THỰC TẬP CƠ HỌC ĐẤT

Kỹ năng thí nghiệm (G1.1, G1.2)

• Vận hành thành thạo thiết bị thí nghiệm cơ lý phòng Lab (TCVN 4195–4202).
• Gọt mẫu nguyên dạng vào dao vòng nén Oedometer chuẩn xác.
• Đọc đồng hồ đo biến dạng theo chuỗi thời gian logarithm.
• Thang Bloom: 3.0 – 3.5 (Vận dụng)

Năng lực số hóa (G2.1, G4.1)

• Chuẩn hóa cấu trúc bảng tính số địa kỹ thuật (Excel/Sheets/JSON).
• Dựng đường cong $e - \log p$, xác định $p_c, C_c, C_s, c_v$.
• Làm sạch dữ liệu và tự động hóa xử lý kết quả nén lún.
• Thang Bloom: 4.0 – 4.5 (Phân tích)

Ứng dụng thực tế (G5.1, G6.1)

• Dự báo độ lún công trình theo thời gian ($S_c, U_v, T_v, S_t$).
• Đánh giá sức chịu tải nền móng Terzaghi & SPT.
• Đề xuất giải pháp kỹ thuật nền móng tối ưu; liêm chính học thuật.
• Thang Bloom: 4.5 – 5.0 (Đánh giá)

1. Mô tả đất hiện trường (ASTM D2488)

• Quan sát: Màu sắc, mùi hữu cơ, phân tầng địa chất.
• Vê con giun dẻo: Vê sợi $\phi=3\text{ mm}$ đánh giá độ dẻo đất sét.
• Lắc mẫu (Dilatancy): Phản ứng nhanh (Bụi/Cát mịn) vs Chậm (Sét).
• Độ bền khô: Đánh giá cường độ liên kết hạt khoáng.

2. Bộ 3 thí nghiệm Lab gốc

• Độ ẩm $w$ (TCVN 4196): Sấy mẫu ở $105^\circ\text{C}$ đến khối lượng không đổi.
• Dung trọng $\rho$ (TCVN 4197): Cắt gọt dao vòng tiêu chuẩn $V=56.55\text{ cm}^3$.
• Tỷ trọng hạt $\rho_s$ (TCVN 4195): Bình đo tỷ trọng (Pycnometer) khử khí.
• Tính toán phái sinh: $e, n, S_r, \rho_d, I_P, I_L \to$ Phân loại đất TCVN 5747.

1. Cơ chế cố kết Terzaghi

• Mô hình piston – lò xo: Nước chịu tải trước ($u = \Delta \sigma$), thoát dần $\to$ ứng suất chuyển sang khung hạt ($\sigma' = \sigma - u$).
• Điều kiện một chiều: Không nở hông ($K_0$), thoát nước 2 mặt ($H_{dr} = H/2$).
• Đá thấm luộc nước sôi khử khí; giữ ngập nước trong buồng nén suốt thí nghiệm.

2. Kỹ thuật gia tải & Chuỗi thời gian logarithm

• Dãy cấp áp lực: $25 \to 50 \to 100 \to 200 \to 400 \to 800\text{ kPa}$ (tỷ lệ tăng tải $\Delta p / p = 1$).
• Chuỗi thời gian đọc đồng hồ: 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 15, 30 phút, 1, 2, 4, 8, 24 giờ.
• Kiểm soát thiết bị: Cân bằng đòn bẩy tỷ lệ 1:10 bằng bọt thủy.

1. Chu trình dỡ tải đàn hồi

• Dỡ tải từ $800 \to 400 \to 200 \to 100 \to 0\text{ kPa}$.
• Đất chỉ hồi phục đàn hồi một phần nhỏ ($\Delta h_{\text{elastic}} \approx 10 - 20\%$).
• Biến dạng dẻo vĩnh cửu chiếm 80–90% do tái cấu trúc khung khoáng.
• Xác định độ dốc đường dỡ tải: Chỉ số hồi phục $C_s$.

2. Thuật toán số hóa trên Excel/Web

• Bảo toàn thể tích hạt: $h_s = \frac{M_s}{A \cdot \rho_s} = \text{hằng số}$.
• Chiều cao mẫu sau lún: $H_i = H_0 - \Delta h_i$.
• Hệ số rỗng tại mọi cấp áp lực: $e_i = \frac{H_i - h_s}{h_s} = e_0 - \frac{\Delta h_i}{h_s}$.
• Làm sạch dữ liệu: Trừ biến dạng độ võng của máy nén $\Delta h_{\text{app}}$.

1. Đường cong $e - \log p$ & Áp lực tiền cố kết $p_c$

• Phương pháp Casagrande: Điểm uốn bán kính cong nhỏ nhất $T \to$ kẻ đường ngang, tiếp tuyến, phân giác $\to$ giao điểm với đường nén trinh nguyên cho $p_c$.
• Tỷ số tiền cố kết: $OCR = p_c / \sigma'_{v0}$. Phân loại: NC ($OCR \approx 1$), OC ($OCR > 1$), UC ($OCR < 1$).
• Chỉ số nén: $C_c = -\frac{\Delta e}{\Delta \log p}$; Chỉ số nở: $C_s$.

2. Xác định hệ số cố kết $c_v$

• Phương pháp Casagrande ($\log t$): Tìm $d_{100}, d_0, d_{50} \to t_{50} \to c_v = \frac{0.197 H_{dr}^2}{t_{50}}$.
• Phương pháp Taylor ($\sqrt{t}$): Vẽ tiếp tuyến đầu $\to$ đường dốc gấp 1.15 lần $\to \sqrt{t_{90}} \to c_v = \frac{0.848 H_{dr}^2}{t_{90}}$.
• $c_v$ quyết định tốc độ lún của công trình thực tế.

1. Tính lún cố kết sơ cấp $S_c$

• Chia tầng đất sét thành các phân lớp mỏng $h_i \le 1.0\text{ m}$.
• Tính $\sigma'_{v0i}$ (bản thân) và $\Delta \sigma_{zi}$ (gia tăng góc mở 2:1).
• Đất NC: $S_c = \sum \frac{C_c}{1+e_0} h_i \log\left(\frac{\sigma'_{v0i} + \Delta \sigma_{zi}}{\sigma'_{v0i}}\right)$.
• Đất OC: Lún theo $C_s$ nếu chưa vượt $p_c$; lún kết hợp $C_s + C_c$ nếu vượt $p_c$.

2. Tiến trình lún theo thời gian (Terzaghi)

• Nhân tố thời gian: $T_v = \frac{c_v t}{H_{dr}^2}$.
• Hàm liên tục: $T_v = \frac{\pi}{4} U_v^2$ ($U_v \le 60\%$); $T_v = 1.781 - 0.933 \log(100 - U_v)$ ($U_v > 60\%$).
• Độ lún tại thời điểm $t$: $S_t = U_v(t) \times S_c$.
• Thời gian đạt 50% lún: $t_{50} = \frac{0.197 H_{dr}^2}{c_v}$; đạt 90%: $t_{90} = \frac{0.848 H_{dr}^2}{c_v}$.

1. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

• Búa $63.5\text{ kg}$ rơi $76\text{ cm} \to$ Đóng ống mẫu chẻ đôi $45\text{ cm}$.
• Chỉ số $N_{SPT} = N_2 + N_3$ (số búa của $30\text{ cm}$ sau).
• Hiệu chỉnh năng lượng $N_{60}$ và áp lực tầng phủ $(N_1)_{60}$.
• Tương quan đánh giá độ chặt của cát và cường độ chống cắt.

2. Sức chịu tải móng & Giải pháp kỹ thuật

• Công thức Terzaghi: $q_{ult} = c N_c s_c + q N_q + 0.5 \gamma B N_\gamma s_\gamma$. Sức chịu tải cho phép: $q_a = q_{ult} / FS$ ($FS = 2.5 - 3.0$).
• Phương pháp Meyerhof: Tính $q_a$ trực tiếp từ chỉ số $N_{60}$.
• Giải pháp nền móng: Móng đơn $\to$ móng bè $\to$ móng cọc; xử lý nền đất yếu bằng đệm cát, cọc CDM, bấc thấm PVD hút chân không.

Trọng số điểm học phần

• Điểm thực hành (ĐG1.4 – 6 phiếu): 30%
• Điểm kiểm tra giữa kỳ (ĐG1.1): 30%
• Điểm thi kết thúc học phần (ĐG2): 40%

Chúc các bạn sinh viên học tập tốt!

Mọi thắc mắc học thuật, sinh viên liên hệ trực tiếp giảng viên phụ trách:
ThS. Đinh Quốc Tuấn: dqtuan@hcmus.edu.vn
TS. Hồ Thu Hiền: Bộ môn Địa chất Thủy văn – Địa chất Công trình.