Tiểu luận: Các PPKSHT và thí nghiệm đất trong phòng GVHD: PGS – TS. Võ Phán
BÀI 1: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG RIÊNG CỦA ĐẤT
TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM.
1. Mục đích
Thí nghiệm này xác định trọng lượng riêng của mẫu đất ở trạng thái tự nhiên.
2. Cơ sở lý thuyết
Trọng lượng riêng của mẫu đất được tính từ khối lượng riêng tự nhiên của
mẫu đất. Khối lượng riêng của mẫu đất ký hiệu là ρ xác định bởi tỷ số khối lượng M
và thể tích V của mẫu đất.
M
V
ρ
=
Vì vậy để xác định khối lượng riêng của mẫu đất tự nhiên, ta cần phải biết
thể tích V và khối lượng của mẫu đất M ở trạng thái tự nhiên.
Thí nghiệm trong phòng với đất dính chỉ có cỡ hạt mịn có thể sử dụng
phương pháp dao vòng, đã biết thể tích V, cắt vào mẫu đất nguyên dạng, gọt cho thật
phẳng các mặt trên dưới, đem cân để biết khối lượng M. Trong trường hợp đất dính có
hạt sỏi sạn, không thể sử dụng phương pháp dao vòng được, mà phải xác định thể tích
bằng cách nhúng mẫu đất, đã cân khối lượng M vào paraffin nóng chảy để bọc kín
mẫu đất và cân lại trong nước suy ra thể tích V của mẫu đất.
Từ đó ta tính được trọng lượng riêng của mẫu đất γ bằng tích số khối lượng
riêng ρ và gia tốc trọng trường g = 10m/s
2
.
.g
γ ρ
=
3. Dụng cụ thí nghiệm
Dao vòng, cao 2cm, đường kính 6,3cm.
Cân điện tử, độ chính xác 0,01g.

A: Là khối lượng mẫu đất và dao vòng (g).
B: Là khối lượng dao vòng (g).
V: Thể tích dao vòng hoặc thể tích mẫu đất (cm
3
).
Từ đó tính được trọng lượng riêng của mẫu đất:
.g
γ ρ
=
Trong đó:
γ: Trọng lượng riêng của mẫu đất (kN/m
3
).
ρ: Khối lượng riêng tự nhiên của mẫu đất (g/cm
3
).
g: Gia tốc trọng trường (m/s
2
).
Trong thí nghiệm buổi đầu (thí nghiệm nén ba trục) nhóm đã không dùng dao
vòng mà đã dùng trực tiếp mẫu để xác định khối lượng riêng tự nhiên.
Đường kính mẫu tại các vị trí:
- Đầu là D
1
= 3,95cm = 39,5mm
- Cuối là D
2
= 3.90cm =39,0mm
→
Đường kính trung bình của mẫu đất là: D = 39,25mm

71,31
THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT
BẢNG SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
TN NÉN CỐ KẾT
ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN (mẫu ngày 14/05/2010)
Số hiệu lon ĐVT 43 56
A- Trọng lượng đất ẩm + lon g
20,79 17,2
B- Trọng lượng đất khô + lon g
16,14 14,07
C- Trọng lượng lon g
11,52 11,21
Độ ẩm: %
100,65 109,44
Độ ẩm tự nhiên trung bình %
105,04
THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN CỦA ĐẤT
BẢNG SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
TN CẮT TRỰC TIẾP
ĐỘ ẨM TỰ NHIÊN (mẫu ngày 21/05/2010)
Số hiệu lon ĐVT 43 56
A- Trọng lượng đất ẩm + lon g
24,42 27,39
B- Trọng lượng đất khô + lon g
19,55 21,43
C- Trọng lượng lon g
11,52 11,21
Độ ẩm: %
60,65 58,32
Độ ẩm tự nhiên trung bình %

W
γ
γ
=
+
g/cm
3
8,48 8,48
DUNG TRỌNG TỰ NHIÊN (mẫu ngày 14/05/2010)
Số hiệu dao vòng ĐVT Dao D1 Trung bình
m
1
- Khối lượng dao vòng + đất g
130,36
m
2
- Khối lượng dao vòng g
43
V- Thể tích dao vòng cm
3
60
Dung trọng TN:
1 2
m m
V
γ
−
=
KN/m
3

10,99 10,93 10,96
HVTH: Võ Thanh Toàn (09090310) Trang 5
Tiểu luận: Các PPKSHT và thí nghiệm đất trong phòng GVHD: PGS – TS. Võ Phán
6. Nhận xét, ứng dụng vào thiết kế nền móng
Trọng lượng riêng là một trong những thông số vật lý cơ bản của đất là các
tính chất để xác định trạng thái vật lý của nó. Góp phần quan trọng trong thiết kế nền
móng.
Trọng lượng riêng là mối quan hệ giữa khối lượng và thể tích và cũng là số
đo quan trọng về trạng thái của đất.
HVTH: Võ Thanh Toàn (09090310) Trang 6
Tiểu luận: Các PPKSHT và thí nghiệm đất trong phòng GVHD: PGS – TS. Võ Phán
BÀI 2: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN ATTERBERG
GIỚI HẠN CHẢY VÀ GIỚI HẠN DẺO TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
1. Mục đích
Xác định các giới hạn chảy W
L
và giới hạn dẻo W
P
tức là xác định các giá trị
độ ẩm ở các giới hạn chảy và dẻo, từ đó xác định được trạng thái và tên của đất dính.
Trên cở sở đó tính được các thông số:
+ Chỉ số chảy:
P
L
L P
W W
I
W W
−
=

b = 6.47%
HVTH: Võ Thanh Toàn (09090310) Trang 7
Tiểu luận: Các PPKSHT và thí nghiệm đất trong phòng GVHD: PGS – TS. Võ Phán
W
L
: Giới hạn chảy được xác định theo Casagrande.
W
v
L
: Giới hạn chảy được xác định theo Vaxiliev.
3. Dụng cụ thí nghiệm
- Dụng cụ Casagrande.
- Dao cắt rãnh.
- Kính nhám 40cm x 60cm.
- Rây có kích thước lỗ 1mm
- Cối sứ và chày bọc cao su.
- Cân kỹ thuật độ chính xác 0.01g.
- Lò sấy điều chỉnh được t
o
.
- Dao để nhào trộn.
4. Các bước thí nghiệm
4.1. Chuẩn bị mẫu thử
Nếu mẫu đất đã được hông khô trong điều kiện tự nhiên, dùng phương pháp
chia tư để lấy khoảng 300g cho vào chày có đầu bọc cao su để nghiển nhỏ. Cho đất đã
nghiền qua rây 1mm và loại bỏ phần trên rây. Đem đất đã lọt qua rây đựng vào bát,
rót nước cất vào bát đựng đất, dùng dao trộn đều cho đến trạng thái như hồ đặc. Sau
đó đặt mẫu thí nghiệm vào bình thủy tinh, đậy kính trong khoảng thời gian >2h trước
khi thí nghiệm.
4.2. Tiến hành thí nghiệm

thành hòn và tiếp tục lăn đến khi đạt đường kính 3mm bắt đầu rạng nứt và tự
gãy thành những đọan nhỏ dài 3-10mm
• Nhặt các đoạn que vừa đứt, bỏ vào hộp nhôm đậy nắp lại cho đất khỏi bị khô
• Ngay sau khi đất trong hộp đạt tối thiểu 10g, tiến hành xác định độ ẩm của đất
trong hộp (%) với độ chính xác đến 0,1%
• Đối với mỗi mẫu đất, phải tiến hành không ít hơn 2 lần thí nghiệm song song
để xác định giới hạn dẻo.
HVTH: Võ Thanh Toàn (09090310) Trang 10
Tiểu luận: Các PPKSHT và thí nghiệm đất trong phòng GVHD: PGS – TS. Võ Phán
• Lấy giá trị trung bình cộng hai lần thí nghiệm làm giới hạn dẻo của mẫu đất.
Sai lệch cho phép vể độ ẩm trong các lần xác định song song <2%
5. Ghi nhận, tính toán số liệu và báo cáo kết quả
Ngày 07/05/2010 - TN NÉN 3 TRỤC
ĐV GIỚI HẠN NHÃO GIỚI HẠN DẺO
Số hiệu lon lần 2 15 16 17 10
Số lần rơi (N) g 26 25 38
A- Trọng lượng đất ẩm + lon g 21,23 20,11 23,38 15,58 15,78
B- Trọng lượng đất khô + lon g 16,81 15,81 18,16 14,46 14,24
C- Trọng lượng lon g 12,2 11,36 12,41 11,96 11
Độ ẩm: % 95,9 96,6 90,8 44,8 47,5
Độ ẩm trung bình % 46,2
HVTH: Võ Thanh Toàn (09090310) Trang 11
Tiểu luận: Các PPKSHT và thí nghiệm đất trong phòng GVHD: PGS – TS. Võ Phán
Ngày 14/05/2010-TN NÉN CỐ KẾT
ĐV GIỚI HẠN NHÃO GIỚI HẠN DẺO
Số hiệu lon lần 17 15 2 4 11
Số lần rơi (N) g 22 24 26
A- Trọng lượng đất ẩm + lon g 21,01 21,43 20,53 14,42 20,67
B- Trọng lượng đất khô + lon g 16,05 16,25 16,3 13,72 18,14
C- Trọng lượng lon g 11,96 11,36 12,18 11,6 11

P
> 17
- Dùng độ sệt I
L
= (W-W
P
)/(W
L
-W
P
) để xác định trạng thái vật lý của đất dính.
+ Cát pha trạng thái cứng : I
L
< 0
dẻo : 0 ≤ I
L
≤ 0
chảy : I
L
> 1
+ Sét và sét pha trạng thái cứng : I
L
< 0
nửa cứng : 0 < I
L
≤ 0.25
dẻo cứng : 0.25 < I
L
≤ 0.5
dẻo mềm : 0.5 < I

=
τ
Trong đó:
C – hệ số vòng C = 0.442 kPa/div
R – Số đọc của đồng hồ đo biến dạng trên vòng đo lực ngang (biến
dạng của vòng đo ứng biến).
Từ các cặp (σ
i
,τ
i
) ta sẽ vẽ được đường thẳng
tg c
τ σ ϕ
= +
. Và từ hình vẽ
này ta sẽ xác định được c, ϕ của mẫu đất.
HVTH: Võ Thanh Toàn (09090310) Trang 14
Tiểu luận: Các PPKSHT và thí nghiệm đất trong phòng GVHD: PGS – TS. Võ Phán
τ
τ=σtgϕ+c
c
ϕ
Hay xác định c, ϕ bằng phương pháp bình phương cực tiểu:
( )
∑ ∑
∑ ∑ ∑
= =
= = =



1 1
1
n n
i i
i i
c tg
n
τ ϕ σ
= =
 
= −
 ÷
 
∑ ∑
Trong đó :
n – số lần xác định τ.
ϕ − góc ma sát trong.
τ
i
, σ
i
- lần lượt là giá trị riêng biệt của sức chống cắt và áp lực
thẳng đứng.
c – lực dính của đất.
3. Dụng cụ thí nghiệm
3.1. Máy cắt trực tiếp
Theo kiểu truyền lực qua vùng ứng biến và qua cánh tay đòn (do hãng
Soiltest - Anh sản xuất). Các bộ phận của máy gồm :
+ Hộp cắt: chứa mẫu đất.
+ Vòng đo áp lực: đo sức chịu cắt của đất.

tắp và không bị dịch chuyển.
7. Tháo 2 chốt khoá định vị hộp cắt nêu trên.
8. Đặt hộp cắt vào máy cắt trực tiếp. Kiểm soát sự tiếp xúc giữa hộp và vòng đo
áp lực.
9. Đặt áp lực thẳng đứng vào đá nhám trên với áp lực tuần tự là 50 kPa; 100kPa;
150kPa cho 3 mẫu đất thí nghiệm.
10. Tốc độ cắt là 1mm/phút. Đọc trị số trên vòng chỉ áp lực lúc mẫu đất bị phá
hoại (trị số cực đại của vòng ghi áp lực) từng trị số và sau khi qua trị số cực đại.
HVTH: Võ Thanh Toàn (09090310) Trang 17
Tiểu luận: Các PPKSHT và thí nghiệm đất trong phòng GVHD: PGS – TS. Võ Phán
5. Ghi nhận, tính toán số liệu và báo cáo kết quả
BIỂU ĐỒ THÍ NGHIỆM CẮT
Nhóm 2
Kích thước mẫu:
Chiều cao: 2cm
Tiết diện: 31,172cm
2
Máy cắt kiểu: Ứng biến
Số đọc Áp lực nén (KPa) Ghi chú
50 100 200
25 12 48 47
50 16 65 76
75 32 75 105
100 50 82 130
125 60 102 148
150 68 111 163
175 75 118 183
200 81 126 196
225 88 134 207
250 91 141 218

tg c
τ σ ϕ
= +
Khả năng chịu tải của đất nền:
( )
DchBAb
K
mm
R
tc
++=
'
21
γγ
HVTH: Võ Thanh Toàn (09090310) Trang 19
Tiểu luận: Các PPKSHT và thí nghiệm đất trong phòng GVHD: PGS – TS. Võ Phán
Bài 4: THÍ NGHIỆM NÉN BA TRỤC
1. Mục đích
Thí nghiệm nén ba trục xác định các chỉ tiêu về sức chống cắt (c,ϕ), áp lực
nước lổ rỗng u, đồng thời xác định mođun đàn hồi E và hệ số poisson µ của đất.
2. Cơ sở lý thuyết
Trong tự nhiên một mẫu đất hình lăng trụ chịu tác dụng bởi các áp lực σ
1
=
σ
2
= σ
3
. Khi xây dựng công trình lên dưới tác dụng của tải trọng công sẽ tạo ra độ lệch
∆σ

uu
=0.
2.2. Sơ đồ thí nghiệm cố kết, không thoát nước (CU)
Kết quả nhận được theo sơ đồ này là sức kháng cắt theo 2 trạng thái:
• Đặc trưng sức kháng cắt cố kết không thoát nước: c
cu
& ϕ
cu
sử dụng cho
thiết kế đất đắp theo giai đoạn trên đất yếu
• Đặc trưng sức kháng cắt cố kết, thoát nước: c’ và ϕ’ phân tích ổn định
dài hạn.
2.3. Sơ đồ thí nghiệm cố kết, thoát nước (CD)
• Đặc trưng sức kháng cắt nhận được theo sơ đồ thí nghiệm này ở trạng
thái ưng suất hữu hiệu c’ và ϕ’.
Trong thí nghiệm nén ba trục ta tiến hành thí nghiệm nén ba mẫu với ba giá
trị áp lực buồng nén khác nhau. Và với mỗi giá trị áp lực buồng ta xác đinh được độ
chênh lệch ứng suất (σ
1
-σ
3
) khi mẫu bị phá hoại. Trạng thái ứng suất lúc mẫu bị phá
hoại sẽ được biểu thị trên hệ trục tọa độ (trục tung là ứng suất cắt (σ
1
-σ
3
)/2, trục hành
là ứng suất hính (σ
1
+σ

n n
n
tg
n
c tg
n
σ σ σ σ
ϕ
σ σ
σ σ σ σ σ
ϕ
σ σ
−
 
+ =
 ÷
 
 
−
 ÷
 
−
 
+ =
 ÷
 
 
−
 ÷
 

4.2. Trình tự thí nghiệm
HVTH: Võ Thanh Toàn (09090310) Trang 24
Dụng cụ dùng để chế bị mẫu nén 3 trục
Tiểu luận: Các PPKSHT và thí nghiệm đất trong phòng GVHD: PGS – TS. Võ Phán
Mẫu đất thí nghiệm được bọc kín bằng màng cao su mỏng đàn hồi và 1 (hoặc
cả 2 đầu) có các đệm đá thấm, rồi lắp đặt vào trong 1 hộp gọi là hộp nén 3 trục. Hộp
nén 3 trục được bơm đầy nước và có thiết bị điều chỉnh để tạo ra 1 áp lực nước σ
3
tác
động vào thành lõi. Áp lực σ
3
được đo bằng đồng hồ đo áp lực.
- Mặt khác thỏi đất còn được tác dụng 1 áp lực thẳng đứng thông qua thiết bị
bitông để tạo ra tải tác dụng P. Thiết bị đo lực là vòng ứng biến với thiên vân kế.
- Chuyển vị thẳng đứng ∆l của thỏi mẫu được đo bằng chuyển vị kế gắn với
pittông nén.
- Khóa R cho phép đóng, mở đường thoát nước lỗ rỗng và cũng cho phép đo
áp lực nước lỗ rỗng của đất bão hòa nước khi lắp đồng hồ đo.Tạo áp lực σ
3
ở buồng
nén rồi vận hành để tăng lực thẳng P lên thỏi mẫu, đồng thời đo chuyển vị thẳng đứng
của thỏi mẫu theo từng cấp độ lực tăng dần đều đến khi thỏi mẫu bị phá hỏng, các ứng
suất chính có thể xác định được là σ
1
và σ
3
, và ứng suất σ
3
tác động lên cả đỉnh thỏi
mẫu. Gọi P là lực pittông ấn lên mẫu và A là tiết diện của thỏi mẫu, ta có :