Bài giảng Giới thiệu về công tác đất - Nguyễn Duy Long

Nội dung text: Bài giảng Giới thiệu về công tác đất - Nguyễn Duy Long

1. 2/23/2010 GIỚITHIỆUVỀ CÔNG TÁC ĐẤT ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 1 2 NỘI DUNG Các loại công trình đất Các loại công tác đất Phân cấp đất theo biện pháp thi công thủ công Phân cấp đất theo thi công cơ giới Hệ thống phân loại đất thống nhất Phân loại đất theo OSHA – Hoa Kỳ Các tính chấtcủa đất ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 1
2. 2/23/2010 3 CÁC LOẠI CÔNG TRÌNH ĐẤT Loại công trình đất Theo thờigian Theo mặtbằng sử dụng xây dựng Lâu dài Tạmthời Chạy dài Tập trung ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 4 CÁC LOẠICÔNGTÁCĐẤT Đào (excavate, dig) Đắp (embark) San (cut, level) Bóc (strip) Lấp (fill, backfill) Đầm (compact) Nguồn: Peurifoy và các tác giả, 2005 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 2
3. 2/23/2010 PHÂN CẤP ĐẤTTHEOBIỆN 5 PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG Nhóm Tên đất Công cụ tiêu đất chuẩn xác định nhóm đất I .Đất phù sa, cát bồi, đất màu, đất mùn, đất hoàng thổ, Dùng xẻng xúc đất đen dễ dàng .Đất đồisụtlở hoặc đấtnơi khác đem đổ (thuộc nhóm đấtIV trở lại) chưabị nén chặt II .Đất cát pha thịthoặcthịt pha cát Dùng xẻng cải .Đất cát pha sét tiến ấnnặng tay .Đất màu ẩm ướt nhưng chưa đến trạng thái dính dẻo xúc được .Đất nhóm III hoặcIV sụtlở hoặc đấtnơi khác đem đến đổ đãbị nén chặtnhưng chưa đếntrạng thái nguyên thổ .Đất phù sa, cát bồi, đất màu, đất mùn, đất hoàng thổ tơi xốpcólẫngốcrễ cây, mùn rác, sỏi đá, gạch vụn, mảnh sành kiếntrúcđến 10% thể tích, hoặc 50-150 kg/m3 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ PHÂN CẤP ĐẤTTHEOBIỆN 6 PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG Nhóm Tên đất Công cụ tiêu đất chuẩn xác định nhóm đất III .Đất sét pha thịt, đất sét pha cát Dùng xẻng cải .Đất sét vàng hay cát trắng, đấtthịt, đất chua, đấtkiềm tiến đạpbình ở trạng thái ẩmmềm thường đãngập .Đất cát pha thịt, thịt pha cát, cát pha sét có lẫngốcrễ xẻng cây, sỏi đá, mảnh vụnkiếntrúcđến 10% thể tích hoặc 50-150 kg/m3 .Đấtcát, đất đen, đất mùn có lẫnsỏi đá, mảnh vụnkiến trúc, mùn rác, gốcrễ cây 10-20% thể tích hoặc 150-300 kg/m3 .Đất cát có lượng ngậmnướclớn, trọng lượng 1.7 t/m3 trở lên ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 3
4. 2/23/2010 PHÂN CẤP ĐẤTTHEOBIỆN 7 PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG Nhóm Tên đất Công cụ tiêu đất chuẩn xác định nhóm đất IV .Đất đen, đấtmùn Dùng mai xắn .Đấtthịt, đất sét pha thịt, pha cát ngậmnướcnhưng được chưa thành bùn .Đất do thân lá cây mụctạp thành, dùng mai cuốc đào không thành tảng mà vỡ vụnra, rờirạcnhư xỉ .Đấtthịt, đấtsétnặng, kếtcấuchặt .Đấtmặt, sườn đồi có nhiềucỏ lẫncây sim, mua, rành rành .Đất nâu mềm ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ PHÂN CẤP ĐẤTTHEOBIỆN 8 PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG Nhóm Tên đất Công cụ tiêu đất chuẩn xác định nhóm đất V .Đấtthịt màu xám (bao gồm màu xanh lam, màu xám Dùng cuốc bàn xanh củavôi) cuốc được .Đấtmặtsườn đồicóítsỏi .Đất đỏ ở đồi núi .Đấtséttrắng kếtcấuchặtlẫnmảnh vụnkiếntrúc, hoặc lẫngốcrễ cây chiếm 10% thể tích hoặc 50-150 k/m3 .Đấtcát, đấtmùn, đất đen, đất hoàng thổ có lẫnsỏi đá, mảnh vụnkiếntrúcchiếm 25-35% thể tích hoặc 300-500 kg/m3 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 4
5. 2/23/2010 PHÂN CẤP ĐẤTTHEOBIỆN 9 PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG Nhóm Tên đất Công cụ tiêu đất chuẩn xác định nhóm đất VI .Đấtthịt, đất sét, đất nâu rắnchắc, cuốcrachỉ được Dùng cuốc bàn từng hòn nhỏ cuốcchốitay, .Đất chua, đấtkiềmkhôcứng phải dùng cuốc .Đấtmặtsườn đồicólẫnsỏi đá, có sim, mua, rành rành chim to lưỡi để mọcdầy đào .Đấtthịt, đấtsétkếtcấuchặtlẫncuộisỏi, mảnh vụnkiến trúc, gốcrễ cây 10-20% thể tích hoặc 150-300 kg/m3 .Đá vôi phong hóa già nằm trong đất, đào ra từng mảng được, khi còn trong đấtthitương đốimềm, đào ra rắn dầnlại, đậpvỡ vụnranhư xỉ ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ PHÂN CẤP ĐẤTTHEOBIỆN 10 PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG Nhóm Tên đất Công cụ tiêu đất chuẩn xác định nhóm đất VII .Đất đồilẫntừng lớpsỏi, lượng sỏi 25-35% lẫn đátảng, Dùng cuốcnhỏ đátráiđến 20% thể tích lưỡinặng đến .Đấtmặt đường đádămhoặc đường đấtrảimảnh sành, 2,5 kg. gạch vỡ .Đất cao lanh, đấtthịt, đấtsétkếtcấuchặtlẫnmảnh vụn kiến trúc, gốcrễ cây 20-30% thể tích hoặc 300-500 kg/m3 VIII .Đấtlẫn đátảng, đá trái 20-30% thể tích Dùng cuốcchim .Đấtmặt đường nhựa đường hỏng nhỏ lưỡinặng .Đấtlẫnvỏ loài trai ốc, sò dính kếtchặt, đào thành tảng trên 2,5 kg, được (vùng ven biểnthường đào để xây tường) hoặc dùng xà .Đấtlẫn đábọt beng đào được ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 5
6. 2/23/2010 PHÂN CẤP ĐẤTTHEOBIỆN 11 PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG Nhóm Tên đất Công cụ tiêu đất chuẩn xác định nhóm đất IX .Đấtlẫn đátảng, đátráilớnhơn 30% thể tích cuộisỏi Dùng xà beng, giao kếtbởi đấtsét choòng búa .Đấtcólẫntừng vỉa đá phiến, đá ong xen kẽ (loại đákhi mới đào được còn trong lòng đấttương đốimềm) .Đấtsỏi đỏ rắnchắc ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ PHÂN CẤP ĐẤT THEO THI 12 CÔNG CƠ GIỚI Cấp đấtMôtả 1Baogồm đấttrồng trọt, đất bùn, cát pha sét, cuội sỏicókíchthướcnhỏ hơn 80mm. 2Baogồm sét quánh, đấtlẫnrễ cây, cát sỏi, cuộisỏi có kích thướclớnhơn 80mm. 3Baogồm đấtsétlẫnsỏicuội, đấtsétrắnchắc 4Baogồm đấtsétrắn, hoàng thổ rắnchắc, đá được làm tơi ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 6
7. 2/23/2010 HỆ THỐNG PHÂN LOẠI ĐẤT 13 THỐNG NHẤT Unified soil classification system Nguồn: Peurifoy và các tác giả, 2005 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI ĐẤT 14 THỐNG NHẤT: CÁC KÝ HIỆU Nguồn: Peurifoy và các tác giả, 2005 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 7
8. 2/23/2010 PHÂN LOẠI ĐẤTTHEOOSHA 15 –HOA KỲ Đá ổn định (stable rock): khoáng vậtcứng tự nhiên có thểđào thẳng đứng và vẫngiữ chặt được. Loại A (type A): đấtdínhvớiqu > 144 kPa. Đất không thuộcloạiA nếu:  bị nứt  bị rung do xe cộ, đóng cọc, hay tương tự  có dốcvới độ dốc 4H:1V hay lớnhơn.  đấtbịảnh hưởng củacácyếutố mà cầnxếp loại đấtítổn định hơn. ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ PHÂN LOẠI ĐẤTTHEOOSHA 16 –HOA KỲ Loại B (type B):  đấtdínhvới 48 kPa < qu < 144 kPa  đấtsỏi không dính  đất đãbị tác động nhưng không rơivàoloạiC  đấtcóyêucầuqu và dính bám thuộcloạiA nhưng bị nứt và rung  đá khô không ổn định  đấtcómáidốc không lớnhơn 4H:1V, nhưng chỉ khi đấtxếploạiB. ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 8
9. 2/23/2010 PHÂN LOẠI ĐẤTTHEOOSHA 17 –HOA KỲ Loại C (type C):  đấtdínhvớiqu < 48 kPa  đấthạt (granular soil) như sỏi, cát  đấtdướinước hay thấmnướctự do  đá dưới nước không ổn định  đấtcómáidốc 4H:1V hay dốchơn ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 18 CÁC TÍNH CHẤTCỦA ĐẤT Độ tơixốp(%): độ tăng củamột đơnvị thể tích đất ở dạng đã được đào lên so với đất ở dạng nguyên thổ. Độ ẩmcủa đất(%): tỷ lệ củalượng nước chứa trong đất. Khả năng chống xói lở: khả năng chống lại sự cuốntrôicủa dòng nướcchảycủacác hạt đất Độ dốccủamáiđất: phụ thuộc vào góc ma sát trong, độ dính, và độ ẩmcủa đất. ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 9
10. 2/23/2010 CÁC TÍNH CHẤTCỦA ĐẤT: 19 ĐỘ TƠIXỐP Đất nguyên thổ (V1) < đất đã đầmchặt(V3) < đất đã đào lên (V2) V -V Độ tơixốp: K = 2 1 x100% V1 Độ tơi ban đầu: khi đấtnằm trong gầumáy đào hay trên xe vận chuyển(k1) Độ tơicuối cùng: độ tơikhiđã được đầm chặt(k0) ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ CÁC TÍNH CHẤTCỦA ĐẤT: 20 ĐỘ TƠIXỐP Tên đấtHệ số chuyển Ghi chú từ tự nhiên sang tơi Cuội 1.26 – 1.32 Đất sét 1.26 – 1.32 Sỏinhỏ và trung 1.14 – 1.26 Đấthữucơ 1.20 – 1.28 Đốivớitừng loại Hoàng thổ 1.14 – 1.28 đấtcụ thể phải Cát 1.08 – 1.17 thí nghiệm kiểm Cát lẫn đádămvàsỏi 1.14 – 1.28 tra lạihệ số tơi xốpcủa đấttại Đácứng đãnổ mìn tơi 1.45 – 1.50 hiệntrường Đất pha cát nhẹ 1.14 – 1.28 Đất pha cát nhẹ nhưng lẫncuộisỏi, đádăm 1.26 – 1.32 Đất pha cát nặng không lẫncuộisỏi, đádăm 1.24 – 1.30 Đất cát pha có lẫncuộ©2010i, s ỏNGUYi, ỄđN DádUY LONGă,m TIẾN SỸ 1.14 – 1.28 Nguồn: TCVN 4447-1987 10
11. 2/23/2010 CÁC TÍNH CHẤTCỦA ĐẤT: 21 ĐỘẨM  w  d Độ ẩm: w = 100  d  Với w và d trọng lượng riêng ở trạng thái tự nhiên (khi ướt )(wet) và sau khi sấy khô (dry) Phân loại đất theo độ ẩm:  Đất khô: w 30% ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ CÁC TÍNH CHẤTCỦA ĐẤT: 22 KHẢ NĂNG CHỐNG XÓI LỞ Để đất không bị xói thì vậntốc dòng nước không đượclớnhơn các giá trị sau:  Đất cát: 0.45 – 0.8 m/s  Đấtthịt: 0.8 – 1.8 m/s  Đất đá: 2 – 3.5 m/s ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 11
12. 2/23/2010 CÁC TÍNH CHẤTCỦA ĐẤT: 23 ĐỘ DỐCCỦAMÁIĐẤT Độ dốctự nhiên của đất: i = tg = H/B Hệ số mái dốc(độ soải): m = 1/i = B/H ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ CÁC TÍNH CHẤTCỦA ĐẤT: 24 ĐỘ DỐCCỦAMÁIĐẤT Loại đất Độ dốclớnnhất cho phép khi chiều sâu hốđào 115m.5 m 33m m 55m m i i i Đấtmượn 56 1:0.67 45 1:1 38 1:1.25 Đất cát và cát cuội ẩm 63 1:0.5 45 1:1 45 1:1 Đất cát pha 76 1:0.25 56 1:0.67 50 1:0.85 Đấtthịt 90 1:0 63 1:0.5 53 1:0.75 Đất sét 90 1:0 76 1:0.25 63 1:0. 5 Hoàng thổ và những loại đất 90 1:0 63 1:0.5 63 1:0.5 tương tự trong trạng thái khô Chú thích: Nếucónhiềulớp khác nhau thì độ dốcxácđịnh theo loại đấtyếunhất. Đấtmượnlàloại đấtnằm ở bãi thải đã trên 6 tháng không cần nén. Nguồn: TCVN 4447:1987 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 12
13. 2/23/2010 CÁC TÍNH CHẤTCỦA ĐẤT: 25 ĐỘ DỐCCỦAMÁIĐẤT Chiềusâuhố móng tối đacóváchđứng không cầngiacố: Loại đấtChiều sâu hố móng (m) Đất cát, đấtlẫnsỏisạn1.00 Đất cát pha 1.25 Đấtthịtvàđất sét 1.50 Đấtthịtchắcvàđấtsétchắc2.00 Nguồn: TCVN 4447:1987 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ CÁC TÍNH CHẤTCỦA ĐẤT: 26 ĐỘ DỐCCỦAMÁIĐẤT Độ dốctối đa cho phép theo OSHA – Hoa Kỳ: Loại đất Độ dốc(H:V) tối đa cho phép cho hốđào sâu ít hơn 20ft (6m). Đá ổn định Thẳng đứng (90o) Loại A ¾:1 (53 o) Loại B 1:1 (45o) LoạiC 1½:1 (34o) Ghi chú: Tạodốc hay bậc thang (benching) cho hốđào sâu hơn 20ft (6m) phải đượcthiếtkế bởikỹ sư chuyên nghiệp. ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 13