BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA XÂY DỰNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức SVTH: VŨ VĂN ĐỨC MSSV: 16127045 TP HỒ CHÍ MINH – 2018 Thí nghiệm học đất GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức MỤC LỤC Bài 1.1 : XÁC ĐỊNH DUNG TRỌNG TỰ NHIÊN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM Bài 1.2 : XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM Bài 2: XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN NHÃO VÀ GIỚI HẠN DẺO CỦA ĐẤT Bài 3: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM 13 Bài 4: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ CHẶT TIÊU CHUẨN CỦA ĐẤT TRONG PHỒNG THÍ NGHIỆM 18 Bài 5: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT 23 ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 Thí nghiệm học đất GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức Bài 1.1 : XÁC ĐỊNH DUNG TRỌNG TỰ NHIÊN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM I Mục đích thí nghiệm:  Cung cấp kiến thức định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định dung trọng riêng đất  Cung cấp kỹ tiến hành thí nghiệm, phân tích số liệu, đánh giá thí nghiệm theo tiêu chuẩn hành  Cung cấp kỹ làm việc nhóm II Khái niệm đại lượng: Dung trọng đất trọng lượng đơn vị thể tích đất, tính tỷ số trọng lượng thể tích mẫu đất 𝛾= 𝑊 𝑉  W: Trọng lượng riêng mẫu đất  V: Thể tích mẫu đất Khối lượng riêng, 𝜌: Khối lượng đơn vị thể tích ( g/cm3, kg/m3, T/m3 ) Trọng lượng riêng, 𝛾: Trọng lượng đơn vị thể tích ( N.cm3, kN/m3 ) 𝛾 =𝑔×𝜌 Khối lượng riêng nước, 𝜌𝑤 = 𝑔/𝑐𝑚3 Trọng lượng riêng nước, 𝛾 𝑤 = 𝑔 × 𝜌𝑤 ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức Thí nghiệm học đất III Dụng cụ thí nghiệm: Phương pháp dao vòng IV Trình tự thí nghiệm:  Chuẩn bị thí nghiệm: Dùng thước kẹp, đo đường kính dao vòng (R), đo chiều cao dao vòng (h) ( làm tròn đến số thập phân thứ 2) Xác định thể tích dao vòng, 𝑉 = 𝜋𝑅2 ℎ Dùng cân điện tử đo khối lượng dao vòng ( xác đến 0.01g)  Tiến hành thí nghiệm: Dùng dao dây cung cắt mẫu đất với chiều cao lớn chiều cao dao vòng cm Dùng dao thẳng, gọt mẫu đất, đặt đầu sắc dao vòng lên mẫu Đặt lên mặt dao vòng kính phẳng, ấn nhẹ dao vòng vào mẫu đất theo chiều thẳng đứng đoạn khoảng 2/3 dao vòng Dùng dao phẳng gọt bỏ phần đầu thừa Dùng vòng đệm đặt lên dao vòng tiếp tục nhấn dao vòng vào mẫu đất dao vòng ngập sâu vào mẫu đất đoạn khoảng 0.2 đến 0.5 cm Gọt phần đầu thừa xung quanh nhô lên mặt dao vòng Cân dao vòng chứa đất V Kết thí nghiệm: ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 Thí nghiệm học đất GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức Số lần đo Lần Lần 2 6.176 6.178 2 Thể tích dao vòng V, (cm3) 59.91 59.95 Khối lượng dao vòng mo, (g) 44.3 43.08 Khối lượng dao vòng + đất m (g) 179.33 180.1 Khối lượng đất W, (g) 135.03 137.02 22.5 22.9 Dao vòng số Đường kính 𝜙(𝑐𝑚) Chiều cao h, (cm) Dung trọng đất, 𝛾 ( 𝑘𝑁/𝑚3 ) Trung bình 22.7 VI Nhận xét kết thí nghiệm ứng dụng kết thí nghiệm:  Sai số hai lần thí nghiệm là: ∆𝛾 = |𝛾1 −𝛾2 | 𝛾1 × 100 = |22.5−22.9| 22.5 × 100 = 1.78%  Sai số 1.78% hai lần thí nghiệm sai số tương đối nhỏ không vượt 10%, chấp nhận Nguyên nhân gây sai số sai số từ dụng cụ đo, trình làm tròn số, q trình đo đạc khơng thực xác…  Qua kết thí nghiệm, cho thấy đất dùng thí nghiệm đất tương đối tốt, có dung trọng lớn Đất thí nghiệm đất sét pha, có màu nâu đỏ BÀI 1.2: XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM I Mục đích thí nghiệm:  Cung cấp kiến thức định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định độ ẩm tự nhiên đất  Cung cấp kỹ tiến hành thí nghiệm, phân tích số liệu, đánh giá thí nghiệm theo tiêu chuẩn hành ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức Thí nghiệm học đất  Cung cấp kỹ làm việc nhóm II Khái niệm đại lượng: Độ ẩm đất (𝜔) tỷ số khối lượng nước chứa lỗ rỗng đất khối lượng hạt đất trạng thái khô III Dụng cụ thí nghiệm: IV Trình tự thí nghiệm: Lấy khoảng 15g đất Cho mẫu đất vào cốc nhơm có khối lượng (mo), đánh số Đem cân cân điện tử, xác định khối lượng cốc nhôm với mẫu đất ẩm (ma) ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 Thí nghiệm học đất GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức Sấy khơ đến khối lượng khơng đổi lò sấy nhiệt độ 105oC  Thời gian sấy khô mẫu đất  Sấy lần đầu - cát cát pha sét - đất sét đất sét pha cát - đất pha thạch cao  Mỗi lần sấy lại - đất cát cát - đất sét, sét đất pha thạch cao tạp chất hữu Lấy cốc khỏi tủ sấy, đậy nắp lại Đất khơng dẻo để nguội phòng ẩm; đất dẻo nên để nguội bình hút ẩm từ 45-60 phút để làm nguội mẫu thử Cân cốc có mẫu thử sấy khơ cân điện tử (mk) V Kết thí nghiệm: Số lần thí nghiệm Lần Lần Lon số Khối lượng lon (𝑚0 , 𝑔) 14.53 14.66 KL lon + đất ẩm (𝑚𝑎 , 𝑔) KL lon + đất khô (𝑚𝑘 , 𝑔) 29.56 27.81 29.96 28.23 KL nước chứa đất (𝑚𝑤 , 𝑔) 1.75 1.73 KL hạt đất (𝑚𝑠 ,g) Độ ẩm đất lần thí nghiệm thứ i: 𝜔𝑖 % 13.28 13.17 13.57 12.74 Độ ẩm trung bình đất 𝜔% 12.96 VI Nhận xét kết thí nghiệm ứng dụng kết thí nghiệm  Qua lần thí nghiệm, ta có giá trị trung bình đất 𝜔(%) = 12.96  Sai số kết hai lần thí nghiệm ∆𝜔 = ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 |𝜔1 −𝜔2 | 𝜔1 × 100 = 3.26 % GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức Thí nghiệm học đất  Sai số 3.26 % tương đối nhỏ bé sai số cho phép Nguyên nhân gây sai số sai số dụng cụ đo người thực thí nghiệm sai sót q trình đo, đọc tính tốn số liệu  Nhìn chung q trình thí nghiệm diễn tốt ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 Thí nghiệm học đất GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức BÀI 2: XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN NHÃO VÀ GIỚI HẠN DẺO CỦA ĐẤT I Mục đích thí nghiệm:  Cung cấp kiến thức định nghĩa, tiêu chuẩn, phương pháp xác định giới hạn chảy, giới hạn nhão đất  Cung cấp kỹ tiến hành thí nghiệm, phân tích số liệu, đánh giá thí nghiệm theo tiêu chuẩn hành  Cung cấp kỹ làm việc nhóm II Khái niệm đại lượng: Giới hạn nhão (LL) hàm lượng nước đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái nhão Giới hạn dẻo (PL) hàm lượng nước mà đất bắt đầu chuyển từ trạng thái cứng sang thể tính chất dẻo Chỉ số dẻo khoảng hàm lượng nước chứa đất mà khoảng đất thể tính dẻo, tính hiệu số giới hạn nhão giới hạn dẻo: 𝑃𝐼 = 𝐿𝐿 − 𝑃𝐿 Chỉ số dẻo (PI) dùng để phân biệt loại đất:  Đất cát phá sét: ≤ 𝑃𝐼 ≤  Đât sét pha cát: ≤ 𝑃𝐼 ≤ 17  Đất sét: ≥ 17 Chỉ số nhão đo độ chứa nước tự nhiên so với giới hạn Nó tính tỉ số hiệu số hàm lượng nước tự nhiên W, giới hạn dẻo, giới hạn nhão: 𝐿𝐼 = ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 𝜔 − 𝑃𝐿 𝐿𝐿 − 𝑃𝐿 GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức III Thí nghiệm học đất Dụng cụ thí nghiệm: ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 Thí nghiệm học đất GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức Grain size (mm) III Dụng cụ thí nghiệm: Phương pháp rây sàng IV Trình tự thí nghiệm:  Chuẩn bị thí nghiệm ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 14 Thí nghiệm học đất GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức Mẫu đất thí nghiệm phơi khơ ngồi trời sấy khơ lò sấy với nhiệt độ < 60oC Dùng chày bọc cao su hay bóp tay để tách hạt đất dính với nhau, không đập mạnh để tránh làm vỡ hạt đất Dùng phương pháp chia tư để lấy m (gam) đất làm thí nghiệm, tùy thuộc vào loại đất mà giá trị m lấy sau :  100-200g đất không chứa hạt kích thước >2mm  300-900g đất chứa đến 10% hạt kích thước >2mm  1000-2000g đất chứa 10-30% hạt kích thước >2mm  2000-5000g đất chứa 30% hạt kích thước > 2mm Làm sàng rây Cân sàng rây làm ghi khối lượng sàng Sắp xếp rây có đường kính lỗ rây từ lớn đến nhỏ theo thứ tự từ xuống Rây có đường kính 10mm, 5mm, 2mm, 1mm, 0.5mm đáy rây  Tiến hành thí nghiệm Cho m (gam) đất vào rây, lắc tay máy qua rây tiêu chuẩn Theo lý thuyết sàng đến rây khối lượng đất qua rây không thay đổi 1% Cân đất cộng dồn rây ( xác cân ln rây đất , sau trừ khối lượng rây cân trước để suy khối lượng đất) Khối lượngcủa đất lọt qua rây khối lượng đất tổng cộng trừ khối lượng đất giữ rây cộng dồn V Kết thí nghiệm: Kết thí nghiệm xác định thành phần hạt đất Cỡ sàng 10 Đường kính (mm) Khối lượng sàng (g) 4.75 493.12 450.83 ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 Khối lượng sàng + đất (g) 493.15 451.31 Khối lượng đất sàng (g) 0.03 0.48 Phần trăm Phần trăm sàng lọt sàng % % 0.02 0.24 99.98 99.74 15 Thí nghiệm học đất GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức 20 40 60 140 200 Tổng 0.85 0.425 0.25 0.106 0.075 383.01 350.97 318.8 313.1 302.27 370.76 384.65 354.75 389.4 432.92 304.96 371.58 1.64 3.78 70.6 119.82 2.69 0.82 199.86 0.82 1.89 35.32 59.95 1.35 0.41 100 98.92 97.03 61.71 1.76 0.41 0.00 Khối lượng mẫu đem thí nghiệm: 199.9 (g) Ta có sai số ∆𝑚 = |∑ 𝑚−199.9| 199.9 = |199.86−199.9| 199.9 = 0.02 < 1% BIỂU ĐỒ THÀNH PHẦN HẠT Phần trăm lọt sàng, % 120 100 80 60 40 20 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 -20 Đường kính hạt, (mm)  Xác định thành phần hạt mịn, thành phần hạt thô  Theo tiêu chuẩn USCS, ta có thành phần hạt mịn, hạt khơ sau: Hạt sỏi 0.02 % Hạt cát 99.57 % Hạt mịn 0.41 %  Xác định tên đất theo USCS ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 16 Thí nghiệm học đất GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức  Nội suy từ bảng kết thí nghiệm ta có: 𝐷60 = 0.246 𝐷10 = 0.126 𝐷30 = 0.174 Cu = Cc = 𝐷60 𝐷10 = 0.246 0.126 𝐷30 𝐷60 ∗𝐷10 VI = = 1.95 0.1742 0.246∗0.126 = 0.98 Nhận xét kết thí nghiệm ứng dụng kết thí nghiệm  Hàm lượng hạt sỏi < 50% ; Hàm lượng cát + hàm lượng sỏi > 50%  Hàm lượng hạt mịn 𝝋 = 𝟔°𝟐𝟓′ 𝑛 ∑ 𝜎𝑖 = 3.412 𝑖=1 𝑛 ∑ 𝜎𝑖2 = 4.528 𝑖=1 𝑐= × (1.245 − 0.1127 × 3.142) = 0.297 𝑘𝑔/𝑐𝑚3 VI Nhận xét kết thí nghiệm ứng dụng kết thí nghiệm  Nhìn chung, kết thí nghiệm tương đồng hai cách tính (cơng thức biểu đồ )  Có thể dễ dàng nhận tương quan ứng suất cắt với áp lực nén thơng qua biểu đồ Có thể kết luận áp lực nén tăng ứng suất cắt tăng theo  Dựa vào kết thí nghiệm tính lực dính góc ma sát đất, cụ thể: 𝑐 = 0.297, 𝜑 = 6°25′  Về loại đất thí nghiệm, đất có khả chịu cắt tương đối cao  Q trình làm thí nghiệm diễn tương đối thuận lợi ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 27 Thí nghiệm học đất GVHD: Ts Nguyễn Minh Đức Báo cáo dựa số tài liệu tham khảo Internet phần lớn dựa vào tài liệu giảng Ts Nguyễn Minh Đức - Khoa Xây dựng - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM XIN CẢM ƠN ! THE END ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018 28 ... ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - 2018