TCVN8723:2012

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8723:2012 về Đất xây dựng công trình thủy lợi - Phương pháp xác định hệ số thấm của đất trong phòng thí nghiệm TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8723 : 2012 ĐẤT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM Soil for hydraulic engineering construction - Laboratory test method for determination of permeability coefficient of soil Lời nói đ ầ u TCVN 8723 : 2012 được chuyển đ ổ i từ Ti ê u chuẩn 14TCN 139 : 2005 theo quy đị n h tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chu ẩ n kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 6 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn v à Quy chuẩn kỹ thuật. TCVN 8723 :2012 do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chu ẩ n đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ khoa học và Công nghệ công bố. ĐẤT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM Soil for hydraulic engineering construction - Laboratory test method for determination of permeability coefficient of soil 1. Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp xác định hệ số thấm của đất trong phòng th í nghiệm, dùng cho xây dựng công tr ì nh thủy lợi, áp dụng cho các loại đất sau đây: 1.1. Đất hạt mịn (đất sét, đất bụi) và đ ấ t cát pha sét lẫn bụi hoặc pha bụi lẫn sét, không ch ứ a hoặc c ó chứa sạn sỏi hạt nhỏ (hạt 2mm đến 5mm), có cấu trúc nguyên trạng, hoặc bị phá hoại kết cấu nhưng sau đó đã được chế bị đầm chặt có độ chặt và độ ẩm theo yêu cầu. 1.2. Đất rời loại cát, không chứa hoặc chứa một ít (dưới 10% hàm lượng) hạt bụi và hạt sét, không chứa hoặc có chứa một ít sạn sỏi hạt nhỏ, được chế bị đầm chặt có độ chặt theo yêu cầu. CH Ú THÍCH: Đ ố i với đất d í nh có chứa sạn sỏi hạt trung (cỡ hạt từ 5mm đến 20mm) hoặc hạt to (c ỡ hạt từ 20mm đến 60mm), không áp dụng được tiêu chu ẩ n n à y, mà phải áp dụng các tiêu chuẩn khác ph ù hợp với đất chứa hạt to, hoặc tham khảo áp dụng phương pháp th í nghiệm mẫu nh ỏ quy đổi, n ó i ở phụ lục C . Còn đối với đ ấ t rời là sạn sỏi, cuội dăm, th ì phải b ằ ng th í nghiệm ở hiện trường. 2. Tài liệu viện dẫn Các t à i liệu viện dẫn dưới đây là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. TCVN 8217 : 2009, Đ ấ t x â y dựng công trình thủy lợi - Phân loại. TCVN 8732 : 2012 , Đất xây dựng công trình thủy lợi - Thuật ngữ và định nghĩa. TCVN 2683 : 2012 , Đ ấ t xây dựng - Phương pháp lấy, bao gói, vận chuyển và b ả o quản mẫu. TCVN 4196 : 2012 , Đ ấ t xây dựng - Phương pháp xác đ ịn h độ ẩ m và độ hút ẩm trong phòng th í nghiệm. TCVN 4202 : 2012, Đ ấ t xây dựng - Phương pháp xác định kh ố i lượng thể tích trong phòng th í nghiệm. 3. Thuật ngữ, định nghĩa, kí hiệu và đơn vị đo Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ, định nghĩa, ký hiệu và đơn vị đo nêu trong TCVN 8217 : 2009, TCVN 8732 : 2012 và các thuật ngữ, định nghĩa sau: 3.1 Hệ số thấm của đất (permeability coefficient of soil) L à tốc độ của nước tự do chảy qua các khe rỗng giữa các hạt rắn của đất, tuân theo định luật chảy t ầ ng của Darcy, ứng với tr ị s ố gradient thủy lực bằng 1 , k í hiệu l à K th , tính bằng cm/s 4. Các phương pháp thí nghiệm Có hai phương pháp thí nghiệm: phương pháp cột nước thay đổi và phương pháp cột nước không đổi, được áp dụng phù hợp theo 4.1 v à 4.2. 4.1. Phương pháp cột nước thay đổi (phương pháp chuẩn, áp dụng cho đất dính) 4.1.1. Quy định chung 4.1.1.1. Phương pháp thí nghiệm này được áp d ụng cho đất dính các loại được quy định tại 1.1. 4.1.1.2. M ẫ u đất lấy về dùng cho thí nghiệm thấm ở trong phòng phải đảm b ả o tính đại biểu và chất lượng, khối lượng yêu cầu theo như quy định trong TCVN 2683 : 2012. 4.1.1.3. Mẫu đất thí nghiệm thấm có dạng trụ tròn, theo nguyên tắc chung l à đường kính tiết diện ngang D của mẫu (tiết diện th ấ m) cần lớn hơn kích thước hạt cỡ lớn nhất của đất ít nhất là 12 lần và tỉ số giữa chiều cao h với đường k í nh tiết diện D của mẫu nằm trong khoảng từ 1/2 đến 2/3. 4.1.1.4. Tùy theo mục đích sử dụng, mẫu thí nghiệm được chuẩn bị từ mẫu đất nguyên trạng (đối với đất dùng làm nền, làm môi trường chứa nước, dẫn nước hoặc các mục đích sử dụng đất có cấu trúc tự nhiên khác), hoặc từ mẫu đất bị phá hoại kết c ấ u nhưng sau đó đã được chế bị đầm chặt có độ chặt và độ ẩ m theo yêu cầu (đất làm vật liệu đắp thân, nền công trình). 4.1.1.5. Nước dùng th í nghiệm thấm ph ả i là nước sạch đã khử khoáng và kh ử khí, hoặc nước máy. 4.1.1.6. Mỗi mẫu đất được ti ế n hành một thí nghiệm thấm theo tiêu chuẩn này. Trường hợp kết quả nhận được tỏ ra khác thường, th ì phải tiến hành thí nghiệm mẫu thứ 2 trong cùng điều kiện, nếu không thể luận chứng thuyết phục nguyên nhân khách quan dẫn tới kết quả đó. 4.1.1.7. Ghi chép toàn bộ s ố liệu thí nghiệm vào sổ th í nghiệm và kết quả thí nghiệm v à o bảng ghi chép thí nghiệm (xem Bảng B.1 Phụ lục B). 4.1.2. Nguyên tắc Phương pháp này xác định hệ số thấm của đất dính b ằ ng cách cho nước thấm qua tiết diện ngang của mẫu đất theo phương thẳng đứng, thường là từ dưới lên, dưới tác dụng của cột nước thay đổi; quan trắc sự thay đổi của cột nước áp lực trong khoảng đ ủ dùng cho tính toán và thời gian tương ứng, rồi áp dụng định luật ch ả y tầng của Darcy để t í nh toán hệ số thấm của đất. 4.1.3. Thiết bị, dụng cụ 4.1.3.1. Thiết b ị thí nghiệm thấm 4.1.3.1.1. Dao vòng chứa mẫu đất thí nghiệm, vừa dùng để lấy mẫu đất nguyên trạng, vừa dùng để làm khuôn chế bị mẫu đối với đất bị phá huỷ kết cấu. Dao vòng được làm bằng thép cứng và không g ỉ , vát sắc mép ngoài ở đầu dưới và có vành ngo à i ở đầu trên, lắp khớp với hộp thấm (được mô tả khái quát ở Hình A.1.a Phụ lục A). Kích thước của dao vòng lấy mẫu thí nghiệm phù hợp theo quy định tại 4.1. 1.3 . Nói chung, đối với đất không chứa sạn sỏi thì dùng dao vòng có đường kính tiết diện ngang D = 62 mm và chiều cao h = 40 mm; còn đối với đất có chứa sạn sỏi, th ì dùng dao vòng có đường kính tiết diện ngang D = từ 75 mm đến 100 mm v à chiều cao h = từ 50 mm đến 60 mm. 4.1.3.1.2. Thiết bị thí nghiệm thấm đầu nước thay đổi, kiểu hộp thấm, được mô tả khái quát ở H ì nh A.1 Phụ lục A. Hộp thấm có kết cấu và kích thước ph ù hợp với kích thước dao vòng chứa mẫu sao cho khi lắp ráp dao vòng chứa mẫu đất thí nghiệm vào đó đảm bảo k í n nước. Ống đo áp được làm bằng th ủy tinh hoặc chất dẻo cứng và trong suốt, có đường kính trong đồng đều suốt chiều dài ống và bằng khoảng t ừ 8 mm đến 10 mm. 4.1.3.2. Dụng cụ chế bị mẫu đối với đất bị phá h ủy kết c ấ u Thiết bị được mô tả khái quát trong Hình A.3 Phụ lục A, có kết cấu và kích thước lắp ráp phù hợp với dao v ò ng chứa mẫu. 4.1.3.3. Các thiết bị, dụng cụ khác - Thiết bị và dụng cụ xác định độ ẩm của đất, theo như quy định tại TCVN 4196 : 2012. - Thiết bị, dụng cụ xác định khối lượng thể tích đất kết cấu nguyên trạng, theo như quy định tại TCVN 4202 : 2012. - Dụng cụ để nghiền rời đất kết cấu bị phá huỷ: tấm cao su k í ch thước khoảng 1m x 1m hoặc lớn hơn; chày gỗ; cối bằng sứ hoặc bằng đồng và ch à y đầu bọc bằng cao su; - Các s à ng phân tich hạt kích thước lỗ 2 mm và 5 mm; - Nhiệt kế có độ chính xác 0,5°C; - Đồng hồ bấm giây v à đồng hồ chỉ giờ; - Thước cặp cơ kh í c ó độ chính xác đến 0,1 mm; - Cân kĩ thuật các loại có độ chính xác đ ế n 0,01; 0,1 và 1 g; - Nước cất hoặc nước máy, nước sạch đã khử khoáng và kh ử khí; - Các dụng cụ thông thường, như: dao cắt đất; dao gạt phẳng, khay đựng đất, muôi xúc đất, v . v.. 4.1.4. Các bước tiến hành 4.1.4.1. Hiệu chuẩn và chuẩn b ị dụng cụ, thiết bị thí nghiệm 4.1.4.1.1. Rửa sạch và sấy khô dao vòng lấy mẫu, rồi cân khối lượng dao vòng chính xác đến 0,1 g; đo đường kính trong D và chiều cao h của dao v ò ng ch í nh xác đến 0,1 mm; sau đó, tính dung tích, V(cm 3 ) của dao vòng chính xác đến 0,1 cm 3 , theo công thức 1: trong đó: p là số Pi, lấy b ằ ng 3,14; D là đường k í nh trong của dao vòng, cm; h là chiều cao của dao vòng, cm; 4.1.4.1.2. Đo tiết diện ngang của ống đo áp, a (cm 2 ), tại ít nhất l à 5 đoạn chiều cao liên tiếp từ độ cao 30cm của thang đo, mỗi đoạn 30 cm; bằng cách đong th ể tích nư ớ c đ ổ vào từng đoạn để tính ra tiết diện trung b ì nh của đoạn, l ấ y ch í nh xác đến 0,01 cm 2 ; tiết diện ống đo áp l ấ y bằng trị trung b ì nh của tiết di ệ n các đo ạ n v ớ i điều kiện số đo tiết di ệ n ở các đoạn chênh l ệ ch nhau không quá 0 , 01 cm 2 ; CH Ú THÍCH: Thông thường, ống đ o áp c ó chiều dài (cao) từ 2,0 m đến 2,5 m, đường kính trong đồng đều và bằng khoảng từ 8 mm đến 10 mm. 4.1.4.1.3. Kiểm tra các roăng cao su, ống dẫn nước, đầu ống nối và các khóa (van) nước, phải đ ả m bảo các bộ phận này đều nguyên l à nh và kín nước. 4.1.4.1.4. Rửa sạch b ì nh cấp nước, khóa van ố ng dẫn, rồi đ ổ nước máy hoặc nước sạch đã được khử khoáng và khử khí vào đầy b ì nh. 4.1.4.1.5. Rửa, ch ả i sạch các viên đá xốp thấm nước hoặc các tấm kim loại đục lỗ châm kim dùng đặt ở hai đầu mẫu đất thí nghiệm; phải đ ả m bảo các tấm này thấm nước tốt và nhanh hơn khả năng thấm của đất, đồng thời ngăn chặn được các hạt mịn của đất không bị rửa trôi trong quá tr í nh thí nghiệm. Đối với các viên đá xốp, hiệu quả nhất là đem đun sôi trong nước sạch khoảng từ 1 h đến 2 h. 4.1.4.1.6. Thông suốt các đầu ống n ố i dẫn nước gắn ở đế và nắp hộp thấm, phải đảm bảo các ống đầu nối này dẫn được lượng nước nhiều hơn lượng nước thấm qua mẫu; 4.1.4.1.7. Lau sạch bộ dụng cụ chế tạo mẫu để sử dụng khi cần đến. 4.1.4.2. Chuẩn b ị mẫu thí nghiệm 4.1.4.2.1. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm t ừ mẫu đất nguyên trạng a) Thu thập các thông tin về s ố liệu mẫu đất, v ị trí lấy mẫu, công tr ì nh; các ch ỉ tiêu vật lý của đất; b) Dùng mỡ bôi trơn mặt trong của dao vòng lấy mẫu; c) Tháo dỡ các lớp bọc mẫu, rồi cẩn thận lấy ra mẫu đất, ghi số hiệu mẫu và mô tả đất tóm tắt vào sổ thí nghiệm; d) Cắt bỏ từ 5 mm đến 7 mm đầu trên của mẫu, rồi đặt thẳng đứng mẫu với mặt trên lên trên; e) Đặt dao vòng có đầu vát sắc mép lên trung tâm bề mặt mẫu đất. C ẩn thận cắt gọt dần đất th ừ a xung quanh mẫu, rồi ấn đều dao vòng cho ngập dần vào đất; tiếp tục như vậy cho đến khi được trụ đ ấ t nhô cao hơn dao vòng từ 3 mm đến 5 mm, đảm bảo đầy đặn; f) Cắt bỏ đất thừa quá dao vòng, rồi dùng dao lưỡi thẳng gạt bằng bề mặt mẫu cho sát ngang với bề mặt dao vòng. Sau đó, cắt gọt mẫu đất ở mép dưới dao vòng, lấy ra dao vòng chứa mẫu, rồi gạt bằng mặt dưới của mẫu đất cho sát ngang với bề mặt dao vòng; CH Ú THÍCH: Việc l ấ y mẫu đất vào dao vòng th í nghiệm th ấ m phải đảm bảo không c ó khe h ở giữa thành dao vòng và đất, dù là nhỏ; n ế u có, th ì phải xử lý một cách c ẩ n thận. Khi gạt b ằ ng bề mặt hai đầu mẫu, tuyệt đối không được miết đ ấ t làm l ấ p k í n các lỗ hổng vốn có của đất, cũng không được có dầu m ỡ dính lên bề mặt mẫu đất; nếu c ó chỗ lõm do hạt to bị bong ra để lại, th ì dùng vật liệu hạt nh ỏ hơn lấp bù v à o đó. g) Lau sạch mặt ngoài dao vòng, rồi cân khối lượng của dao vòng và mẫu đất ở trong đó, ch í nh xác đến 0,1 g. Đồng thời lấy mẫu đại biểu để xác định độ ẩ m, theo như quy định trong TCVN 4196 : 2012. 4.1.4.2.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm từ mẫu đất bị phá hủy kết c ấ u a) Thu thập các th ô ng tin về số hiệ u mẫu đất, vị tr í lấy mẫu, công tr ì nh, các ch ỉ tiêu vật lý khối lượng thể tích khô và độ ẩ m yêu cầu của mẫu chế bị; b) Đem mẫu đất dùng thí nghiệm rải mỏng lên tấm cao su sạch và để phơi đất khô gió ở trong phòng, rồi dùng ch à y gỗ, cối cùng với ch à y đầu bọc cao su để nghiền rời đất; c) Sàng đất qua lỗ 5 mm; được phép đập vỡ các hạt ít ỏi n ằ m lại trên sàng cho lọt qua sàng này (nếu có); d) Đựng đất vào khay, trộn đều, rồi lấy mẫu đại diện xác định độ ẩm khô gió, theo như quy định trong TCVN 4196 : 2012. Đậy k í n nắp khay đựng đất còn lại dùng cho chế bị mẫ u , trong khi chờ thí nghiệm độ ẩm khô gió; e) Lấy một lượng đất khô gió, m đ .kg (ga m ) , để chế tạo mẫu thí nghiệm có độ chặt theo yêu cầu; m đ . k g t í nh theo công thức 2: m đ. kg = V x g cyc x (1 + 0,01 X w k g ) (2) trong đó: g cyc là khối lượng thể t í ch đất kh ô yêu c ầ u chế bị của mẫu thí nghiệm, g/cm 3 ; V là th ể tích mẫu đ ấ t chế bị để thí nghiệm, b ằ ng d ung tích dao vòng chứa mẫu, cm 3 ; W kg l à độ ẩ m khô gió của đ ấ t dùng chế bị mẫu th í nghiệm, % khối lượng; Đựng mẫu đất đã lấy vào hộp chứa thích hợp. f. L ấ y và chế vào mẫu đất một lượng nước máy hoặc nước sạch đ ã khử khoáng, m n (cm 3 ), để ch ế bị mẫu thí nghiệm có độ ẩm theo yêu cầu; m n t í nh theo c ô ng thức 3: Trong đó: W yc là độ ẩ m yêu cầu chế bị của mẫu thí nghiệm, % khối lượng; Các k ý hiệu khác như tr ê n. g) Trộn đều đất với nước trong hộp đựng, rồi đặt v à o bình giữ ẩ m đ ể ủ ẩm cho đất trong một thời gian từ 8 h đến 10 h, rồi mới đem ra ch ế bị; h) Dùng mỡ để bôi trơn bề mặt trong của dao v ò ng chứa mẫu thí nghiệm thấm, rồi lắp dao vòng vào dụng cụ chế b ị mẫu. Sau đó, lấy mẫu đất đã được ủ ẩm ra, trộn đều, rồi cho đất vào dao v ò ng, đầm chặt tạo mẫu đầy đặn t rong dao vòng; GHI CHÚ: Khi cho đất vào dao vòng đ ể chế bị mẫu, c ầ n d à n đ ề u đất vào xung quanh thành dao vòng, vừa cho đ ấ t vào v ừ a d ù ng đũa nhỏ đ ể chọc, rồi san b ằ ng mặt đ ấ t, sau đ ó mới đặt tấm nén lên đ ấ t và dùng tạ để đầm chặt đ ấ t. i) Tháo d ỡ đế và vòng chụp của dụng cụ chế bị, lấy dao vòng ch ứ a mẫu ra, gạt b ỏ các vết dầu m ỡ trên bề mặt hai đầu mẫu và lau sạch mặt ngoài dao vòng. 4.1.4.3. Ti ế n hành thí nghiệm 4.1.4.3.1. Lắp d ao v ò ng ch ứ a mẫu vào hộp thấm (xem H ì nh A.1a Phụ lục A) theo trình tự: đ ặ t tấm đá xốp thấm nước ho ặ c đĩa đục lỗ châm kim v à o đế của h ộ p thấm; đặt một tờ giấy thấm đã tẩm ướt l ê n đá thấm; lắp các roăng cao su vào vành ch ặ n ngoài ở đế và ở nắp trên; lồng dao vòng ch ứ a mẫu vào roăng cao su chặn nước rò r ỉ giữa th à nh dao vòng và hộp thấm, rồi lắp vào hộp thấm. Lắp hộp thấm cùng với dao vòng chứa mẫu lên đế; đặt một tờ giấy thấm đã tẩm ướt lên bề mặt mẫu đất, rồi đặt tấm đá thấm lên trên; sau đó lắp nắp hộp thấm vào và vặn chặt các bu lông để ép chặt nắp trên với hộp chứa mẫu và với đế hộp, đảm bảo khi thí nghiệm không bị rò rỉ nước giữa thành ngoài dao vòng và hộp chứa mẫu và ở bề mặt tiếp xúc giữa đế, nắp hộp với hộp chứa mẫu; 4.1.4.3.2. Đóng các van (hoặc kẹp) nước a,b,c, rồi nối thông ố ng dẫn nước từ b ì nh cấp nước với ống dẫn nước vào khoảng trống của đế hộp thấm v à ống đo áp (xem Hình A.1 Phụ lục A). Sau đó, nghiêng hộp thấm cho ống thoát khí (3) ở đế chếch lên trên, rồi m ở nhẹ các van a và c để nước từ bình ch ả y v à o khoang trống ở đế hộp thấm, đuổi hết khí trong đó ra ngoài. Khi không còn bọt khí thoát ra nữa, th ì kh ó a van c lại, rồi để hộp thấm trở lại nằm ngang và theo dõi; 4.1.4.3.3. Kiểm tra xem có nước rò rỉ từ trong hộp thấm qua roăng cao su ra ngoài hay không. Nếu có th ì vặn chặt thêm các bu lông. Trường hợp ngay sau đó có nước chảy ra ở ống thoát (10) của nắp trên, thì chứng t ỏ roăng cao su chặn nước giữa thành ngoài dao vòng chứa mẫu với hộp thấm bị h ở ; phải khóa tất cả các van a, b, m ở van c cho nước ở đế hộp ch ả y hết ra ngoài, rồi m ở các bu lông, dỡ nắp trên và lấy dao vòng chứa mẫu ra, thay roăng cao su mới lồng vào dao vòng. Sau đó, lặp lại các thao tác từ đầu để lắp mẫu vào hộp thấm, sao cho sau khi đuổi hết khí trong khoang trống ở đế hộp, không thấy nước rò r ỉ qua các roăng cao su là được. Để yên hộp thấm, chờ cho đến khi có nước chảy giọt nhỏ ổn định ra ở ống thoát (10) của nắp trên, thì bắt đầu tiến hành quan trắc thấm theo 4.1.4.3.4. 4.1.4.3.4. Quan trắc thấm: - M ở nhẹ van (b) để cho nước của thùng cấp nước (1) chảy t ừ từ vào ống đo áp (3), van (c) vẫn khóa. Khi mực nước trong ống đo áp dâng đến độ cao cần thiết (khoảng từ 150 cm đến 200 cm), th ì lập tức khóa van cấp nước (a) lại, đồng thời bấm đồng hồ giây và ghi lại trị số cột nước ban đầu H 1 (cm), theo dõi sự hạ thấp mực nước trong ống đo áp , khi mực nước hạ xuống đến độ cao khoảng 50 cm th ì bấm dừng đồng hồ giây, ghi lại trị số cột nước H 2 (cm), thời gian t trôi qua (giây) và nhiệt độ của nước, T° C . - Lặp lại thí nghiệm và l ấ y số đo như vậy ít nhất l à 3 lần, lấy trị số trung b ì nh của các lần đo để tính toán hệ số thấm của đất. 4.1.5. Tính toán và biểu thị kết quả T í nh hệ số thấm của đất, K th (cm/s), theo công thức 4: trong đó: a l à tiết diện ngang của ống đo áp, cm 2 ; L l à chiều cao (chi ề u dài đường th ấ m) của mẫu đất, cm; F lá tiết diện ngang (tiết diện thấm) của mẫu đ ấ t, cm 2 ; H 1 là chiều cao c ộ t nước ban đ ầ u trong ống đo áp, cm; H 2 l à chi ề u cao cột nước trong ố ng đo áp sau thời gian thấm t, cm, t l à thời gian th ấ m ứng với cột nước từ H 1 , hạ xuống đến H 2 , s (giây); CHÚ THÍCH : Nếu có yêu cầu quy đ ổ i hệ số thấm của đ ấ t ở nhi ệ t của nư ớ c khi thí nghi ệ m về nhiệt độ nào đó của nước, chẳng hạn, về nhiệt độ 20° C , th ì t í nh toán hiệu ch ỉ nh theo công thức 5: trong đ ó : K th20 là hệ số th ấ m của đất quy đổi về nhiệt độ của nước ở 20 ° C , cm/s; K th l à hệ số thấm của đ ấ t ở nhiệt độ của nước khi th í nghiệm, cm/s; h 20 là độ nhớt động lực của nước ở nhiệt độ 20 ° C , có thể tra cứu ở B ả ng B.3 Phụ lục B ; h t là độ nhớt động lực của nước ở nhiệt độ khi thí nghiệm, c ó thể tra cứu ở bảng B.3 phụ lục B; 4.1.6. Báo cáo k ế t quả thí nghiệm Báo cáo kết qu ả thí nghiệm gồm các thông tin sau: - Tên công tr ì nh. Hạng mục công tr ì nh; - S ố hiệu mẫu đất và vị trí lấy mẫu; - Đặc điểm mẫu đất: nguồn gốc, th à nh phần hạt, kết cấu, chất lẫn (nếu có), khối lượng riêng của đất; khối lượng riêng của hợp phần hạt nhỏ hơn 2mm và của hợp phần sỏi sạn; - Phương pháp thí nghiệm áp dụng; - Mẫu thí nghiệm số ..............., kích thước: tiết điện. F …………….. cm 2 , chiều cao h ………. cm; kết cấu: (nguyên trạng hoặc chế bị); độ ẩm ban đầu W............... %; khối lượng thể tích đơn v ị đất khô g c ………. g/cm 3 ; - Hệ số thấm của đất, K t h , cm/s; - Các thông tin có liên quan. 4.2. Phương pháp cột nước không đổi (phương pháp chuẩn, áp dụng cho đất rời) 4.2.1. Quy định chung 4.2.1.1. Phương pháp thí nghiệm này áp dụng để xác định hệ số thấm của đất rời loại cát, quy định trong 1.2; 4.2.1.2. M ẫ u đất lấy d ùng cho thí nghiệm phải đ ả m bảo tính đại diện và đảm bảo về chất lượng, khối lượng, theo như quy định trong TCVN 2683 : 2012. 4.2.1.3. M ẫ u đất thí nghiệm có dạng trụ tròn, đường k í nh tiết d iện ngang D = 10 cm, chiều cao h = 25 cm, được chế bị vào ống mẫu thấm chu ẩ n, đ ả m bảo có độ chặt theo yêu cầu và đồng đều, không c ó khe h ở giữa đất và th à nh trong của ống chứa mẫu. 4.2.1.4. Ghi chép toàn bộ số liệu thí nghiệm và kết qu ả thí nghiệm vào bảng ghi chép thí nghiệm (xem B ả ng B.2 Phụ lục B). 4.2.2. Nguyên tắc Phương pháp này xác định hệ số thấm của đất b ằ ng cách đong lượng nước thấm qua tiết diện thấm của mẫu đất theo chiều từ trên xuống, trong một thời gian nhất định, dưới tác dụng của cột nước có chiều cao không đ ổ i; áp dụng định luật chảy tầng của Darcy để tính hệ số thấm của đất. 4.2.3. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 4.2.3.1. Thiết bị thấm đầu nước không đổi, kiểu ống mẫu thấm, c ó kích thước chuẩn, được mô t ả khái quát tr ê n Hình A.2 phụ lục A, trong đó gồm: - Ố ng mẫu thấm bằng thép (1), có hình trụ tròn, kín đáy, chiều cao 40 cm, đường kính trong 10 cm. Cách đáy 5 cm, được lắp khít một đĩa thấm nước (2), l à m bằng thép cứng, dày khoảng 3 mm, đục lỗ châm kim dày đặc và xuyên suốt chiều dày của tấm. Đĩa này phân chia ống mẫu thấm làm hai phần: + Phần dưới: để chứa nước, có một lỗ ở thành ống thông ra ngoài; lỗ n à y được gắn chặt khít với ống khớp nối (6) có đường kính lỗ bằng 6 mm, rồi kết nối với ống cao su (7). Ố ng cao su (7) được bắt trên thanh trượt của giá đỡ (8), dùng để dẫn nước vào làm bão hòa mẫu khi chế bị và cũng là để điều chỉnh cột nước trong các ống đo áp (4), đồng thời l à dẫn nước thấm ra cho vào bình đong (12), khi thí nghiệm; + Phần trên: dùng để ch ứ a mẫu đất thí nghiệm, cao khoảng 25 cm đến 26 cm; ở một phía của thành ống mẫu, trong phạm vi chiều cao tính từ bề mặt tầm thấm nước (2) khoảng 3 cm, dọc trên một đường thẳng đứng của thành ống, có 3 lỗ có cùng đường kính 6 mm được kết nối với 3 ống đo áp (4) nhờ các ống khớp nối và các ống cao su, khoảng cách giữa trung tâm các lỗ đều bằng nhau v à bằng 10 cm. Miệng các lỗ này ở phía thành trong ống mẫu, được đậy khít bằng lưới giây thép nhỏ, lỗ kim. Ở thành ống, cách miệng ống 3 cm có lỗ tròn đường kính 6 cm, được kết nối với ố ng tràn nước (5) dùng để khống chế mực nước trong ống mẫu thấm khi thí nghiệm luôn ở chiều cao không đổi; - Các ống đo áp (4) b ằ ng thủy tinh, có đường kính trong bằng 6 mm, được lắp thẳng đứng và cố định trên một b ả n gỗ, có cùng thang đo được chia vạch đ ế n 1 mm, để đọc mực nước áp lực tại các mặt cắt ngang tương ứng của mẫu khi thí nghiệm; - Hai lưới dây thép nhỏ, có đường kính vừa đủ bỏ lọt vào ống mẫu thấm, mắt lưới lỗ kim. Một đĩa bằng thép cứng, đục lỗ châm kim tương tự như đĩa 2, dùng để đặt l ê n trên mẫu thử; - Thùng cấp nước (9), có dung tích 5000 cm 3 , có ống dẫn nước (10) và van điều ch ỉ nh (11). 4.2.3.2. Các thiết bị, dụng cụ khác: - Đầm gỗ, gồm đế đầm, cán đầm và quả đầm; đế đầm h ì nh tròn, mặt phẳng, vừa bỏ lọt vào ống mẫu, dùng để chế bị mẫu; - Các thiết bị , dụng cụ khác: như đã nêu trong 4.1.3.3. 4.2.4. Các bước tiến hành 4.2.4.1. Chuẩn bị và lắp ráp thiết bị ống m ẫ u th ấ m 4.2.4.1.1. Ch ả i sạch các tấm kim loại đục lỗ châm kim, lưới thép lỗ nhỏ , các lư ớ i l ỗ kim ở miệng các lỗ trên th à nh trong của ống mẫu kết nối với các ống đo áp; 4.2.4.1.2. Rửa sạch b ì nh cấp nước (9), khóa van ống dẫn (11), rồi đổ nước máy hoặc nước sạch đã khử khoáng và khử kh í v à o đầy b ì nh; 4.2.4.1.3. Lắp ráp thiết bị ống mẫu thấm như thể hiện trên H ì nh A.2. Nối thông ống cấp nước (10) với ống điều ch ỉ nh (7), vẫn kh ó a van (11); 4.2.4.1.4. M ở nhẹ van (11) cho nước từ thùng cấp (9) chảy vào phần dưới của ống mẫu (1); khi mặt nước dâng lên ngang với mặt tấm đục lỗ châm kim đặt ở phần dưới của ố ng mẫu, th ì khóa van (11) lại. Việc chuẩn bị thiết bị như vậy đã hoàn tất. 4.2.4.2. Chu ẩ n bị mẫu thí nghiệm 4.2.4.2.1. Thu thập các thông tin về số hiệu mẫu đ ấ t, vị trí lấy mẫu, các chỉ tiêu cơ lý, khối lượng thể tích khô yêu cầu chế bị. 4.2.4.2.2. Rải mỏng mẫu đất cát dùng cho thí nghiệm lên tấm cao su đã lau sạch, nếu cát ẩm th ì để khô gió thêm, rồi dùng chày gỗ để lăn, nghiền làm rời đ ấ t; sàng đất qua sàng lỗ 5 mm, được phép đập vỡ các hạt ít ỏi nằm lại trên sàng cho lọt qua s à ng này (nếu c ó ); 4.2.4.2.3. Trộn đều đất, rồi lầy mẫu đại biểu để xác định độ ẩm khô gió, theo như quy định trong 14 TCN 125 - 2002. Đựng đ ấ t còn lại vào hộp và đậy nắp lại trong khi chờ đợi kết quả xác định độ ẩm. 4.2.4.2.4. T í nh lượng đất khô gió cần lấy để chế tạo mẫu thí nghiệm có khối lượng th ể t í ch khô yêu cầu, theo công thức 6: m đ . kg = V x g c. yc x (1 + 0,01x W k g ) (6) trong đó: m đ . k g là k hối lượng đ ấ t khô gió cần l ấ y đ ể chế tạo mẫu, g; g c .y c là khối lượng th ể tích đất khô yêu cầu chế tạo mẫu thí nghiệm, g/cm 3 ; V l à th ể tích mẫu thí nghiệm (cm 3 ), được chế tạo trong ống mẫu th ấ m 1 , được tính theo c ô ng thức 6': (Với ống mẫu thấm c ó đường kính tiết diện ngang b ằ ng 10 cm và chiều cao lấy b ằ ng 25 cm. V được l ấ y b ằ ng 1962,5 cm 3 ); W kg là độ ẩ m khô gió của đ ấ t, % khối lượng; là số Pi, l ấ y b ằ ng 3,14. Sau đó, cân lấy một khối lượng đ ấ t m đ . kg từ đất đã được chuẩn bị ở trong khay, cân ch í nh xác đến 1 g, rồi chia đất th à nh 8 (hoặc 10) phần bằng nhau. Như vậy, mỗi phần đất sau khi được đổ vào ống mẫu v à đầm chặt phải đạt chiều dày lớp bằng 25/8 cm (hoặc 25/10 cm) tương ứng. 4.2.4.2.5. Đo chiều s â u h của ống mẫu, t ừ bề mặt tấm kim loại đục lỗ ở phần dưới đến mép trên của ống m ẫ u, ch í nh xác đến 0 , 1 mm. Dùng h để kiểm soát chiều d ày của từng l ớ p đất sau khi đầm chặt tạo mẫu trong ống , đ ả m b ả o chi ề u cao mẫu bằng 25 cm. 4.2.4.2.6. Dùng muôi xúc từng phần một của một mẫu đất cho vào ống mẫu, san bằng, rồi dùng chày gỗ đầm chặt đều đất cho đến chiều dày lớp xác định như nói ở trên, sau đó, m ở nhẹ van (11) để nước ở thùng cấp (9) 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 (11) lại. Dùng mũi dao để rạch, khía, đánh xờm mặt lớp, rồi lặp lại như trên để đầm chặt lớp đất thứ hai. Cứ như vậy, cho từng phần đất v à o ố ng mẫu và đầm chặt cho đến hết phần đất cuối cùng. 4.2.4.2.7. Sau khi cho hết đất vào ống mẫu và đầm chặt, san b ằ ng mặt đất, rồi đo chính xác chiều sâu còn lại của ống mẫu (từ mép trên của ống đến mặt đất trong ống); từ đó xác định chiều dài của mẫu chế bị để t í nh toán kiểm tra lại khối lượng thể tích đất khô của mẫu thí nghiệm. Khối lượng thể tích đất khô của mẫu chế tạo được phép chênh lệch không quá 0,01 g/cm 3 so với yêu cầu. 4.2.4.2.8. Đặt một tấm đĩa đục lỗ châm kim (2) lên trên mặt mẫu đất, rồi rải một lớp cát thô lẫn sỏi hạt nhỏ, dày khoảng 2 cm đến 3 cm, lên trên đĩa đục lỗ để làm lớp ch ố ng xói. CH Ú THÍCH: Đối với đất r ờ i loại cát có một ít hạt mịn, cần rải lên tấm kim loại đục lỗ châm kim một l ớ p khoảng 2cm cát hạt trung đến hạt thô, san bằng và đầm chặt, rồi đặt đ ĩ a lưới thép lỗ kim l ên tr ê n, sau đó mới cho đ ấ t vào chế bị mẫu, đ ể đ ề phòng hạt mịn bị rửa tr ô i trong quá tr ì nh thí nghiệm; trường hợp này, chiều cao mẫu thí nghiệm phải t í nh t ừ b ề m ặ t lớp cát lót 4.2.4.3. Tiến hành thí nghiệm 4.2.4.3.1. V ẫn n ố i ống cấp nước (10) với ống điều chỉnh (7), rồi m ở nhỏ van (11) cho nước từ thùng cấp chảy vào ống mẫu đất rất từ từ để đuổi ra hết khi trong mẫu đất. Khi có nước tràn nhẹ ra ở ống tràn nước (5), th ì kẹp chặt ống điều ch ỉ nh (7) và khóa van (11) lại, tách ống điều ch ỉ nh (7) và ống cấp nước (10) rời nhau; 4.2.4.3.2. Kiểm tra xem ở đầu nối của các ống đo áp có kín nước và mực nước trong các ống đo áp có ngang với nhau và ngang với ố ng tr à n (5) hay không. Nếu có rò r ỉ nước hoặc mực nước trong các ống đo áp không ngang bằng nhau (do ống đo áp nào đó bị tắc) th ì phải xử lý , bằng cách dùng máy hút kh í hút tắc ở áp lực phù hợp; nếu đạt yêu cầu th ì tiếp tục tiến hành theo 4.2.4 . 3.3. 4.2.4.3.3. V ẫn kẹp chặt ống điều ch ỉ nh (7) và khoá van cấp nước (11). Điều chỉnh thanh trượt của giá đỡ để nâng ố ng điều chỉnh (7) lên đến độ cao ngang với khoảng 2/3 chiều cao mẫu đất, rồi m ở nhỏ van (11) để nước chảy vào ống mẫu, điều chỉnh van (11) sao cho có nước tràn nhỏ ra ống (5), th ì mở kẹp ống điều chỉnh (7) để cho nước thấm qua mẫu ch ả y ra ngoài. Theo dõi và điều chỉnh van (11) sao cho luôn có nước tràn nh ỏ giọt ra ở ống (5). 4.2.4.3.4. Khi mực nước trong các ống đo áp đã ổn định , đọc v à ghi lại chiều cao cột nước trong ống đo áp bên trên (H 1 ) và ống đo áp bên dưới (H 2 ), chính xác đến 1mm; đồng thời đặt ống đong (12) hứng nước thấm ra từ ống (7) và bấm đồng hồ giây, theo dõi. Khi nước trong ống đong đạt được 500 cm 3 , lập tức bấm đồng hồ giây ngừng chạy, ghi lại thời gian thấm và nhiệt độ của nước ở trong phòng . C ần lưu ý: Khi h ứ ng lượng nước thấm ra , miệng ống điều tiết (7) không được để ngập trong nước. Lặp lại như trên, đo lần thứ hai rồi lần thứ ba để lấy kết qu ả trung bình các số liệu đo thấm ở độ dốc th ủy lực này. 4.2.4.3.5. Điều chỉnh thanh trượt của giá đỡ, hạ thấp ống đi ề u ch ỉ nh (7) đến vị tr í khoảng 1/3 chiều cao mẫu để thay đổi độ dốc thủy lực. Sau đó, lặp lại các thao tác như nêu trong 4.2.4.3.4 để đo thấm của đất ứng với độ dốc thuỷ lực này. 4.2.5. Tính toán và biểu thị kết quả 4.2.5.1. T í nh khối lượng thể tích đơn vị đất khô của mẫu thí nghiệm, g c (g/cm 3 ), theo công thức 7: trong đó: m đ. kg là khối lượng đ ấ t khô gi ó dùng chế tạo mẫu, g; W kg là độ ẩm kh ô gi ó của đất, % khối lượng; F là tiết diện ngang của ống mẫu, cm 2 ; h l à chiều cao mẫu đất trong ống, cm. 4.2.5.2. Tính hệ số rỗng của đất, e, theo công thức 8: trong đó: r s l à khối lượng riêng của đất, g/cm 3 ; g c như trên. 4.2.5.3. Tính hệ số thấm của đất, K th ứng với chiều cao cột nước ở các ố ng đo áp sử dụng v à nhiệt độ nước T° C khi thí nghiệm, theo công thức 9: trong đó: K t h là hệ số th ấ m của đ ấ t ở nhiệt độ nước t hí nghiệm, cm/s; Q l à lượng nước th ấ m hứng được trong thời gian t, cm 3 ; F là tiết diện thấm của mẫu đ ấ t, bằng tiết diện ngang của ống mẫu, cm 2 ; t l à thời gian thấm (gi â y); H là hiệu s ố của chiều cao cột nước trong 2 ống đo áp (ống đo áp cao và ống đo áp th ấ p), chẳng hạn , ở ố ng số 1 và ống số 2, cm, nghĩa là: H = H 1 -H 2 (9) trong đó: H 1 là chiều cao cột nước trong ố ng đo áp cao, cm; H 2 là chiều cao cột nước trong ố ng đo áp th ấ p , cm; L là chiều dài thấm, bằng kho ả ng cách giữa tâm 2 l ỗ ở thân ống mẫu kết nối với 2 ống đo áp, (ống đo áp cao và ống đo áp thấp) tương ứng, cm. CHÚ THÍCH: 1. Hệ số th ấ m của đấ t lấy bằng trị số trung b ì nh hệ số thấm xác định được ứng với các độ dốc thủy lực khác nhau đ ã áp dụng thí nghiệm. 2. N ế u yêu cầu quy đ ổ i hệ số thấm của đ ấ t ở nhiệt độ của nước khi thí nghiệm về nhiệt độ nào đó của nước, được tính toán hiệu chỉnh theo CHÚ THÍCH của 4.1.5. 4.2.6. Báo cáo kết quả thí nghiệm Báo cáo kết quả thí nghiệm gồm các thông tin sau: - Tên công trình. Hạng mục công trình; - Số hiệu mẫu đất và vị trí lấy mẫu; - Đặc điểm mẫu đất (nguồn gốc, thành phần hạt, chất lẫn, khối lượng riêng); - Phương pháp thí nghiệm áp dụng; - Số hiệu mẫu thí nghiệm; kích thước mẫu; khối lượng thể tích đơn v ị đất khô của mẫu thí nghiệm; phương pháp chế bị mẫu; - Hệ số thấm của đất K t h , (cm/s); - Các thông tin khác có liên quan. PHỤ LỤC A (Tham khảo) Thiết bị thí nghiệm thấm CHÚ DẪN 1: 1. Bình cấp nước dung tích 5000ml 2. Hộp thấm 3. Ống đo áp 4. Ống dẫn nước a, b, c - Các khóa van nước CHÚ DẪN 2: 1. Vòng hộp thấm 2. Nắp dưới và nắp trên 3. Ống thoát khí 4. Lỗ nước vào 5. Dao vòng chứa mẫu 6. Bu lông 7. Các roăng cao su 8. Đá thấm 9. Mẫu đất 10. Ống dẫn nước thấm ra Hình A.1a - Thiết bị thí nghiệm thấm đầu nước thay đổi (kiểu hộp thấm) Hình A.1.b - Hộp thấm CHÚ DẪN: 1. Thùng kim loại tr ò n k í n đáy 2. Bản kim loại đục lỗ 3. L ỗ đo áp 4. Các ống đo áp số 1 , số 2 và số 3 5. Lỗ tràn nước 6. Lỗ thoát nước thấm ra 7. Ố ng điều tiết 8. Giá đ ỡ thanh trượt 9. B ì nh c ấ p nước dung t í ch 10 lít 10. Ố ng c ấ p nước 11. Van đóng nước 12. Thùng đo có dung tích 500ml 13. Nhiệt độ kế 14 . Mẫu thí nghiệm 15. Tầng cát sỏi H ì nh A.2 - Thiết bị thí nghiệm thấm đ ầ u nước không đổi (Kiểu ống mẫu thấm) CHÚ DẪN 1. Đế 2. Khuôn mẫu h-chiều cao D-đường kính 3. Ố ng chụp 4. Tấm nén 5. Cần dẫn hướng 6. Quả tạ 7. Bu lông Hình A.3 - Sơ họa c ố i ch ế bị m ẫ u đất PHỤ LỤC B (Quy định) Các bảng ghi chép Bảng B.1 - Bảng ghi chép thí nghiệm th ấ m theo phương pháp đ ầ u nước thay đ ổ i - Tên công tr ì nh: ………………………………….. ; Hạng mục công tr ì nh: ………………………. - Số hiệu mẫu đất: ………………………………… ; Vị trí và độ sâu lấy mẫu: …………………… M ẫ u thí nghiệm số ………………………………… ; Kết cấu …………… ; tiết diện F …………… cm 2 , chiều cao h ……………… loại đất …………….. ; Khối lượng thể t í ch đơn v ị đất khô g c ……... g/cm 3 . - Hộp thấm số ……………………… Tiết diện ống đo áp, a ……………………………………… cm 2 . - Thời gian thí nghiệm: Bắt đầu ………………………… ; Kết thúc: ………………………………….. Thời gian thí nghiệm Chiều cao cột nước trong ốn g đo áp Nhiệt độ của nước T 0 C Hệ số thấm, K th (cm/s) Hệ s ố thấm b ì nh quân, K th, tb (cm/s) Ngày, giờ, phút bắt đầu Ngày, giờ, phút kết thúc Th ờ i gian th ấ m t (s) Ban đầu H 1 , (cm) Khi kết thúc H 2 (cm) Người thí nghiệm …….. ngày ….. th á ng ….. năm ….. Người kiểm tra Bảng B.2 - Bảng ghi chép thí nghiệm th ấ m theo phương pháp đ ầ u nước không đ ổ i - Tên công tr ì nh: ……………………………. ; Hạng mục công trình: ………………………………. - Số hiệu mẫu đất: ………………………….. ;.Đ ộ sâu lấy mẫu: ……………………………………… - M ẫ u thí nghiệm số: ……………………….. ;Kết cấu: …………….. ; loại đất ……………………… - Khối lượng thể tích đơn vị đất khô g c ……………….. g/cm 3 ; Hệ số rỗng e 0 …………………….. - Tiết diện mẫu F ……………… cm 2 , chiều cao h …………… cm; ống thấm số: ……………….. - Thời gian thí nghiệm: Bắt đầu ………………….. ; Kết thúc: ……………………………………… Thời gian thí nghiệm Lượng nước thấm Q (cm 3 ) Chiều cao cột nước trong ống đo áp Chi ề u dài thấm giữa 2 lỗ th ô ng với hai ống đo áp sử dụng L (cm) Nhiệt độ nước T° C Hệ số thấm, K th (cm/s) Hệ số thấm b ì nh quân K t h ,t b (cm/s) Ngày, giờ, phút bắt đ ầ u Ngày, gi ờ , phút kết thúc Thời gian thấm t (s ) ống trên H 1 (cm) ống dưới H 2 (cm) Người thí nghiệm …….. ngày ….. th á ng ….. năm ….. Người kiểm tra Bảng B.3 - Bảng tra sẵn độ nhớt động lực của nước, h (10 -3 Pa) ở các nhiệt độ T 0 C T° C h T° C h T° C h T° C h 10 , 0 1,36 14,0 1,52 18,0 1,68 22,0 1,85 10,5 1,38 14,5 1,55 18,5 1,70 22,5 1,87 11,0 1,40 15,0 1,56 19,0 1,72 23,0 1,89 11 , 5 1,42 15,5 1,58 19,5 1 , 74 24,0 1,94 12,0 1,44 16,0 1,60 20,0 1 , 76 25,0 1 , 98 12,5 1,46 16,5 1,62 20,5 1 , 78 26,0 2,03 13,0 1,46 17,0 1 , 64 21,0 1,80 27,0 2,07 13,5 1,50 17,5 1,66 21 , 5 1,82 28,0 2,17 PHỤ LỤC C (Tham khảo áp dụng) Phương pháp thí nghiệm thấm với mẫu rút gọn và tính toán quy đổi hệ số thấm của đất dính có chứa nhiều s ỏ i sạn (*) Lời nói đầu Phụ lục C của Tiêu chuẩn TCVN 8723 : 2012 dẫn ra phương pháp thí nghiệm mẫu rút gọn v à t í nh toán quy đổi hệ số th ấ m của đất dính c ó nhiều sạn sỏi hạt trung đến hạt to (còn gọi là đất hỗn hợp hạt mịn và hạt thô quá cỡ), khi không có thiết bị thí nghiệm thấm mẫu lớn phù hợp với đất chứa nhiều hạt to theo quy định ở 4.1.1.3 của tiêu chu ẩ n n à y. C1. Phạm vi áp dụng Phụ lục này á p dụng được cho các đất hạt mịn (đất sét, đất bụi) và đất cát pha sét lẫn bụi hoặc pha bụi lẫn sét, có lượng chứa sạn sỏi tới cận 50% khối lượng, trong đó có thể có tới 15% khối lượng sạn s ỏ i hạt to (hạt từ 20 mm đến 60 mm), có độ chặt tự nhiên hoặc do đầm chặt theo yêu cầu, khi xác định hệ số thấm của đất trong phòng thí nghiệm, dùng cho xây dựng công tr ì nh thủy lợi. C2. Thuật ngữ, đị nh nghĩa, kí hiệu và đơn vị đo Trong Phụ lục C sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa nói ở Điều 3 của Tiêu chuẩn này và thuật ng ữ , định nghĩa và ký hiệu, đơn vị đo sau: C .2.1 . M ẫ u đất rút gọn (reduced soil specimen) l à mẫu thí nghiệm được chế bị từ phần vật liệu hạt nh ỏ (hạt lọt qua mắt s à ng 2 mm) của đất ch ứ a sỏi sạn, với độ ẩm th í ch hợp, có khối lượng thể t í ch đơn vị đất kh ô b ằ ng khối lượng thể tích đơn vị đất khô của ch í nh nó ở trong khối đ ấ t chứa sạn sỏi. C.3. Quy đ ị nh chung Như đã nêu ở 4.1.1.2; 4.1.1.3; 4.1.1.5 và 4.1.1.6 tại 4.1.1 của tiêu chuẩn này. C.4. Nguyên tắc Áp dụng thí nghiệm thấm theo phương pháp cột nước thay đổi, với mẫu thí nghiệm rút gọn; sau đó, t í nh toán quy đổi hệ số thấm của đất chứa sạn sỏi theo công thức thực nghiệm, trong đó có xét sự ảnh hư ở ng của sỏi sạn đến tính thấm của đất chứa s ỏ i sạn là theo thể tích mà nó chiếm chỗ trong một đơn vị thể tích đất chứa s ỏ i sạn, được thể hiện dưới dạng hệ số hiệu chỉnh l à h à m số mũ của cơ số logarit tự nhiên. C.5. Thiết bị, dụng cụ Như đã được quyết định từ 4.1.3.1 đến 4.1.3.4 trong 4.1.3. C.6. Các bước ti ế n hành C .6.1 Thu thập đ ầy đủ các thông tin, các số liệu cơ bản, g ồ m: - Tên công tr ì nh, hạng mục công tr ì nh; (*) CHÚ THÍCH: Phương pháp thí nghiệm được tham khảo á p dụng đ ể xác đ ị nh gần đ úng hệ s ố thấm của đ ấ t chứa nhi ề u sạn sỏi hạt trung đến hạt to , khi không có thiết b ị th ấ m m ẫ u l ớ n phù hợp theo quy định tại 4 . 1.1 . 3 , dù ng cho x â y dựng công trình thủy lợi. Phương pháp thí nghiệm thấm n à y là một t rong số các kết qu ả của đề tài Khoa học c ấ p Bộ d o TS. Phạm V ă n Th ì n (Viện Khoa học Thủy lợi) l à m chủ nhiệm; đề tài đ ã đoạt giải Ba VIFOTEC năm 2000 . - S ố hiệu mẫu đất và độ sâu lấy m ẫ u; - Các ch ỉ tiêu vật lý của đất, gồm: thành phần hạt, hàm lượng sỏi sạn; khối lượng riêng của đất chứa sỏi sạn, của riêng hợp phần hạt nhỏ hơn 2mm v à của hợp phần hạt s ỏ i sạn; - Mẫu đất ch ứ a s ỏ i sạn có kết cấu nguyên trạng hoặc bị phá hủy. Nếu mẫu đất bị phá hủy kết cấu, th ì cần biết độ ẩm và khối lượng thể tích đơn vị đất khô yêu cầu đầm ch ặ t của đất chứa sỏi sạn; nếu mẫu đất nguyên trạng th ì cần biết độ ẩ m tự nhiên và khối lượng thể t í ch đơn vị đất tự nhiên v à khối lượng thể tích đơn vị đất khô của đất chứa sỏi sạn. - Giới hạn chảy, giới hạn dẻo của đất; - Các thông tin khác có liên quan. C .6.2 . Hiệu chuẩn thiết bị, dụng cụ thí nghiệm: như nêu trong 4.1.4.1 C .6.3 . Chuẩn b ị mẫu thí nghiệm rút gọn, đ ược chế bị từ hợp phần hạt nhỏ hơn 2 mm của đất Việc chuẩn bị mẫu thí nghiệm rút gọn từ đất bị phá hủy kết cấu cũng như từ đất nguyên trạng được tiến hành theo tr ì nh tự từ C .6.3.1 đến C .6.3.5; C .6.3.1 . Nghiền rời đất dùng cho thí nghiệm, rồi sàng đất qua sàng lỗ 2 mm, đảm b ả o các hạt nằm lại trên sàng đều sạch hết hạt mịn. Trộn đều phần đất lọt sàng, rồi lấy mẫu đại biểu xác định độ ẩ m khô gió, theo như quy định trong 14 TCN 125 - 2002, đựng đất còn lại trong hộp có nắp đậy kín, dùng để chế bị mẫu rút gọn. C .6.3.2 . Tính khối lượng thể tích đơn vị đ ấ t khô của mẫu rút gọn, chế bị để thí nghiệm, g c . đ (g/cm 3 ), theo công thức C1: trong đ ó : m G là hàm lượng sỏi sạn , % khối lượng; r G là khối lượng riêng của sỏi sạn, g/cm 3 ; g c.hh l à khối lượng thể t í ch đơn vị đất khô của đất chứa sỏi sạn c ó kết cấu tự nhiên hoặc đầm chặt theo yêu cầu, g/cm 3 . C.6.3.3. Lấy một khối lượng đất khô gi ó m kg (gam) đã được chuẩn bị tại C .6.3.1, cho vào bát đựng để chế bị mẫu rút gọn; khối lượng đất m kg tính theo công thức C2: m kg = V x g c.đ x (1 + 0,01 x Q kg ) (C2) trong đó: V là th ể t í ch khuôn ch ế bị mẫu, b ằ ng thể t í ch dao vòng chứa m ẫu thí nghiệm , cm 3 ; W kg l à độ ẩm khô gió của đất, % khối lư ợ ng, đ ã được xác định tại C6 . 3 . 1. g c.đ như tr ê n C .6.3.4 . Lấy một lượng m n nước máy hoặc nước s ạ ch đã khử khoáng ch ế vào đất đ ể chế bị mẫu. m n (gam ho ặ c cm 3 ), tính theo công thức C3 : trong đ ó: w c b l à độ ẩm ch ế bị của đất , % khối lượng, Các kí hiệu khác như tr ê n; CHÚ TH Í CH: Theo kinh nghiệm, có thể lấy độ ẩ m ch ế bị (W cb ) bằng giới hạn dẻo của đất (W p ) c ộ ng thêm từ 2 % đến 3 % hoặc lấy bằng độ ẩ m đầm nén tốt nh ấ t của phần hạt lọt sàng 2 mm của đ ấ t (nếu có). Cũng có th ể chế vào mẫu đất một lượng nước vừa đủ làm ẩ m đ ấ t đ ể đầm chặt tạo mẫu đất có l ỗ rỗng đồng đề u , b ằ ng cách dò dần: v ừ a chế nước vào đất vừa trộn đ ề u đất với nước, cho đến khi th ấ y đất sẫm m à u và h ì nh thành vón kết; nếu l ấ y đất vào lòng bàn tay và nắm chặt, th ì đất d í nh chặt th à nh cục mà lòng bàn tay không bị ướt bẩn là được. C .6.3.5 . Dùng dao trộn đều mẫu đất với nước trong bát; sau đó, đặt bát đất vào bình giữ ẩm, đậy nắp b ì nh để ủ ẩ m đất sâu khoảng từ 8 h đến 10 h rồi mới đem ra chế bị mẫu. C .6.3.6 . Đem đất đã được ủ ẩ m ra trộn lại thật đều, rồi cho đất vào dao vòng chứa mẫu thấm đ ã được lắp ráp vào dụng cụ chế bị mẫu, đầm chặt đất tạo mẫu đầy đặn trong dao vòng. Sau đó lấy ra dao vòng chứa mẫu để sử dụng thí nghiệm (việc chế bị này tiến hành tương tự như đã được nêu từ điểm h đến điểm i và CH Ú TH Í CH trong 4.1.4.2.2 của phương pháp thí nghiệm cột nước thay đổi) C .6.4 Tiến hành thí nghiệm và ghi chép số liệu Lắp ráp mẫu thí nghiệm vào thiết bị hộp thấm, rồi tiến hành thí nghiệm và quan trắc thấm theo như đã nêu từ 4.1.4.3.1 đến 4.1.4.3.4 khoản 4.1.4.3 củ a phương pháp thí nghiệm cột nước thay đổi. C.7. Tính toán và biểu thị k ế t quả C .7.1 . Kiểm tra, chỉnh lý các s ố liệu ghi chép thí nghiệm. C .7.2 . Tính độ ẩm của đất chứa sỏi sạn có kết cấu nguyên trạng, W hh , theo như quy định trong 14 TCN 125-2002. C .7.3 . Tính khối lượng thể tích đơn vị đất tự nhiên của đất chứa sỏi sạn, g w . hh , rồi tính khối lượng thể tích đơn vị đất khô, g c . hh , theo như quy định tr o ng 14 TCN 126 - 2002. CHÚ TH Í CH: Đối với m ẫ u đ ấ t ch ứ a sỏi sạn bị phá hủy k ế t c ấ u, độ ẩ m và khối lượng th ể tích đơn vị đ ấ t khô theo như yêu cầu. C .7.4 . Tính hệ s ố rỗng của đất chứa s ỏ i sạn theo công thức C4: trong đó: r hh l à khối lượng riêng của đất chứa s ỏ i sạn, g/cm 3 ; g hh l à kh ố i lượng thể tích đơn vị đ ấ t kh ô của đất chứa sỏi sạn, g/cm 3 C.7.5. T í nh hệ số thấm của mẫu đất rút gọn, được chế bị từ hợp phần hạt nhỏ hơn 2 mm của đất, K t h (cm/s), theo công thức 4 nêu trong 4.1.5 của phương pháp thí nghiệm mực nước thay đổi. C .7.6 . Tính quy đổi hệ số thấm của đất chứa sỏi sạn , K t h , hh (cm/s), theo công thức C5: trong đó: K th .h h là hộ số thấm quy đổi của đất chứa sỏi sạn, cm/s; e là cơ số logarit tự nhiên, b ằ ng 2,72; K th là hệ số th ấ m của mẫu đ ấ t rút gọn, được ch ế b ị từ hợp ph ầ n hạt nhỏ hơn 2 mm, cm/s; M là th ể tích của s ỏ i sạn chiếm chỗ trong một đơn v ị thể t í ch đ ấ t chứa sỏi sạn, biểu thị b ằ ng s ố thập phân, được t í nh theo công thức C5': trong đó: m G l à hàm lượng sỏi sạn, % khối lượng g c .hh là khối lượng th ể t í ch đơn v ị đ ấ t khô của đ ấ t chứa sỏi sạn, g/cm 3 ; r G là khối lượng riêng của hạt sỏi sạn, g/cm 3 . C8. Báo cáo kết quả thí nghiệm Kết quả thí nghiệm gồm các thông tin sau: a) Tên công trình, hạng mục công trình; b) Số hiệu hố khoan, hố đào; c) Số hiệu mẫu đất v à độ sâu l ấ y mẫu; d) S ố hiệu mẫu thí nghiệm; e) Đặc điểm mẫu đất chứa sỏi sạn (thành phần hạt, hàm lượng sỏi sạn, kết cấu, độ ẩm và khối lượng thể tích đơn vị ban đầu; khối lượng riêng của đất chứa sỏi sạn, sỏi sạn v à hợp ph ầ n hạt nhỏ hơn 2 mm); f) Phương pháp thí nghiệm áp dụng; g) Mẫu đất rút gọn (kích thước mẫu, khối lượng thể tích đ ơ n vị đất khô v à độ ẩ m ch ế bị); h) Hệ số th ấ m của mẫu đ ấ t rút gọn, K th , cm/s; i) Hệ số thấm quy đổi của đ ấ t chứa sỏi sạn, K th, hh , cm/s; k) Các thông tin khác c ó liên quan. MỤC LỤC L ời nói đầu ……………………………………………………………………………………………….. TCVN 8723:2012 Đất x â y dựng công trình thủy lợi - Phương pháp xác định hệ số th ấ m của đất trong phóng thí nghiệm ………………………………………………………………………………… 1. Phạm vi áp dụng …………………………………………………………………………………….. 2. T à i liệu viện dẫn …………………………………………………………………………………….. 3. Thuật ngữ, định nghĩa, ký hiệu và đơn vị đo ……………………………………………………. 4. Các phương pháp thí nghiệm …………………………………………………………………….. 4.1. Phương pháp cột nước thay đổi (phương pháp chuẩn, áp dụng cho đất dính) ………….. 4.2. Phương pháp cột nước không đổi (phương pháp chu ẩ n, áp dụng cho đất rời) …………. Phụ lục A ………………………………………………………………………………………………. Phụ lục B ………………………………………………………………………………………………. Phụ lục C ……………………………………………………………………………………………….