Trang/tổng số trang

Trường Đại học Mở Tp.HCM
Khoa Xây dựng & Điện
oOo THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ĐẤT Tháng/ năm thực hiện
Trang/tổng số trang
Thông tin về giảng viên:
- Học và tên: Phan Trường Sơn.
- Học vị: Tiến sỹ.
- Chức danh: giảng viên.

• Cơ học đất.

2. Mô tả môn học:
- Mục tiêu
• Cụ thể hóa kiến thức mà sinh viên được trang bị trong môn Cơ học
đất, đặc biệt về phương diện thí nghiệm, lấy và xử lý số liệu.
- Hình thức thực hiện
• Giảng viên giới thiệu các thí nghiệm, thao tác thực hiện, lấy số liệu,
phân tích và lựa chọn.
• Sinh viên tự thực hiện thí nghiệm, lấy số liệu, đánh giá và lực ch
ọn.
• Sinh viên lập báo cáo (trình bày lý thuyết, tiến trình thí nghiệm, kết
quả thí nghiệm và nhận xét, đánh giá).

3. Các tiêu chuẩn sử dụng
- Xác định khối lượng riêng (tỷ trọng) TCVN 4195:95
- Xác định độ ẩm và độ hút ẩm TCVN 4196:95
- Xác định giới hạn dẻo, giới hạn chảy TCVN 4197:95
- Xác định thành phần cỡ hạt TCVN 4198:95
- Xác định sức chống cắt trên máy cắt phẳng TCVN 4199:95
- Xác định tính nén lún trong điều kiện không nở
hông TCVN 4200:95
- Xác định dộ chặt tiêu chuẩn TCVN 4201:95
- Thí nghiệm sức chịu tải của đất (CBR) – Trong phòng
thí nghiệm
22TCN 332-06
Trang/tổng số trang
4. Trình tự các báo cáo thí nghiệm và thang điểm

4.1. Thí nghiệm 1: Xác định độ ẩm

b. Các bước thực hiện (0,25đ)
• Chuẩn bị dụng cụ
• Thực hiện
• Lấy số liệu
c. Xử lý số liệu – trình bày kết quả (0,5đ)
d. Nhậ
n xét (1đ)

4.5. Thí nghiệm 5: Xác định giới hạn chảy
a. Mục đích (0,25đ)
b. Các bước thực hiện (0,25đ)
• Chuẩn bị dụng cụ
• Thực hiện
• Lấy số liệu
c. Xử lý số liệu – trình bày kết quả (0,5đ)
d. Nhận xét (1đ)

4.6. Thí nghiệm 6: Cắt trực tiếp
Trang/tổng số trang
a. Mục đích (0,25đ)
b. Các bước thực hiện (0,25đ)
• Chuẩn bị dụng cụ
• Thực hiện
• Lấy số liệu
c. Xử lý số liệu – trình bày kết quả (0,5đ)
d. Nhận xét (1đ)

5. Hướng dẫn thực hiện
Bài 1: Xác đònh độ ẩm
a. Mục đích

m
2
- trọng lượng lon chứa + đất đã sấy khô
Trang/tổng số trang
Giá trò W thể hiện lượng nước chứa trong đất, giúp cho việc đánh giá trạng
thái của đất.
b. Dụng cụ thí nghiệm
Dao vòng cắt đất bằng kim loại không gỉ
Dao cắt gọt đất
Lon nhôm có nắp đậy chứa mẫu đất.
Cân điện tử độ chính xác (0,01 - 0,1) g
Tủ sấy có điều chỉnh nhiệt độ đến 300
o
C
Khay phơi mẫu đất sau khi sấy khô

5 giờ - đối với đất sét và sét pha; 3giờ - đối với đất cát và cát pha; 8giờ
- đối với đất chứa thạch cao và đất chứa hàm lượng hữu cơ lớn hơn 5%.
Sấy lại trong thời gian:
1giờ - đối với đất cát và cát pha; 2 giờ - đối với đất sét, sét pha và đất
chứa thạch cao hoặc tạp chất hữu cơ.
Lấy mẫu đất ở tủ sấy ra nên để nguội sau đó đem cân để xác đònh trọng
lượng sau khi sấy khô kể cả hộp nhôm (m
2
).
Đất không dẻo có thể để nguội ở phòng ẩm, đất dẻo nên để nguội trong
bình hút ẩm canxi clorua CaCl2 rồi mới cân. Không nên cân lúc nóng, trước
Trang/tổng số trang
hết có thể vì quá nóng mà ta đặt hộp chứa mạnh tay, hoặc vì sức nóng có
thể ngăn cản sự chính xác của đòn cân.

d. Kết quả thí nghiệm
Bảng ghi kết quả thí nghiệm xác đònh độ ẩm

Số hiệu
mẫu
đất
Số hiệu
lon
nhôm
Trọn
g

lượng lon
nhôm
mBài 2: Xác đònh dung trọng tự nhiên của đất
a. Mục đích
Dung trọng tự nhiên của đất là trọng lượng của một đơn vò thể tích đất tự
nhiên. Đặc trưng vật lý cơ bản này được ký hiệu là γ và được tính theo
g/cm
3
. Về trò số, dung trọng được tính bằng tỉ số giữa khối lượng đất và thể
tích của chúng.
Có nhiều phương pháp xác đònh dung trọng của đất, trong đó phương pháp
dao vòng đơn giản và nhanh chóng cho các loại đất hạt mòn.
b. Dụng cụ thí nghiệm
Dao vòng cắt đất bằng kim loại không gỉ có thể tích chứa đất V
A1
15,68
146,56
131,11
I1
18,06
21,9
21,15
I2
16,17
26,31
24,31
Ca1
Ca2


V
mmm
w
321
−−
=
γ

Trong đó:
m
1
- trọng lượng của mẫu đất có dao vòng
m
2
- trọng lượng dao vòng
m
3
- trọng lượng tấm kính
V - thể tích dao vòng 4
2
D
V
π
=

Trang/tổng số trang

2
(g)
Trọn
g

lượng
tấm
kính m
3
(g)
Trọn
g

lượng
dao
vòng,
đất và
tấm
kính
m
1
(g)
Trọn
g

lượng
đơn vò
thể tích
đất
γ

Kích thước rây

Số hiệu rây # Đườn
g
kính rây (mm)
4
4,76
10
2,00
20
0,84
30
0,52
40
0,42
50
0,297
60
0,25
100
0,149
200
0,074
Đáy rây

Chày bọc cao su để tách rời các hạt đất
Cân điện tử độ chính xác (0,01 - 0,1) g
Bàn chải dùng để quét các hạt đất bám vào rây
Cho đất vào rây, sàng bằng tay với động tác lắc tròn ngang trong 10 phút.
Cân đất cộng dồn trên mỗi rây, để cho chính xác ta cân trọng lượng cả đất
và rây sau đó trừ đi trọng lượng rây đã cân trước để tính ra trọng lượng đất.

d. Kết quả thí nghiệm
Số phần trăm trọng lượng giữ lại trên rây
Trang/tổng số trang
100
Trong luong dat giu lai tren ray
Trong luong tong cong
×

Số phần trăm trọng lượng giữ lại cộng dồn = tổng số các số phần trăm trọng
lượng giữ riêng trên rây đó với các rây có mắt rây lớn hơn hoặc tính như sau:
100
Trong luong dat tren ray cong don
Trong luong tong cong
×

Số phần trăm trọng lượng lọt qua rây = 100% - số phần trăm trọng lượng giữ
lại cộng dồn.
Vẽ đường cong phân bố cỡ hạt trên hệ thống trục như sau:
Trục hoành (log
10
) biểu diễn đường kính cỡ hạt (hay mắt rây).
Trục tung biểu diễn số % trọng lượng đất đã lọt qua rây hay % trọng
lượng lọt qua.
Đường biểu diễn sẽ có 3 dạng cơ bản nói lên sự phân bố các cỡ hạt đất như
sau:
Dạng thoai thoải: đất có cỡ hạt không đồng đều, ta có cấp phối tốt

- đường kính mà các hạt có đường kính nhỏ hơn chiếm 60% mẫu phân
tích.
Trang/tổng số trang
D
30
- đường kính mà các hạt có đường kính nhỏ hơn chiếm 30% mẫu phân
tích.
D
10
- đường kính mà các hạt có đường kính nhỏ hơn chiếm 10% mẫu phân
tích.
Đường kính cỡ hạt D
60
, D
30
, D
10
nhận được từ đường biểu diễn phân bố cỡ
hạt.
Dựa vào kết quả xác đònh hàm lượng và tính chất của các cỡ hạt trong đất,
ta có thể xác đònh loại đất đó thuộc loại nào: sỏi, sạn, cát, dạng hạt. …
Bảng phân loại đất cát

Tên đất Hàm lượn
g
kích thước hạt
Cát pha sỏi Kl hạt có đườn
g
kính d>2mm chiếm trên > 25%
Cát hạt to Kl hạt có đườn

lượn
g

giữ lại cộng
dồn (g)
% trọn
g

lượng giữ lại
cộng dồn
% trọn
g

lượng lọt qua
rây
4
4,76
10
2,00
20
0,84
30
0,52
40
0,42
50
0,297
60
0,25
100

2,656
Trang/tổng số trang
ĐƯỜNG CONG CẤP PHỐI HẠT
0
20
40
60
80
100
0.010 0.100 1.000 10.000
Đường kính hạt (mm)
% Trọng lượng nhỏ hơn
Biểu đồ phân bố cỡ hạt Trang/tổng số trang
c. Trình tự thí nghiệm
Bài 4: Xác đònh giới hạn nhão
Sử dụng dụng cụ Casagrande dùng để xác đònh giới hạn nhão bằng cách
quay một cần nhỏ để đưa chỏm cầu lên cao 1 cm và rơi tự do xuống mặt đế
bằng cao su cứng. Để đảm bảo độ rơi của chỏm cầu là 1 cm (0,394 in) ta
cần điều chỉnh độ rơi này trước khi thí nghiệm.
Lấy khoảng 100 g đất đã được sấy khô lọt qua rây N#40 (0,42 mm) trộn với
một lượng nước vừa đủ nhão trên kính phẳng. Cần phải trộn thật kỹ và ủ để
đất hoàn toàn bão hòa.
Lau ướt chỏm cầu bằng khăn ướt, sau đó trét phần đất đã trộn vào chỏm cầu.
Khi trét, tránh không để bọt khí hiện diện trong đất, bề dày lớp đất ngay đáy
chỏm cầu khoảng 1 cm.
Dùng dao cắt rãnh vạch một đường thẳng từ trên xuống. Khi vạch luôn luôn
phải giữ dao vạch thẳng góc với mặt chỏm cầu. Dao cắt rãnh này chia đất
làm hai phần cách xa nhau dưới đáy là 2 mm và bề dày ở hai bên rãnh là 8
mm.
Quay đều cần quay với vận tốc 2 vòng/giây, chỏm cầu được nâng lên và rơi
xuống, sự va chạm giữa chỏm cầu và đế làm cho phần đất hai bên sụp
xuống và từ từ khép lại, đến khi nào chiều dài rãnh khép kín này khoảng
1,27 cm (1/2 inch) thì ngừng quay. Ghi nhận số lần quay N này (số lần rơi).
Nhanh chóng dùng dao nhỏ lấy một phần đất (khoảng 10 g) ngay chỗ khép
kín để xác đònh độ chứa nước tương ứng.
Lấy đất nhão từ chỏm cầu, lau sạch chỏm cầu, nhập chung với phần đất cũ
trên kính, trộn cho khô bớt nước; làm lại thí nghiệm lần thứ hai giống như

121,0
25
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
N
WW
L

Trong đó:
W - là độ ẩm ứng với số lần rơi thứ N
Giới hạn dẻo W
P
của đất là độ ẩm của đất khi se đất đến đường kính 3 mm
thì rạn nứt. Lấy giá trò trung bình của 2 lần thí nghiệm.
Chỉ số Atterberg
Chỉ số dẻo I
p
:
Cac so lieu de tinh W lay tu bang xác dinh do am
o TN 1, ki hieu so lon la Ca1, Ca2, Ca3.
Các so lieu de tinh W lay o bang sxac dinh do am
trong TN 1, ki hieu mau lon I1, I2.
Trang/tổng số trang

PLP

Trạn
g
thái đất Cứn
g
Nửa c
ư
ù
n
g
Dẻo cứn
g
Dẻo mềm Dẻo chảy Chảy
Độ sệt B

< 0 0 - 25 0,25 - 0,5 0,5 - 0,75 0,75 - 1 > 1

Bài 6: Thí nghiệm cắt trực tiếp
a. Mục đích
Thí nghiệm cắt trực tiếp dùng để xác đònh các chỉ tiêu sức chống cắt là góc
nội ma sát ϕ và lực dính c của đất. Thí nghiệm này có thể thực hiện trên cả
hai loại đất có lực dính và đất không có lực dính.
Thí nghiệm thực hiện theo cách không thoát nước - không cố kết, có nghóa
là sau khi đặt áp lực thẳng đứng, sức cắt được đặt nhanh để cho nước trong
mẫu đất không có thời gian thoát ra.
b. Dụng cụ thí nghiệm
Trang/tổng số trang
Máy cắt trực tiếp kiểu truyền lực qua vòng ứng biến và cánh tay đòn
Hộp Casagrande chứa mẫu đất
Dao vòng cắt đất bằng kim loại không gỉ
Dao cắt gọt đất

Đặt áp lực thẳng đứng vào đá nhám trên với áp suất 0,25 kg/cm
2
hoặc 0,5
kg/cm
2
.
Tác động lực cắt bằng cách quay vòng áp lực với vận tốc ½ vòng/giây.
Đọc trò số trên vòng ghi áp lực lúc mẫu thử bò cắt đứt (trò số cực đại của
vòng ghi áp lực), phải theo dõi từng trò số và sau khi qua trò số cực đại thì
sức chòu cắt của đất giảm tức thì.
Làm thí nghiệm lần lượt với 3 mẫu thử với các áp lực thẳng đứng như sau:

p lực thẳng đứng 0,25 kg/cm
2
0,5 kg/cm
2
0,75 kg/cm
2Hoặc
p lực thẳng đứng 0,5 kg/cm
2
1,0 kg/cm
2
1,5 kg/cm
2 Tốc độ cắt tùy thuộc vào điều kiện làm việc của đất nền mà ta chọn như

)
Số đọc đồn
g

hồ R
Hệ số hiệu
chỉnh vòng
ứng biến C
0
Sức chốn
g
cắt
0max
CR
F
τ
×
=
(kg/cm
2
)
5,55

Số hiễu mẫu
đất
Trọn
g
lượn
g



Dựa vào đường biểu diễn xác đònh các chỉ tiêu đánh giá sức chống cắt của
đất là lực dính c (kg/cm
2
) và góc nội ma sát ϕ (
0
).
1
2
3
30
30
30
10
11
12
1
2
3
2,55
5,1
7,65
30