Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10184:2021 về Đất xây dựng - Thí nghiệm cắt cánh hiện trường cho đất dính quy định phương pháp xác định sức kháng cắt không thoát nước của đất dính mềm yếu bằng thiết bị cắt cánh hiện trường. Tiêu chuẩn này đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp các số liệu kỹ thuật chính xác phục vụ cho công tác thiết kế nền móng, đánh giá độ ổn định của công trình xây dựng trên nền đất yếu.

Phạm vi và đối tượng áp dụng

• Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thí nghiệm cắt cánh hiện trường (Vane Shear Test - VST) nhằm xác định sức kháng cắt không thoát nước lớn nhất và sức kháng cắt không thoát nước còn lại của đất dính bão hòa nước, đất dính mềm yếu (như sét, sét pha, bùn sét) trong các khảo sát địa chất công trình. Tiêu chuẩn không áp dụng cho các loại đất không dính, đất có chứa nhiều sỏi sạn hoặc đất dính ở trạng thái cứng đến nửa cứng.
• Đối tượng áp dụng: Các tổ chức, cá nhân hoạt động trong lĩnh vực khảo sát địa chất công trình, thiết kế, thi công và giám sát xây dựng các công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông, thủy lợi trên lãnh thổ Việt Nam.

Nội dung cốt lõi của Tiêu chuẩn TCVN 10184:2021 (Từ Điều 1 đến Điều 4)

1. Phạm vi áp dụng (Điều 1)

• Xác định rõ mục đích của thí nghiệm cắt cánh hiện trường là đo đạc trực tiếp sức kháng cắt không thoát nước của đất dính mềm yếu tại thực địa mà không làm xáo động đáng kể cấu trúc đất như khi lấy mẫu về phòng thí nghiệm.
• Giới hạn điều kiện áp dụng nghiêm ngặt đối với các loại đất dính bão hòa nước có trạng thái từ chảy, dẻo chảy đến dẻo mềm. Đối với các loại đất có lẫn vật liệu thô (sỏi, sạn, vỏ sò) hoặc đất quá cứng, phương pháp này không mang lại kết quả chính xác do ảnh hưởng đến quá trình ấn cánh cắt và phân phối lực xoắn.

2. Tài liệu viện dẫn (Điều 2)

• Hệ thống hóa các tiêu chuẩn liên quan được sử dụng đồng thời để đảm bảo tính thống nhất trong quy trình thực hiện, bao gồm các tiêu chuẩn về khảo sát địa chất công trình, phương pháp khoan lấy mẫu và các tiêu chuẩn thí nghiệm đất liên quan khác. Việc áp dụng TCVN 10184:2021 phải tuân thủ các phiên bản mới nhất của các tài liệu viện dẫn này.

3. Thuật ngữ và định nghĩa (Điều 3)

• Sức kháng cắt không thoát nước lớn nhất (Peak undrained shear strength): Là giá trị sức kháng cắt lớn nhất của đất đo được tại thời điểm đất bắt đầu bị phá hủy cắt dưới tác dụng của mô men xoắn tăng dần với tốc độ quy định.
• Sức kháng cắt không thoát nước còn lại (Remolded undrained shear strength): Là giá trị sức kháng cắt của đất đo được sau khi cấu trúc đất tại vị trí thí nghiệm đã bị phá hủy hoàn toàn bằng cách quay nhanh cánh cắt tối thiểu từ 5 đến 10 vòng.
• Cánh cắt (Vane): Thiết bị gồm bốn lá kim loại mỏng, cứng, hình chữ nhật được gắn vuông góc với nhau đối xứng qua một trục truyền lực trung tâm. Kích thước cánh cắt phải được lựa chọn phù hợp với độ bền dự kiến của đất thí nghiệm.
• Độ nhạy cảm của đất (Sensitivity): Tỷ số giữa sức kháng cắt không thoát nước lớn nhất và sức kháng cắt không thoát nước còn lại, dùng để đánh giá mức độ suy giảm cường độ của đất khi bị xáo động.

4. Nguyên lý thí nghiệm (Điều 4)

• Cơ chế tác động lực: Thí nghiệm được tiến hành bằng cách ấn cánh cắt vào trong đất đến độ sâu thiết kế (có thể thực hiện dưới đáy hố khoan hoặc ấn trực tiếp từ mặt đất bằng thiết bị chuyên dụng). Sau đó, tác dụng một mô men xoắn lên đầu trên của cần truyền lực để quay cánh cắt với tốc độ không đổi (thông thường là 0,1 độ trên giây) cho đến khi khối đất hình trụ bao quanh cánh cắt bị phá hủy hoàn toàn.
• Xác định mô men xoắn: Đo lượng mô men xoắn cực đại cần thiết để gây ra sự phá hủy cắt. Giá trị này được dùng để tính toán sức kháng cắt không thoát nước lớn nhất dựa trên các công thức lý thuyết liên quan đến kích thước hình học của cánh cắt.
• Xác định sức kháng cắt còn lại: Ngay sau khi đất bị phá hủy, tiến hành quay nhanh cánh cắt nhiều vòng để làm xáo động hoàn toàn đất trong vùng cắt, sau đó đo mô men xoắn cản trở để xác định sức kháng cắt không thoát nước còn lại.

Hiệu lực thi hành

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10184:2021 có hiệu lực kể từ ngày ban hành theo quyết định của cơ quan nhà nước có thẩm quyền, thay thế hoặc bổ sung cho các quy định kỹ thuật trước đây về thí nghiệm cắt cánh hiện trường, nhằm chuẩn hóa quy trình khảo sát địa chất công trình tại Việt Nam.