Thăm dò đất - Mục đích, lập kế hoạch, điều tra và thử nghiệm
Mặc dù thông tin về đất lộ ra ở mặt đất rất có giá trị, các kỹ sư địa kỹ thuật cũng cần đánh giá các điều kiện dưới bề mặt bằng cách lấy mẫu bằng cách nhàm chán hoặc đào hố thăm dò. Những hoạt động này được gọi là thăm dò dưới bề mặt.
Phạm vi thăm dò phụ thuộc vào tầm quan trọng của cấu trúc, độ phức tạp của điều kiện đất và ngân sách dành cho thăm dò. Một chương trình thăm dò đất chi tiết bao gồm nhàm chán sâu, thử nghiệm thực địa và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm để xác định các tính chất khác nhau của đất cần thiết cho việc thiết kế bất kỳ cấu trúc nào.
Mục đích và phạm vi
Mục đích thăm dò đất là:
(i) Để xác định các tính chất cơ bản của đất ảnh hưởng đến thiết kế và độ an toàn của kết cấu, nghĩa là độ nén, cường độ và điều kiện thủy văn.
(ii) Để xác định phạm vi và tính chất của vật liệu sẽ được sử dụng để xây dựng.
(iii) Để xác định tình trạng của nước ngầm.
(iv) Để phân tích nguyên nhân thất bại của các công trình hiện có.
Bản chất và mức độ thăm dò đất phụ thuộc vào việc sử dụng cuối cùng mà kết quả điều tra sẽ được áp dụng. Ví dụ, đối với các cấu trúc truyền tải trọng nặng lên đất, mục đích của việc thăm dò đất là cung cấp dữ liệu giúp lựa chọn các loại móng thích hợp, vị trí và thiết kế nền móng của nó.
Lập kế hoạch điều tra Suburface:
Để có được thông tin hữu ích nhất với chi phí và nỗ lực tối thiểu, việc lập kế hoạch thích hợp cho chương trình điều tra dưới bề mặt là rất cần thiết.
Để lập kế hoạch cho chương trình, kỹ sư đất phụ trách chương trình nên bao gồm các bước sau:
(i) Hoàn toàn quen thuộc với loại thông tin cần thiết từ cuộc điều tra.
(ii) Kiến thức về loại hình, quy mô và tầm quan trọng của dự án.
(iii) Chuẩn bị kế hoạch bố trí dự án,
(iv) Chuẩn bị kế hoạch bố trí lỗ khoan bao gồm số lượng và khoảng cách các lỗ khoan, độ sâu và tần suất lấy mẫu.
(v) Lựa chọn thiết bị khoan và lấy mẫu thích hợp.
(vi) Lựa chọn nhân sự để giám sát điều tra hiện trường.
(vii) Đánh dấu trên sơ đồ bố trí bất kỳ loại điều tra đất bổ sung.
(viii) Chuẩn bị các hướng dẫn để thử nghiệm trong phòng thí nghiệm các mẫu được thu thập.
Giai đoạn điều tra dưới mặt đất:
Các giai đoạn khác nhau của điều tra dưới đất của một dự án Kỹ thuật dân dụng chính được đề cập dưới đây:
(i) Nghiên cứu trinh sát:
(a) Dữ liệu địa chất
(b) Ảnh nối tiếp
(C) Dữ liệu nhi khoa
(ii) Điều tra chi tiết:
(nhàm chán
(b) Lấy mẫu
(c) Kiểm tra
(i) Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm
(ii) Kiểm tra thực địa
(d) Ảnh chụp từ trên không
(e) Phương pháp địa vật lý
(iii) Nghiên cứu hiệu suất
(a) Thử nghiệm thêm
(b) Thiết bị đo đạc
(c) Đánh giá hiệu suất
Nghiên cứu trinh sát:
Nó liên quan đến nghiên cứu khả thi sơ bộ được thực hiện trước khi bất kỳ kế hoạch chi tiết nào được thực hiện. Mục tiêu chính của giai đoạn thăm dò này là để có được ý tưởng sơ bộ về loại đất trong khu vực. Nghiên cứu này nhằm mục đích lấy hồ sơ đất thô và lấy mẫu đại diện cho tầng đất chính và điều kiện nước ngầm sẽ hữu ích trong việc quyết định chương trình thám hiểm trong tương lai. Nghiên cứu này được thực hiện với chi phí tối thiểu và không có công việc thăm dò quy mô lớn thường được thực hiện trong giai đoạn này.
Điều tra đất chi tiết:
Trong điều tra đất chi tiết, nhàm chán, lấy mẫu và thử nghiệm được thực hiện để có được các tính chất kỹ thuật của đất.
Hố dùng thử:
Hố thử nghiệm có thể được sử dụng cho tất cả các loại đất. Đó là cách thăm dò trang web rẻ nhất và không yêu cầu bất kỳ thiết bị chuyên dụng nào. Trong phương pháp này, một hố được đào thủ công và đất được kiểm tra trong điều kiện tự nhiên. Cả hai mẫu bị xáo trộn và không bị xáo trộn có thể được thực hiện thuận tiện. Các hố thử nghiệm chỉ thích hợp để thăm dò độ sâu nông.
Phương pháp nhàm chán:
Các phương pháp nhàm chán có các loại sau:
(i) Auger nhàm chán
(ii) Rửa nhàm chán
(iii) Quay nhàm chán
(iv) Bộ gõ nhàm chán
(i) Auger nhàm chán:
Máy khoan đất là một thiết bị giúp đẩy lỗ khoan xuống đất. Chúng được sử dụng là cố kết và đất mềm khác trên mực nước. Các mũi khoan vận hành bằng tay được sử dụng lên đến độ sâu tối đa 10 m và các mũi khoan điều khiển bằng điện được sử dụng cho độ sâu lớn hơn.
Việc nhàm chán được thực hiện bằng cách nhấn máy khoan xuống đất và xoay nó bằng tay cầm ở phía trên. Ngay khi khoan được lấp đầy đất, nó được lấy ra và đất được lấy ra khỏi lưỡi dao. Các mẫu thu được là các mẫu bị xáo trộn.
(ii) Rửa nhàm chán:
Hình 10.2 cho thấy sự sắp xếp để rửa nhàm chán. Đó là một phương pháp nhanh chóng và đơn giản để tiến lên các lỗ trên đất. Trong quá trình rửa nhàm chán, lỗ khoan được nâng lên một độ sâu ngắn bằng máy khoan và sau đó một ống vỏ được dẫn xuống đất để ngăn các cạnh của lỗ khoan thoát ra. Sự nhàm chán được tiếp tục bằng cách sử dụng bit băm cố định ở cuối mũi khoan gậy. Nước bị ép dưới áp lực thông qua thanh khoan được nâng lên và thả xuống, và cũng được quay.
Do phun đất và chặt đất hành động của nó được nới lỏng. Đất nới lỏng được buộc lên trên mặt đất dưới dạng bùn đất thông qua không gian hình khuyên giữa thanh khoan và vỏ. Đất trong huyền phù lắng xuống trong bồn và nước chảy trong hố thu được tái sử dụng để lưu thông. Sự thay đổi của sự phân tầng đất có thể được đoán từ tốc độ tiến bộ và màu sắc của nước rửa.
(iii) Quay nhàm chán:
Khoan nhàm chán được sử dụng cho công việc thăm dò đất chỉ khi các lỗ khoan sâu được yêu cầu trong các thành tạo khó khăn với các tảng đá và đá nứt hoặc cát khai thác nước. Trong phương pháp này, một bit cắt hoặc nòng cốt có bit lõi được gắn vào đầu dưới của thanh khoan được quay bởi một giàn khoan điện. Các bit cắt, chip và nghiền vật liệu thành các mảnh nhỏ. Vật liệu này sau đó được lấy ra bằng cách bơm nước hoặc khoan bùn qua thanh khoan rỗng. Nếu khoan bùn được sử dụng thì không cần vỏ cho lỗ. Hình 10.3 cho thấy thiết lập nhàm chán quay.
(iv) Bộ gõ nhàm chán:
Trong phương pháp này, đất được giảm bớt bằng các cú đánh lặp đi lặp lại của một mũi khoan nặng. Bit được gọi là bit churn. Các bit được gắn vào đầu của một thanh khoan và được nâng lên và thả xen kẽ trong lỗ khoan. Nước được thêm vào để tạo điều kiện cho việc phá vỡ đất. Bùn được hình thành ở dưới cùng của lỗ được loại bỏ bằng phương tiện của người bảo lãnh hoặc máy bơm cát. Phương pháp này phù hợp cho sự nhàm chán trong đá và đất cứng.
Các mẫu có thể được lấy ra từ hố thử nghiệm hoặc lỗ khoan chủ yếu có hai loại:
(i) Mẫu bị xáo trộn:
Mẫu bị xáo trộn là một mẫu trong đó cấu trúc đất bị xáo trộn đáng kể hoặc hoàn toàn và độ ẩm cũng có thể khác với giá trị tại chỗ. Sự phân bố kích thước hạt của đất tại chỗ được bảo tồn. Những mẫu này là cần thiết để kiểm tra xác định và phân loại.
(ii) Mẫu không bị xáo trộn:
Mẫu không bị xáo trộn là một mẫu giữ lại càng chặt chẽ càng tốt, cấu trúc tại chỗ thực sự và độ ẩm của đất. Các mẫu này được yêu cầu cho các thử nghiệm độ bền cắt, độ thấm và độ cố kết.
Lấy mẫu từ hố thử nghiệm:
Mẫu khối được lấy từ các hố thử nghiệm. Mẫu khối là mẫu cắt tay và được lấy từ đất sét. Một mẫu khối được cắt tỉa cẩn thận và một hộp gỗ được giữ xung quanh mẫu nhô ra. Mẫu sau đó được cắt ở phía dưới bằng Dao và lộn ngược với hộp gỗ. Mẫu sau đó được đậy bằng nắp và được niêm phong bằng sáp hoặc dầu mỡ.
Lấy mẫu trong lỗ khoan :
Các mẫu không bị xáo trộn được lấy từ các lỗ khoan bằng cách sử dụng các dụng cụ lấy mẫu tường mỏng.
Hai loại máy lấy mẫu vách mỏng đang sử dụng là:
(a) Lấy mẫu ổ đĩa mở
(b) Dụng cụ lấy mẫu piston
(a) Bộ lấy mẫu ổ đĩa mở:
Một bộ lấy mẫu ổ đĩa mở bao gồm các ống có thành mỏng với cạnh cắt cứng và được nối với đầu lấy mẫu. Đầu lấy mẫu bao gồm một van bi và các cổng cho phép dễ dàng thoát nước hoặc không khí ra khỏi ống mẫu. Các mẫu này được đẩy hoặc đẩy vào đất đến độ sâu cần thiết và sau đó cắt bỏ bằng cách xoắn cho thanh khoan. Bộ lấy mẫu cùng với mẫu bên trong được lấy ra khỏi lỗ và ống được lấy ra khỏi đầu lấy mẫu. Hai đầu của ống sau đó được bịt kín bằng mỡ hoặc sáp nóng chảy.
(b) Bộ lấy mẫu pít-tông:
Dụng cụ lấy mẫu pít-tông được sử dụng để có được các mẫu không bị xáo trộn chất lượng tốt từ đất sét mềm, cát và cát mịn với một số sự gắn kết. Nó bao gồm các ống có thành mỏng được trang bị một pít-tông đóng phần cuối của ống lấy mẫu cho đến khi thiết bị được hạ xuống đáy lỗ khoan. Pít-tông ngăn không cho đất mềm nén nhanh vào ống và do đó loại bỏ sự biến dạng của mẫu.
Trong quá trình hạ thấp bộ lấy mẫu trong lỗ, pít-tông được giữ gần đầu dưới của bộ lấy mẫu. Sau khi đạt được độ sâu mong muốn, thanh piston được kẹp và ống lấy mẫu được đưa xuống đất. Bộ lấy mẫu sau đó được rút ra khỏi lỗ, với thanh piston ở vị trí kẹp. Trong thời gian rút tiền! Trong dụng cụ lấy mẫu, pít-tông ngăn áp lực nước tác động lên đỉnh của mẫu và do đó làm tăng cơ hội phục hồi.
(a) Giải phóng mặt bằng
C i = D s -D e / D e
= 1-3%
Đường kính trong của giày cắt phải được giữ nhỏ hơn một chút so với ống lấy mẫu. Điều này giúp cho sự giãn nở đàn hồi của đất khi nó đi vào ống lấy mẫu và làm giảm lực ma sát trên mẫu từ thành ống.
(b) Giải phóng mặt bằng,
C 0 = D W -D t / D t = 2-3%
Đường kính ngoài của giày cắt phải lớn hơn một chút so với đường kính ngoài của ống lấy mẫu. Giải phóng mặt bằng này được cung cấp để giảm lực lượng lái xe. Điều này cũng tạo điều kiện cho việc rút mẫu từ mặt đất
(c) Tỷ lệ diện tích
Ar = D 2 w - D 2 e / D 2 e 100%
Điều này thể hiện lượng đất bị dịch chuyển khi người lấy mẫu bị buộc xuống đất. Tỷ lệ diện tích nên được giữ ở mức thấp nhất có thể.
Đối với sự hình thành cứng, r > 20%
Đối với đất mềm, r, = 10% hoặc ít hơn
Ở đâu
D s = Đường kính trong của ống lấy mẫu
D t = Đường kính ngoài của ống lấy mẫu
D e = Đường kính trong của giày cắt
D w = Đường kính ngoài của giày cắt
Tỷ lệ thu hồi mẫu:
Đó là tỷ lệ giữa chiều dài của mẫu được giữ lại trong bộ lấy mẫu với độ sâu thâm nhập của bộ lấy mẫu. Đây là một biện pháp quan trọng của sự xáo trộn trong đất trong khi lấy mẫu.
Tỷ lệ thu hồi = Chiều dài của mẫu được giữ lại trong mẫu / Độ sâu thâm nhập
Đối với một mẫu không bị xáo trộn hoàn hảo, tỷ lệ thu hồi phải bằng hoặc nhỏ hơn 1 chút.
Bảo quản mẫu:
Khi rút dụng cụ lấy mẫu ra khỏi lỗ khoan, các ống lấy mẫu được lấy ra và được bịt kín ở hai đầu bằng sáp paraffin hoặc thạch dầu mỏ. Độ dày con dấu không được nhỏ hơn khoảng 25 mm.
Các ống lấy mẫu sau đó được dán nhãn với các thông tin sau:
(i) Tên dự án
(ii) Số lượng nhàm chán
(iii) Độ sâu của mẫu
(iv) Ngày lấy mẫu
Trong khi tại chỗ, các ống lấy mẫu được bảo vệ khỏi ánh nắng trực tiếp, sốc, vv Các ống lấy mẫu được đưa đến phòng thí nghiệm càng sớm càng tốt và được giữ trong phòng ẩm để bảo quản lượng nước tự nhiên của mẫu.
Ảnh hưởng của điều kiện đất đến chương trình thăm dò:
Kiến thức về điều kiện dưới bề mặt của khu vực dự án cho một kỹ sư phụ trách địa kỹ thuật là rất cần thiết vì chúng có ảnh hưởng lớn đến việc lập kế hoạch của chương trình thám hiểm.
(i) Nếu điều kiện đất được biết đến, thì chi phí và công việc của chương trình thăm dò có thể giảm.
(ii) Nếu tầng lớp đất phụ là đồng nhất, thì số lượng và độ sâu của sự nhàm chán có thể được giảm xuống làm giảm chi phí tương đối của việc điều tra địa điểm.
(iii) Tùy thuộc vào loại đất, phương pháp thăm dò đất được quyết định.
Ví dụ:
Trong đất sét, hố thí nghiệm mở thích hợp cho thăm dò nông và nhàm chán thích hợp cho thăm dò sâu. Trong đất đá, phương pháp khoan quay hoặc khoan gõ được áp dụng.
(iv) Nếu mực nước ngầm cao, các hố thử nghiệm tạo ra khó khăn trong việc lấy mẫu cho đất cát và mực nước ngầm sẽ được hạ xuống để lấy mẫu. Phương pháp nhàm chán được áp dụng để lấy mẫu dưới mực nước trong trường hợp đất cát.
(v) Nếu đất xung quanh lỗ khoan không tự hỗ trợ, thì ống vỏ được sử dụng để cung cấp hỗ trợ cho đất.
Khả năng đánh giá sai điều kiện dưới đất:
Việc điều tra dưới bề mặt luôn là một nhiệm vụ khó khăn. Chúng tôi khám phá các điều kiện dưới bề mặt bằng cách sử dụng các phương pháp và các phương pháp khác và phục hồi các mẫu để thử nghiệm và đánh giá, nhưng ngay cả một cuộc điều tra chi tiết nhất cũng bao gồm một phần nhỏ đất và đá bên dưới khu vực.
Chúng tôi không có ý tưởng về điều kiện đất ở giữa các lỗ khoan và phải dựa vào phép nội suy kết hợp với kiến thức về các quá trình lắng đọng đất. Ngay cả sau khi điều tra đất, chúng tôi không bao giờ chắc chắn về các mẫu được thu thập và thực sự đại diện hay không và do đó, có mọi khả năng đánh giá sai về tình trạng đất phụ.
Hình 10.6 làm chậm hai lớp đất. Lớp trên cùng là đất sét cứng và lớp dưới cùng là đất sét mềm. Thử nghiệm tải được tiến hành gần bề mặt của mặt đất chỉ đo các tính chất của đất sét cứng nhưng không chỉ ra bản chất của đất sét mềm.
Ảnh hưởng của tải trọng thực tế lên việc xây dựng đất mở rộng lên đến đất mềm có khả năng chịu nén cao và sẽ có sự thất bại.
Đôi khi trong điều tra đất, một người mạnh dạn hơn bị đánh giá sai là giường đá và thiết kế cấu trúc được tạo ra để được hỗ trợ trên đá. Điều này có thể dẫn đến thảm họa. Bằng cách điều tra độ dày lớp đất phụ của một lớp đất sét phủ lớp địa tầng cát được xác định và nền tảng được thiết kế phù hợp. Không có sự xem xét được thực hiện cho nước vướng dưới lớp đất sét.
Sự đánh giá sai lầm này có thể dẫn đến sự thất bại của nền móng do sự phát triển của áp lực nước quá mức khi đất được tải. Nếu một kỹ sư địa kỹ thuật không phát hiện ra đá vôi bên dưới lớp đất kết dính và việc xây dựng được thực hiện trên nó. Với việc xây dựng và dòng nước ngầm, khoang được hình thành trong đá vôi. Khoang này tiếp tục tăng và cuối cùng dẫn đến sự thất bại của cấu trúc (hình 10.7).
Ảnh hưởng của quy mô dự án và loại cấu trúc đối với chương trình thăm dò:
Quy mô của dự án và loại cấu trúc có ảnh hưởng lớn đến chương trình khám phá. Trong trường hợp cấu trúc nhỏ chỉ thăm dò chung hoặc thăm dò sơ bộ là đủ. Mục đích chính của thăm dò sơ bộ là để có được một ý tưởng gần đúng về đất phụ với chi phí thấp, Một số lỗ khoan, hố thử nghiệm và thử nghiệm thâm nhập được thực hiện để thăm dò chung. Các mẫu nhiễu loạn được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm để xác định tính chất vật lý của đất.
Nếu quy mô của dự án lớn và cấu trúc nặng, việc thăm dò chi tiết được thực hiện. Chi phí liên quan đến thăm dò chi tiết nhiều hơn so với thăm dò chung. Trong số thăm dò chi tiết của các lỗ khoan được thử nghiệm. Độ sâu của nhàm chán ít nhất là 1, 5 đến 2B, trong đó B là chiều rộng của móng, các mẫu không bị xáo trộn được kiểm tra trong phòng thí nghiệm để xác định các đặc tính kỹ thuật như cường độ cắt, độ thấm, độ nén, vv Số lượng thử nghiệm hiện trường như thử tải tấm, tiêu chuẩn kiểm tra thâm nhập, kiểm tra cắt cánh v.v ... được tiến hành.
Bảng 10.2: Hướng dẫn thô về độ sâu nhàm chán cho các tòa nhà trong nền móng nông (Sowers, 1979)
(i) Đối với các tòa nhà:
Trên các loại đất đồng nhất, nên tạo ra ít nhất ba lỗ khoan, không phải trên một đường thẳng cho các tòa nhà nhỏ và ít nhất năm lỗ khoan ở mỗi góc và một lỗ ở giữa cho các tòa nhà lớn như trong hình 10.8. Càng xa càng tốt các lỗ khoan nên được đóng kín với các nền móng được đề xuất nhưng bên ngoài các phác thảo của chúng.
(ii) Đối với đường:
Sự nhàm chán thường được đặt dọc theo đường trung tâm đề xuất của con đường như trong hình 10.9.
(iii) Đối với sân bay:
Các lỗ khoan phải được đặt dọc theo đường trung tâm đề xuất và ở mỗi cạnh của mỗi đường băng.
(iv) Đối với đập:
Nhàm chán phải được đặt dọc theo mặt thượng nguồn trên một hoặc cả hai mố.
Độ sâu:
Thăm dò nên mở rộng dưới tất cả các tầng sẽ đóng góp giải quyết đáng kể hoặc có thể có sức mạnh cắt không đủ cho sự hỗ trợ của nền tảng.
Khoảng cách:
Khoảng cách thăm dò phụ thuộc vào tính chất và điều kiện của đất, tính chất và quy mô của dự án. Trong đất đồng nhất, khoảng cách thăm dò (nhàm chán) có thể cách nhau 30 m đến 100 m hoặc hơn và trong điều kiện đất rất thất thường, khoảng cách từ 10 m trở xuống có thể được yêu cầu.
Bảng 10.2: đưa ra ý tưởng gần đúng về khoảng cách nhàm chán cần thiết cho các loại dự án khác nhau:
Hướng dẫn về độ sâu của nhàm chán :
(i) Ít nhất một lỗ khoan phải mở rộng đến độ sâu từ 1, 5 đến 2 lần kích thước móng lớn nhất dự kiến như trong hình 10.10.
(ii) Các lỗ khoan phải được khoan tối thiểu đến độ sâu mà ngoài đó sự gia tăng ứng suất do tải trọng nền tảng là không đáng kể.
(iii) Bất cứ nơi nào có thể, ít nhất một lỗ khoan phải được đưa xuống mức đá rắn.
(iv) Trường hợp nền móng được đưa xuống đá rắn, ít nhất một lỗ khoan phải được khoan 3 m trong đá để xác nhận rằng đó là đá nền và không phải là một tảng đá lớn.
(v) Độ sâu thăm dò nằm trong phạm vi từ 4 đến 5 m đối với việc xây dựng vỉa hè sân bay và đường cao tốc.
Kiểm tra thâm nhập tiêu chuẩn (SPT):
Thử nghiệm thâm nhập tiêu chuẩn (SPT) là thử nghiệm phổ biến nhất được sử dụng trong thử nghiệm tại chỗ để điều tra dưới bề mặt. Trong SPT, một dụng cụ lấy mẫu muỗng chia được thực hiện để thâm nhập 15 cm bằng những cú đánh nhẹ của búa thả 65 kg trên đỉnh của cần khoan. Thanh khoan được kết nối với đầu của dụng cụ lấy mẫu muỗng chia.
Sau khi thâm nhập ban đầu 15 cm của dụng cụ lấy mẫu, búa thả được phép rơi từ độ cao 75 cm và số lần thổi cần thiết cho việc lấy mẫu trong 30 cms được ghi lại. Số lần thổi này được gọi là giá trị N hoặc số thâm nhập. Trong phương pháp này, năng lượng lái xe được cung cấp bởi sự thất bại của trọng lượng giảm. Do đó, nó là một phương pháp âm thanh năng động.
Quy trình chi tiết của SPT như sau:
Bộ máy cần thiết:
(i) Bộ lấy mẫu muỗng chia:
Nó có đường kính ngoài 50 mm, đường kính trong 35 mm và chiều dài mở tối thiểu (cạnh cắt đến lỗ thông hơi) là 600 mm. Đầu khớp nối có bốn cổng thông hơi 10 mm (đường kính tối thiểu) hoặc giá trị kiểm tra bóng.
(ii) Lắp ráp ổ đĩa:
Nó bao gồm một giá ba chân như thiết bị cẩu - một trong các chân được cung cấp thang, khối lượng ổ đĩa (búa) 65 kg, một hướng dẫn để đảm bảo khối lượng rơi tự do 75 cm và một cái đe (gắn với hướng dẫn) để truyền đòn vào thanh lấy mẫu.
Trong thực tế chung, bốn phương pháp giải phóng búa được sử dụng:
(a) Bình thường nâng và thả dây đi qua ròng rọc.
(b) Một cái búa du hành, chẳng hạn như búa Pilcon hoặc Dando
(c) Một cơ chế kích hoạt, chẳng hạn như Tomb Tombi Nhật Bản.
(d) Phương pháp chia tách dây thừng của người Hồi giáo nhanh chóng làm chùng sợi dây trên ống chỉ nháy mắt.
(iii) Thanh mở rộng:
Những thanh này được sử dụng để truyền năng lượng lái xe từ đe đến bộ lấy mẫu.
(iv) Thiết bị khoan:
Thiết bị khoan phải là để tạo ra một lỗ hợp lý rõ ràng có đường kính 60-75 mm để đảm bảo thử nghiệm được thực hiện trong đất không bị xáo trộn và không rơi vào vật liệu. Vỏ hoặc khoan bùn có thể phải được sử dụng khi các mặt nhàm chán rơi vào.
Nói chung, máy khoan cầm tay có đường kính 75 mm được sử dụng để khoan lỗ khoan.
Thủ tục:
(1) Một lỗ khoan được khoan đến độ sâu cần thiết và được làm sạch hoàn toàn.
(2) Bộ lấy mẫu được gắn vào thanh kéo dài được hạ xuống đáy lỗ và được phép đặt dưới trọng lượng bản thân.
(3) Tổ hợp ổ đĩa sau đó được kết nối với thanh và bộ lấy mẫu được điều khiển bằng các cú đánh nhẹ từ khối lượng ổ đĩa vào khoảng cách chỗ ngồi là 15 cm.
(4) Bộ lấy mẫu sau đó được dẫn đến một sự thâm nhập bổ sung 30 cm bằng cách thổi từ khối lượng 65 kg rơi từ độ cao 75 cm. Số lượng cú đánh cần thiết cho sự thâm nhập 30 cm được ghi nhận là khả năng chống xuyên tiêu chuẩn, N.
(5) Bộ lấy mẫu sau đó được nâng lên khỏi lỗ và mở ra. Mẫu không bị xáo trộn được lấy ra khỏi bộ lấy mẫu và niêm phong từ cả hai phía.
(6) Thử nghiệm được thực hiện trong từng lớp đất có thể xác định được hoặc trong khoảng cách 1, 5 m tùy theo giá trị nào nhỏ hơn. Theo IS: 2131, đối với nền móng có chiều rộng B, thử nghiệm thâm nhập phải được thực hiện ở khoảng cách 0, 75 m cho đến độ sâu B từ đáy móng và ở khoảng cách 1, 5 m cho độ sâu còn lại đến a độ sâu 1, 5 đến 2 B.
(7) Giá trị N đo được có thể chỉ ra nhiều hơn giá trị thực trong một số trường hợp và do đó chúng phải được sửa.
Các nhà nghiên cứu khác nhau, khả năng chống thâm nhập tiêu chuẩn có liên quan đến các tính chất đất khác nhau.
Một số tương quan được đưa ra trong các bảng sau:
Đối với đất kết dính:
Sửa chữa đối kháng kháng tiêu chuẩn đo lường (N)
Các nhà điều tra khác nhau đã quan sát thấy (Tergaghi và peck, 1948; Gibbs và Holtz, 1957; AW Skempton, 1986) rằng giá trị của N phụ thuộc vào một số yếu tố, chẳng hạn như áp lực quá tải hiệu quả, ngập nước, đường kính lỗ khoan, chiều dài que vv Do đó, giá trị N được quan sát là phải được sửa.
Hiệu quả của từng và sửa chữa được thảo luận ngắn gọn như sau:
Ảnh hưởng của gánh nặng quá mức:
Gibbs và Holtz (1957) đã nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của áp lực quá tải đến giá trị của N.
Sửa đổi của họ đối với cát khô hoặc không khí ẩm có thể được thể hiện bằng mối quan hệ sau:
N C = N 35 / σ +7
Ở đâu
N c = giá trị N đã sửa cho quá tải
N = giá trị SPT được quan sát
= áp suất quá tải hiệu quả, t / m 2 (không vượt quá 28t / m 2 )
Tác dụng của ngập nước:
Terzaghi và Peck (1948) khuyến nghị rằng trong trường hợp đất bao gồm cát rất mịn hoặc cát dưới mực nước, giá trị N đo được, nếu lớn hơn 15, nên được điều chỉnh để tăng sức đề kháng do áp lực nước lỗ rỗng quá lớn được thiết lập trong quá trình lái xe và không thể tiêu tan ngay lập tức. Giá trị hiệu chỉnh của N, N c được cho bởi
N c = 15 + I / 2 (N-15)
trong đó, cả sửa chữa quá tải và ngập nước là cần thiết, việc hiệu chỉnh quá tải được áp dụng trước tiên.
Ảnh hưởng của chiều dài thanh:
Các nghiên cứu phương trình sóng (Schmertman và Palacios, 1979) chỉ ra rằng tỷ lệ tối đa theo lý thuyết giảm khi chiều dài thanh giảm xuống dưới chiều dài que là 10 m. Trọng lượng hoặc độ cứng của thân que, có chiều dài nhất định, dường như không có tác dụng gì (Brown, 1977; Matsumo to và Matsubara, 1982).
Ảnh hưởng của đường kính lỗ khoan:
Ở dạng ban đầu, SPT được thực hiện từ đáy của các lỗ rửa có đường kính 62, 5 mm hoặc 100 mm (Skempton, 1986). Thực hành hiện đại tốt nhất vẫn tuân thủ kích thước này. Ở nhiều quốc gia, lỗ khoan thử nghiệm 150 mm là phổ biến và thậm chí lỗ khoan 200 mm được cho phép (Nixon, 1982). Hiệu quả của việc kiểm tra từ các lỗ khoan tương đối lớn trong đất kết dính có thể không đáng kể nhưng trong cát có dấu hiệu cho thấy giá trị N- thấp hơn đáng kể có thể dẫn đến (Lake, 1974; Sanglerat và sanglerat, 1982). Các hệ số hiệu chỉnh tối thiểu để cho phép hiệu quả của thử nghiệm đối với các lỗ khoan lớn được đề xuất (Skempton, 1986) như được đưa ra trong Bảng 10.7.
Kiểm tra thâm nhập hình nón tĩnh (CPT):
Thử nghiệm thâm nhập hình nón tĩnh thường được gọi là thử nghiệm thâm nhập hình nón (CPT). CPT là một thử nghiệm âm thanh trực tiếp cung cấp một bản ghi liên tục về sự thay đổi của khả năng chống thâm nhập với độ sâu. Không có mẫu được lấy từ thử nghiệm này. Một hình nón được sử dụng có góc đỉnh là 60 ° và đường kính cơ sở tổng thể là 35, 7 mm cho diện tích mặt cắt ngang là 10 cm 2 .
Nó được làm bằng thép và đầu cứng. Hình nón được gắn vào đầu dưới của một thanh âm thép có đường kính 15 mm đi qua một ống thép có đường kính đồng đều hoặc không đồng đều. Đường kính ngoài của ống phủ bằng với đường kính hình nón. Hình nón được đẩy xuống đất bằng tay hoặc bằng cơ chế lái vận hành bằng thủy lực. Để có được điện trở hình nón q c, chỉ riêng hình nón được đẩy theo phương thẳng đứng với tốc độ 2 cm / s qua độ sâu 4 cm mỗi lần.
Áp suất cần thiết để đẩy được ghi là q c . Các ống phủ bên ngoài sau đó được đẩy xuống mức hình nón. Điện trở do ma sát trên ống lớp phủ sau đó được đo riêng. Sự thay đổi điện trở hình nón với độ sâu sau đó được vẽ để xác định các tầng khác nhau.
Trong năm gần đây, máy đo độ sâu hình nón tĩnh đã được sửa đổi để kết hợp với hình nón Piezo. Máy đo độ sâu Piezoncone cho phép đo đồng thời điện trở hình nón, ma sát bên và áp lực nước lỗ rỗng khi hình nón tiến lên trong đất. Máy đo độ sâu Piezocone (CPTU) cho phép xác định độ phân tầng và loại đất đáng tin cậy hơn so với CPT tiêu chuẩn.
CPT có ba ứng dụng chính:
1. Để xác định phân tầng dưới bề mặt và xác định vật liệu hiện tại.
2. Để ước tính các thông số địa kỹ thuật.
3. Để cung cấp kết quả cho thiết kế địa kỹ thuật trực tiếp.
Đối với đất hạt mịn như đất sét, cường độ chịu cắt sơ bộ (C u ) có thể được ước tính từ:
Cu = q c / N k
Ở đâu
q c = điện trở hình nón đo
N k = 17 đến 18 đối với đất sét thường hợp nhất hoặc,
20 cho đất sét trên tổng hợp.
Bảng 10.8: Mối tương quan giữa kiểm tra thâm nhập hình nón và SPT
Kiểm tra thâm nhập hình nón động (Dcpt):
DCPT tương tự như SPT khi sử dụng, ngoại trừ việc không có lỗ khoan cho DCPT. Thử nghiệm này được thực hiện bằng cách lái một hình nón 60 ° tiêu chuẩn gắn vào một chuỗi thanh khoan vào đất bằng cách thổi búa nặng 65 kg rơi từ độ cao 75 cm. Số lần thổi cho mỗi lần thâm nhập 30 cm của hình nón được ghi lại.
Số lượng cú đánh cần thiết cho sự xâm nhập của hình nón 30 cm được gọi là điện trở hình nón, N c
DCPT được thực hiện theo hai cách:
(i) Sử dụng hình nón 50 mm không có bùn benetonite (IS-4968, phần I)
(ii) Sử dụng hình nón 62, 5 mm với bùn bentonite (IS-4968, phần II)
Đối với hình nón có đường kính 50 mm không có bùn bentonite, hình nón được lắp vào thanh truyền động (thanh A). Đầu búa được nối với đầu kia của thanh A bằng khớp nối thanh A và thanh dẫn dài 150 cm được nối với đầu búa. Tổ hợp này được giữ thẳng đứng với hình nón nằm thẳng đứng trên mặt đất tại điểm cần kiểm tra. Hình nón sau đó được điều khiển bởi sự rơi của búa và việc lái xe được tiếp tục cho đến khi hình nón đạt đến độ sâu cần thiết.
Đối với hình nón 62, 5 mm với bùn bentonite, thiết lập nên có sự sắp xếp để lưu thông bùn để ma sát trên thanh truyền động được loại bỏ.
Giá trị N c của DCPT và giá trị N của SPT có thể được so sánh và có thể thiết lập mối tương quan gần đúng cho trang web. Với sự giúp đỡ của các mối tương quan này, dữ liệu từ DCPT tại các địa điểm khác có thể được suy ra để biết giá trị của N. Loại công việc này phù hợp với các cấu trúc nhỏ và rất hữu ích trong thăm dò sơ bộ cho các trang web mở rộng.
Đo mực nước ngầm:
Sự hiện diện của nước trong lỗ chân lông có tác động rất lớn đến hành vi kỹ thuật của đất, vì vậy việc xác định mực nước ngầm và biến động của nó là một phần quan trọng của bất kỳ thăm dò địa điểm nào. Đo mực nước ngầm là quan trọng hơn tại các địa điểm nơi tiến hành thực hiện sâu.
Tầm quan trọng của đo mực nước ngầm:
(i) Mực nước ngầm là một chỉ dẫn về loại đất và tính thấm của nó.
(ii) Ở những vùng ngập nước, cần khử nước để thăm dò đất. Vì vậy, việc đo mực nước ngầm cho phép kỹ sư địa kỹ thuật phụ trách quyết định loại thiết bị khử nước cần thiết cho khu vực.
(iii) Mực nước ngầm ảnh hưởng đến nhiều giai đoạn quan trọng trong thiết kế và xây dựng nền móng. Vì vậy, nó phải được đo lường với độ chính xác trong từng dự án.
Các yếu tố ảnh hưởng đến mực nước ngầm:
Các yếu tố ảnh hưởng đến mực nước ngầm như sau:
(i) Loại đất
(ii) Điều kiện thời tiết
(iii) Điều kiện thoát nước của khu vực liền kề
(iv) Mùa
Phương pháp đo mực nước ngầm :
Phương pháp đo mực nước ngầm trong lỗ khoan phụ thuộc vào độ thấm của đất.
Đối với đất phổ biến (cát, sỏi, v.v.):
Vì tính thấm của các loại đất trước đây như cát, sỏi, v.v., là nhiều hơn; nước dâng lên đến mức cuối cùng trong một lỗ khoan trong một thời gian ngắn. Mức nước cuối cùng trong lỗ khoan là chỉ số của mực nước trong khu vực.
Mực nước trong lỗ khoan trong các loại đất như vậy được đo sau vài phút nhàm chán bằng cách hạ thấp một băng thép phủ phấn. Trong cát và sỏi 30 đến 45 phút là đủ để mực nước ổn định.
Đối với đất không thấm nước (silts, đất sét, v.v.):
Vì tính thấm của đất không thấm nước là ít hơn, nước ngầm mất hơn 2 giờ hoặc vài ngày để tăng đến mức cuối cùng trong một lỗ khoan. Khi đo mực nước ngầm phải được thực hiện trong một thời gian dài, một phương pháp xác định chính xác là lắp đặt một loạt các ống đứng hoặc áp kế trong các lỗ khoan.
Một ống đứng đơn giản bao gồm một ống PVC có đục lỗ ở đầu dưới và được đóng gói xung quanh với bộ lọc dạng hạt dọc theo phần được đục lỗ như trong hình 10.12. Các lỗ khoan được lấp đầy bằng cát hoặc sỏi trên đó có một con dấu đất sét vũng nước được cung cấp. Trong điều kiện nước ngầm không đều, áp kế thủy lực được lắp đặt để đo mực nước ngầm.
Báo cáo điều tra đất:
Báo cáo điều tra đất là tài liệu cuối cùng của điều tra đất phụ có chứa thông tin quan trọng cho người thiết kế. Báo cáo phải được chuẩn bị theo cách sao cho người đọc có thể có được bức tranh hoàn chỉnh về điều kiện dưới bề mặt của trang web.
Một báo cáo đất tốt nên bao gồm những điều sau đây:
1. Giới thiệu
2. Nhật ký lỗ khoan
3. Phương pháp điều tra
4. Kết quả xét nghiệm trong phòng thí nghiệm
5. Phân tích kết quả
6. Khuyến nghị.
Các thông tin được đưa vào phần giới thiệu của báo cáo đất là:
(i) Bản chất và phạm vi của điều tra đất phụ
(ii) Sơ đồ bố trí của trang web hiển thị các vị trí của lỗ khoan, vị trí thử nghiệm hiện trường khác, v.v.
(iii) Các thử nghiệm khác nhau được thực hiện tại hiện trường và trong phòng thí nghiệm.
Nhật ký lỗ khoan phải bao gồm các thông tin sau:
(i) Số nhàm chán và loại nhàm chán
(ii) Ngày bắt đầu và ngày hoàn thành nhàm chán
(iii) Đường kính nhàm chán
Các dữ liệu khác của nhật ký khoan được trình bày dưới dạng bảng hiển thị:
(i) Hồ sơ đất cho thấy độ dày của các tầng khác nhau
(ii) Mô tả các tầng đất khác nhau
(iii) Mực nước ngầm
(iv) Độ sâu và độ dày của mẫu
Một bản ghi điển hình của nhàm chán (theo IS: 1892) được hiển thị trong hình 10.13. Trong phương pháp điều tra, lý do để chọn một phương pháp cụ thể để kiểm tra thực địa là được đề cập. Các chi tiết về kết quả thử nghiệm hiện trường được trình bày trong phần này của báo cáo đất.
Kết quả kiểm tra trong phòng thí nghiệm được trình bày dưới dạng bảng và biểu đồ. Chi tiết quan trọng của các thủ tục kiểm tra phòng thí nghiệm được bao gồm. Bất kỳ thủ tục đặc biệt tiếp theo cho cuộc điều tra này được giải thích chi tiết.
Dữ liệu thu được từ các thử nghiệm thực địa và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm được phân tích. Mối tương quan giữa các dữ liệu thử nghiệm khác nhau được thiết lập. Phạm vi của các tham số thiết kế và giá trị trung bình của chúng nên được xác định.
Cuối cùng, các khuyến nghị trong báo cáo thường dành cho các loại nền tảng và thiết kế của chúng, nếu phạm vi cho phép.
