• Mục đích: thí nghiệm dùng để đánh giá: - Sức chịu tải của đất nền - Độ chặt tương đối của nền đất cát - Trạng thái của đất loại sét - Độ bền nén một trục (qu) của đất sét - Kết hợp lấy mẫu để phân loại đất • Tên tiếng Anh: Standard Penetration Test. • Nguyên lý thí nghiệm: Tiến hành đóng một ống mẫu vào đáy hố khoan bằng một quả tạ nặng 63,5kg, rơi tự do với chiều cao là 76cm, rồi tiến hành đếm số búa đập theo các khoảng chiều sâu thâm nhập quy ước. • Dụng cụ thí nghiệm: - Ống mẫu: đường kính ngoài 50,8mm, đường kính trong 34,9mm, chiều dài ống chẻ: 609mm, chiều dài mũi đóng là 57,1mm. - Tạ có trọng lượng 63,5kg, rơi tự do trên đế nện. - Đế nện. - Cần trượt định hướng. • Trình tự thí nghiệm: - Bước 1: Khoan tạo lỗ đến độ sâu dự định thí nghiệm, vét sạch đáy, hạ ống mẫu SPT và lắp đặt đế nện, cần, tạ… - Bước 2: vạch lên cần đóng 3 khoảng, mỗi khoảng 15cm (tổng chiều sâu đóng 45cm). - Bước 3: Cho tạ rơi tự do ở độ cao 76cm, đếm và ghi số tạ đóng cho từng khoảng 15cm. - Bước 4: lấy chỉ số tạ đóng của 30cm cuối cùng làm chỉ số SPT. Khoảng cách thí nghiệm SPT thông thường từ 1 – 3m, tùy theo độ đồng nhất của đất nền. • Trình bày kết quả: Kết quả đếm số búa thực tế sẽ được hiệu chỉnh tùy theo loại đất và theo độ sâu. - Hiệu chỉnh cát mịn lẫn bụi theo Terzaghi & Peck: N' = 15 + 0,5 (N - 15) - Hiệu chỉnh theo độ sâu: N' = N + 35/(7 + γh) - Hiệu chỉnh nước dưới đất: N' = 0,5N + 7,5 Trong đó: N : chỉ số búa đóng thực tế N' : chỉ số búa hiệu chỉnh h : chiều sâu thí nghiệm (m) γ : dung trọng (t/m3) trên mực nước. Dưới mực nước sử dụng γ' đẩy nổi. Kết quả SPT được trình bày như sau: • Hình ảnh dụng cụ thí nghiệm: • Tiêu chuẩn hướng dẫn thí nghiệm: - Tiêu chuẩn Việt Nam: TCXD 226:1999 - Tiêu chuẩn ASTM: D 1586 • Mục đích: Xác định sức kháng cắt không thoát nước và độ nhậy của đất dính. • Tên tiếng Anh: Field Van Shear Test • Nguyên lý thí nghiệm: là ấn vào trong đất một cánh cắt chữ thập qua hệ cần ty và thực hiện một ngẫu lực xoắn ở đầu cần ty cho đến khi đất bị cắt xoay tròn (phá hủy) xung quanh cánh cắt. Cân bằng giới hạn của mô men kháng của lực dính xung quanh bề mặt cắt chính là bằng mô men xoắn. Cân bằng hai mô men trên có đượng sức kháng cắt không thoát nước. • Dụng cụ thí nghiệm: Cơ bản gồm các bộ phận sau: - Cánh cắt: cấu tạo bởi 4 tấm thép cứng, hàn nối thành hình chữ thập, gắn liền với đoạn cần ty cứng. Chiều cao cánh (H) có cấu tạo bằng 2 lần bề rộng cánh (D). - Cần ty: là ống thép cứng có đường kính d = 20mm, dạng tròn hoặc lục lăng, dài 1m. Có hai cách nối cần ty là nối ren (dạng tròn) và nối khớp ngàm (dạng lục lăng). Cần ty dùng để quay cánh cắt và đo ngẫu lực xoắn. - Ống chống: ống thép bảo vệ cần ty, đường kính D=44mm. Có loại thiết bị cắt cánh đơn giản không cần ống chống. - Thiết bị đo: dùng để đo ngẫu lực. • Trình tự thí nghệm: - Bước 1: khoan tạo lỗ đến độ sâu cần thí nghiệm. - Bước 2: ấn cánh cắt vào trong đất dưới đáy hố ít nhất một khoảng bằng 2 lần chiều cao cánh cắt. - Bước 3: quay trục (bằng tay hoặc tự động), đọc và ghi ngẫu lực xoắn trên đồng lực. Kết quả này để tính trị số cực đại khi đất bị cắt (c umax ). Vận tốc quay phải đủ nhanh để nước không thoát ra và thường từ 6 – 18 độ/phút. - Bước 4: quay tiếp cánh cắt khoảng 10 vòng để đất bị cắt hoàn toàn. Tiến hành quay thí nghiệm tương tự như trên để xác định ngẫu lực cắt cực tiểu (đất ở trạng thái xáo trộn – c umin ). - Bước 5: tiếp tục ấn tiếp đến độ sâu tiếp theo và thí nghiệm tương tự. Khoảng cách giữa các lần thí nghiệm trong hố khoan từ 1 – 2m, tùy thuộc điều kiện địa chất. • Xử lý và trình bày kết quả Kết quả thí nghiệm cắt cánh được tính toán theo nguyên tắc: nếu gọi lực quay là F, cánh tay đòn là D, thì ta có mô men quay là M = F.D. Sức kháng cắt của đất dính trong trường hợp bão hòa nước là τ = c u , được xác định theo công thức: gọi K là hệ số cánh cắt Công thức trên chỉ đúng với loại cánh chữ thập bình thường (không vát góc), hình dạng cánh khác nhau sẽ cho công thức tính khác nhau. Độ nhậy của đất là chỉ số thể hiện tỷ số sức kháng của đất ở hai trạng thái nguyên dạng và xáo động. Xác định theo biểu thức: S t = c umax /c umin Trình bày kết quả: • Tiêu chuẩn hướng dẫn thí nghiệm: - Tiêu chuẩn Việt Nam: chưa có - Tiêu chuẩn ASTM: D 2573 • Mục đích: thí nghiệm dùng để đánh giá Sức kháng xuyên của đất nền. Thí nghiệm chỉ sử dụng trong đất loại sét (đất dính) hoặc đất rời có hàm lượng các hạt lớn hơn 10mm không quá 25%. Cụ thể thí nghiệm có thể xác định: - Xác định ranh giới các lớp đất và bề mặt lớp đất đá nửa cứng hay cứng; - Xác định độ chặt của lớp đất loại cát; - Đối chứng kết quả khảo sát và thí nghiệm trong phòng để phân loại đất. - Sơ bộ xác định sức chịu tải của móng cọc. • Tên tiếng Anh: Cone Penetrometer Test/ Cone Penetration Test • Nguyên lý thí nghiệm: là đo sức kháng của đất khi ấn một mũi côn có hình dạng và kích thước quy định vào trong đất. Nếu P là phản lực của đất và B là đường kính mũi côn thì sức kháng của mũi côn được thể hiện qua biểu thức: Việc ấn mũi côn xuống đất thường được tiến hành liên tục qua hệ thống cần tì, chịu tác động của nguồn tạo lực, và có các thiết bị dùng để đo lực ấn đó. • Dụng cụ thí nghiệm: Hiện nay nước ta thường dùng loại thiết bị xuyên tĩnh hình côn kiểu GOUDA (Hà Lan) chạy bằng động cơ (xuyên máy) hay quay tay (xuyên thủ công). - Tiết diện mũi côn: 10cm2 - Góc nhọn mũi côn: 60 độ - Tiết diện măng sông đo ma sát: 150cm2 - Đường kính cần xuyên 35,7mm - Đường kính lỗ trong cần: 16mm - Đường kính ty xuyên: 14mm - Chiều dài cần và ty xuyên: 1000mm - Tiết diện Piston đầu đo: + Xuyên máy: 20cm2 + Xuyên tay: 10cm2 - Đồng hồ đo áp lực + Đất yếu dùng loại: 0 – 16 kG/cm2 + Đất bền, chặt TB: 0 – 120 kG/cm2 + Đất khá bền, chặt: 0 – 600 kG/cm2 • Trình tự thí nghiệm: - Thông thường tiến hành bằng cách đo gián đoạn và dùng mũi xuyên có măng sông đo ma sát. Hành trình thí nghiệm ở từng khoảng đô sâu 20cm. Đo sức kháng mũi xuyên (qc) và ma sát thành đơn vị (fs). - Tiếp tục tiến hành đo qc và fs ở mỗi độ sâu cách nhau 20cm cho đến hết độ sâu thí nghiệm. - Tốc độ xuyên tĩnh phải giữ ổn định là 2 cm/s. - Ghi chép kết quả thí nghiệm: o Cột 1: ghi độ sâu h (m) từng khoảng 20cm o Cột 2: ghi số đọc sức kháng xuyên dưới mũi côn X (kG/cm2) o Cột 3: ghi số đọc sức kháng xuyên tổng (cả mũi côn và ma sát), Y (kG/cm2) • Xử lý và trình bày kết quả Trên cơ sở các số liệu thí nghiệm tại hiện trường, tiến hành tính toán qc và fs ở từng độ sâu thí nghiệm: + Sức kháng mũi xuyên (qc): - Đối với xuyên máy: qc = (X x 20)/10, kG/cm2 - Đối với xuyên thủ công: qc = (X x 10)/10, kG/cm2 + Ma sát thành đơn vị (fs): - Đối với xuyên máy: fs = (Y - X) x 20/150, kG/cm2 - Đối với xuyên thủ công: fs = (Y - X) x 10/150, kG/cm2 Trình bày kết quả: • Tiêu chuẩn hướng dẫn thí nghiệm: - Tiêu chuẩn Việt Nam: TCXD 174:1989 - Tiêu chuẩn ASTM: D 344 . ống thép bảo vệ cần ty, đường kính D=44mm. Có loại thi t bị cắt cánh đơn giản không cần ống chống. - Thi t bị đo: dùng để đo ngẫu lực. • Trình tự thí nghệm:. động của nguồn tạo lực, và có các thi t bị dùng để đo lực ấn đó. • Dụng cụ thí nghiệm: Hiện nay nước ta thường dùng loại thi t bị xuyên tĩnh hình côn kiểu