Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (354.91 KB, 7 trang )
www.vncold.vn
1
Bn về phân loại đất xây dựng &
Gii thiu phng phỏp mi
phõn loi t xõy dng
KSCC Nguyễn Hựu Ký
1. Mở đầu
Hiện nay đang tồn tại nhiều phơng pháp phân loại
đất xây dựng khác nhau nhng tựu trung lại có thể
thấy rằng:
1 – ở tất cả các phơng pháp, đất nói chung đều đợc chia đất thnh 2 phạm trù khác nhau
l:
a) Đất không tính dính, còn gọi l đất hạt thô hay đất cát sỏi vụn thô v
b) Đất dính, còn gọi l đất hạt mịn hay đất loại sét.
2 – ở đất không tính dính, việc phân loại chi tiết ở mọi phơng pháp đều đợc dựa vo kích
thớc v hm lợng các nhóm hạt khác nhau.
3 – ở đất dính, việc phân loại chi tiết ở các phơng pháp khác nhau đợc dựa vo những
yếu tố chủ yếu khác nhau tuỳ theo kiểu phân loại. Nhìn một cách tổng quan, có 2 kiểu
chính:
a) Kiểu phân loại thuần tuý theo thnh phần hạt
b) Kiểu phân loại theo tính dẻo của phần đất mịn (quy ớc l phần đất có cỡ hạt ở hệ Casagrande, định theo các điều kiện khác nhau nên chúng có giá trị khác nhau tuy cùng xuất phát từ
một loại đất cụ thể no đó. Do vậy, để tránh nhầm lẫn ta nên phân biệt rõ rng tên gọi v
ký hiệu chỉ tiêu đó thuộc hệ no. Thí dụ: Chỉ số dẻo của đất ở hệ Vasiliev l Wn, Chỉ số
dẻo ở hệ Casagrande l PI.
2. Điểm qua nguyên lý v đặc điểm của các kiểu hiện hnh
2.1 Kiểu phân loại đất thuần tuý theo thnh phần hạt
Chỉ tiêu hng đầu để phân loại đất theo kiểu ny l thnh phần hạt, trong đó thnh phần
nhóm hạt sét l chủ yếu, do đó khi phân tích thnh phần hạt nhất thiết phải dùng phơng
pháp tỷ trọng kế. Đờng kính hạt phân chia giữa cát v sỏi l 2 mm. Điển hình cho hệ phân
loại ny l bảng phân loại đất của Matxlôp, ô khô chin.
Đất ở đây đợc hiểu chỉ l đất thuần, nghĩa l không chứa các hạt sỏi (>2 mm). Có 5
nhóm đất:
Tên nhóm đất
Hm lợng nhóm
hạt sét
(Tên nhóm đất
Hm lợng nhóm
hạt sét
(1) Sét > 30
2) á sét (sét pha) 30 – 10 4) Cát 3) á cát (cát pha) 10 – 3 5) Bụi v hm lợng bụi 50
www.vncold.vn
2
Mỗi nhóm đất lại đợc chia tiếp thnh vi loại đất. Tên của loại đất l tên của nhóm đất
kèm thêm tên phụ tuỳ thuộc vo hm lợng hạt sét hoặc vo sự so sánh tơng đối giữa
nhóm hạt bụi với hai nhóm hạt còn lại (sét, cát).
– Nhóm đất sét gồm 4 loại; – nhóm á sét gồm 6 loại; – nhóm á cát gồm 4 loại; – nhóm cát
gồm 2 loại; v – nhóm bụi chỉ có 1 loại.
Tổng cộng có 17 loại đất thuần. Song nếu giả thiết có thêm 2 mức lẫn nhiều sỏi sạn v
thêm 7 loại đất hạt thô không dính nữa thì có
thể lên tới 58 loại.
Phân loại đất theo kiểu ny xuất hiện sớm nhất nhng ngy nay có lẽ với mục đích dùng
trong xây dựng công trình, hiếm còn nơi no sử dụng nữa. Tuy nhiên Tiêu chuẩn ngnh
của Bộ NN&PTNT xuất bản năm 2005 về cơ bản l theo kiểu phân loại ny!
Các bảng phân loại kiểu trên đây ở các ti liệu tham khảo đều không có chỉ dẫn cách gọi
tên đất khi có chứa một hm lợng đáng kể hạt sỏi (>2 mm). Để phân loại các đất thờng
gặp trong thực tế thiên nhiên có chứa nhiều sỏi sạn thờng phải sử dụng bảng phân loại
của Xê-cô hoặc các bảng phân loại khác tuỳ tiện xuất hiện sau ny, trong đó có bảng phân
loại đất hiện còn đợc lu hnh tại HEC1.
1
2.2 Kiểu phân loại đất theo tính dẻo của phần đất mịn
2.2.1 Hệ phân loại đất của SNiP
Đây l hệ phân loại đất có xuất sứ từ Liên xô (cũ), hiện đang đợc sử dụng rộng rãi nhất ở
nớc ta vì nó rất đơn giản v đã đợc quen dùng từ lâu.
Các chỉ tiêu cần thiết để phân loại theo hệ ny gồm: Chỉ số dẻo (Wn) (đợc xác định theo
tiêu chuẩn SNiP) v thnh phần hạt tối giản (đối với đất không tính dính: chỉ cần dùng một
số mắt sng tiêu chuẩn thích hợp cho cát v sỏi; đối với đất dính có chứa hạt lớn hơn 2
mm: chỉ cần sử dụng một cỡ sng duy nhất l 2 mm để biết đợc tỷ lệ trọng lợng hạt lớn
hơn cỡ ny l đủ, cng không cần thiết phân tích hạt bằng phơng pháp tỷ trọng kế).
Đờng kính hạt phân chia giữa cát v sỏi l 2 mm.
Đất đợc chia thnh 3 nhóm:
(1) Đất vụn thô
(2) Đất cát
(3) Đất loại sét (đất dính)
Đất vụn thô v đất cát thuộc về đất không tính dính, đợc chia tiếp với căn cứ duy nhất l
thnh phần hạt:
– Đất vụn thô đợc phân thnh 3 loại (đá hộc, đá cuội, sỏi)
– Đất cát đợc phân thnh 5 loại (cát lẫn sỏi, thô, vừa, nhỏ v lẫn bụi)
– Đất loại sét (đất dính) đợc phân theo bảng dới đây, dựa chủ yếu vo chỉ số dẻo (Wn),
thnh:
1
Bảng phân loại đất hiện đang đợc dùng ở các phòng thí nghiệm thuộc Công ty T vấn Xây
dựng Thuỷ lợi 1 l do Tổ Thí nghiệm thuộc Phòng Địa chất, Viện Thiết kế Thuỷ lợi tự soạn ra từ
những năm 1965-66.
Thực chất, đây l một đồ biểu có trục honh biểu thị hm lợng hạt sét (biểu thị hm lợng hạt sỏi sạn (> 2 mm). Đất chứa dới 10% sỏi sạn đợc coi nh l “không lẫn sỏi
sạn”v lấy tên của đất thuần; từ 10% đến 35% l “đất lẫn nhiều sỏi sạn”; từ 35% đến 65% l “hỗn
hợp đất v sỏi sạn”; từ 65 đến 90% l “sỏi sạn lẫn nhiều đất “; từ 90% đến 100% l”sỏi sạn ”
Đất chứa dới 3% hạt sét đợc liệt vo Cát /Sỏi sạn, tại đó thnh phần no chiếm u thế sẽ đợc
coi l chính v đợc gọi tên trớc, thí dụ: sỏi lẫn cát.
Tổng
cộng số loại đất đợc phân ở bảng ny l: 27.
www.vncold.vn
3
+ 3 loại đất thuần (sét, á sét, á cát)
+ 6 loại đất chứa sỏi sạn với hai mức độ khác nhau (lẫn sỏi sạn v pha sỏi sạn).
Tên đất loại sét (đất dính) Chỉ số dẻo (Wn)
á cát
á sét
Sét
1 Wn 7
7 2
Ghi chú:
1) Khi trong đất loại sét có hm lợng hạt lớn hơn 2mm thì phải thêm vo tên đất
những từ “lẫn cuội”/ lẫn dăm hoặc “lẫn sỏi” / lẫn sỏi góc nếu hm lợng các hạt
tơng ứng đó chiếm 15 – 25% trọng lợng, v thêm từ “pha cuội” / pha dăm hoặc
“pha sỏi” / pha sỏi góc nếu hm lợng các hạt tơng ứng đó chiếm 25 – 50%.
2) Khi hm lợng các hạt lớn hơn 2mm chiếm trên 50% trọng lợng thì đất đợc liệt
vo đất vụn thô hoặc đất cát, theo điều 2.2 của chơng ny.
Nh vậy, tổng cộng chỉ có 17 loại đất các loại.
2.2.2 Hệ phân loại đất theo Casagrande
Hệ phân loại ny do Casagrande đề xuất, đợc công bố chính thức từ năm 1948, đợc áp
dụng trong ngnh hng không Mỹ từ năm 1952 v trở thnh quy phạm ASTM D2487 của
Mỹ từ năm 1963. Đó l hệ phân loại đất đợc áp dụng hầu nh trên ton thế giới, trừ một số
2
Do coi số lợng hạt sét l yếu tố quyết định nên khi phân loại đất ngời ta thờng dựa vo hm
lợng
hạt sét để phê phán kết quả thí nghiệm chảy dẻo l cao hay thấp m không cần biết bản chất
khoáng vật cấu tạo ra sao. Thực tế l không có một nguyên tắc no bắt buộc hễ đất có hm lợng hạt sét
(không có một quan hệ cứng nhắc no giữa hai chỉ tiêu ny đợc áp dụng chung cho tất cả các loại đất
bởi vì tính dẻo của đất phụ thuộc vo nhiều yếu tố, trong đó thnh phần khoáng vật có ảnh hởng lớn
nhất, sau đó mới l thnh phần hạt.
Ông E.M Xecgâyev – nh thổ chất học nổi tiếng của Liên xô đã
từng phát biểu kỹ về vấn đề ny, tại chơng 15, tiết 55, trang 227, cuốn “Thổ chất học” xuất bản năm
1968 nh sau:
Tính dẻo của đất l một điều rất đợc quan tâm đến đối với ngnh công nghiệp gốm sứ cũng nh
đối với các trờng hợp dùng đất dính để lm vật liệu xây dựng công trình (đê, đập, đờng, chống thấm
kênh mơng ). Đôi khi ngời ta dùng chỉ số dẻo để phân loại các đất loại sét đã đợc gọi tên theo thnh
phần hạt khi chấp nhận đất á cát tơng ứng với số dẻo từ 1 đến 7, đất á sét – từ 7 đến 17 v đất sét – lớn
hơn 17 Bởi vì số dẻo không chỉ phụ thuộc vo độ phân tán của đất m còn phụ thuộc vo hng loạt yếu
tố khác nữa (thnh phần khoáng vật, thnh phần cation trao đổi vv.) nên chỉ có thể chấp nhận mối quan
hệ nh thế một cách khái quát m thôi.”. V tại tiết 56, trang 231, ông viết:
“Mặc dù giữa giới hạn dẻo v hm lợng hạt sét trong đất không có mối liên hệ chặt chẽ no cả
nhng chỉ số dẻo Atterberg cũng có quan hệ nhất định với thnh phần hạt đất. Điều ny cho phép ta đặc
trng hoá các loại thnh phần hạt khác nhau theo đại lợng đo tính dẻo của chúng. Tại vùng xây dựng
kênh đo Matxcơva, đất của tầng trên mặt gống nhau về thnh phần hoá – khoáng vật nên ngời ta đã
thnh lập đợc một bảng (55), theo đó, căn cứ vo các chỉ tiêu tính dẻo của đất
có thể xác định đợc tên
gọi
của đất theo thnh phần hạt. Tất nhiên l hon ton không đợc phép áp dụng bảng phân loại ny
cho đất của các vùng khác có thnh phần hoá – khoáng khác với của đất vùng kênh Matxcơva.”
Bảng 55 – Đặc trng tính dẻo của các loại đất gọi theo thnh phần hạt
Tên đất theo thnh
phần hạt
Giới hạn chảy W
T
Giới hạn dẻo Wp Chỉ số dẻo Wn
Đất sét
Đất á sét
Đất á cát
Đất cát
> 44
44 – 26
28 – 18
không xác định
> 22
22 – 16
16 – 8
không xác định
> 22
22 – 10
10 – 0
0
www.vncold.vn
4
nớc trong phe XHCN trớc đây. Hiện nay nó cũng đã đợc sử dụng khá phổ biến ở nớc
ta.
Các chỉ tiêu cần thiết để phân loại theo hệ ny gồm: Chỉ số dẻo (IP), giới hạn chảy (LL) (2
chỉ tiiêu ny đợc xác định theo tiêu chuẩn Casagrande) v thnh phần hạt đất (không yêu
cầu phân tích tỷ trọng kế nhng phải có sng No 200 (0,075 mm)). Khác với các hệ trên,
đờng kính hạt phân chia giữa cát v sỏi ở đây l 4,75 mm.
Đất đợc chia loại thnh 3 nhóm lớn (major soil divisions):
– Đất hạt thô (Coarse-Grained Soils): Hạt trên sng No 200 lớn hơn 50 %.
– Đất hạt mịn (Fine-Grained Soils: Hạt lọt sng No 200 lớn hơn hoặc bằng 50 %.
– Đất hữu cơ cao (Highly Organic Soils = Than bùn (Peat)).
Đất hạt thô đợc phân loại chính hon ton theo thnh phần hạt.
Đất hạt mịn đợc phân loại chính chủ yếu bằng 2 chỉ tiêu tính dẻo của đất l giới hạn chảy
(LL) v chỉ số dẻo (PI). Trên biểu đồ Casagrande nếu điểm biểu thị 2 chỉ tiêu đó nằm trên
hoặc phía bên trên đờng “A” thì đất đợc gọi l sét, nằm phía dới – l bụi. Đờng Abắt
đầu bằng đoạn nằm ngang với PI = 4, tới LL = 25,5 thì nằm nghiêng theo phơng trình PI =
0,73(LL – 20).
+ Đất hạt thô (Coarse-Grained Soils) đợc chia tiếp thnh 8 nhóm cơ bản (basic soil
groups): GW,GP, GM, GC, SW, SP, SM v SC. (G=Sỏi, S=Cát, M=Bụi, C=Sét, W=Cấp phối
tốt, P= Cấp phối xấu)
+ Đất hạt mịn (Fine-Grained Soils) đợc chia tiếp thnh 6 nhóm cơ bản (basic soil groups):
CL, ML, OL, CH, MH v OH. (C=Sét, M=Bụi, O=Hữu cơ, H=Tính dẻo cao, L=Tính dẻo thấp)
+ Đất hữu cơ cao (Than bùn = Peat) chỉ l một nhóm cơ bản (basic soil group): PT.
Nh
vậy, có: 8 + 6 + 1 = 15 nhóm cơ bản.
Từ 8 nhóm cơ bản đất hạt thô, căn cứ vo tơng quan giữa các nhóm hạt sỏi, cát, hạt mịn
v tính chất (bụi/sét) của nhóm hạt mịn có thể phân thnh 36 loại đất, gồm 18 loại đất sỏi
v 18 loại đất cát.
Cũng tơng tự, từ 6 nhóm cơ bản đất hạt mịn có thể phân thnh 63 loại đất, gồm 14 loại đất
sét, 14 loại đất bụi, 7 loại đất sét-bụi v 28 loại đất hữu cơ.
Nh vậy, tổng
cộng có: 36 + 63 + 1 = 100 loại đất.
Mỗi loại đất, ngoi tên gọi ra còn đợc ký hiệu bằng một công thức ngắn gọn giúp ta nhận
biết đất một cách trực quan v tránh mô tả di dòng.
Tên mỗi loại đất vẫn đợc gọi theo thứ tự ngữ pháp thông thờng của tiếng Anh (tính từ +
danh từ + cụm từ bổ nghĩa) nhng cách viết ký hiệu thì phải tuân theo một quy định riêng:
Ký hiệu nhóm hạt chiếm u thế đợc viết bằng chữ in hoa v đặt trong ngoặc tròn (). Ký
hiệu nhóm hạt phụ đợc viết bằng chữ in thờng v đợc hoặc đặt trớc ký hiệu nhóm hạt
chiếm u thế (trớc dấu ngoặc tròn) nếu nó có hm lợng tơng đôí cao (theo quy định)
hoặc đặt sau ký hiệu nhóm hạt chiếm u thế nếu nó có hm lợng tơng đối thấp (theo
quy định), thí dụ:
s
(CL) = (Sandy Lean Clay) = Đất sét gầy, pha cát (cát = 30 – 49%).
(CL)s
= (Lean Clay With Sand) = Đất sét gầy, lẫn cát (cát = 15 – 29%).
s
(MH) = (Sandy Elastic Silt) = Đất bụi đn tính pha cát ( cát = 30 – 49%).
3. Nhận xét sơ lợc về các phơng pháp phân loại trên
a) – Phân loại đất dính dựa theo tính dẻo của phần đất mịn l quan điểm đúng đắn
nhất bởi vì tính dẻo l tập hợp của đầy đủ ảnh hởng của các yếu tố khác nhau nh hm
lợng hạt sét, hạt keo, khoáng chất tạo thnh vv.
b) – Xét về số lợng loại đất đợc phân ra thì phơng pháp phân loại Casagrande
có số lợng lớn nhất, tới 100 loại, trong khi đó các phơng pháp khác chỉ có 58 v 17 loại
m thôi. Điều đó nói lên rằng phơng pháp phân loại Casagrande cho kết quả chi tiết nhất.
Song trong thực tế ĐCCT có cần thiết phải quá chi tiết đến thế hay không cũng l một câu
hỏi đáng đợc đặt ra.
www.vncold.vn
5
c) Khi đa các kết quả thí nghiệm giới hạn chảy v chỉ số dẻo của nhiều loại đất
khác nhau lên biểu đồ Casagrande, các điểm biểu diễn thờng tập trung ở những khu vực
riêng dới dạng những dải hẹp nằm gần nh song song với đờng A. Mỗi dải đó thể hiện
một loại đất nhất địnhcó cùng một nguồn gốc thnh tạo. Đây l một đặc điểm quý gía m
các kiểu phân loại khác không có đợc. Xem thí dụ trên hình1.
d) – Hệ phân loại của SNiP hon ton không đả động gì đến tính chất bụi của đất.
Thiết nghĩ đó l một thiếu sót rất lớn vì đây l một đặc điểm cũng rất đáng chú ý khi sử
dụng đất vo mục đich xây dựng, ảnh hởng tới tính chất cơ lý đất.
e) – Các hệ phân loại đất nêu trên đã ra đời từ khá lâu, hng nửa thế kỷ nay rồi m
cha thấy đợc bổ sung gì đáng kể. Trong các hệ đó mới chỉ sử dụng quan hệ các chỉ tiêu
tính dẻo v thnh phần hạt m thôi, còn tỷ trọng đất l một chỉ tiêu có ảnh hởng rất rõ
đến tính chất xây dng của đất thì cha đợc khai thác đến. Do vậy việc phân loại chỉ
dừng lại ở mức độ cha đáp ứng đợc nhiều yêu cầu khá cơ bản đối với đất dùng vo mục
đích xây dựng.
4. Phơng pháp mới phân loại đất xây dựng theo nhóm đồng nguồn
Nhằm mục đích cung cấp thêm những chỉ tiêu vô cùng cấp thiết vo tiêu chuẩn phân loại
đất xây dựng, tác giả bi viết ny sau nhiều năm dầy công nghiên cứu, dựa trên những số
liệu thực tế của các công trình xây dựng trong nớc v của nớc ngoi, đã tập hợp, phân
tích, tổng hợp, đồng thời ứng dụng tin học dẫn đến một phần mền đa dụng, trong đó cho
phép:
1) – Xác lập đợc các nhóm đất có thnh phần hạt, các chỉ tiêu tính dẻo (giới hạn
chảy, giới hạn dẻo, chỉ số dẻo), tỷ trọng, đôi khi cả mu sắc v kết cấu nữa nằm trong một
giới hạn nhất định đặc trng cho các nguồn gốc hoặc điều kiện thnh tạo nhất định. Nhóm
đất mang tính chất nh vậy có thể gọi l nhóm đồng nguồn
(tạm dịch generic group). Tên
mỗi nhóm đợc ký hiệu bằng một chữ cái viết hoa v một hoặc vi chữ viết thờng, thí dụ
Ba, Mon, Peat vv.
Có 14 nhóm đồng nguồn l:
Ba, Es, Fs, La, Mon, Qa, Qe, Pd, Re, Ra, Peat, O, Na, Di;
trong đó:
Ba có nguồn gốc từ đá bazan,
Peat l than bùn,
Di có nguồn gốc từ đá granit,
La có nguồn gốc laterit vv.
Do phải thực hiện nhiều phép tính v luận lý phức tạp nên chỉ có thể giải quyết bằng phần
mềm trên máy vi tính, xin miễn trình by tại đây.
2) – Xác định đợc Mức Proctor dự báo
(tạm dịch Forecast Proctor Level -FPL)
của đất. Đây l một thuật ngữ do tác giả đa vo sử dụng để gọi tên một chỉ tiêu mới, biểu
thị khoảng đo tơng đối hẹp m khối lợng thể tích khô lớn nhất của đất có thể đạt tới
,
đợc xác định bằng tính toán
chứ không phải do thí nghiệm trực tiếp tìm ra.
Có 10 cấp Proctor, đợc xếp v đánh số từ thấp (0) lên cao (9), giá trị mỗi cấp bằng 0,1
T/m
3
,bắt đầu từ 1,0. Thí dụ: cấp Proctor bằng 4 nghĩa l khả năng đầm chặt tối đa của đất
bằng khoảng 1,4 T/m
3
. Tất nhiên con số ny không thể coi nh kết quả thí nghiệm Proctor
trực tiếp để đặt điều kiện thi công đất đắp hay thiết kế công trình song đủ để cho ta có
khái niệm trực quan tơng đối chính xác khi tiếp nhận thông tin về đất, sai số nằm trong
khoảng 0,10 T/m
3
.
Phơng pháp phân loại mới đợc mệnh danh l phơng
pháp phân loại theo nhóm đồng
nguồn
v đợc gọi vắn tắt l phơng pháp NHKy. Đó l sự kết hợp 2 chỉ tiêu nêu trên theo
nguyên tắc tên nhóm đồng nguồn đặt trớc, tên mức Proctor dự báo tiếp theo sau. Nó
đợc viết ra dới dạng một công thức đơn giản
v sẽ phản ánh rất rõ đặc điểm vo hng
www.vncold.vn
6
quan trọng nhất của đất. Thí dụ: Ba2 có nghĩa l đất thuộc nhóm đồng nguồn Ba có khả
năng đầm chặt lớn nhất chỉ khoảng 1,2 T/m
3
. Nhóm đồng nguồn Ba l nhóm tập hợp
những đất có nguồn gốc từ đá bazan phong hoá mãnh liệt, có một số đặc điểm riêng.
Nh đã biết, những phát kiến ny nhằm mục đích nâng cao khả năng nhận biết đất xây
dựng m không cần phải thực hiện thêm một thí nghiệm no cả. Để phản ánh một cách
ton diện, cần có sự kết hợp với các phơng pháp phân loại đã có sẵn nh của
Casagrande, của SNiP, hay của HEC1 với phơng pháp mới ny. Sự kết hợp với phơng
pháp Casagrande l hay nhất vì chỉ nhìn vo công thức kết hợp l ta đã nh đã thấy rõ
nguồn gốc thnh tạo, thnh phần nhóm hạt chiếm nhiều hay ít, tính dẻo cao hay thấp, tính
sét hay tính bụi trội hơn v khả năng đầm chặt khoảng bộ l bao nhiêu. Thí du: Ba2//(MH)s
sẽ cho ta biết ngay đây l đất thuộc nhóm đồng nguồn Ba có khả năng đầm chặt lớn
nhất chỉ khoảng 1,2 T/m
3
(do đó khối lơng thể tích khô phải rất thấp) // Đất thuộc loại bụi,
có tính dẻo cao (giới hạn chảy LL > 50), nhóm hạt cát thấp (15 – 30%).
Có thể nói rằng nhờ kết hợp giữa 2 phơng pháp NHKy v Casagrangde m các nh địa kỹ
thuật hoặc thiết kế ngồi đọc ti liệu ở văn phòng cũng có thể hình dung ra đợc rất rõ rng
nh thấy ngay trớc mắt mình các loại đất cụ thể với các đặc điểm của chúng tại nơi sẽ
xây dựng công trình vậy. Kết quả áp dụng ở một số công trình, Bắc có, Trung v Nam
cũng có, đã cho thấy rõ điều nói trên đây không hề có chút phóng đại no cả.
Khi các ký hiệu về đất theo kiểu trình by trên đợc sử dụng trong các mặt cắt hay các bản
đồ, chúng sẽ giúp ta rất nhiều trong việc phân tầng, xác lập các đơn nguyên địa chất công
trình, điều m không thể có ở các hệ phân loại cũ. V còn có thể nêu ra nhiều điều bổ ích
khác nữa khi sử dụng các phát kiến trên đây.
5. Lời kết
Sự ra đời phơng pháp mới phân loại đất xõy dựa trên cơ sở nhóm đồng nguồn v có
thông báo mức Proctor dự báo – FPL l một sáng tạo mới của một ngời Việt nam, hy
vọng sẽ đợc coi l sự đóng góp cho sự tiến bộ của ngnh thổ chất học, địa chất công
trình nếu đợc phổ biến áp dụng rộng rãi trong sản xuất v nghiên cứu liên quan đến đất
xây dựng. Tác giả lấy lm hân hạnh đợc hợp tác với tất cả những ai, cá nhân hay tập thể
có nhiệt tình quan tâm đến vấn đề ny để góp ý v bn tính việc triển khai những tiến bộ
đó. Thiết nghĩ, đây l một kiểu phân loại độc lập, không mâu thuẫn gì với bất cứ kiểu phân
loại no có trớc m chỉ bổ sung những điều mới lạ v tối cần thiết khi sử dụng đất. Do
vậy cho dù nó đã đợc mang tính pháp quy hay cha thì vẫn có giá trị nh một ý kiến t
vấn độc đáo v sáng giá đáng đợc trân trọng vậy.
Ti liệu tham khảo
{1} – TCVN 5797-1993 Đất xây dựng – Phân loại
{2} – TCVN 4195-4202/ 1995 Đất xây dựng – Thí nghiệm trong phòng
{3} – 1995 Annual Book of ASTM Standards. Volume 04-08: Soil & Rock; Bulding
Stonnes
{4} – BS 5930-1981 British Standard Institution. Code of Practice for Site Investigation
{5} – K.H. Head, MA(Cantab), C.Eng, FICE. Manual of Soil Laboratory Testing. Volume
1: Soil Classification & Compaction Tests
{6} E. M. Secgâyev. Thổ chất học. 1968. Nh xuất bản ĐHTH Matxcơva. Chơng 15,
Đ55 – Đ56, trang 227 231. (Bản tiếng Nga)
{7} – SNiP II-15-74, Quy phạm xây dựng. Phần II, Chơng 15 Nền nh v công trình;
Matxcơva 1975. (Bản tiếng Nga)
{8} – E.G.Trapôvxky. Thí nghiệm trong phòng về thổ chất học v cơ học đất. (Bản
tiếng Nga)
www.vncold.vn
7
§Þa chØ:
NguyÔn Hùu Ký,
TÐl: 0983325517
E-mail: [email protected]
nhóm hạt sét l đa phần, do đó khi nghiên cứu và phân tích thnh phần hạt nhất thiết phải dùng phơngpháp tỷ trọng kế. Đờng kính hạt phân loại giữa cát v sỏi l 2 mm. Điển hình cho hệ phânloại ny l bảng phân loại đất của Matxlôp, ô khô chin. Đất ở đây đợc hiểu chỉ l đất thuần, nghĩa l không chứa những hạt sỏi ( > 2 mm ). Có 5 nhóm đất : Tên nhóm đấtHm lợng nhómhạt sét ( 302 ) á sét ( sét pha ) 30 – 10 4 ) Cát 2 mm ). Để phân loại những đất thờnggặp trong thực tiễn vạn vật thiên nhiên có chứa nhiều sỏi sạn thờng phải sử dụng bảng phân loạicủa Xê-cô hoặc những bảng phân loại khác tuỳ tiện Open sau ny, trong đó có bảng phânloại đất hiện còn đợc lu hnh tại HEC1. 2.2 Kiểu phân loại đất theo tính dẻo của phần đất mịn2. 2.1 Hệ phân loại đất của SNiPĐây l hệ phân loại đất có xuất sứ từ Liên xô ( cũ ), hiện đang đợc sử dụng thoáng đãng nhất ởnớc ta vì nó rất đơn thuần v đã đợc quen dùng từ lâu. Các chỉ tiêu thiết yếu để phân loại theo hệ ny gồm : Chỉ số dẻo ( Wn ) ( đợc xác lập theotiêu chuẩn SNiP ) v thnh phần hạt tối giản ( so với đất không tính dính : chỉ cần dùng mộtsố mắt sng tiêu chuẩn thích hợp cho cát v sỏi ; so với đất dính có chứa hạt lớn hơn 2 mm : chỉ cần sử dụng một cỡ sng duy nhất l 2 mm để biết đợc tỷ suất trọng lợng hạt lớnhơn cỡ ny l đủ, cng không thiết yếu nghiên cứu và phân tích hạt bằng phơng pháp tỷ trọng kế ). Đờng kính hạt phân loại giữa cát v sỏi l 2 mm. Đất đợc chia thnh 3 nhóm : ( 1 ) Đất vụn thô ( 2 ) Đất cát ( 3 ) Đất loại sét ( đất dính ) Đất vụn thô v đất cát thuộc về đất không tính dính, đợc chia tiếp với địa thế căn cứ duy nhất lthnh phần hạt : – Đất vụn thô đợc phân thnh 3 loại ( đá hộc, đá cuội, sỏi ) – Đất cát đợc phân thnh 5 loại ( cát lẫn sỏi, thô, vừa, nhỏ v lẫn bụi ) – Đất loại sét ( đất dính ) đợc phân theo bảng dới đây, dựa hầu hết vo chỉ số dẻo ( Wn ), thnh : Bảng phân loại đất hiện đang đợc dùng ở những phòng thí nghiệm thuộc Công ty T vấn Xâydựng Thuỷ lợi 1 l do Tổ Thí nghiệm thuộc Phòng Địa chất, Viện Thiết kế Thuỷ lợi tự soạn ra từnhững năm 1965 – 66. Thực chất, đây l một đồ biểu có trục honh biểu lộ hm lợng hạt sét ( 2 mm ). Đất chứa dới 10 % sỏi sạn đợc coi nh l ” không lẫn sỏisạn ” v lấy tên của đất thuần ; từ 10 % đến 35 % l ” đất lẫn nhiều sỏi sạn ” ; từ 35 % đến 65 % l ” hỗnhợp đất v sỏi sạn ” ; từ 65 đến 90 % l ” sỏi sạn lẫn nhiều đất ” ; từ 90 % đến 100 % l ” sỏi sạn ” Đất chứa dới 3 % hạt sét đợc liệt vo Cát / Sỏi sạn, tại đó thnh phần no chiếm u thế sẽ đợccoi l chính v đợc gọi tên trớc, thí dụ : sỏi lẫn cát. Tổngcộng số loại đất đợc phân ở bảng ny l : 27. www.vncold.vn + 3 loại đất thuần ( sét, á sét, á cát ) + 6 loại đất chứa sỏi sạn với hai mức độ khác nhau ( lẫn sỏi sạn v pha sỏi sạn ). Tên đất loại sét ( đất dính ) Chỉ số dẻo ( Wn ) á cátá sétSét1 Wn 77 4444 – 2628 – 18 không xác lập > 2222 – 1616 – 8 không xác lập > 2222 – 1010 – 0www.vncold. vnnớc trong phe XHCN trớc đây. Hiện nay nó cũng đã đợc sử dụng khá phổ cập ở nớcta. Các chỉ tiêu thiết yếu để phân loại theo hệ ny gồm : Chỉ số dẻo ( IP ), số lượng giới hạn chảy ( LL ) ( 2 chỉ tiiêu ny đợc xác lập theo tiêu chuẩn Casagrande ) v thnh phần hạt đất ( không yêucầu nghiên cứu và phân tích tỷ trọng kế nhng phải có sng No 200 ( 0,075 mm ) ). Khác với những hệ trên, đờng kính hạt phân loại giữa cát v sỏi ở đây l 4,75 mm. Đất đợc chia loại thnh 3 nhóm lớn ( major soil divisions ) : – Đất hạt thô ( Coarse-Grained Soils ) : Hạt trên sng No 200 lớn hơn 50 %. – Đất hạt mịn ( Fine-Grained Soils : Hạt lọt sng No 200 lớn hơn hoặc bằng 50 %. – Đất hữu cơ cao ( Highly Organic Soils = Than bùn ( Peat ) ). Đất hạt thô đợc phân loại chính hon ton theo thnh phần hạt. Đất hạt mịn đợc phân loại chính hầu hết bằng 2 chỉ tiêu tính dẻo của đất l số lượng giới hạn chảy ( LL ) v chỉ số dẻo ( PI ). Trên biểu đồ Casagrande nếu điểm bộc lộ 2 chỉ tiêu đó nằm trênhoặc phía bên trên đờng ” A ” thì đất đợc gọi l sét, nằm phía dới – l bụi. Đờng Abắtđầu bằng đoạn nằm ngang với PI = 4, tới LL = 25,5 thì nằm nghiêng theo phơng trình PI = 0,73 ( LL – 20 ). + Đất hạt thô ( Coarse-Grained Soils ) đợc chia tiếp thnh 8 nhóm cơ bản ( basic soilgroups ) : GW, GP, GM, GC, SW, SP, SM v SC. ( G = Sỏi, S = Cát, M = Bụi, C = Sét, W = Cấp phốitốt, P = Cấp phối xấu ) + Đất hạt mịn ( Fine-Grained Soils ) đợc chia tiếp thnh 6 nhóm cơ bản ( basic soil groups ) : CL, ML, OL, CH, MH v OH. ( C = Sét, M = Bụi, O = Hữu cơ, H = Tính dẻo cao, L = Tính dẻo thấp ) + Đất hữu cơ cao ( Than bùn = Peat ) chỉ l một nhóm cơ bản ( basic soil group ) : PT.Nhvậy, có : 8 + 6 + 1 = 15 nhóm cơ bản. Từ 8 nhóm cơ bản đất hạt thô, địa thế căn cứ vo tơng quan giữa những nhóm hạt sỏi, cát, hạt mịnv đặc thù ( bụi / sét ) của nhóm hạt mịn hoàn toàn có thể phân thnh 36 loại đất, gồm 18 loại đất sỏiv 18 loại đất cát. Cũng tơng tự, từ 6 nhóm cơ bản đất hạt mịn hoàn toàn có thể phân thnh 63 loại đất, gồm 14 loại đấtsét, 14 loại đất bụi, 7 loại đất sét-bụi v 28 loại đất hữu cơ. Nh vậy, tổngcộng có : 36 + 63 + 1 = 100 loại đất. Mỗi loại đất, ngoi tên gọi ra còn đợc ký hiệu bằng một công thức ngắn gọn giúp ta nhậnbiết đất một cách trực quan v tránh diễn đạt di dòng. Tên mỗi loại đất vẫn đợc gọi theo thứ tự ngữ pháp thông thờng của tiếng Anh ( tính từ + danh từ + cụm từ bổ nghĩa ) nhng cách viết ký hiệu thì phải tuân theo một lao lý riêng : Ký hiệu nhóm hạt chiếm u thế đợc viết bằng chữ in hoa v đặt trong ngoặc tròn ( ). Kýhiệu nhóm hạt phụ đợc viết bằng chữ in thờng v đợc hoặc đặt trớc ký hiệu nhóm hạtchiếm u thế ( trớc dấu ngoặc tròn ) nếu nó có hm lợng tơng đôí cao ( theo pháp luật ) hoặc đặt sau ký hiệu nhóm hạt chiếm u thế nếu nó có hm lợng tơng đối thấp ( theoquy định ), thí dụ : ( CL ) = ( Sandy Lean Clay ) = Đất sét gầy, pha cát ( cát = 30 – 49 % ). ( CL ) s = ( Lean Clay With Sand ) = Đất sét gầy, lẫn cát ( cát = 15 – 29 % ). ( MH ) = ( Sandy Elastic Silt ) = Đất bụi đn tính pha cát ( cát = 30 – 49 % ). 3. Nhận xét sơ lợc về những phơng pháp phân loại trêna ) – Phân loại đất dính dựa theo tính dẻo của phần đất mịn l quan điểm đúng đắnnhất do tại tính dẻo l tập hợp của khá đầy đủ ảnh hởng của những yếu tố khác nhau nh hmlợng hạt sét, hạt keo, khoáng chất tạo thnh vv. b ) – Xét về số lợng loại đất đợc phân ra thì phơng pháp phân loại Casagrandecó số lợng lớn nhất, tới 100 loại, trong khi đó những phơng pháp khác chỉ có 58 v 17 loạim thôi. Điều đó nói lên rằng phơng pháp phân loại Casagrande cho hiệu quả cụ thể nhất. Song trong thực tiễn ĐCCT có thiết yếu phải quá chi tiết cụ thể đến thế hay không cũng l một câuhỏi đáng đợc đặt ra.www.vncold.vnc ) Khi đa những hiệu quả thí nghiệm số lượng giới hạn chảy v chỉ số dẻo của nhiều loại đấtkhác nhau lên biểu đồ Casagrande, những điểm màn biểu diễn thờng tập trung chuyên sâu ở những khu vựcriêng dới dạng những dải hẹp nằm gần nh song song với đờng A. Mỗi dải đó thể hiệnmột loại đất nhất địnhcó cùng một nguồn gốc thnh tạo. Đây l một đặc thù quý gía mcác kiểu phân loại khác không có đợc. Xem thí dụ trên hình1. d ) – Hệ phân loại của SNiP hon ton không đả động gì đến đặc thù bụi của đất. Thiết nghĩ đó l một thiếu sót rất lớn vì đây l một đặc thù cũng rất đáng quan tâm khi sửdụng đất vo mục đich kiến thiết xây dựng, ảnh hởng tới đặc thù cơ lý đất. e ) – Các hệ phân loại đất nêu trên đã sinh ra từ khá lâu, hng nửa thế kỷ nay rồi mcha thấy đợc bổ trợ gì đáng kể. Trong những hệ đó mới chỉ sử dụng quan hệ những chỉ tiêutính dẻo v thnh phần hạt m thôi, còn tỷ trọng đất l một chỉ tiêu có ảnh hởng rất rõđến đặc thù xây dng của đất thì cha đợc khai thác đến. Do vậy việc phân loại chỉdừng lại ở mức độ cha cung ứng đợc nhiều nhu yếu khá cơ bản so với đất dùng vo mụcđích kiến thiết xây dựng. 4. Phơng pháp mới phân loại đất kiến thiết xây dựng theo nhóm đồng nguồnNhằm mục tiêu phân phối thêm những chỉ tiêu vô cùng cấp thiết vo tiêu chuẩn phân loạiđất thiết kế xây dựng, tác giả bi viết ny sau nhiều năm dầy công nghiên cứu và điều tra, dựa trên những sốliệu thực tiễn của những khu công trình thiết kế xây dựng trong nớc v của nớc ngoi, đã tập hợp, phântích, tổng hợp, đồng thời ứng dụng tin học dẫn đến một phần mền đa dụng, trong đó chophép : 1 ) – Xác lập đợc những nhóm đất có thnh phần hạt, những chỉ tiêu tính dẻo ( giới hạnchảy, số lượng giới hạn dẻo, chỉ số dẻo ), tỷ trọng, đôi lúc cả mu sắc v cấu trúc nữa nằm trong mộtgiới hạn nhất định đặc trng cho những nguồn gốc hoặc điều kiện kèm theo thnh tạo nhất định. Nhómđất mang đặc thù nh vậy hoàn toàn có thể gọi l nhóm đồng nguồn ( tạm dịch generic group ). Tênmỗi nhóm đợc ký hiệu bằng một vần âm viết hoa v một hoặc vi chữ viết thờng, thí dụBa, Mon, Peat vv. Có 14 nhóm đồng nguồn l : Ba, Es, Fs, La, Mon, Qa, Qe, Pd, Re, Ra, Peat, O, Na, Di ; trong đó : Ba có nguồn gốc từ đá bazan, Peat l than bùn, Di có nguồn gốc từ đá granit, La có nguồn gốc laterit vv. Do phải triển khai nhiều phép tính v luận lý phức tạp nên chỉ hoàn toàn có thể xử lý bằng phầnmềm trên máy vi tính, xin miễn trình by tại đây. 2 ) – Xác định đợc Mức Proctor dự báo ( tạm dịch Forecast Proctor Level – FPL ) của đất. Đây l một thuật ngữ do tác giả đa vo sử dụng để gọi tên một chỉ tiêu mới, biểuthị khoảng chừng đo tơng đối hẹp m khối lợng thể tích khô lớn nhất của đất hoàn toàn có thể đạt tớiđợc xác lập bằng tính toánchứ không phải do thí nghiệm trực tiếp tìm ra. Có 10 cấp Proctor, đợc xếp v đánh số từ thấp ( 0 ) lên cao ( 9 ), giá trị mỗi cấp bằng 0,1 T / m, mở màn từ 1,0. Thí dụ : cấp Proctor bằng 4 nghĩa l năng lực đầm chặt tối đa của đấtbằng khoảng chừng 1,4 T / m. Tất nhiên số lượng ny không hề coi nh hiệu quả thí nghiệm Proctortrực tiếp để đặt điều kiện kèm theo thiết kế đất đắp hay phong cách thiết kế khu công trình tuy nhiên đủ để cho ta cókhái niệm trực quan tơng đối đúng mực khi tiếp đón thông tin về đất, sai số nằm trongkhoảng 0,10 T / mPhơng pháp phân loại mới đợc ca tụng l phơngpháp phân loại theo nhóm đồngnguồnv đợc gọi vắn tắt l phơng pháp NHKy. Đó l sự tích hợp 2 chỉ tiêu nêu trên theonguyên tắc tên nhóm đồng nguồn đặt trớc, tên mức Proctor dự báo tiếp theo sau. Nóđợc viết ra dới dạng một công thức đơn giảnv sẽ phản ánh rất rõ đặc thù vo hngwww.vncold.vnquan trọng nhất của đất. Thí dụ : Ba2 có nghĩa l đất thuộc nhóm đồng nguồn Ba có khảnăng đầm chặt lớn nhất chỉ khoảng chừng 1,2 T / m. Nhóm đồng nguồn Ba l nhóm tập hợpnhững đất có nguồn gốc từ đá bazan phong hoá mãnh liệt, có một số ít đặc thù riêng. Nh đã biết, những phát kiến ny nhằm mục đích mục tiêu nâng cao năng lực nhận ra đất xâydựng m không cần phải thực thi thêm một thí nghiệm no cả. Để phản ánh một cáchton diện, cần có sự phối hợp với những phơng pháp phân loại đã có sẵn nh củaCasagrande, của SNiP, hay của HEC1 với phơng pháp mới ny. Sự tích hợp với phơngpháp Casagrande l hay nhất vì chỉ nhìn vo công thức tích hợp l ta đã nh đã thấy rõnguồn gốc thnh tạo, thnh phần nhóm hạt chiếm nhiều hay ít, tính dẻo cao hay thấp, tínhsét hay tính bụi trội hơn v năng lực đầm chặt khoảng chừng bộ l bao nhiêu. Thí du : Ba2 / / ( MH ) ssẽ cho ta biết ngay đây l đất thuộc nhóm đồng nguồn Ba có năng lực đầm chặt lớnnhất chỉ khoảng chừng 1,2 T / m ( do đó khối lơng thể tích khô phải rất thấp ) / / Đất thuộc loại bụi, có tính dẻo cao ( số lượng giới hạn chảy LL > 50 ), nhóm hạt cát thấp ( 15 – 30 % ). Có thể nói rằng nhờ phối hợp giữa 2 phơng pháp NHKy v Casagrangde m những nh địa kỹthuật hoặc phong cách thiết kế ngồi đọc ti liệu ở văn phòng cũng hoàn toàn có thể tưởng tượng ra đợc rất rõ rngnh thấy ngay trớc mắt mình những loại đất đơn cử với những đặc thù của chúng tại nơi sẽxây dựng khu công trình vậy. Kết quả vận dụng ở 1 số ít khu công trình, Bắc có, Trung v Namcũng có, đã cho thấy rõ điều nói trên đây không hề có chút phóng đại no cả. Khi những ký hiệu về đất theo kiểu trình by trên đợc sử dụng trong những mặt phẳng cắt hay những bảnđồ, chúng sẽ giúp ta rất nhiều trong việc phân tầng, xác lập những đơn nguyên địa chất côngtrình, điều m không hề có ở những hệ phân loại cũ. V còn hoàn toàn có thể nêu ra nhiều điều bổ íchkhác nữa khi sử dụng những phát kiến trên đây. 5. Lời kếtSự sinh ra phơng pháp mới phân loại đất xõy dựa trên cơ sở nhóm đồng nguồn v cóthông báo mức Proctor dự báo – FPL l một phát minh sáng tạo mới của một ngời Việt nam, hyvọng sẽ đợc coi l sự góp phần cho sự tân tiến của ngnh thổ chất học, địa chất côngtrình nếu đợc thông dụng vận dụng thoáng rộng trong sản xuất v điều tra và nghiên cứu tương quan đến đấtxây dựng. Tác giả lấy lm hân hạnh đợc hợp tác với toàn bộ những ai, cá thể hay tập thểcó nhiệt tình chăm sóc đến yếu tố ny để góp ý v bn tính việc tiến hành những tiến bộđó. Thiết nghĩ, đây l một kiểu phân loại độc lập, không xích míc gì với bất kỳ kiểu phânloại no có trớc m chỉ bổ trợ những điều mới lạ v tối thiết yếu khi sử dụng đất. Dovậy mặc dầu nó đã đợc mang tính pháp quy hay cha thì vẫn có giá trị nh một quan điểm tvấn độc lạ v sáng giá đáng đợc trân trọng vậy. Ti liệu tìm hiểu thêm { 1 } – TCVN 5797 – 1993 Đất kiến thiết xây dựng – Phân loại { 2 } – TCVN 4195 – 4202 / 1995 Đất kiến thiết xây dựng – Thí nghiệm trong phòng { 3 } – 1995 Annual Book of ASTM Standards. Volume 04-08 : Soil và Rock ; BuldingStonnes { 4 } – BS 5930 – 1981 British Standard Institution. Code of Practice for Site Investigation { 5 } – K.H. Head, MA ( Cantab ), C.Eng, FICE. Manual of Soil Laboratory Testing. Volume1 : Soil Classification và Compaction Tests { 6 } E. M. Secgâyev. Thổ chất học. 1968. Nh xuất bản ĐHTH Matxcơva. Chơng 15, Đ55 – Đ56, trang 227 231. ( Bản tiếng Nga ) { 7 } – SNiP II-15-74, Quy phạm thiết kế xây dựng. Phần II, Chơng 15 Nền nh v khu công trình ; Matxcơva 1975. ( Bản tiếng Nga ) { 8 } – E.G.Trapôvxky. Thí nghiệm trong phòng về thổ chất học v cơ học đất. ( Bảntiếng Nga ) www.vncold.vn § Þa chØ : NguyÔn Hùu Ký, TÐl : 0983325517E – mail : [email protected]
