Chương 4 — Khảo sát – thăm dò – thí nghiệm¶

Chương IV là chương dài nhất của sách và cũng gần với trọng tâm của trang web này nhất. Chương đi từ cách phân loại và mô tả đất đá ngoài hiện trường, qua các giai đoạn của một đợt khảo sát, tới khoan, lấy mẫu, địa vật lý và toàn bộ hệ thí nghiệm hiện trường lẫn trong phòng để tạo ra thông số thiết kế.

4.1 Phân loại và mô tả đất đá trong xây dựng¶

4.1.1 Phân loại đất cho mục đích xây dựng¶

Với mục đích xây dựng, đất được xem là vật liệu xây dựng tạo bởi tổ hợp các loại hạt, có thể được đào thủ công hoặc bằng thiết bị cơ giới nhẹ mà không cần nổ mìn. Mục đích của phân loại là định lượng tính chất của từng loại đất để các quyết định thiết kế và thi công được nhất quán.

Hệ phân loại được dùng kết hợp với phương pháp thiết kế kinh nghiệm: kỹ sư phân loại đất, rồi áp dụng các tương quan kinh nghiệm đã tích luỹ từ nhiều chuyên gia thông thạo, thay vì chỉ dựa vào kinh nghiệm mỏng của bản thân. Phân loại tốt còn giúp người thiết kế biết thí nghiệm nào phù hợp và thông số nào là đại diện.

4.1.2 Nhận biết và mô tả đất cho xây dựng¶

Nhận dạng ngoài hiện trường bằng quan sát và thao tác tay — cơ sở của mọi nhật ký hố khoan. Kỹ sư đọc cỡ hạt, độ chọn lọc, độ mài tròn, màu sắc và trạng thái trên mẫu và trên mặt lộ; chính bản mô tả đó về sau quyết định chọn thí nghiệm nào và tương quan kinh nghiệm nào.

Hình: geology-glacial-till-outwash

Hình. Hai loại trầm tích phải được mô tả khác nhau. Trái: trầm tích ngoài băng tại Point Grey, Vancouver — lớp dưới sẫm là cát, bụi và sét, dưới lớp cát chọn lọc tốt ở trên. Phải: till băng trên đảo Quadra, B.C. — không chọn lọc, bị nén dưới băng, đủ khoẻ để đứng thành mái gần thẳng đứng. Chính độ chọn lọc và cấp phối, chứ không chỉ cỡ hạt, phân biệt hai loại này. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2^nd ed., Hình 15.1.3.

4.1.3 Phân loại đá khối cho mục đích xây dựng¶

Đá được phân loại như một khối đá, không phải một mẫu đá đơn lẻ: mức độ phong hoá, khoảng cách và phương của các mặt gián đoạn, và sức kháng của đá nguyên thể đều tham gia.

Hình: geology-fault-offset

Hình. Một mặt gián đoạn phải được ghi vào bản mô tả khối đá: đứt gãy (đường nét đứt trắng) trong đá xâm nhập ở đảo Quadra, B.C., dịch chuyển phải khoảng 10 cm trên một mạch đá. Đứt gãy, khe nứt và mặt phân lớp là đặc trưng cấu trúc của khối, không phải tính chất của đá nguyên thể. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2^nd ed., Hình 12.3.4.

4.1.4 Nhận biết và mô tả đá cho xây dựng¶

Mô tả hiện trường lõi khoan và mặt lộ đá.

4.2 Công tác khảo sát đất nền và các bước tiến hành¶

4.2.1 Mục đích và đối tượng¶

Mục đích và đối tượng của công tác khảo sát phải được xác định trước khi khoan bất kỳ hố nào.

4.2.2 Giai đoạn trong công tác khảo sát¶

Khảo sát tiến hành theo giai đoạn gắn với giai đoạn thiết kế — sơ bộ, thiết kế chi tiết, và thi công — với phạm vi, khoảng cách và chiều sâu hố khoan tăng dần ở mỗi giai đoạn.

4.3 Các phương pháp thăm dò – lấy mẫu¶

4.3.1 Phương pháp khoan đào¶

Hố khoan, hố đào thăm dò và hào.

4.3.2 Phương pháp lấy mẫu và lõi đất đá¶

Lấy mẫu nguyên dạng và không nguyên dạng; tỷ lệ thu hồi và chất lượng lõi.

4.3.3 Phương pháp thăm dò địa vật lý¶

Địa vật lý trên mặt và trong hố khoan dùng để ngoại suy giữa các hố khoan. Các phương pháp địa chấn (khúc xạ địa chấn, đo trong hố khoan, đo giữa các hố khoan) đều dựa trên một ý tưởng đơn giản: phát một sóng đàn hồi vào nền đất rồi đo thời gian sóng tới.

Hình: geology-seismic-hammer

Hình. Nguyên lý của mọi phương pháp địa chấn: một nhát búa (hoặc nguồn trong hố khoan) phát sóng đàn hồi vào nền đất; thời gian sóng P và S tới đầu thu cho biết vận tốc sóng của vật liệu giữa hai điểm. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2^nd ed., Hình 9.1.1.

Hình: geology-wave-velocities

Hình. Vận tốc điển hình của sóng P (đỏ) và sóng S (xanh) trong trầm tích và trong đá vỏ nguyên thể. Tương phản lớn giữa đất yếu và đá là cơ sở để dùng khúc xạ địa chấn xác định chiều sâu tới đá gốc — và vận tốc sóng S là thông số đầu vào cho tính chất động của đất trong thiết kế kháng chấn. © Steven Earle, CC BY 4.0, theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (phạm vi công cộng) — Physical Geology, 2^nd ed., Hình 9.1.3.

4.4 Các phương pháp thí nghiệm¶

4.4.1 Thí nghiệm hiện trường¶

Sách trình bày các thí nghiệm hiện trường tiêu chuẩn — SPT (xuyên tiêu chuẩn), CPT (xuyên tĩnh), PMT / nén ngang Menard, cắt cánh và bàn nén — kèm thiết bị, trình tự và cách diễn giải.

4.4.2 Thí nghiệm trong phòng¶

Thí nghiệm chỉ tiêu, cố kết, sức kháng cắt (cắt trực tiếp, ba trục), đầm nén (Proctor), CBR và thí nghiệm hoá học.

4.5 Đánh giá xâm thực và ăn mòn của môi trường¶

4.5.1 Độ ăn mòn của môi trường đối với kim loại¶

Đánh giá mức độ ăn mòn của nền đất và nước dưới đất đối với thép — quan trọng cho thiết bị quan trắc chôn ngầm và cho cọc.

4.5.2 Độ xâm thực đối với bê tông¶

Đánh giá tác động của sunphát/clorua lên bê tông và các biện pháp bảo vệ cần thiết.

4.6 Một số bảng tra cứu¶

4.6.1 Tương quan giữa các loại thí nghiệm¶

4.6.2 Bảng tra cứu sức chịu tải quy ước móng nông¶

4.6.3 Hệ đơn vị đo lường và chuyển đổi¶

4.7 Thuật ngữ¶

Tiếng Anh	Tiếng Việt (sách dùng)
site investigation	khảo sát đất nền
exploration	thăm dò
sampling	lấy mẫu
undisturbed sample	mẫu nguyên dạng
core recovery	tỷ lệ lấy được lõi
geophysical prospecting	thăm dò địa vật lý
standard penetration test (SPT)	thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn
cone penetration test (CPT)	thí nghiệm xuyên tĩnh
pressuremeter (Menard)	thí nghiệm nén ngang (Menard)
vane shear test	thí nghiệm cắt cánh
plate load test	thí nghiệm bàn nén
laboratory test	thí nghiệm trong phòng
corrosion / aggressivity	độ ăn mòn / độ xâm thực

4.8 Các điểm then chốt¶

Phân loại được dùng cùng phương pháp thiết kế kinh nghiệm, không đứng riêng.
Đá được phân loại như một khối đá, không phải một mẫu đơn lẻ.
Khảo sát tiến hành theo giai đoạn gắn với giai đoạn thiết kế.
Họ thí nghiệm hiện trường — SPT, CPT, PMT, cắt cánh, bàn nén — cung cấp thông số dùng ở Chương 5–6.
Độ ăn mòn của nền đất quan trọng với cả thiết bị chôn ngầm lẫn công trình lâu dài.