Bài giảng Các phương pháp khảo sát địa chất công trình

II.4. CÁC THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG C¸c thÝ nghiÖm hiÖn tr­êng ®­îc thùc hiÖn nh»m thu ®­îc nh÷ng th«ng tin ®Çy ®ñ, chÝnh x¸c h¬n vÒ c¸c tÝnh chÊt cña ®Êt ®¸ trong khu vùc x©y dùng c«ng tr×nh vµ gióp kiÓm tra kÕt qu¶ cña c¸c thÝ nghiÖm trong phßng. Mét sè thÝ nghiÖm phæ biÕn sau: II.4.1. ThÝ nghiÖm xuyªn tÜnh (CPT); II.4.2. ThÝ nghiÖm xuyªn tiªu chuÈn (SPT); II.4.3. ThÝ nghiÖm c¾t c¸nh (FVT); II.4.4. ThÝ nghiÖm nÐn ngang (PMT); II.4.5. ThÝ nghiÖm nÐn tÜnh nÒn (PLT); II.4.6. ThÝ nghiÖm c¾t t¹i hiÖn tr­êng; II.4.7. Mét sè thÝ nghiÖm ®Þa chÊt thuû v¨n. MỤC II. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT  Ưu điểm:  Thí nghiệm đất đá ở điều kiện thực tế  cho kết quả sát thực, đáng tin cậy hơn;  Thí nghiệm được cả với những trường hợp không lấy được mẫu.  Nhược điểm:  Thiết bị phức tạp, cồng kềnh, vận chuyển khó khăn;  Thao tác phức tạp, dễ gây sai số;  Có những thiết bị chưa hoàn thiện  kém chính xác;  Điều kiện thí nghiệm phụ thuộc thời tiết. Thí nghiệm hiện trường II.4.1. THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH (CONE PENETRATION TEST – CPT)  Cách tiến hành : Dïng lùc tÜnh ®Ó Ên mòi xuyªn h×nh nãn cã kÝch th­íc nhÊt ®Þnh vµo trong ®Êt víi mét tèc ®é kh«ng ®æi (th­êng 2cm/s).  Thiết bị : M¸y xuyªn Gouda cña Hµ Lan, Pagany cña ý, Holentogler cña Mü ... Cã 02 lo¹i: xuyªn tay vµ xuyªn m¸y. MỤC II. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT Mũi xuyên tĩnh Máy xuyên Pagany của Ý  Kết quả thí nghiệm : Thu ®­îc søc kh¸ng xuyªn ®Çu mòi (qc) vµ ma s¸t thµnh ®¬n vÞ (fs) cña ®Êt theo chiÒu s©u (cø 20cm ®o mét lÇn). Mục đích :  X¸c ®Þnh ®é chÆt cña ®Êt c¸t;  X¸c ®Þnh gãc ma s¸t trong cña ®Êt c¸t;  X¸c ®Þnh c­êng ®é lùc dÝnh kÕt kh«ng tho¸t n­íc cu cña ®Êt lo¹i sÐt;  X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cho phÐp cña mãng n«ng quy ­íc;  X¸c ®Þnh m«®un biÕn d¹ng E0 cña ®Êt nÒn;  X¸c ®Þnh tªn ®Êt, ®¸nh gi¸ tr¹ng th¸i cña ®Êt nÒn;  Ph©n ®Þnh ranh giíi gi÷a c¸c líp ®Êt. MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT 2.4.1. THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH (CONE PENETRATION TEST – CPT) 2.4.2. THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN (STANDARD PENETRATION TEST – SPT)  Cách tiến hành : Thùc hiÖn thÝ nghiÖm trong lç khoan. Dïng mét qu¶ t¹ cã khèi l­îng 63.5kg cho r¬i tù do ë ®é cao 76cm ®Ó ®­a mét èng xuyªn tiªu chuÈn ngËp s©u vµo trong ®Êt mét ®o¹n lµ 30cm.  Thiết bị: èng xuyªn tiªu chuÈn, t¹, cÇn dÉn do Trung Quèc hoÆc ViÖt Nam chÕ t¹o. MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT Đang thực hiện thí nghiệm SPT Ống xuyên tiêu chuẩn  Kết quả thớ nghiệm: Thu ®­îc chØ sè SPT - N (sè lÇn ®Ëp cÇn thiÕt ®Ó ®­a mòi xuyªn tiªu chuÈn ngËp s©u vµo trong ®Êt mét ®o¹n lµ 30cm. Mục đích :  X¸c ®Þnh ®é chÆt t­¬ng ®èi vµ gãc ma s¸t trong cña ®Êt c¸t;  X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cho phÐp cña mãng n«ng quy ­íc;  X¸c ®Þnh m«®un biÕn d¹ng E0 cña ®Êt nÒn;  X¸c ®Þnh tr¹ng th¸i cña ®Êt dÝnh;  LÊy mÉu ®Êt kh«ng nguyªn d¹ng. MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT 2.4.2. THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN (STANDARD PENETRATION TEST – SPT) Ghi chó: UD: MÉu ®Êt nguyªn d¹ng D: MÉu ®Êt kh«ng nguyªn d¹ng R: MÉu ®¸ S: MÉu SPT Tªn sinh viªn: ....................................................................................... truêng ®¹i häc giao th«ng vËn t¶i khoa c«ng tr×nh bé m«n ®Þa kü thuËt BÒ d µy lí p (m ) C ao ® é ®¸ y lí p (m ) § é s© u ®¸ y lí p (m ) T ªn lí p K ý hi Öu lí p T û lÖ : 1 /2 00 §é s©u (m) §é s©u (m) G Ýa tr Þ xu yª n N 1 32 10 20 30 40 50 > 50 2 3 ChiÒu s©u lç khoan: 34.0m Täa ®é lç khoan (m): E = .......................... ; N = ........................... Cao ®é lç khoan: 0.0m Ngµy khoan: .................................................. Ngµy hoµn thµnh: .......................................... h×nh trô lç khoan lç khoan: bh2 Tê: 1/1 Sè bóa /15cm THÝ NGHIÖM XUY£N TI£U CHUÈN SPT thiÕt kÕ m«n häc n Òn v µ mãn g m« t¶ ®Êt ®¸ BiÓu ®å xuyªn MÉu UD4 25.5-26.0 UD16 31.5-32.0 27.5-28.0 UD15 29.5-30.0 UD14 UD11 UD12 UD13 23.5-24.0 21.5-22.0 UD10 19.5-20.0 17.5-18.0 UD9 11.5-12.0 13.5-14.0 15.5-16.0 UD8 UD7 UD5 9.5-10.0 UD6 7.5-8.0 5.5-6.0 UD3 3.5-4.0 UD2 1.5-2.0 UD1 2.5 2.51 25.3 22.82 34.0 8.73 SÐt pha, mµu x¸m vµng, n©u ®á, tr¹ng th¸i cøng. SÐt pha, mµu x¸m, tr¹ng th¸i dÎo mÒm. SÐt, mµu x¸m vµng, n©u ®á, tr¹ng th¸i nöa cøng. 2.0 8 11 15 26 4.0 2 2 3 5 6.0 2 3 3 6 8.0 2 3 3 6 10.0 2 3 4 7 12.0 2 3 4 7 14.0 2 3 4 7 16.0 2 3 4 7 18.0 2 3 4 7 20.0 2 3 4 7 22.0 2 4 4 8 24.0 2 4 4 8 26.0 12 15 17 32 28.0 12 15 17 32 30.0 14 17 20 37 32.0 14 18 22 40 2.4.3. THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH (FIELD VANE TEST – FVT)  Cách tiến hành : §­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch Ên mét c¸nh c¾t ngËp vµo trong ®Êt, quay t¹o m« men c¾t tõ trªn mÆt ®Êt ®Ó x¸c ®Þnh lùc c¾t g©y ra sù ph¸ huû ®Êt. MÆt ph¸ huû cña ®Êt cã d¹ng trô trßn xoay.  Thiết bị: M¸y c¾t c¸nh cña Hµ Lan, Trung Quèc ... Cã 02 lo¹i: Thùc hiÖn ngoµi lç khoan vµ trong lç khoan. MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT Máy cắt thực hiện trong lỗ khoan Máy cắt thực hiện ngoài lỗ khoan Cấu tạo máy cắt cánh  Kết quả thí nghiệm: X¸c ®Þnh ®­îc gi¸ trÞ cña m« men cùc ®¹i cÇn thiÕt ®Ó c¾t ®Êt cÇn nghiªn cøu ë tr¹ng th¸i nguyªn d¹ng (T) vµ ph¸ huû (Td) t¹i ®é s©u cÇn thÝ nghiÖm.  Mục đích : X¸c ®Þnh søc chèng c¾t kh«ng tho¸t n­íc cña ®Êt dÝnh mÒm yÕu, b·o hoµ n­íc (Su). MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT 2.4.3. THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH (FIELD VANE TEST – FVT) 33 6 7 62 2 D T DHD TSu             2.4.4. THÍ NGHIỆM NÉN NGANG (PRESSUREMETER TEST – PMT)  Cách tiến hành : Dïng ¸p lùc nÐn ®Ó lµm në theo chiÒu ngang mét buång nÐn h×nh trô ®· ®­îc ®Æt t¹i mét ®é s©u nhÊt ®Þnh trong lç khoan cã ®­êng kÝnh t­¬ng øng víi buång nÐn.  Thiết bị : ThiÕt bÞ nÐn ngang cña h·ng Menard, Apageo - Ph¸p, ... MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT Buồng nénMáy nén ngang Apageo của Pháp  KÕt qu¶ thÝ nghiÖm: VÏ biÓu ®å quan hÖ gi÷a ¸p lùc nÐn vµ thÓ tÝch buång nÐn. Môc ®Ých: X¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr­ng biÕn d¹ng vµ ®é bÒn cña ®Êt, ®¸. M«®un nÐn ngang Ep:  ¸p suÊt giíi h¹n (pl);  ¸p suÊt ch¶y hoÆc giíi h¹n ®µn håi (pf). Sö dông kÕt qu¶ thÝ nghiÖm PMT ®Ó tÝnh lón cho c¸c lo¹i mãng th«ng th­êng nh­: mãng b¨ng, mãng cäc, mãng bÌ ... MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT 2.4.4. THÍ NGHIỆM NÉN NGANG (PRESSUREMETER TEST – PMT)    V PVVE mp    012  2.4.5. THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH NỀN (PLATE LOAD TEST – PLT)  Cách tiến hành : ChÊt t¶i lªn trªn mét bµn nÐn cøng tuyÖt ®èi ®­îc ®Æt t¹i ®é s©u cÇn thÝ nghiÖm vµ ®o ®é lón cña nã.  Thiết bị: Bµn nÐn h×nh trßn hoÆc vu«ng, lµm b»ng gang, thÐp hoÆc bª t«ng cèt thÐp; kÝch, ¸p kÕ, gi¸ ®ì, neo, b¸ch ph©n kÕ ... MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT Thí nghiệm nén tĩnh nền (PLT) Sơ đồ bố trí thí nghiệm  KÕt qu¶ thÝ nghiÖm: VÏ biÓu ®å quan hÖ gi÷a ¸p lùc nÐn (p) vµ ®é lón (S), ®é lón (S) vµ thêi gian (t), ¸p lùc nÐn (p) vµ thêi gian (t). Môc ®Ých:  X¸c ®Þnh øng suÊt giíi h¹n cña ®Êt nÒn (qu);  X¸c ®Þnh øng suÊt cho phÐp cña ®Êt nÒn (pa);  X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cho phÐp cña mãng n«ng (qa);  X¸c ®Þnh ®é lón trùc tiÕp cña mãng n«ng (Sm);  X¸c ®Þnh m«®un biÕn d¹ng cña ®Êt nÒn: MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT 2.4.5. THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH NỀN (PLATE LOAD TEST – PLT) S S3 S1  t2 t P S2 t1 t3 p1 p2 p3 S  pgh1 pgh1 p d Fp S E 2 0 1   2.4.6. THÍ NGHIỆM CẮT TẠI HIỆN TRƯỜNG  Cách tiến hành : §­îc tiÕn hµnh trong hè ®µo, trªn mét khèi ®Êt cã kÝch th­íc hai chiÒu gÇn b»ng nhau vµ chiÒu cao gÇn b»ng nöa mét c¹nh trªn mÆt. B»ng c¸c kÝch thuû lùc, t¸c dông lùc ®Èy lªn khèi ®Êt, ®¸ cho ®Õn khi khèi ®Êt, ®¸ bÞ ph¸ huû (tr­ît) do lùc c¾t.  Thiết bị : TÊm ®Öm, khung thÐp, kÝch, ¸p kÕ, b¸ch ph©n kÕ ... MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT Sơ đồ bố trí thí nghiệm cắt trong hố đào PP T Khèi ®¸ TN Khèi ®Êt TN  Kết quả thí nghiệm : X¸c ®Þnh ®­îc lùc c¾t cÇn thiÕt ®Ó lµm khèi ®Êt, ®¸ thÝ nghiÖm bÞ ph¸ huû (tr­ît). Mục đích : X¸c ®Þnh chÝnh x¸c h¬n vÒ søc chèng c¾t cña ®Êt, ®¸. C­êng ®é lùc dÝnh cña ®Êt: MỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐCCT 2.4.5. THÍ NGHIỆM CẮT TẠI HIỆN TRƯỜNG   tg F Pc .cossin 