AASHTO T258-81 TCVN xxxx:xx Tiêu chuẩn thí nghiệm Xác định độ trương nở đất AASHTO T 258-81 (2004) LỜI NÓI ĐẦU  Việc dịch ấn phẩm sang tiếng Việt Hiệp hội Quốc gia đường vận tải Hoa kỳ (AASHTO) cấp phép cho Bộ GTVT Việt Nam Bản dịch chưa AASHTO kiểm tra mức độ xác, phù hợp chấp thuận thông qua Người sử dụng dịch hiểu đồng ý AASHTO không chịu trách nhiệm chuẩn mức thiệt hại trực tiếp, gián tiếp, ngẫu nhiên, đặc thù phát sinh pháp lý kèm theo, kể hợp đồng, trách nhiệm pháp lý, sai sót dân (kể bất cẩn lỗi khác) liên quan tới việc sử dụng dịch theo cách nào, dù khuyến cáo khả phát sinh thiệt hại hay không  Khi sử dụng ấn phẩm dịch có nghi vấn chưa rõ ràng cần đối chiếu kiểm tra lại so với tiêu chuẩn AASHTO gốc tương ứng tiếng Anh TCVN xxxx:xx AASHTO T258-81 AASHTO T258-81 TCVN xxxx:xx Tiêu chuẩn thí nghiệm Xác định độ trương nở đất AASHTO T 258-81 (2004) PHẠM VI ÁP DỤNG 1.1 Tiêu chuẩn bao gồm phương pháp xác định đất có bị trương nở hay không dự đoán độ trương nở Chú thích – Các phương pháp áp dụng nhiều đơn vị để kiểm soát độ trương nở trình bày phụ lục TÀI LIỆU VIỆN DẪN 2.1 Các quy trình AASHTO: T 87, Việc chuẩn bị khô để thí nghiệm cho mẫu đất xáo động mẫu đất cấp phối T 89, Xác định giới hạn chảy đất T 90, Xác định giới hạn dẻo số dẻo đất T 99, Mối quan hệ độ ẩm – độ chặt đất cách sử dụng đầm 2.5 kg (5.5 lb) chiều cao đầm 305 mm (12 inch)  T 100, Tỷ trọng đất  T 216, Các tính chất cố kết chiều đất  T 273, Độ hút nước đất     PHÁT HIỆN TÍNH TRƯƠNG NỞ CỦA ĐẤT 3.1 Khả trương nở đất xác định cách sử dụng giới hạn Atterberg độ hút nước tự nhiên đất 3.2 Sử dụng tiêu chuẩn thí nghiệm AASHTO để xác định giới hạn chảy (LL), số dẻo (PI) độ hút nước độ ẩm tự nhiên đất (τnat) Từ Bảng xác định đất có khả trương nở cách sử dụng giới hạn chảy, số dẻo độ hút nước độ ẩm tự nhiên TCVN xxxx:xx AASHTO T258-81 XÁC ĐỊNH ĐỘ TRƯƠNG NỞ 4.1 Khoảng trương nở ước tính xác định phương pháp mô tả sau Khi cần xác định độ trương nở xác nên dùng phương pháp thí nghiệm trương nở với áp lực địa tầng Do thời gian giá thành dùng để thực thí nghiệm trương nở với áp lực địa tầng, sử dụng phương pháp kinh nghiệm gọi phương pháp khả nở đứng để ước tính độ trương nở điều kiện không yêu cầu việc xác định xác 4.2 Thí nghiệm trương nở với áp lực địa tầng trình tự dự tính độ trương nở: 4.2.1 Phương pháp I – Chuẩn bị mẫu đất không xáo động cho thí nghiệm cố kết theo trình tự Tiêu chuẩn T 216 Cần phải cẩn thận để tránh ẩm giai đoạn chuẩn bị Xác định độ ẩm trường, tỷ trọng đất từ phần mẫu đất gọt Độ ẩm trường xác định tỷ lệ phần trăm khối lượng đất sấy khô tính sau: Khối lượng nước Độ ẩm theo phần trăm = x 100 Khối lượng đất sấy khô (1) Tỷ trọng đất xác định trình bày Tiêu chuẩn T 100 Sau đặt mẫu đất vào hộp cố kết, tác dụng áp lực áp lực địa tầng vào mẫu Duy trì tải trọng đồng hồ đo chuyển vị không thay đổi Trong trình tác dụng tải trọng giai đoạn trì tải, phải cẩn thận để mẫu không bị khô Việc mẫu đất không bị độ ẩm quan trọng Việc giữ ẩm thực cách phủ lên hộp cố kết lớp vải ẩm Quá trình gia tải đưa mẫu trở lại gần độ rỗng thực tế trường, lấy mẫu không xáo động, áp lực địa tầng không mẫu bị nở đàn hồi tức Điều kiện trường thực tế định nghĩa Điểm Một (1) Hình Mẫu đất sau làm ngập nước để đạt đến trạng thái cân bằng, trạng thái cân nhận biết qua không thay đổi đồng hồ chuyển vị kế Điều kiện định nghĩa Điểm Hai (2) Hình Mẫu đất sau dỡ tải đến áp lực mong muốn với cấp dỡ tải thường dùng phòng thí nghiệm, việc dỡ tải tạo đường cong trương nở từ Điểm Hai (2) đến Điểm Ba (3) Hình Từ Điểm Ba (3) Hình 1, tiến hành thí nghiệm cố kết thông thường theo Tiêu chuẩn T 216 Đường cong nở tạo đường thẳng xấp xỉ đồ thị bán log; vậy, áp lực không làm thay đổi thể tích xác định cách ngoại suy đường cong nở Điểm cắt độ rỗng trường Điểm Bốn (4) Độ rỗng trường định nghĩa sau: Độ ẩm trường theo phần trăm x Tỷ trọng eƒ = (2) Độ bão hòa theo phần trăm 4.2.2 Phương pháp II – Phương pháp trình bày phải đẩy nhanh thời gian thí nghiệm áp lực địa tầng nhỏ việc xác định đường cong nở trực tiếp ý nghĩa Phương pháp dùng sau thực vài thí nghiệm theo Phương pháp I thấy độ dốc đường cong AASHTO T258-81 TCVN xxxx:xx nở Điểm Năm (5) Sáu (6) gần giống độ dốc đường cong trương nở Điểm Hai (2) Ba (3) Phương pháp II giống Phương pháp I thời điểm mẫu bị ngâm ngập nước mẫu trương nở hoàn toàn Tại điểm này, tiến hành thí nghiệm cố kết để tạo đường cong thí nghiệm Khi độ dốc đường trương nở tạo đường cong nở cách kẻ đường qua Điểm Hai (2) Hình song song với đường cong nở thí nghiệm cố kết Giao cắt đường kẻ thêm với đường ngang có tung độ độ rỗng trường đưa điểm không thay đổi thể tích hay khả áp lực trương nở lớn AASHTO T258-81 Hệ số rỗng (e) TCVN xxxx:xx Log áp lực (P) Hình – Ví dụ quan hệ hệ số rỗng log áp lực AASHTO T258-81 TCVN xxxx:xx TCVN xxxx:xx 4.2.3 AASHTO T258-81 Tính toán – Tính toán độ trương nở dự kiến lớp đất sau: S= eH 1+ ef (3) đó: S = độ trương nở tính theo mm (inch), e = hiệu số độ rỗng áp lực địa tầng (tải trọng không làm thay đổi thể tích) áp lực địa tầng tính toán, H = chiều dày lớp đất theo mm (inch), eƒ = hệ số rỗng trường 4.3 Thí nghiệm trương nở thẳng đứng (PVR) trình tự dự đoán: 4.3.1 Với thí nghiệm cần phải biết độ ẩm lớp lấy mẫu Tốt nhất, mẫu đất dùng xác định độ ẩm nên lấy khoan lấy mẫu Mẫu đất xác định độ ẩm lấy từ mẫu bọc bảo quản chống ẩm 4.3.2 Khi lấy lõi mẫu đất, xác định khối lượng thể tích cách gọt đất thành mẫu hình trụ tròn, đo chiều cao đường kính đến 0.25 mm, xác định khối lượng đến 0.5 g tính toán Khi không lấy lõi mẫu, sử dụng khối lượng thể tích 2002 kg/m3 giá trị thường xem hợp lý 4.3.3 Từ phần đất đại diện cho mẫu đất, xác định giới hạn chảy, số dẻo phần trăm chất dính kết [phần lọt qua sàng 0.425 mm (No 40)] lớp đất Ghi lại kết vào Bảng cho lớp tương ứng AASHTO T258-81 TCVN xxxx:xx Bảng – Ví dụ biểu mẫu lỗ khoan Cục đường Mẫu 313 Rev 4-43 Hạt Williamson Đường No 29 Kiểm soát 716-3 IPE Tờ số 1/1 Bảng II LỖ KHOAN Công trình Nhà kho Lỗ khoan No Lý trình Vị trí từ tim 100m Quận No 14 Ngày 10/04/1970 Kiểm soát 716-3 IPE Phương pháp lấy mẫu Mô tả lớp đất Cát, cấp phối kém, rời rạc Đất sét, nâu tối, ướt Đất sét màu nâu tối, cứng Đất sét màu vàng đỏ, cứng Đất sét màu vàng đỏ, mềm, ướt Sỏi thô đến mịn có đất sét màu vàng, ẩm Sét màu vàng, ẩm Sét, vàng, cứng *Không lấy lõi mẫu tỷ lệ sỏi cao * Nhận xét Người khoan Chức danh Trợ giúp kỹ thuật Người lấy mẫu Các vùng tô đậm 0.5m ký hiệu lấy mẫu, để trống không lấy mẫu dấu (x) lấy mẫu nguyên dạng cho thí nghiệm phòng Chú thích: Tham khảo thêm hướng dẫn khảo sát thiết kế móng để điền mẫu Gửi mẫu báo cáo: phận cầu (D-8) phận thí nghiệm (D-9) gửi mẫu ghi thích tương tự D-8 TCVN xxxx:xx AASHTO T258-81 a Khối lượng thể tích ướt 2002 Kilogram mét khối giả thiết cho tất lớp Khi muốn có độ xác cao sử dụng tỷ số (2002/khối lượng thể tích đơn vị thực tế, kg/m 3) hệ số chỉnh sửa b Chú thích: Do lớp dày 3.6 m từ 6.0 – 9.6 m đồng nhất, PVR xác định số đọc cho lớp đỉnh dày 0.6 m 131 kPa số đọc cho lớp đáy 9.0-9.6 m 214 kPa Các số đọc 123.9 mm 135.6 mm tương ứng hay hiệu số 11.7 mm tổng giá trị chênh lệch bảng cho lớp dày 3.6 m c Xem ví dụ Hình 10 AASHTO T258-81 4.3.4 TCVN xxxx:xx Bắt đầu với lớp đỉnh bề mặt đất lỗ khoan (Bảng 2), điền giá trị vào Bảng Xác định lớp đất “ướt”, “khô” hay “trung bình” Chú thích - Ở độ ẩm 0.2 LL + xác định trạng thái khô đất có co ngót, khả trương nở thể tích lớn Đất sét trương nở thường ẩm đến giá trị độ ẩm nhỏ 0.47 LL + hay trạng thái ướt, giá trị tương ứng với khả mao dẫn lớn với thí nghiệm phòng tiến hành với mẫu chế bị độ ẩm tốt gia tải với áp lực kPa Trạng thái tương đương với độ ẩm kết cấu áo đường cũ hay kết cấu có tải trọng nhỏ Trạng thái điều kiện “tối ưu” Sử dụng Hình điều kiện độ ẩm ướt, khô hay trung bình, sau tìm PI lớp đất thứ trục hoành Dóng đứng PI lên đường cong trương nở tương ứng (khô, trung bình hay ướt) đọc phần trăm thay đổi thể tích trục tung Giá trị phần trăm thay đổi thể tích xác định cho áp lực kPa Thay đổi thể tích theo phần trăm 4.3.5 Quan hệ PI thay đổi thể tích (Mẫu trương nở áp lực trung bình kPa) Chú thích Các điểm thực nghiệm với thí nghiệm thực điều kiện tối ưu Các điểm thực nghiệm với thí nghiệm thực 0.2 LL + Các điểm theo lý thuyết Đường trương nở từ độ ẩm 0.2 LL + Ở điều kiện trung bình Đường trương nở từ điều kiện tối ưu Hình – Mối quan hệ Chỉ số dẻo số dẻo thay đổi thể tích Chú thích – Các đường cong quan hệ PVR Tải trọng Hình dùng cho đất sét nở tự không chịu tác dụng tải trọng đất có khối lượng thể tích ướt 2002 kg/m3 Để áp dụng đường cong Hình người ta xác định trương nở điều kiện tự trương nở áp lực kPa Hình có mối quan hệ sau: 11 TCVN xxxx:xx AASHTO T258-81 Trương nở thể tích theo phần trăm @ Khi không tải trọng = trương nở thể tích theo phần trăm @ [7 kPa (1 psi)] x (1.07) + 2.6 Ví dụ: Từ Hình 2, trương nở @ kPa = 10 Phần trăm trương nở không tải hay tự = 10 x (1.07) + 2.6 = 13.3 Có thể phải dùng bút chì dóng đường cong để có số đọc xác 12 Hình – Các đường cong quan hệ khả trương nở thẳng đứng tải trọng cho đất sét nở tự Khả trương nở thẳng đứng theo mm Trương nở thể tích theo phần trăm Khả trương nở thẳng đứng theo mm Trương nở thể tích theo phần trăm Áp lực theo kPa AASHTO T258-81 TCVN xxxx:xx Hình – Các đường cong quan hệ khả trương nở thẳng đứng tải trọng cho đất sét nở tự 4.3.6 Để tính khả trương nở thẳng đứng, bề dày lớp 0.6m thường thuận tiện ưa dùng miễn độ ẩm lớp đất cho phép Việc sử dụng lớp dày 0.6 m khối lượng thể tích giả định 2002 kg/m thường hợp lý làm cho việc lập bảng dễ dàng Hiệu chỉnh sử dụng 2002 kg/m3 thay dùng 2307 kg/m3 với áp lực kPa cho mét xét đến cho đường cong Hình Khi khối lượng thể tích khác với 2002 kg/m3 yêu cầu độ xác cao tính toán hệ số chỉnh sửa cần áp dụng 2002 chia cho khối lượng thể tích thực tế Chú thích – Trong lớp 0.6 m bề mặt, áp lực trung bình lớp kPa; tương tự lớp từ 0.6 đến 1.2 m có áp lực 14 kPa cho bề mặt 0.6m nửa giá trị 14 kPa cho lớp từ 0.6m đến 1.2m áp lực trung bình tổng cộng cho lớp 21 kPa Như áp lực trung bình cho lớp dày 0.6 m độ sâu trung bình lớp nhân với hệ số hiệu chỉnh mô tả 4.3.7 Giá trị PVR xác định hiệu chỉnh sau cách sử dụng hàm lượng phần trăm lọt qua sàng 0.425 mm (No.40): 13 TCVN xxxx:xx AASHTO T258-81  Dùng độ trương nở không phần trăm lọt sàng 0.425 mm nhỏ 25 phần trăm  Nhân độ trương nở xác định với phần trăm lọt sàng 0.425 mm độ lọt sàng lớn 25 phần trăm 4.3.8 Sử dụng Hình xác định độ trương nở theo phần trăm cho lớp thứ (0 đến 0.6 m) Do độ trương nở xác định cách sử dụng kPa cần phải hiệu chỉnh cho trương nở tự hay áp lực đề cập Chú thích Sử dụng Hình và đường cong trương nở theo phần trăm vừa xác định, để bắt đầu tổng hợp độ trương nở lớp  Với lớp đến 0.6 m, đọc giá trị tung độ (PVR) với áp lực kPa từ đường cong trương nở ghi vào Bảng cho “đáy lớp”  Từ đường cong, đọc giá trị áp lực không cho “đỉnh lớp” cho lớp ghi vào Bảng  Hiệu số hai số đọc PVR lớp 0.6 m có xét đến hiệu chỉnh khối lượng thể tích Mục 4.3.6 cho phần đất dính kết (lọt qua sàng 0.425 mm) Mục 4.3.7 4.3.9 Lấy lớp 0.6 đến 1.2 m xác định độ trương nở thể tích theo phần trăm cách hiệu chỉnh giá trị xác định từ Hình Đọc giá trị PVR tung độ ứng với 21 kPa (đáy lớp) đường cong trương nở thể tích theo phần trăm đường cong vẽ bút chì không thực nằm Hình hay ghi vào Bảng Đọc tung độ ứng với kPa (đỉnh lớp) từ đường cong ghi vào bảng Hiệu số hai số đọc độ trương nở lớp từ 0.6 đến 1.2 m với hiệu chỉnh khối lượng thể tích đất dính kết (lọt sàng 0.425 mm) 4.3.10 Tiếp tục xác định PVR lớp 0.6 m khi lớp đất trương nở xác định đường cong Hình Mỗi đường cong nên tiệm cận cuối khác đọc PVR lấy giá trị phần cuối đường cong (Độ trương nở không đáng kể xem không vượt điểm cuối đường cong thể hai hình này) Có thể dùng lớp dày 0.6 m tính toán có lớp đất đồng có PI độ ẩm 4.3.11 Kiểm tra lớp hiệu chỉnh cho khối lượng thể tích đất dính kết 4.3.12 Cộng giá trị PVR tất lớp để xác định tổng PVR cho địa tầng Chú thích – Bảng tính toán cho trường hợp tải trọng công trình Khi biết giá trị áp lực công trình đơn giản thêm vào “áp lực trung bình, kPa” tăng số cột giá trị áp lực công trình, lưu ý trương nở giảm áp lực tăng 4.3.13 Báo cáo kết thí nghiệm, nộp Bảng với công việc liên quan nhận biết trường Chú thích – Thông thường thiết kế cần phải ước tích PVR mà độ ẩm ước định thời điểm xây dựng Trong trường hợp đó, thiết kế kế hoạch công việc ảnh hưởng đến việc lựa chọn đường sử dụng Hình Nếu dự án thực vùng khí hậu khô tương đối khô, yêu cầu kỹ 14 AASHTO T258-81 TCVN xxxx:xx thuật khống chế độ ẩm hay giữ ẩm nên dùng đường 0.2 LL + Nếu có yêu cầu kỹ thuật khống chế độ ẩm giữ ẩm nên dùng đường cong ứng với độ ẩm điều kiện trung bình Trong vùng mưa nhiều, dùng đường cong ứng với độ ẩm điều kiện trung bình có biện pháp khống chế độ ẩm – khối lượng thể tích giữ ẩm dùng đường 0.47 LL + Hình Thuật ngữ giữ ẩm muốn nói đến việc sử dụng phủ với cánh rộng với vật liệu hạt, đất gia cố hay màng nhựa đường cho mục đích giữ ẩm PHỤ LỤC X1 CÁC BIỆN PHÁP ĐƯỢC SỬ DỤNG HIỆN HAY ĐỂ CHỐNG HAY KHẮC PHỤC ĐỘ TRƯƠNG NỞ X1.1 Tất phương pháp chống trương nở trực tiếp giữ độ ẩm đất bị trương nở không thay đổi Khi độ ẩm không thay đổi, loại đất trương nở nhìn chung ổn định Có bốn phương pháp dùng sau: X1.1.1 Màng – Màng sử dụng rộng rãi màng asphalt phủ hoàn toàn lên đất nền, đáy rãnh ngược lên mái dốc với khoảng cách đứng 457 mm Có số loại màng chống nước khác sử dụng với cách thức tương tự màng asphalt Phổ biến phủ nhựa với mối nối chúng bịt kín số biện pháp ví dụ dùng nhựa đường lỏng X1.1.2 Tạo vũng – Tạo vũng dùng thành công cho đất nứt nẻ Ý tưởng tạo độ trương nở tối đa trước phủ mặt Thông thường, vôi gia cố dùng kết hợp với phương pháp tạo vũng để tạo công tác lớp ngăn không thấm để ngăn đất bị khô X1.1.3 Xử lý vôi – Vôi tiếp tục chất phụ thêm sử dụng hiệu rộng rãi để giảm đặc tính trương nở đất sét trương nở Ngoài phương pháp trộn nông chỗ truyền thống hay phương pháp trộn mẻ bề mặt xử lý lỗ khoan vôi phương pháp vữa vôi áp lực cao (LSPI) phương pháp xới sâu sử dụng thành công Tác dụng lỗ khoan vôi tăng độ ẩm đất xung quanh giảm ứng suất áp lực trương nở ngang Tác dụng phương pháp vữa vôi áp lực cao (LSPI) làm ướt trước tạo lớp cách ẩm đất vôi, tạo lượng giới hạn sản phẩm phản ứng vôi đất X1.1.4 Trộn đầm – Trộn đầm đất đến độ sâu khác với độ ẩm đầm khống chế dùng có hiệu Thông thường, đầm quy định 95 phần trăm theo Tiêu chuẩn T 99 Độ ẩm quy định độ ẩm tối ưu hay cao Chú thích X1.1 – Việc xác định PVR với mặt cắt đào sâu hay mặt đào sâu sườn đồi thể trường hợp đặc biệt thí nghiệm Với hai trường hợp này, vật liệu gia tải theo cách mà di chuyển trương nở chủ yếu theo hướng số vùng mưa nhiều trương nở lớn giá trị tính từ thí nghiệm 15 TCVN xxxx:xx AASHTO T258-81 Chú thích X1.2 – Khi tồn lớp đất trương nở nhỏ 0.6 m (ví dụ lớp từ 1.2 đến 1.4 m), vào hoành độ 1.2 1.4 đường cong trương nở hợp lý xác định khác số đọc, giá trị độ trương nở chưa hiệu chỉnh lớp dày 0.2 m Chú thích X1.3 – Tại điều kiện tối ưu, quan hệ sau áp dụng cho Hình 2: Độ trương nở thể tích theo phần trăm @ kPa = 0.217 (PI) – 2.9 Độ trương nở tự = 0.232 (PI) – 0.5 16 ...  T 100, T trọng đ t  T 216, Các t nh ch t cố k t chiều đ t  T 273, Độ h t nước đ t     PH T HIỆN T NH TRƯƠNG NỞ CỦA Đ T 3.1 Khả trương nở đ t xác định cách sử dụng giới hạn Atterberg độ. .. xác 12 Hình – Các đường cong quan hệ khả trương nở thẳng đứng t i trọng cho đ t s t nở t Khả trương nở thẳng đứng theo mm Trương nở thể t ch theo phần trăm Khả trương nở thẳng đứng theo mm Trương. .. người ta xác định trương nở điều kiện t trương nở áp lực kPa Hình có mối quan hệ sau: 11 TCVN xxxx:xx AASHTO T2 58-81 Trương nở thể t ch theo phần trăm @ Khi không t i trọng = trương nở thể t ch theo