TCVN 8731:2024 về Công trình thủy lợi - Xác định hệ số thấm của đất bằng thí nghiệm đổ nước trong hố đào, đổ nước và múc nước trong hố khoan?

Nội dung chính

• TCVN 8731:2024 về Công trình thủy lợi - Xác định hệ số thấm của đất bằng thí nghiệm đổ nước trong hố đào, đổ nước và múc nước trong hố khoan?
• Các bước thí nghiệm của phương pháp hai vòng chắn của Nesterov?
• Nguyên tắc thí nghiệm đổ nước trong hố khoan?

TCVN 8731:2024 về Công trình thủy lợi - Xác định hệ số thấm của đất bằng thí nghiệm đổ nước trong hố đào, đổ nước và múc nước trong hố khoan?

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8731:2024 về Công trình thủy lợi - Xác định hệ số thấm của đất bằng thí nghiệm đổ nước trong hố đào, đổ nước và múc nước trong hố khoan (Hydraulic structures - Field determination of soil permeability coefficient using infiltrometer tests in trial pit and permeability tests using open systems in borehole)

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8731:2024 quy định phương pháp xác định hệ số thấm của đất ở hiện trường bằng thí nghiệm đổ nước trong hố đào, thí nghiệm đổ nước và múc nước trong hố khoan.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8731:2024 áp dụng cho các loại đất có kết cấu tự nhiên hoặc nhân tạo, đá phong hóa, sử dụng trong xây dựng công trình thủy lợi, công trình đê điều hoặc các công trình có điều kiện làm việc và đặc tính kỹ thuật tương tự.

Quy định chung Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8731:2024:

- Thí nghiệm thấm tại hiện trường được tiến hành trong quá trình khảo sát địa chất công trình hoặc theo đề cương nghiên cứu, kiểm tra tính thấm nước của đất.

- Nước dùng để thí nghiệm phải là nước lã trong. Nên sử dụng nguồn nước có sẵn tại khu vực thí nghiệm (nếu đảm bảo yêu cầu).

- Việc lựa chọn độ sâu thí nghiệm phải đảm bảo đáp ứng yêu cầu của công tác thí nghiệm.

- Tùy theo loại đất và độ sâu lớp đất mà lựa chọn phương pháp thí nghiệm khả thi và thích hợp. Thí nghiệm đổ nước trong hố đào thích hợp với các lớp đất có mặt lớp xuất lộ trên mặt đất tự nhiên hoặc ở độ sâu không quá 1,5 m, thí nghiệm đổ nước trong hố khoan thích hợp với các lớp đất có mặt lớp nằm ở độ sâu lớn hơn 1,5 m.

- Khi kết thúc thí nghiệm, phải hoàn trả mặt bằng như trước khi thí nghiệm bằng cách lấp hố khoan, hố đào theo quy định tại Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9155.

TCVN 8731:2024 về Công trình thủy lợi - Xác định hệ số thấm của đất bằng thí nghiệm đổ nước trong hố đào, đổ nước và múc nước trong hố khoan? (Hình từ Internet)

Các bước thí nghiệm của phương pháp hai vòng chắn của Nesterov?

Căn cứ theo tiết 5.3.3 tiểu mục 5.3 Mục 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8731:2024 nêu rõ các bước thí nghiệm của phương pháp hai vòng chắn của Nesterov như sau:

- San bằng mặt đất tại vị trí thí nghiệm. Đào hố có kích thước khoảng 1,0 m x 1,5 m, có độ sâu đến mặt lớp đất cần xác định hệ số thấm. Gạt bằng bề mặt đáy hố nhưng không làm lấp bịt các lỗ hổng tự nhiên của đất.

- Đặt hai vòng chắn đồng tâm với đầu vát mép xuống đáy hố. Đặt thanh gỗ lên đầu trên của vòng chắn rồi dùng búa đóng sao cho hai vòng chắn ngập đều vào đất từ 3 cm đến 5 cm. Lấy đất sét dẻo nhét kín khe hở giữa đáy hố với mép ngoài của vòng chắn nhỏ và vòng chắn to.

- Kẹp chặt một thước đo vào mép trong của vòng chắn nhỏ và một thước đo vào mép trong của vòng chắn to, đảm bảo thước thẳng đứng và vạch số không (0) ngang với đáy hố, đánh dấu mốc chiều cao 10 cm lên mép trong của vòng chắn nhỏ và vòng chắn to. Sau đó, rải đều lên đáy hố bên trong vòng chắn một lớp sỏi sạn cỡ hạt từ 2 mm đến 10 mm dày từ 2 cm đến 3 cm, để chống xói đáy hố khi đổ nước.

- Lập lát cắt địa chất hố đào thí nghiệm đổ nước.

- Lắp đặt giá đỡ vào vị trí thuận tiện, thùng đo lưu lượng chứa đầy nước được đặt vào giá đỡ và cân chỉnh cho thẳng đứng.

- Đặt đầu ống dẫn đã được nối với van xả của thùng chứa nước dự trữ vào đáy hố bên trong vòng chắn nhỏ và khoảng trống giữa hai vòng chắn. Mở van xả của thùng chứa nước dự trữ cho nước chảy từ từ vào hố với tốc độ dâng mực nước không quá 1 cm/min cho đến khi đạt chiều cao lớp nước bên trong vòng chắn nhỏ và khoảng trống giữa hai vòng chắn là 10 cm thì khóa van lại. Cắt nguồn cấp nước từ thùng dự trữ, bỏ đầu ống dẫn nước ra khỏi hố. Đặt đầu ống dẫn từ thùng đo lưu lượng vào đáy hố bên trong vòng chắn nhỏ và khoảng trống giữa hai vòng chắn, mở van của thùng đo lưu lượng để nước chảy từ từ vào hố. Điều chỉnh van xả để quá trình cấp nước được diễn ra liên tục và đảm bảo chiều cao lớp nước bên trong vòng chắn nhỏ và khoảng trống giữa hai vòng chắn luôn bằng 10 cm (xem Hình 3).

Trong quá trình thí nghiệm, cần quan sát kiểm tra dấu hiệu nước rò rỉ qua chân vòng chắn. Nếu có rò rỉ xảy ra, cần dừng thí nghiệm để bịt chỗ rò rỉ và tiến hành thí nghiệm lại từ đầu.

- Quan trắc thấm:

Ghi thời gian bắt đầu quan trắc thấm (ngày, giờ, phút) vào sổ thí nghiệm, đọc và ghi số đo mực nước trên thang đo của thùng đo lưu lượng, chính xác đến 1 mm. Sau đó, liên tục theo dõi và đọc số đo mực nước của thùng đo lưu lượng theo khoảng thời gian định kỳ từ 10 đến 30 phút/lần, tùy theo lượng nước tiêu tốn do thấm nhiều hay ít. Trong quá trình quan trắc, tính toán lưu lượng thấm Q (cm3/s) cấp vào đáy hố bên trong vòng chắn nhỏ của từng khoảng thời gian đọc số đo trên thang đo của thùng đo lưu lượng. Tiến hành thí nghiệm cho tới khi lưu lượng thấm đạt giá trị ổn định Qc thì dừng.

Lưu lượng thấm được coi là đạt đến ổn định nếu như lưu lượng thấm trong ba lần đo liên tiếp không đổi hoặc giá trị lần đo cuối không chênh lệch quá 10% so với trung bình của ba lần đo liên tiếp.

- Thu dọn thiết bị cấp nước, múc hết nước trong hố ra và đưa các vòng chắn ra ngoài. Sau đó, khoan hoặc đào một lỗ ở tâm hố thí nghiệm sâu từ 0,5 m đến 1,0 m và đào hoặc khoan một hố khác cách hố này khoảng 2 m đến 3 m cho đến độ sâu tương ứng. Tại các hố khoan (hoặc đào) này, theo độ sâu, với khoảng cách trung bình từ 10 cm đến 15 cm lấy một mẫu đất, quy trình lấy mẫu thực hiện theo TCVN 2683. Tiến hành thí nghiệm để xác định độ ẩm của các mẫu đất này, quy trình thí nghiệm thực hiện theo TCVN 8728. Trên cơ sở so sánh độ ẩm của các mẫu đất, xác định độ sâu nước thấm vào đất H khi thí nghiệm kết thúc.

Trong trường hợp xác định độ ẩm của đất ở hiện trường không thuận tiện, có thể thay thế bằng phương pháp thí nghiệm trong phòng. Khi đó cần lưu ý công tác bảo quản mẫu thực hiện theo TCVN 2683.

- Khi kết thúc thí nghiệm, tiến hành thu dọn dụng cụ và lấp hố theo quy định tại điều 4.5.

Hình 3 - Sơ đồ thí nghiệm đổ nước trong hố đào theo phương pháp hai vòng chắn

Nguyên tắc thí nghiệm đổ nước trong hố khoan?

Căn cứ theo tiểu mục 6.1 Mục 6 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8731:2024 nêu rõ nguyên tắc thí nghiệm đổ nước trong hố khoan như sau:

Khoan tạo lỗ, phân đoạn thí nghiệm trong hố khoan, đổ nước vào trong hố khoan cho từng đoạn thí nghiệm và tính toán hệ số thấm theo định luật Darcy. Tùy theo loại đất, áp dụng phương pháp cột nước không đổi hoặc cột nước hạ dần đề xác định hệ số thấm.

Với phương pháp cột nước không đổi, đổ nước liên tục vào trong hố khoan để duy trì cột nước Hc luôn không đổi, tiến hành thí nghiệm cho tới khi lưu lượng thấm đạt giá trị ổn định Qc thì dừng.

Với phương pháp cột nước hạ dần, đổ nước vào trong hố khoan và xác định cột nước ban đầu Ho, sau đó theo dõi quá trình hạ dần của cột nước theo thời gian Ht, tiến hành thí nghiệm cho đến khi tỷ số Ht/Ho nhỏ hơn 25% thì dừng.