Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9351:2012 về Đất xây dựng - Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn

• Số hiệu: TCVN9351:2012
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2012

A (mm)	B (mm)	C (mm)	D (mm)	E (mm)	F (mm)	G(°)
(25 ÷ 75)	(450 ÷ 750)	(35,00 ± 0,15)	(38,0 ÷ 1,5)	(2,50 + 0,25)	(51,0 ±1,5)	(16 ÷ 23)

CHÚ DẪN

1 Mũi xuyên

2 Phần đầu nối

3 Phần thân

4 Viên bi

Hình 1 - Đầu xuyên

5.3.1 Phần mũi xuyên là phần dưới cùng của đầu xuyên dùng để cắt khi xuyên vào đất. Các đặc trưng cơ bản của mũi xuyên như sau:

- Chiều dài từ 25,0 mm đến 75,0 mm;

- Đường kính trong bằng (35,0 ± 0,15)mm;

...

...

...

- Góc vát lưỡi cắt từ 16,0° đến 23,0°.

5.3.2 Phần thân của đầu xuyên dài từ 450 mm đến 750 mm dùng để chứa đất khí mũi xuyên xuyên vào đất. Phần thân gồm hai nửa bán nguyệt ốp lại thuận tiện cho thao tác tháo lắp khi lấy đất chứa trong chúng ra ngoài. Hai đầu của ống phần thân có ren ngoài để lắp ráp với phần mũi và phần đầu nối.

5.3.3 Phần đầu nối của đầu xuyên dùng để nối đầu xuyên với cần khoan, có chiều dài đến 175 mm. Tại đây có cơ cấu bi, lỗ thoát hơi để giữ chân không bên trong đầu xuyên, hạn chế tụt mẫu trong quá trình nâng hạ mũi xuyên và để thoát hơi, nước trong quá trình xuyên.

5.4 Bộ búa đóng dùng để tạo năng lượng đóng mũi xuyên vào đất, bao gồm: quả búa, bộ gắp búa và cần dẫn hướng (Hình 2).

5.4.1 Quả búa hình trụ tròn xoay, bằng thép có lỗ giữa chính tâm để có thể rơi trượt tự do theo thanh dẫn hướng. Búa phải có cấu tạo phù hợp với bộ gắp nhả, sao cho có thể dễ dàng được gắp, nhả rơi tự do từ độ cao cần thiết.

Trọng lượng búa: (63,5 ± 1,0) kg;

- Độ cao rơi tự do: (76,0 ± 2,5) cm

CHÚ DẪN:

...

...

...

2 Bộ gắp

3 Quả tạ: (63,5 ± 1,0) kg

4 Đe

Hình 2 - Bộ búa đóng

5.4.2 Bộ gắp là bộ phận dùng để nâng, hạ búa một cách tự động, đúng quy định, đảm bảo búa rơi tự do, hạn chế tiêu hao năng lượng trong quá trình rơi.

5.4.3 Cần dẫn hướng để định hướng rơi của búa, gồm có đe và thanh dẫn hướng. Đe là một đế thép tiếp nhận năng lượng rơi búa, truyền xuống mũi xuyên thông qua hệ cần khoan. Thanh dẫn hướng có đường kính phù hợp với đường kính lỗ giữa của búa và có cấu tạo đặc biệt giúp cho bộ nhả gắp nhả búa đúng lúc, đạt độ cao rơi đúng quy định.

5.4.4 Các dụng cụ phụ trợ khác cũng cần thiết trong quá trình thí nghiệm. Đó là hộp mẫu, thước, phấn, túi nylon, biểu ghi, dụng cụ đo mực nước...

6 Phương pháp thí nghiệm

6.1 Thí nghiệm SPT bao gồm lần lượt các công việc sau tại mỗi vị trí thí nghiệm:

...

...

...

b) Tiến hành thí nghiệm;

c) Quan sát và mô tả.

Các công việc trên lại được tiếp tục ở các độ sâu tiếp theo. Thí nghiệm được tiến hành lần lượt ở 1 m đến 3 m độ sâu cho tới độ sâu cần thiết tuỳ theo mục đích khảo sát và tính phức tạp của địa tầng.

6.2 Khi khoan tạo lỗ, các phương pháp khoan sau có thể được áp dụng:

- Khoan guồng xoắn;

- Khoan xoay với nước rửa bằng nước hoặc dung dịch sét.

Để tránh sập thành hố khoan, khi cần các ống chống vách có thể được sử dụng.

Lỗ khoan phải đúng vị trí, thẳng đứng, đường kính đủ lớn từ 55 mm đến 163 mm. Thành hố khoan phải ổn định và hạn chế tới mức tối đa phá hoại đất ở đáy hố khoan.

6.2.1 Khi khoan ở độ sâu không lớn, trên mực nước ngầm nên sử dụng khoan guồng xoắn. Sử dụng ống chống, nếu có mặt đất yếu, đất có kết cấu không chặt để tránh sập thành hố khoan.

...

...

...

6.2.3 Trong quá trình khoan phải thường xuyên theo dõi tốc độ khoan, đặc điểm dung dịch khoan để nhận biết kịp thời sự thay đổi địa tầng và quyết định hợp lí độ sâu thí nghiệm. Mực dung dịch khoan phải luôn luôn nằm trên mực nước ngầm.

6.2.4 Khi khoan gần tới độ sâu thí nghiệm, nên giảm tốc độ khoan, thao tác nâng, hạ nhẹ nhàng nhằm hạn chế tối đa sự phá hoại tính nguyên trạng của đất dưới đáy hố khoan, làm sai lệch kết quả thí nghiệm.

6.2.5 Khi đã khoan đến độ sâu thí nghiệm, tiến hành vét đáy hố khoan, kiểm tra độ sâu, độ ổn định của thành hố khoan. Khi cần thiết, có thể rửa và làm sạch đáy hố khoan bằng cách tuần hoàn dung dịch khoan.

6.2.6 Khi hố khoan đã đủ độ sâu, đáy đã sạch, thành vách ổn định, tiến hành rút lưỡi khoan lên và thay thế nó bằng đầu xuyên.

6.3 Thí nghiệm bắt đầu khi mũi xuyên đã đạt tới đáy hố khoan, đúng độ sâu yêu cầu mà không gặp bất kỳ cản trở nào do sập thành. Thí nghiệm tiến hành như sau:

6.3.1 Lắp bộ búa đóng và kiểm tra khả năng gắp nhả, độ cao rơi tự do của búa. Thanh định hướng phải thẳng đứng, ổn định và đồng trục với hệ cần khoan.

6.3.2 Chọn điểm chuẩn và đo trên cần khoan ba đoạn liên tiếp, mỗi đoạn dài 15 cm, tổng cộng là 45 cm phía trên điểm chuẩn để căn cứ vào đó xác định sức kháng xuyên.

6.3.3 Đóng búa. Chú ý độ cao rơi của búa, độ thẳng đứng của thanh dẫn hướng.

6.3.4 Đếm và ghi số búa cần thiết để hệ mũi xuyên cần khoan xuyên vào đất mỗi đoạn 15 cm đã vạch trước trên cần khoan.

...

...

...

6.3.6 Trong đất cát hạt thô lẫn dăm sạn hoặc dăm sạn lẫn cuội sỏi, để tránh hỏng mũi xuyên, nên dùng mũi xuyên đặc hình nón cùng kích thước thay thế mũi xuyên thông thường. Góc đỉnh mũi xuyên hình nón là 60°.

6.3.7 Trong quá trình đóng, mực nước hoặc dung dịch khoan phải nằm trên mực nước ngầm hiện có.

6.3.8 Sau khi đã đo và ghi đủ số búa tương ứng với độ xuyên sâu 45 cm của mũi xuyên, tiến hành cắt đất bằng cách xoay cần khoan, rút mũi xuyên lên mặt đất, thay thế nó bằng mũi khoan. Công tác khoan lại tiếp tục cho tới độ sâu mới.

6.4 Đầu xuyên được tháo ra khỏi cần khoan, rửa sạch và tháo rời thành ba phần. Tách đôi phần thân của mũi xuyên, quan sát, mô tả đất chứa trong đó. Lắp ráp lại mũi xuyên sẵn sàng cho thí nghiệm tại độ sâu mới.

6.4.1 Đất chứa trong phần thân đầu xuyên được quan sát, mô tả, so sánh với đất chứa trong phần mũi. Mô tả rõ màu sắc, độ ẩm, độ chặt, thành phần hạt, kiến trúc, cấu tạo của đất, các dị vật...

6.4.2 Chọn mẫu đại diện, bảo quản trong túi nylon không thấm nước, hơi và khí. Mỗi mẫu phải có nhãn ghi rõ tên công trình, số hiệu hố khoan, độ sâu lấy mẫu, số búa cho ba khoảng độ xuyên, thời gian thí nghiệm, đặc điểm thời tiết.

6.4.3 Các túi đựng mẫu được xếp theo thứ tự độ sâu cho dễ quan sát, kiểm tra, để ở nơi thoáng mát và vận chuyển ngay về phòng thí nghiệm.

6.4.4 Đất lấy được trong đầu xuyên có thể được dùng để thí nghiệm trong phòng xác định một số các chỉ tiêu vật lí với mục đích nhận biết và phân loại. Cụ thể là:

- Độ ẩm;

...

...

...

- Thành phần hạt;

- Các độ ẩm giới hạn.

6.4.5 Mẫu đất lấy được từ mũi xuyên phải được bảo quản, cất giữ trong phòng thí nghiệm ít nhất ba tháng kể từ khi nghiệm thu kết quả thí nghiệm.

Mẫu ghi chép, quan sát, mô tả (xem Phụ lục A, B).

7 Chỉnh lí và giải thích kết quả

7.1 Kết quả thí nghiệm SPT thu từ hiện trường được chỉnh lí theo từng hố khoan.

7.2 Tại mỗi độ sâu thí nghiệm, tính toán sức kháng xuyên SPT (N_spt); N_spt là tổng số búa ở 30 cm xuyên sau cùng của mũi xuyên.

7.3 Trên cơ sở các tài liệu mô tả đất ở hiện trường, giá trị sức kháng xuyên SPT, các tài liệu thí nghiệm trong phòng trên mẫu đất lấy được, tiến hành phân chia địa tầng hố khoan, lập hồ sơ kết qủa thí nghiệm, vẽ đồ thị giá trị sức kháng xuyên theo độ sâu. Kết quả thí nghiệm tham khảo Phụ lục B.

7.4 Kết quả thí nghiệm SPT được dùng cho các mục đích sau:

...

...

...

7.4.2 Đánh giá giá trị của một số chỉ tiêu cơ lí như:

- Độ chặt, góc ma sát trong của đất hạt rời;

- Độ sệt, độ bền nén có nở hông của đất dính;

- Môđun biến dạng của đất rời;

- Sức kháng xuyên tĩnh của đất.

7.4.3 Đánh giá một số chỉ tiêu động lực của đất như:

- Khả năng biến loãng của đất rời;

- Tốc độ truyền sóng trong đất.

7.4.4 Dự báo sức mang tải của một số loại móng:

...

...

...

- Sức mang tải của cọc, chủ yếu là cọc chống, đặc biệt cọc khoan nhồi.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Biểu mẫu ghi chép hiện trường cho thí nghiệm SPT

THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN (SPT)

BIỂU GHI CHÉP HIỆN TRƯỜNG

Đơn vị thí nghiệm:

.........................

...

...

...

........................

Công trình:

Vị trí:

Tên hố thí nghiệm:

Toạ độ (Y-X):            Cao độ:

Ngày khởi công:

Ngày kết thúc:

Ngày giờ

...

...

...

m

Số búa đóng trong khoảng độ xuyên, Búa

Mẫu lưu đất

Mô tả đất

Mực nước ngầm

m

Ghi chú

15 cm

15 cm

...

...

...

15/8

3,0

2

3

3

SP-3-1

Sét xanh, ướt, mêm

Máy khoan 1T-2

...

...

...

6,0

2

2

2

SP-3-2

Bùn sét, đen

Guồng xoắn 5,0 m

...

...

...

Đổi tầng 4,5 m

Xoay, dung dịch

9,0

...

...

...

2

2

SP-3-3

Bùn sét, đen

Đường kính 89 mm

12,0

2

...

...

...

3

SP-3-4

Bùn sét

Xám đen

15,0

5

6

...

...

...

SP-3-5

Sét cứng, nâu vàng

14,3

17h30’

18,0

5

6

5

...

...

...

Sét cứng, nâu đỏ

16/8

...

...

...

11h00’

21,0

5

7

7

SP-3-7

Cát pha, xám nâu

...

...

...

Đổi tầng 19,0 m

...

...

...

24,0

6

8

8

SP-3-8

Cát nhỏ, xám xanh

...

...

...

Đổi tầng 22,3 m

15h25’

...

...

...

8

8

8

SP-3-9

Cát nhỏ, xám xanh

30,0

...

...

...

8

9

SP-3-10

Cát nhỏ, xám xanh

33,0

8

...

...

...

9

SP-3-11

Cát nhỏ, xám vàng

36,0

9

8

...

...

...

SP-3-12

Cát nhỏ, xám vàng

39,0

12

14

15

...

...

...

Cát trung lẫn sạn, vàng

...

...

...

42,0

15

15

15

SP-3-14

Cát trung, sạn nhỏ

...

...

...

45,0

20

24

25

SP-3-15

Sỏi, sạn, cát thô

...

...

...

Đổi tầng 43,8 m

...

...

...

49,5

24

26

30

SP-3-16

Sỏi sạn, cát thô

Kết thúc tại 50,0 m

...

...

...

(Tham khảo)

Biểu mẫu trình bày kết quả cho thí nghiệm SPT

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN (SPT)

Đơn vị thí nghiệm:

.........................

Kĩ sư xử lí kết quả:

........................

........................

Công trình:

...

...

...

Tên hố thí nghiệm:

Toạ độ (Y-X):            Cao độ:

Ngày khởi công:

Ngày kết thúc:

Hình B.1- Biểu mẫu trình bày kết quả cho thí nghiệm SPT

Phụ lục C

(tham khảo)

...

...

...

Bảng C1- Giá trị sức kháng xuyên tiêu chuẩn N_spt của một số loại đất vùng Hà Nội

Thứ tự

Loại đất

Giá trị N_spt (Búa/30 cm)

1

Đất loại sét, sông, tầng Thái Bình

Từ 5 đến 8

2

Đất loại sét, biển, tầng Hải Hưng

...

...

...

3

Đất loại sét, biển, tầng Vĩnh Phú

Từ 10 đến 25

4

Đất bùn sét, hố lầy - biển, tầng Hải Hưng

Từ 1 đến 3

5

Đất cát sông, tầng Thái Bình

Từ 15 đến 25

...

...

...

Đất cát, sông - biển, tầng Vĩnh Phú

Từ 18 đến 30

7

Đất cát thô lẫn sạn sỏi, tầng Hà Nội

Lớn hơn 40

Phụ lục D

(tham khảo)

Quan hệ giữa sức kháng xuyên tiêu chuẩn N_spt và sức kháng xuyên tĩnh đầu mũi q_c

...

...

...

Thứ tự

Loại đất

Tỉ số q_c/N_spt

1

Sét

2

2

Sét pha

3

...

...

...

Cát hạt mịn

4

4

Cát hạt trung, thô

Từ 5 đến 6

5

Cát hạt trung lẫn sạn sỏi

Lớn hơn 8

Hình D.1 Minh họa cho nội dung của Bảng D.1.

...

...

...

Hình D.1 - Quan hệ q_c/N_spt và thành phần hạt

Phụ lục E

(Tham khảo)

Đánh giá giá trị một số chỉ tiêu cơ lí của đất theo kết quả SPT

E.1 Đối với đất rời

Các chỉ tiêu tính chất sau của đất rời có thể được đánh giá theo kết quả thí nghiệm SPT:

- Độ chặt tương đối, D_r;

- Góc ma sát trong, j;

...

...

...

E.1.1 Độ chặt tương đối (D_r) và góc ma sát trong (j)

Bảng E.1 - Quan hệ N₃₀ và D_r, j

(Theo Terzaghi, Peck)

Trạng thái

D_r (%)

N_spt

j(°)

Xốp

Nhỏ hơn 30

...

...

...

Từ 25,00 đến 30,00

Chặt vừa

Từ 30 đến 60

Từ 10 đến 30

Từ 30,00 đến 32,30

Chặt

Từ 60 đến 80

Từ 30 đến 50

Từ 32,30 đến 40,00

...

...

...

Lớn hơn 80

Lớn hơn 50

Từ 40,00 đến 45,00

Áp lực bản thân hay độ sâu, thế nằm của đất cũng ảnh hưởng tới quan hệ này. Hình E.1 chỉ ra đồ thị quan hệ giữa N_spt và D_r có kể đến yếu tố này. Theo đó các giá trị nêu ở Bảng E.1 tương ứng với áp lực bản thân là 0,144 MPa.

Quan hệ giữa góc ma sát trong và sức kháng xuyên tiêu chuẩn, có thể như sau: (Theo Terzaghi, Peck, Meyerthof...)

trong đó:

a là hệ số, lấy giá trị trong khoảng từ 15 đến 25, xem Hình E.2

E.1.2 Môđun biến dạng E, tính bằng Megapascan (MPa)

...

...

...

trong đó:

a là hệ số, được lấy bằng 40 khi N_spt >15; lấy bằng 0 khi N_spt <15.

c là hệ số, được lấy phụ thuộc vào loại đất:

- c được lấy bằng 3,0 với đất loại sét;

- lấy bằng 3,5 với đất cát mịn;

- lấy bằng 4,5 với đất cát trung;

- lấy bằng 7,0 với đất cát thô;

- lấy bằng 10,0 với đất cát lẫn sạn sỏi;

...

...

...

E.2 Đối với đất dính

Bảng E . 2 - Quan hệ N_spt, độ sệt và độ bền nén có nở hông (q_u)

N_spt

Độ sệt

q_u, MPa

Nhỏ hơn 2

chảy

Nhỏ hơn 0,025

Từ 2 đến 4

...

...

...

Từ 0,025 đến 0,050

Từ 4 đến 8

dẻo

Từ 0,050 đến 0,100

Từ 8 đến 10

cứng

Từ 0,100 đến 0,200

Từ 15 đến 30

rất cứng

...

...

...

Lớn hơn 30

rắn

Lớn hơn 0,400

Hình E.2 - Quan hệ N_spt và j

Phụ lục F

(Tham khảo)

Tính toán móng theo kết quả SPT

...

...

...

Sức mang tải cho phép của móng băng trên đất hạt rời có thể tính theo công thức:

(Theo Tassios, Anagnostopoulos).

s = aN_spt/10                   (F.1)

trong đó:

a được lấy bằng một đối với đất không bão hòa; lấy bằng 2/3 với đất bão hoà.

Độ lún của móng khi ấy không quá 3 cm.

Hình F.1 cho đồ thị dự báo sức mang tải của móng băng trên đất rời với các bề rộng móng khác nhau và giới hạn độ lún không vượt qua 25 mm và 40 mm (Peck, Hanson...).

F.2 Móng cọc

Công thức tổng quát tính toán sức mang tải cho phép của móng cọc theo kết quả SPT có thể lấy theo đề nghị của Bộ Xây dựng Nhật:

...

...

...

trong đó:

Q là sức mang tải cho phép của cọc, tính bằng tấn (T);

A_p là tiết diện cọc, tính bằng mét vuông (m^2);

D là đường kính cọc, tính bằng mét (m);

L_s là chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát, tính bằng mét (m);

L_c là chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét, tính bằng mét (m);

N_a là giá trị N_spt của đất dưới mũi cọc, tính bằng búa trên 30 cm (búa/30 cm);

N_s là giá trị N_spt của đất cát bên thân cọc, tính bằng búa trên 30 cm (búa/30 cm);

C là lực dính của đất sét bên thân cọc, tính bằng tấn trên mét vuông (T/m^2);

...

...

...

Hình F.1 - Tính toán móng nông theo N_spt

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ và định nghĩa

4 Quy định chung

...

...

...

6 Phương pháp thí nghiệm

7 Chỉnh lí và giải thích kết quả

Phụ lục A (Tham khảo) Biểu mẫu ghi chép hiện trường cho thí nghiệm SPT

Phụ lục B (Tham khảo) Biểu mẫu trình bày kết quả cho thí nghiệm SPT

Phụ lục C (Tham khảo) Giá trị sức kháng xuyên tiêu chuẩn N_spt của một số loại đất vùng Hà Nội

Phụ lục D (Tham khảo) Quan hệ giữa sức kháng xuyên tiêu chuẩn N_spt và sức kháng xuyên tĩnh đầu mũi q_c

Phụ lục E (Tham khảo) Đánh giá giá trị một số chỉ tiêu cơ lí của đất theo kết quả SPT

Phụ lục F (Tham khảo) Tính toán móng theo kết quả SPT