Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn hay thường được viết tắt là SPT (Standard Penetration Test) là một thí nghiệm xuyên tại hiện trường nhằm đo đạc các tính chất địa kỹ thuật của đất.
Phương pháp thí nghiệm này thường được áp dụng cho nhiều công trình khảo sát xây dựng vì một số ưu điểm: thiết bị đơn giản, thao tác và ghi chép diễn giải kết quả khá dễ dàng, dùng cho nhiều nền đất và độ sâu khảo sát, chi phí thấp…
Mục đích
Thí nghiệm dùng để đánh giá:
– Sức chịu tải của đất nền
– Độ chặt tương đối của nền đất cát
– Trạng thái của đất loại sét
– Độ bền nén một trục (qu) của đất sét
– Kết hợp lấy mẫu để phân loại đất
Nguyên lý thí nghiệm
Thí nghiệm sử dụng một ống mẫu thành mỏng với đường kính ngoài 50 mm, đường kính trong 35 mm, và chiều dài 650 mm. Ống mẫu này được đưa đến đáy lỗ khoan sau đó dùng búa trượt có khối lượng 63,5 kg cho rơi tự do từ khoảng cách 760 mm. Việc đóng ống mẫu được chia làm ba nhịp, mỗi nhịp đóng sâu 150 mm tổng cộng 450 mm, người ta sẽ tính số búa trong mỗi nhịp và chỉ ghi nhận tổng số búa trong hai nhịp cuối và hay gọi số này là “giá trị N”.
Trong trường hợp sau 50 búa đầu mà ống mẫu chưa cắm hết 150 mm thì người ta chỉ ghi nhận 50 giá trị này. Số búa phản ảnh độ chặt của nền đất và được dùng để tính toán trong địa kỹ thuật..
Dụng cụ thí nghiệm
– Ống mẫu: đường kính ngoài 50,8mm, đường kính trong 34,9mm, chiều dài ống chẻ: 609mm, chiều dài mũi đóng là 57,1mm.
– Tạ có trọng lượng 63,5kg, rơi tự do trên đế nện.
– Đế nện.
– Cần trượt định hướng.
Búa đóng SPT
Trình tự thí nghiệm
– Bước 1: Khoan tạo lỗ đến độ sâu dự định thí nghiệm, vét sạch đáy, hạ ống mẫu SPT và lắp đặt đế nện, cần, tạ…
– Bước 2: vạch lên cần đóng 3 khoảng, mỗi khoảng 15cm (tổng chiều sâu đóng 45cm).
– Bước 3: Cho tạ rơi tự do ở độ cao 76cm, đếm và ghi số tạ đóng cho từng khoảng 15cm.
– Bước 4: lấy chỉ số tạ đóng của 30cm cuối cùng làm chỉ số SPT.
Khoảng cách thí nghiệm SPT thông thường từ 1 – 3m, tùy theo độ đồng nhất của đất nền.
Xử lý kết quả thí nghiệm
Trong đất cát hạt mịn, số lần đóng búa N cần thiết để hạ ống mẫu tiêu chuẩn xuống độ sâu 30 cm cuối cố thể thay đổi tuỳ thuộc vào độ sâu mực nước ngầm. Nếu N* là số nhát búa thực hiện để hạ ống mẫu xuống 30 cm cuối ở độ sâu dưới mực nước ngầm trong đất cát hạt mịn thì giá trị N thực tế cần được hiệu chỉnh theo công thức sau của Terzaghi và Pek :
N = 15 + ½( N – 15)
Kết quả thí nghiệm SPT trong lỗ khoan địa chất công trình được ghi trực tiếp trong sổ quan trắc địa chất thuỷ văn – địa chất công trình lỗ khoan với các số liệu N30 (số nhát búa ở khoảng thí nghiệm thứ hai – 30cm), N45 (số nhát búa ở khoảng thí nghiệm thứ ba – 45cm) – N30 + N45
Khi lập cột địa tầng (thiết đồ) lỗ khoan địa chất công trình có thí nghiệm SPT, tiến hành vẽ biểu đồ biến đổi giá trị N theo chiều sâu thí nghiệm.
Sử dụng kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn
– Đánh giá độ chặt tương đối của cát (theo Terzaghi và Pek)
Giá trị N (số búa)
Độ chặt tương đối của cát
0 ¸ 4
Rất xốp (rất rời rạc)
4 ¸10
Xốp (rời rạc)
10 ¸ 30
Chặt vừa
30 ¸ 50
Chặt
> 50
Rất chặt
– Xác định trạng thái đất và độ bền của đất loại sét trong trạng thái ứng suất một trục (qu) – Theo Terzaghi và Pek.
Giá trị N (số búa)
Trạng thái đất
Độ bền qu(kg/cm2)
< 2
Chảy
< 0,25
2 ¸ 4
Dẻo chảy
0,25 ¸ 0,5
4 ¸ 8
Dẻo mềm
0,5 ¸ 1
8 ¸ 15
Dẻo cứng
1 ¸ 2
15 ¸ 30
Nửa cứng
2 ¸ 4
> 30
Cứng
> 4
Độ bền kháng nén của đất trong trạng thái ứng suất một trục có thể được xác định tuỳ thuộc vào giá trị N, căn cứ vào những tương quan sau đây :
– Đất sét: qu = N / 4
– Đất sét bụi: qu = N / 5
– Đất sét pha cát và đất bụi: qu = N / 7,5
Kết quả thí nghiệm SPT được mô tả bên phải hình trụ hố khoan
Tiêu chuẩn hướng dẫn thí nghiệm
– Tiêu chuẩn Việt Nam: TCXD 226:1999
– Tiêu chuẩn ASTM: D 1586
PNgeo.com
XEM THÊM:
– Tại sao phải khảo sát địa chất công trình?
– Các bước tiến hành khảo sát địa chất
– Sản phẩm, thời gian và chi phí khảo sát địa chất công trình
– Quy trình khoan khảo sát địa chất công trình
– Công tác nghiệm thu ngoài hiện trường
– Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình
– Những sai sót trong công tác khoan khảo sát địa chất
…
… Tài liệu khác