§8. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT

8.1.2. Các bước tiến hành thí nghiệm

•

Bước 1: Xác định khối lượng, đường kính và chiều cao của dao vòng

lấy mẫu đất. Tính dung tích V (cm3) của dao vòng chính xác đến 0,1cm3

π.d 2

V=

.h

4



(8.1)



Trong đó:



π - số pi (π = 3,1416)

d - đường kính trong của dao vòng (mm)

h - chiều cao của dao vòng (mm)



Đo tiết diện ngang của ống đo áp, a (cm2)

Kiểm tra các đầu ống nối, các khóa van nước (đảm bảo kín nước)

Vệ sinh đá thấm, tấm kim loại đục lỗ

•

Bước 2: Dùng mỡ bôi trơn mặt trong của dao vòng lấy mẫu. Cho mẫu

đất nguyên dạng vào dao vòng (tương tự thí nghiệm xác định khối lượng thể tích tự

nhiên của đất). Xác định γw , W của đất.

Lưu ý: Việc lấy mẫu đất vào dao vòng thí nghiệm thấm phải đảm bảo không có

khe hở giữa thành dao vòng và đất, dù là nhỏ; nếu có thì phải xử lý một cách cẩn

thận. Và khi gạt bằng bề mặt 2 đầu mẫu, tuyệt đối không được miết đất làm lấp kín

các lỗ hổng vốn có của đất. Không được để dầu mỡ dính lên bề mặt mẫu đất. Khi gạt

bề mặt mẫu đất, nếu có chỗ lõm do hạt to bị bong ra để lại, thì dùng vật liệu hạt nhỏ

hơn lấp bù vào đó.

•

Bước 3: Lắp dao vòng chứa mẫu vào hộp thấm. Lưu ý: Phải đảm bảo

khi thí nghiệm nước chỉ di chuyển trong mẫu, không rò rỉ ra ngoài.

•

Bước 4: Đuổi hết bọt khí trong mẫu đất thí nghiệm ra ngoài bằng cách

đóng khóa b và mở nhẹ khóa a, c. Cho đến khi không còn bọt khí thoát ra mẫu thí

nghiệm thì khóa van c lại. Đồng thời, kiểm tra xem nước có rò rỉ ra ngoài hộp thấm

không, nếu có thì phải xử lý để không cho nước chảy ra ngoài.

•

Bước 5: Vẫn khóa van c, mở nhẹ van b cho nước chảy từ từ vào ống

đo áp . Khi mực nước trong ống đo áp dâng lên đến độ cao cần thiết (khoảng 150200cm), thì lập tức khóa van cấp nước a lại, đồng thời bấm đồng hồ bấm giây và ghi

lại trị số cột nước ban đầu H1 (cm), theo dõi sự hạ thấp mực nước trong ống đo áp; khi

mặt nước hạ xuống đến độ cao khoảng 50c, thì bấm dừng đồng hồ bấm giây, ghi lại trị

số cột nước H2 (cm), thời gian t thí nghiệm (giây) và nhiệt độ của nước T 0C. Lặp lại thí

nghiệm và lấy số đo như vậy ít nhất 3 lần, lấy trị số trung bình của các lần đo để tính

toán hệ số thấm của đất.

8.1.3. Tính toán kết quả

Hệ số thấm của đất (Kth) được xác định theo công thức:

K th =



2,30.a.L

H

.log 1

F.t

H2



(8.2)



Trong đó:



a - tiết diện ngang của ống đo áp (cm2)

L - chiều cao (chiều dài đường thấm) của mẫu đất (cm)

F - tiết diện ngang của mẫu đất (cm2)

H1 - chiều cao cột nước ban đầu trong ống đo áp (cm)

H2 - chiều cao cột nước trong ống đo áp sau thời gian thấm t (cm)

t - thời gian thấm ứng với cột nước từ H1 hạ xuống đến H2 (giây)



Bảng 8.1: Biểu mẫu thí nghiệm thấm với cột nước thay đổi

Tiết diện F:

(cm2); Chiều cao L:

(cm)

2

Tiết diện ống đo áp:

(cm ) Hộp thấm số:

Chiều cao cột nước

Hệ số

Thời gian thí nghiệm

trong ống đo áp

Nhiệt độ

Hệ số

thấm

của nước thấm Kth

trung

Thời gian Ban đầu Kết thúc

0

Bắt đầu

Kết thúc

TC

(cm/s)

bình Kth.tb

thấm t (s) H1 (cm)

H2 (cm)

(cm/s)



Mô tả mẫu:



8.2. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP ĐẦU NƯỚC

KHÔNG ĐỔI

Phương pháp này xác định hệ số thấm của đất bằng cách đong lượng nước thấm

qua mẫu đất trong một thời gian nhất định, dưới tác dụng của cột nước có chiều cao

không đổi; sau đó, áp dụng công thức của định luật chảy tầng để tính hệ số thấm của

đất.

8.2.1. Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm

- Thiết bị thấm với cột nước không đổi (thường gọi là thiết bị thấm Kamenxki)

(hình 8.2)

- Các dụng cụ thí nghiệm khác (tương tự thí nghiệm thấm với cột nước thay đổi).

8.2.2. Các bước tiến hành thí nghiệm

•



Bước 1: Vệ sinh dụng cụ thí nghiệm



•

Bước 2: Phơi khô gió mẫu đất cát thí nghiệm, dùng chày gỗ nghiền rời

đất. Xác định độ ẩm khô gió của đất (Wkg)

•

Bước 3: Xác định lượng đất khô gió cần lấy để chế tạo mẫu thí nghiệm

có khối lượng thể tích khô theo yêu cầu

m d = γ c.yc × V(1 + 0, 01Wkg )



Trong đó:



(8.3)



md - khối lượng đất khô gió cần lấy để chế tạo mẫu (g)

γc.yc - khối lượng thể tích khô yêu cầu thí nghiệm (g/cm3)



V - thể tích mẫu thí nghiệm được chế tạo trong ống mẫu thấm, có

đường kính bằng 10cm và chiều cao lấy bằng 25cm, nghĩa là: V =



π.10 2

× 25(cm3 ) (8.4)

4



Wkg - Độ ẩm khô gió của đất (%)

Sau đó, cân lấy một khối lượng mẫu m d từ đất đã được chuẩn bị ở trong khay,

cân chính xác đến 1g, rồi chia thành 10 phần bằng nhau. Như vậy, mỗi phần đất sau

khi được đổ vào ống mẫu và đầm chặt phải đạt chiều dày lớp bằng 25/10cm.

Lưu ý: Kiểm soát chiều dày của từng lớp

đất sau khi đầm chặt tạo mẫu trong ống, chính

xác đến 0,1mm.



Hình 8.2: Hộp thấm Kamenxki

•

Bước 4: Cho từng phần đất vào

ống mẫu, san bằng, rồi dùng chày gỗ đầm chặt

đều đất cho đến chiều dày lớp xác định là

25/10cm. Sau đó, khóa van a và c, mở nhẹ van b Hình 8.3: Sơ đồ ống thấm Kamenxki

để nước ở thùng cấp nước chảy rất từ từ vào phần dưới của ống mẫu và dâng lên làm

bão hòa đất. Khi có nước vừa xuất hiện trên mặt lớp đất, thì lập tức khóa van b lại.

Dùng mũi dao để rạch mặt lớp (nhằm làm tăng bề mặt tiếp xúc cho lớp tiếp theo), rồi

lặp lại như trên để đầm chặt lớp tiếp theo, cứ tiếp tục cho từng phần đất vào ống mẫu

và đầm chặt.

•

Bước 5: Khóa van b và c lại, mở nhẹ van a để nước chảy vào ống mẫu

cho đến khi thấy nước tràn ra ống 1 thì khóa van a lại. Kiểm tra các khớp nối, các van

xem có hiện tượng rò rỉ nước hay không.

•

ngoài.



Bước 6: Mở nhẹ van a và c để cho nước thấm qua mẫu và chảy ra



Lưu ý: Nước thoát ra ở van c phải ở độ cao ngang với 2/3 chiều cao mẫu đất.

Đồng thời, theo dõi và điều chỉnh van a sao cho luôn có nước tràn nhỏ giọt ra ở ống

1.

•

Bước 7: Khi mực nước trong các ống đo áp đã ổn định, đọc và ghi lại

chiều cao cột nước trong ống đo áp bên trên và bên dưới, chính xác đến 1mm. Đồng

thời, bấm đồng hồ giây và theo dõi lưu lượng nước thấm qua mẫu. Khi lưu lượng nước

thấm qua mẫu đạt được 500cm 3, lập tức bấm đồng hồ giây ngừng chạy, ghi lại thời

gian thấm và nhiệt độ nước ở trong phòng.

Lặp lại như trên, đo lần thứ hai rồi lần thứ ba để lấy kết quả trung bình các số

liệu đo thấm.

8.2.3. Tính toán kết quả

a/ Xác định khối lượng thể tích khô của đất γc (g/cm3)

γc =



md

(1 + 0, 01Wkg ).F.h



Trong đó:



(8.5)



md - khối lượng đất khô gió dùng chế tạo mẫu, g

Wkg - độ ẩm khô gió của đất (%)

F - tiết diện ngang của ống mẫu (cm2)

h - chiều cao mẫu đất trong ống (cm)



b/ Xác định hệ số rỗng của đất e

e=



ρs − γ c

γc



Trong đó:



(8.6)

ρs - khối lượng riêng của đất (g/cm3)



c/ Hệ số thấm của đất (K th) ứng với cột nước thí nghiệm và ở nhiệt độ nước thí

nghiệm, tính theo công thức:

K th =



Q×L

F× H × t



Trong đó:



(8.7)

Q - lưu lượng nước thấm qua mẫu trong thời gian t (cm3)

t - thời gian thấm (giây, s)

F - tiết diện thấm của mẫu đất, bằng tiết diện ngang của ống mẫu



2



(cm )

L - chiều dài thấm, bằng khoảng cách giữa 2 lỗ ở thân ống mẫu

thông với hai ống đo áp sử dụng (cm)

H - chiều cao cột nước bình quân trong hai ống đo áp sử dụng

(cm)



H=



H1 + H 2

(8.8). Với H1 là chiều cao cột nước cao trong ống đo áp sử dụng

2



(cm); H2 - chiều cao cột nước thấp trong ống đo áp sử dụng (cm).

Ghi chú:



* Hệ số thấm của đất lấy bằng trị số trung bình hệ số thấm khác xác định được

ứng với các độ dốc thủy lực khác nhau đã áp dụng thí nghiệm.

* Nếu yêu cầu quy đổi hệ số thấm của đất ở nhiệt độ của nước khi thí nghiệm về

nhiệt độ nào đó (200C) của nước, được tính toán hiệu chỉnh theo công thức:

K th.20 =



η20

× K th

ηt



Trong đó:



(8.9)



Kth.20 - hệ số thấm của đất theo nhiệt độ của nước ở 200C (cm/s)

Kth - hệ số thấm của đất ở nhiệt độ của nước thí nghiệm (cm/s)

η20 - độ nhớt động lực của nước ở nhiệt dộ 200C

ηt - độ nhớt động lực của nước ở nhiệt độ khi thí nghiệm



Bảng 8.2: Độ nhớt động lực của nước (η) ứng với các nhiệt độ khác nhau

T0 C

η

T0 C

η

T0 C

η

T0 C

η

10

1,36

14

1,52

18

1,68

22

1,85

10,5

1,38

14,5

1,55

18,5

1,70

22,5

1,87

11

1,40

15

1,56

19

1,72

23

1,89

11,5

1,42

15,5

1,58

19,5

1,74

24

1,94

12

1,44

16

1,60

20

1,76

25

1,98

12,5

1,46

16,5

1,62

20,5

1,78

26

2,03

13

1,46

17

1,64

21

1,80

27

2,07

13,5

1,50

17,5

1,66

21,5

1,82

28

2,17

Bảng 8.3: Biểu mẫu thí nghiệm thấm với cột nước thay đổi

Mô tả mẫu:



Thời gian thí nghiệm



Bắt đầu



Kết thúc



Thời

gian

thấm t

(s)



Tiết diện F:

(cm2); Chiều cao H:

(cm); Chiều dài thấm L:

(cm)

3

γc:

(g/cm ) e:

Ống thấm số:

Chiều cao cột

Hệ số

nước trong ống

Nhiệt độ

Hệ số

thấm

đo áp

của nước thấm Kth

trung

Ống

Ống

0

TC

(cm/s)

bình Kth.tb

trên H1 dưới H2

(cm/s)

(cm)

(cm)



§9. XÁC ĐỊNH TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT

9.1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Xác định tính chất nén lún của đất, đặc trưng bởi 2 thông số: Hệ số nén lún (a,

cm /kG) và Môđun tổng biến dạng (E, kG/cm2) trên máy nén Tam Liên (Trung Quốc).

2



9.2. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

- Máy nén (Hộp nén, bàn nén, bộ phận tăng tải với hệ thống cánh tay đòn, thiết bị

đo biến dạng).

- Các dụng cụ, thiết bị để thí nghiệm xác định độ ẩm, khối lượng riêng của đất,

khối lượng thể tích tự nhiên: Dao vòng, dao gọt đất, tủ sấy, cân kỹ thuật, hộp nhôm,...



Hình 9.1: Máy nén Tam Liên (Trung Quốc)

9.3. CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

9.3.1. Chuẩn bị mẫu đất

Cho mẫu đất nguyên dạng vào dao vòng. Xác định khối lượng thể tích tự nhiên

của mẫu đất. Ngoài ra, xác định W, ρs, e, G.

9.3.2. Tiến hành thí nghiệm



Hình 9.2: Hộp nén và các bộ phận của hộp nén



Hình 9.3: Các loại đồng hồ đo biến dạng (Đồng hồ so)

 Bước 1: Sau khi mẫu đất được chuẩn bị xong, lấy hộp nén ra khỏi bàn nén

và lắp mẫu vào.

 Bước 2: Đặt hộp nén đã lắp xong mẫu lên bàn nén. Cân bằng hệ thống

tăng tải bằng đối trọng và đặt hộp đúng vào điểm truyền lực; Lắp đồng hồ đo biến

dạng và điều chỉnh kim đồng hồ về vị trí ban đầu hoặc về vị trí “0”.

 Bước 3: Tăng tải trọng và theo dõi biến dạng của mẫu

- Tăng tải trọng lên mẫu đất, cấp sau lớn gấp 2 lần cấp trước (Số lượng cấp áp

lực không nhỏ hơn 5 cho một mẫu nén).

+ Đối với đất loại sét ở trạng thái dẻo chảy và chảy, sử dụng các cấp 0,1; 0,25;

0,5; 1; 2 kG/cm2.

+ Đối với sét, sét pha ở trạng thái dẻo mềm và dẻo cứng dùng các cấp: 0,25; 0,5;

1; 2; 4 kG/cm2.