thẳng đứng 0.5 kg/cm2 1,0 kg/cm2 1,5 kg/cm2 Tốc độ cắt tùy thuộc vào điều kiện làm việc của nền đất mà ta chọn như sau: Nhịp độ cắt Cắt nhanh Cắt chậm Tốc độ cắt 1mm – 2.5mm/phút 0.005 mm – 0.0075 mm/phút IV – KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Quan hệ giữa sức chống cắt của đất và áp lực thẳng đứng trên mặt phẳng cắt như sau: Trong đó: : sức chống cắt của đất C :lực dính đơn vị của đất loại sét :góc ma sát trong của đất Vẽ đường biểu diễn sức chống cắt giới hạn của đất phụ thuộc vào áp lực pháp tuyến. Số điềm tối thiểu cần thiết để vẽ đường biểu diễn là 3 điểm. Số hiệu mẫu đất Diện tích mặt cắt F (cm2) Số đọc đồng hồ R Hệ số hiệu chỉnh vòng ứng biến C0 Sức chống cắt (kg/cm2) Mẫu 1 30 11 5.55 2.035 Mẫu 2 30 13.7 5.55 2.535 Mẫu 3 30 17.5 5.55 3.238 Trang 25/27 Số hiệu mẫu đất Trọng lượng quả cân Q (kg) Diện tích mặt cắt F (cm2) Hệ số hiệu chỉnh cánh tay đòn C1 Áp lực thẳng đứng (kg/cm2) Mẫu 1 2.55 30 11.76 1 Mẫu 2 5.1 30 11.76 2 Mẫu 3 10.1 30 11.76 3.96 Dựa vào đường biểu diễn xác định các chỉ tiêu đánh giá sức chống cắt của đất là lực dính c( kg/cm2) và góc nội ma sát j (0). IV – NHẬN XÉT Từ biểu đồ – P ở trên ta xác định được lực dính C = 1.6835 và => Góc ma sát trong 21.50. Góc ma sát nhỏ và đất có lực dính tốt. Dựa vào biểu đồ ứng suất cắt tăng dần từ 1.7 đến 3.3 Sức chống cắt của đất không cao lắm. Để gia tăng sức chống cắt của đất cần đầm chặt đất để tăng góc nội ma sát và lực dính đồng thời cũng giảm được tính nén và tính thấm nước. . Trang 26/27 V-BIỂU ĐỒ THÍ NGHIỆM SỨC CHỐNG CẮT NHẬN XÉT TOÀN BỘ THÍ NGHIỆM Trong quá trình chất tải ,lực phát sinh theo phương thẳng đứng ,đất sẽ bị nén.Thí nghiệm không mô phỏng được công trình dân dụng và mô phỏng không xác với thực tế .Thí nghiệm mô phỏng chính xác loại đất dưới thuộc địa.Số liệu trong thí nghiệm chỉ mang tinh chất tham khảo. Chỉ phù hợp với mái dốc ,mái đá khi dùng thí nghiệm cắt ,tốt nhất nên dùng thí nghiệm nén 3 trục. Số liệu trong thiết kế nền móng chính xác hay không phụ thuộc vào kinh nghiệm của người làm và dựa vào tâm trạng.Thí nghiệm làm bằng phương pháp thủ công và được thực hiện bởi nhân tố con người nên tốn nhiều thời gian và độ chính xác không cao bằng máy móc, phụ thuộc nhiều vào khả năng, năng lực của người làm. Trang 27/27