TCVN 4195:2012 Đất xây dựng - Phương pháp thí nghiệm

1. Giới thiệu chung

TCVN 4195:2012 là tiêu chuẩn quốc gia quy định các yêu cầu kỹ thuật trong quá trình khảo sát địa chất công trình bằng phương pháp khoan, bao gồm: khoan lỗ, lấy mẫu đất đá, thí nghiệm trong lỗ khoan và ghi chép thông tin địa chất phục vụ thiết kế và thi công các công trình xây dựng.

Tiêu chuẩn này đảm bảo rằng dữ liệu địa chất thu được là chính xác, đáng tin cậy, phục vụ tốt cho các công đoạn tính toán nền móng và an toàn công trình.

2. Phạm vi áp dụng

Áp dụng cho các hoạt động khảo sát địa chất công trình phục vụ thiết kế xây dựng dân dụng, công nghiệp, giao thông, thủy lợi... trên lãnh thổ Việt Nam. Có thể áp dụng cho các công trình khác có điều kiện địa chất tương tự.

3. Yêu cầu chung đối với lỗ khoan

• Số lượng, vị trí, chiều sâu các lỗ khoan phải được xác định tùy theo cấp công trình, tính chất địa chất và yêu cầu khảo sát.

• Lỗ khoan phải đảm bảo an toàn, ổn định thành lỗ, không được để sập lở hay gây ô nhiễm tầng nước ngầm.

• Có thể sử dụng các phương pháp khoan: khoan xoay rửa, khoan đập, khoan xoay mẫu liên tục (coring)... tuỳ vào địa chất từng vùng.

4. Lấy mẫu đất và đá

4.1. Mẫu đất không bị xáo trộn (mẫu nguyên dạng)

• Nhằm xác định các chỉ tiêu cơ lý trong phòng thí nghiệm.

• Sử dụng các loại ống mẫu chuyên dụng, đường kính tối thiểu 70 mm, chiều dài mẫu tối thiểu 100 mm.

• Chỉ lấy mẫu nguyên dạng trong lớp đất mềm, bão hoà, không dùng cho đất sỏi cuội hay đất cát rời.

• Trường hợp đặc biệt (như đất rất mềm), mẫu có thể được lấy bằng phương pháp ép ống mẫu tĩnh.

4.2. Mẫu đất bị xáo trộn

• Được lấy bằng thiết bị khoan thường để nhận diện sơ bộ các lớp đất, phân tích thành phần hạt, xác định giới hạn Atterberg,...

• Dùng để phân tầng địa chất và phục vụ vẽ mặt cắt địa chất công trình.

4.3. Mẫu đá

• Được lấy dưới dạng khoan mẫu liên tục (core drilling).

• Cần xác định độ nguyên dạng (RQD – Rock Quality Designation), đặc điểm nứt nẻ, màu sắc, thành phần khoáng vật.

• Tỷ lệ lấy mẫu phải đạt yêu cầu tối thiểu theo quy định để được xem là mẫu đại diện.

5. Các thí nghiệm trong lỗ khoan

Tiêu chuẩn quy định các phương pháp thí nghiệm phổ biến trong lỗ khoan, bao gồm:

5.1. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT – Standard Penetration Test)

• Là phương pháp phổ biến đánh giá độ chặt của đất rời và sức chịu tải của nền đất.

• Được thực hiện bằng cách đóng ống mẫu tiêu chuẩn bằng búa 63.5 kg rơi tự do từ độ cao 760 mm, đo số lần búa cần để xuyên sâu 30 cm (sau 15 cm đầu loại bỏ).

• Chỉ số SPT (N) là tổng số lần búa trong 30 cm cuối.

• Có quy định khoảng cách tiến hành (mỗi 2m hoặc khi thay đổi địa tầng), chiều sâu không lớn hơn 30m.

5.2. Thí nghiệm nén ngang (CPT hoặc PLT)

• Xác định modul biến dạng ngang (Em) của đất đá tại từng độ sâu cụ thể.

• Dụng cụ gồm tấm nén, đồng hồ đo áp và chuyển vị.

• Có hai loại: nén ngang tiêu chuẩn và nén ngang nhanh, tuỳ thuộc vào tốc độ tải và đặc điểm đất.

5.3. Thí nghiệm ép nước

• Áp dụng trong đá nứt nẻ hoặc đất đá ít thấm để xác định hệ số thấm (k).

• Tiến hành ép nước vào lỗ khoan từng đoạn được cách ly bằng packer, ghi nhận lưu lượng nước và áp lực.

• Được dùng để đánh giá mức độ thấm nước trong thiết kế tầng hầm, đê, đập,...

5.4. Đo mực nước ngầm

• Ghi lại mực nước tĩnh trong lỗ khoan sau 24h khoan dừng.

• Có thể sử dụng ống đo hoặc đầu dò chuyên dụng.

• Với đất rời, nước ngầm thường thể hiện rõ. Với đất dính, cần chờ đủ thời gian để nước ổn định.

6. Ghi nhật ký khoan

6.1. Nhật ký lỗ khoan

• Phải ghi đầy đủ các thông tin sau:

  • Vị trí lỗ khoan (tọa độ, cao độ)

  • Ngày bắt đầu và kết thúc khoan

  • Phương pháp khoan, đường kính

  • Tầng đất, chiều sâu từng lớp

  • Loại mẫu (xáo trộn/nguyên dạng), trạng thái đất, thành phần hạt, màu sắc,...

  • Mực nước ngầm quan sát được

6.2. Biểu đồ và hồ sơ địa chất

• Mỗi lỗ khoan cần có biểu đồ cột địa chất, thể hiện tầng đất đá theo chiều sâu.

• Sử dụng ký hiệu thống nhất: đất sét, sét pha, cát, sỏi, cuội, đá vôi, đá granite,...

• Có thể đính kèm kết quả thí nghiệm SPT, nén ngang, ép nước,... tại các vị trí tương ứng.

7. Quy định về bảo quản mẫu và thiết bị

• Mẫu nguyên dạng phải được bảo quản trong ống chuyên dụng, niêm phong, dán nhãn rõ ràng: số hiệu lỗ khoan, độ sâu lấy mẫu, ngày lấy.

• Các mẫu được chuyển đến phòng thí nghiệm trong thời gian sớm nhất (không quá 7 ngày), để đảm bảo không bị biến chất.

• Thiết bị khoan, ống mẫu, đầu đo phải được hiệu chuẩn và bảo trì định kỳ.

8. An toàn và bảo vệ môi trường

• Công tác khoan phải đảm bảo an toàn lao động: chống sập thành lỗ, bảo vệ thiết bị, sử dụng đầy đủ trang bị bảo hộ.

• Nước thải khoan, dung dịch bentonite, đất đá thải phải được thu gom, xử lý không để ô nhiễm môi trường.

9. Kết luận

TCVN 4195:2012 là tiêu chuẩn quan trọng trong lĩnh vực khảo sát địa chất công trình, đảm bảo việc lấy mẫu và thí nghiệm được thực hiện một cách khoa học, chính xác và có giá trị sử dụng cao. Việc áp dụng đúng tiêu chuẩn này không chỉ giúp đánh giá đúng điều kiện nền đất mà còn góp phần đảm bảo an toàn, hiệu quả cho thiết kế và thi công công trình.

Các bạn click vào nút "DOWLOAD" để tải tiêu chuẩn về máy.