Khi tốc độ xây dựng mới các cơ sở hạ tầng ngày càng diễn ra nhanh, nhiều công trình đặt trên những vị trí không thuận lợi vì hầu hết các nơi đó bề mặt địa hình lại được phủ bởi lớp trầm tích trẻ chưa cố kết nên đất nền có khả năng chịu tải kém và tính nén lún mạnh. Vì thế việc áp dụng các biện pháp cải tạo đất nhằm cải thiện khả năng chịu tải của đất nền và giảm nguy cơ gây lún là nhiệm vụ đặt ra đầu tiên trước khi tiến hành thi công công trình. Những thông số quan trọng khi nghiên cứu tính toán lún của đất nền như Cv, Cc. . . Rất nhiều mô hình thí nghiệm ra đời từ những thập niên 70 cho phép nghiên cứu đặc tính nén lún của đất nền chi tiết rõ ràng hơn như:
Mô hình chất tải từng cấp; mô hình tốc độ biến dạng không đổi (CRS); Mô hình tốc độ gia tải không đổi (CRL); Mô hình gradient áp lực nước lỗ rỗng không đổi (CG); Mô hình tỷ số giữa áp lực nước lỗ rỗng và ứng suất tác dụng không đổi (CPR); kiểm soát áp lực ngược (BPC).
Đề tài này nghiên cứu đặc tính nén lún của đất yếu khu vực Thị Vải - Cái Mép dựa vào thí nghiệm Oedometer và mô hình thí nghiệm tốc độ biến dạng là hằng số (CRS) và bước đầu rút ra những so sánh nhận xét ban đầu.
74 trang |
Chia sẻ: ngtr9097 | Lượt xem: 4901 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu đặc tính nén lún của đất yếu khu vực Thị Vải - Cái Mép dựa trên kết quả thí nghiệm Oedometer và thí nghiệm tốc độ biến dạng không đổi (CRS), để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đại Học Quốc Gia Tp.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
Số:____/BKĐT ..................
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
KHOA: KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT & DẦU KHÍ
BỘ MÔN: ĐỊA KỸ THUẬT
HỌ VÀ TÊN: Đoàn Thị Hoàng Oanh MSSV: 30601728
NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT LỚP: DC06KT
1. Đầu đề luận văn: Nghiên cứu đặc tính nén lún của đất yếu khu vực Thị Vải - Cái Mép dựa trên kết quả thí nghiệm Oedometer và thí nghiệm tốc độ biến dạng không đổi (CRS).
2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
Tìm hiểu đặc điểm địa chất của khu vực Thị Vải - Cái Mép.
Xác định đặc tính nén lún của khu vực này từ thí nghiệm trong phòng.
So sánh ưu nhược điểm của hai thí nghiệm Oedometer và CRS.
Phân tích đặc tính nén lún của khu vực Thị vải - Cái Mép.
3. Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 30/10/2010
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 31/12/2010
5. Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn:
Ths. Nguyễn Hữu Uy Vũ
TS. Phan Thị San Hà
Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn.
Ngày ….. tháng ….. năm 2011
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN:
Người duyệt (chấm sơ bộ):_______________
Đơn vị:______________________________
Ngày bảo vệ:__________________________
Điểm tổng kết:_________________________
Nơi lưu trữ luận văn:____________________
Tuy thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp còn hạn chế nhưng đó cũng chính là khoảng thời gian vô cùng quý giá, giúp em tổng hợp lại nhiều kiến thức đã tích lũy trong quá trình học tập, cũng là khoảng thời gian cho em nghiêm túc thực hiện làm việc và hoàn thành luận văn này. Để luận văn này hoàn thành, ngoài nổ lực bản thân, em còn nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo, động viên và giúp đỡ rất tận tình từ gia đình, thầy cô và bạn bè.
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
TS. Phan Thị San Hà, Bộ môn địa kỹ thuật, khoa kỹ thuật Địa Chất & Dầu Khí, Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM.
Ths. Nguyễn Hữu Uy Vũ, giám đốc Công ty Địa Kỹ Thuật và Giao Thông Anh Vũ (thuộc PortCoast Consultant), 77 Thạch Thị Thanh, phường Tân Định, Quận 1, Tp.HCM.
Ths. Nguyễn Võ Đăng Thọ, giám đốc kỹ thuật công ty Địa Kỹ Thuật và Giao Thông Anh Vũ (thuộc PortCoast Consultant), 77 Thạch Thị Thanh, Quận 1, Tp HCM.
KS. Trương Hòa Bình (trưởng phòng thí nghiệm và kiểm định công trình) và
Ths. Nguyễn Hồng Sơn cùng các anh chị kỹ sư, kỹ thuật viên trong công ty Địa Kỹ Thuật và Giao Thông Anh Vũ đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập tại công ty và trong lúc làm luận văn.
Các bạn lớp DC06KT trường Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô trong khoa Kỹ Thuật Địa Chất & Dầu Khí đã giảng dạy em trong suốt bốn năm qua.
Luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, em xin chân thành tiếp thu những chỉ bảo đóng góp quý báu của Thầy cô và bạn đọc.
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Công trình cần xử lý nền đất yếu đều phải tính lún và ước tính được tốc độ lún, các đặc tính về nén lún được xác định từ thí nghiệm nén cố kết. Khoa học công nghệ ngày càng tiên tiến, thiết bị ngày càng hiện đại. Nhiều mô hình thí nghiệm với thiết bị ghi số liệu và suất kết quả báo cáo tự động (giảm sai số do con người) ra đời cho phép nghiên cứu đặc tính nén lún của đất nền chi tiết rõ ràng hơn. Luận văn này nghiên cứu đặc tính nén lún khu vực Thị vải – Cái Mép dựa vào kết quả hai thí nghiệm cố kết trong phòng là thí nghiệm Oedometer và thí nghiệm tốc độ biến dạng không đổi (CRS). Từ đó bước đầu có những nhận xét, so sánh ưu nhược điểm của hai thí nghiệm này. Đề tài luận văn là: Nghiên cứu đặc tính nén lún của đất yếu khu vực Thị Vải – Cái Mép dựa trên kết quả thí nghiệm Oedometer và thí nghiệm tốc độ biến dạng không đổi (CRS). Nội dung chính của luận văn gồm:
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Đặc trưng tính chất cơ lí đất yếu khu vực Thị vải - Cái Mép
Chương 4: Minh giải kết quả
Chương 5: Kết luận và kiến nghị
MỤC LỤC
MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ các thí nghiệm cố kết liên tục 1-3
Hình 1.2: Mô tả quá trình nén lún 1-5
Hình 1.3: Sự phân bố biến dạng bên trong mẫu theo phương pháp Smith & Wahls 1-12
Hình 1.4: Sự phân bố biến dạng bên trong mẫu theo phương pháp Wissa 1-13
Hình 1.5: Sự phân bố biến dạng bên trong mẫu theo phương pháp Umahara & Zen 1-15
Hình 1.6: Sự phân bố biến dạng bên trong mẫu theo phương pháp Lee 1-17
Hình 2.1: Mặt cắt mẫu đất trong hộp nén 2-20
Hình 2.2: Ví dụ về chất tải và dỡ tải trong thí nghiệm Oedometer 2-20
Hình 2.3: Thiết bị nén cố kết Oedometer 2-21
Hình 2.4: Mẫu đất trong hộp nén 2-21
Hình 2.5: Xác định hệ số Cv theo phương pháp Casagrande 2-22
Hình 2.6: Xác định hệ số Cv theo phương pháp Taylor 2-23
Hình 2.7: Xác định s’p theo phương pháp ( a) và (b) 2-24
Hình 2.8: Xác định av từ đồ thị e - s’ 2-25
Hình 2.9: Xác định Cc từ đồ thị e - logs’ 2-26
Hình 2.10: quan hệ giữa ứng suất tiền cố kết và ứng suất hữu hiệu thẳng đứng 2-26
Hình 2.11: Mô hình mẫu dặc trưng cho mô hình CRS 2-28
Hình 2.12: Thiết bị đo trong thí nghiệm CRS 2-29
Hình 2.13: Dụng cụ cho việc lắp mẫu vào hộp nén 2-29
Hình 2.14: Thiết bị thí nghiệm CRS 2-30
Hình 3.1: Vị trí cảng Container Quốc Tế Cái Mép 3-35
Hình 3.2: Sơ đồ đối sánh một số kết quả nghiên cứu địa tầng Holocen ở thềm lục địa Vũng Tàu 3-36
Hình 3.3: Mặt bằng bố trí các điểm khảo sát địa chất 3-38
Hình 3.4: Mặt cắt địa chất điển hình dưới nước 3-41
Hình 3.5: Mặt cắt địa chất điển hình trên bờ 3-42
Hình 3.6: Mặt cắt tổng hợp tính chất vật lý theo cao độ 3-44
Hình 3.7: Mặt cắt tổng hợp tính chất cơ học theo cao độ 3-45
Hình 4.1: Đồ thị Chỉ số Cc, Cr, Cs được vẽ theo cao độ 4-47
Hình 4.2: Đồ thị quan hệ e – log(s') 4-48
Hình 4.3: Đồ thị quan hệ Cv – log(s') 4-49
Hình 4.4: Đồ thị quan hệ Cv – log(s') của các mẫu thí nghiệm CRS. 4-50
Hình 4.5: Đồ thị tỷ số áp lực nước lỗ rỗng Ru theo ứng suất hữu hiệu. 4-52
Hình 4.6: Đồ thị s’vo, s’p( oed), s’p(CRS), s’(p Ru) được biểu diễn theo cao độ. 4-53
Hình 4.7: Đồ thị hệ số quá cố kết OCR vẽ theo cao độ. 4-56
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1.1 Bảng độ cố kết Uz và hệ số thời gian Tv 1-8
Bảng 1.2 Bảng tổng hợp các lý thuyết nghiên cứu mô hình CRS 1-17
Bảng 1.3 Bảng tốc độ biến dạng đề nghị của ASTM D4186-82 1-18
Bảng 1.4 Bảng tốc độ biến dạng đề nghị của ASTM D4186 - 06 1-19
Bảng 1.5 Bảng tổng hợp giá trị của tỷ số Ru kiến nghị của các nhà nghiên cứu 1-19
Bảng 3.1 Bảng tổng hợp khối lượng khảo sát địa chất 3-39
Bảng 3.2 Bảng tổng hợp tính chất cơ học – vật lý của đất ở khu vực Thị Vải – Cái Mép 3-43
Bảng 4.1 Bảng tổng hợp các chỉ số nén Cc, Cr của thí nghiệm oedometer và thí nghiệm CRS trên hố khoan TCM 14 4-46
Bảng 4.2 Bảng tổng hợp các chỉ số nén s’vo, s’p( oed), s’p(CRS), s’(p Ru) của thí nghiệm oedometer và thí nghiệm CRS 4-50
Bảng 4.3 Bảng tổng hợp các giá trị hệ số quá cố kết OCR của thí nghiệm oedometer và thí nghiệm CRS 4-54
Bảng 4.4 Bảng tổng hợp các giá trị OCR trung bình theo từng lớp 4-56
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT- SYMBOL
Ký hiệu
Tiếng Việt
Tiếng Anh
A
Diện tích (m2, cm2)
Area
a, av
Hệ số nén lún thẳng đứng
Compressibility Coefficient
ASTM
Hiệp hội Hoa Kỳ về Thí nghiệm và Vật liệu
American Society for Testing and Materials
b
Thông số không thứ nguyên
BPC
Kiểm soát áp lực ngược
Back pressure control
Cc
Chỉ số nén lún
Compressibility Index
Cv
Hệ số cố kết thẳng đứng
Vertical consolidation Coefficient
Cr
Chỉ số nén lại
Recompressibility Index
Cs
Chỉ số nở
Ca
Chỉ số nén thứ cấp
Second compressibility index
Cae
Chỉ số nén thứ cấp hiệu chỉnh
CG
Gradient áp lực nước lỗ rỗng là hằng số
Constant pore pressure gradient
CPR
Tỷ số áp lực nước lỗ rỗng không đổi
Constant pressure ratio
CRS
Biến dạng là hằng số
Constant rate of strain
do
Điểm không lý thuyết
e
Hệ số rỗng
Hằng số mũ e
Cơ số logarit tự nhiên
Void ratio
Exponential Constant
Base of natural logarithm
Hệ số rỗng trung bình
Average void ratio
ef
Hệ số rỗng cuối thí nghiệm
Final void ratio
e0
Hệ số rỗng lúc bắt đầu thí nghiệm
Initinal void ratio
F
Tỷ số biến dạng hai biên của mẫu
Ratio of strain at the two ends of the speciment
rs
Tỷ trọng hạt
Specific gravity of Solid
g(z)
Hàm chỉ theo độ sâu
H
Chiều cao
Bề dày
Cột nước
Height
Thickness, initial thickness of the speciment
Head of Water
hs
Chiều cao mẫu lúc bắt đầu quá trình nén thứ cấp
k
Hệ số thấm
Hydraulic conductivity
kz
Hệ số thấm theo trục z
kg
Kilôgam
Kilogramme
km
Kilômét
Kilometer
kN
Kilô – Niutơn
Kilo Newton
LL
Giới hạn chảy
Liquid Limit
log
Logarit
Logarithm
m
Mét
Khối lượng
Meter
Mass
mv
Hệ số biến dạng thể tích
Coefficient of Volumetric Change
n
Độ rỗng
nnk
Nhiều người khác
et al
Oedometer
Thí nghiệm cố kết truyền thống
One-Dimension Consolidation test
OCR
Hệ số quá cố kết
Over consolidation ratio
q
Lưu lượng nước
R
Tốc độ biến dạng bên dưới bề mặt mẫu
Bán kính (m, cm)
Strain rate at surface the specimen
Radius
re
Tốc độ biến đổi hệ số rỗng trung bình
Ru
Tỷ số áp lực nước lỗ rỗng
Pore – water pressure ratio
RFC
Mô hình giới hạn dòng thấm
Restricted flow consolidation
r
Tốc độ biến dạng
Strain rate
Sec
Giây
Second
STD
Mô hình chất tải không đổi
Conventional in cremental loading
STL
Tốc độ gia tải không đổi
Constant rate of loading
Tv
Yếu tố thời gian
Time Factor
t,
Thời gian (giây, phút, năm)
Time
ts
Thời gian bắt đầu quá trình nén thứ cấp
t50
t90
Thời gian đạt 50% cố kết
Thời gian đạt 90% cố kết
Time for 50% consolidation
Time for 90% consolidation
U
Độ cố kết (%)
Degree of consolidation
u
Áp lực nước rỗ lỗng
Pore Pressure
Áp lực nước lỗ rỗng trung bình
Average pore pressure
v
Tốc độ thấm
V
Thể tích
Dòng chảy
Volume
Flows
V0
Thể tích ban đầu
W
Trọng lượng, độ ẩm
Weight, Water Content
DH, Dh
Độ giảm chiều cao khối đất sau thí nghiệm, sau mỗi cấp tải
Total change in thickness
Des
Sự thay đổi hệ số rỗng thứ cấp
z
Cao độ (m)
Chiều sâu (m, cm)
Chiều dài đường thấm nước (m)
Elevation
Depth
Length of Drainage Path
α
Số mũ
Góc dóc
Hệ số cấu trúc
Exponent
Slope Angle
Structure Factor
β
Hệ số - thông số
Coefficient
γ
Dung trọng
Bulk Density
γw
Dung trọng nước
Water Density
δ
Góc
Độ chuyển vị
Angle
Deflection
ε
Biến dạng (tương đối)
Strain
Σ
Tổng
Summation
σ
Ứng suất pháp tuyến, áp lực (kpa)
Normal Stress
s’v
Ứng suất hữu hiệu thẳng đứng (kpa)
Vertical effective stress
s’
Ứng suất hữu hiệu (kpa)
Effective stress
ứng suất hữu hiệu trung bình (kpa)
Average vertical effective stress
Ứng suất hữu hiệu trung bình thứ n
s’p
Ứng suất tiền cố kết (kpa)
Preconsolidation stress
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Khi tốc độ xây dựng mới các cơ sở hạ tầng ngày càng diễn ra nhanh, nhiều công trình đặt trên những vị trí không thuận lợi vì hầu hết các nơi đó bề mặt địa hình lại được phủ bởi lớp trầm tích trẻ chưa cố kết nên đất nền có khả năng chịu tải kém và tính nén lún mạnh. Vì thế việc áp dụng các biện pháp cải tạo đất nhằm cải thiện khả năng chịu tải của đất nền và giảm nguy cơ gây lún là nhiệm vụ đặt ra đầu tiên trước khi tiến hành thi công công trình. Những thông số quan trọng khi nghiên cứu tính toán lún của đất nền như Cv, Cc. . . Rất nhiều mô hình thí nghiệm ra đời từ những thập niên 70 cho phép nghiên cứu đặc tính nén lún của đất nền chi tiết rõ ràng hơn như:
Mô hình chất tải từng cấp; mô hình tốc độ biến dạng không đổi (CRS); Mô hình tốc độ gia tải không đổi (CRL); Mô hình gradient áp lực nước lỗ rỗng không đổi (CG); Mô hình tỷ số giữa áp lực nước lỗ rỗng và ứng suất tác dụng không đổi (CPR); kiểm soát áp lực ngược (BPC).
Đề tài này nghiên cứu đặc tính nén lún của đất yếu khu vực Thị Vải - Cái Mép dựa vào thí nghiệm Oedometer và mô hình thí nghiệm tốc độ biến dạng là hằng số (CRS) và bước đầu rút ra những so sánh nhận xét ban đầu.
Mục đích
Mục đích của đề tài là xác định đặc tính nén lún của đất yếu khu vực Thị Vải – Cái Mép dựa vào kết quả thí nghiệm Oedometer và CRS có phân tích so sánh ưu nhược điểm của hai mô hình thí nghiệm và rút ra kết luận.
Nhiệm vụ
Luận văn này sẽ đóng góp thêm vào lĩnh vực địa kỹ thuật những nghiên cứu về đặc tính cố kết đất yếu ở khu vực Thị vải - Cái Mép dựa theo mô hình thí nghiệm tốc độ biến dạng không đổi. Nội dung nghiên cứu bao gồm các mục chính sau đây:
Tìm hiểu đặc điểm địa chất của khu vực Thị Vải - Cái Mép.
Xác định đặc tính cố kết từ thí nghiệm trong phòng.
So sánh ưu nhược điểm của hai thí nghiệm Oedometer và CRS.
Phân tích đặc tính nén lún của khu vực Thị vải - Cái Mép.
Phương pháp nghiên cứu
Với nội dung trên, việc nghiên cứu sẽ được tiến hành theo các phương pháp sau:
Phương pháp địa chất: Nghiên cứu về điều kiện thành tạo và quy luật phân bố các trầm tích Holocen tại khu cực Thị Vải – Cái Mép.
Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thí nghiệm trong phòng để xác định các chỉ tiêu vật lý đặc trưng và xác định các thông cố kết của đất qua thí nghiệm cố kết Oedometer và CRS.
Phương pháp tính toán lý thuyết: Tính toán xác định các thông số cố kết đất nền của các mẫu đất thí nghiệm.
Phương pháp xác suất thống kê: Xử lý và tổng hợp kết quả thí nghiệm.
Cơ sở dữ liệu
Đề tài nghiên cứu đặc tính nén lún của đất yếu tại khu vực Thị vải – Cái Mép dựa vào các hồ sơ báo cáo khảo sát địa chất, hồ sơ báo cáo quan trắc địa kỹ thuật do Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Cảng - Kỹ thuật Biển (PortCoast Consultant) lập và các mẫu thí nghiệm kiểm chứng do chính tác giả thực hiện tại phòng Thí nghiệm kiểm định công trình Công ty Địa Kỹ Thuật và Giao Thông Anh Vũ (thuộc PortCoast Consultant.
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Lịch sử nghiên cứu
Từ những năm 20 của thế kỷ XX, quá trình cố kết của mẫu đất bão hòa nước đã được nghiên cứu bởi Terzaghi dựa trên mô hình nén một trục. Lý thuyết này dần được hoàn thiện bởi nhiều nhà khoa học trên thế giới. Một trong những đóng góp cần được kể đến là việc xây dựng các bài toán trên cơ sở kết hợp giữa mô hình cố kết một trục với các mô hình lưu biến như: Mô hình thể hiện quan hệ tuyến tính giữa hệ số rỗng và logarit của ứng suất hữu hiệu (Davis và Raymond-1965); Mô hình thể hiện hệ số rỗng là hàm của ứng suất hữu hiệu (Taylor và Merchant-1940); Mô hình thể hiện hệ số rỗng là hàm của ứng suất hữu hiệu và thời gian (Koppejan-1948, Bjerrum – 1967 và Hansem - 1969. Trên thực tế, bài toán cố kết một trục của Terzaghi vẫn là mô hình chính để tính toán các đặc trưng cố kết. [15]
Cho tới những thập niên 70, thí nghiệm cố kết truyền thống, dựa trên lý thuyết Terzaghi được sử dụng để xác định những đặc trưng nén của đất dính. Trong thí nghiệm nén này, thông thường tỷ số tải gia tăng (LIR) đồng nhất (LIR=Ds /s =1) được áp dụng mặc cho đôi lúc là không cần thiết, để cho kết quả ứng suất tiền cố kết tốt hơn thì tỷ số tải gia tăng LIR = 0,5 đối với những cấp tải của giai đoạn nén lại và LIR = 1 đối với các cấp tải của giai đoạn nén đi và mỗi bước tăng được giữ trong 24 giờ mà nó được cộng dồn vào thời gian thí nghiệm. Điều này mô phỏng các điều kiện tải trọng của lý thuyết Terzaghi và cho phép nội suy dữ liệu để xác định k và Cv. Khi sử dụng tỷ số tải gia tăng như vậy thì khoảng cách giữa các điểm rộng gây khó khăn trong việc xác định ứng suất tiền cố kết. Vì thế khi rút ngắn lại tốc độ tăng tải sẽ cho một đường nén tốt hơn nhưng lại gây khó khăn trong việc xác định biểu đồ chuyển vị - thời gian, và thời gian kết thúc cố kết sơ cấp. Ngay cả một vài thí nghiệm có thể được tự động hóa bằng máy tính và hệ thống nhận dữ liệu được kết hợp, sự nỗ lực để thể hiện dữ liệu thí nghiệm cũng tiêu tốn nhiều thời gian.
Casagrande (1938) và Taylor (1948) đã đề nghị phương pháp giải phương trình cố kết của K. Terzaghi và lời giải đó được sử dụng rộng rãi ngày nay. Casagrande (1936) đã nghiên cứu và đưa ra phương pháp xác định áp lực tiền cố kết dựa trên đường cong quan giữa hệ số rỗng và ứng suất tác dụng.
Năm 1967, Gibson và nnk cũng đã chứng minh được rằng quá trình cố kết có xảy ra sự biến dạng và tính nén lún cũng như tính thấm của đất là phi tuyến.
Năm 1966, khi Rowe và Barden sáng chế ra hộp nén Rowe, vấn đề nghiên cứu về đặc tính cố kết của đất trở nên dễ dàng và phổ biến hơn.
Năm 1969, Smith & Wahls đã chứng minh được lời giải xấp xỉ cho quá trình cố kết với tốc độ biến dạng không đổi và đề nghị CRS như là một phương pháp thí nghiệm cố kết.
Lời giải chính xác hơn, có kể đến tác động tạm thời ban đầu được chứng minh bởi Wissa & al (1971). Tiếp theo đó là Sallfors (1975), Gorman, Hopkins, Deen, Drnevich (1978) cũng lần lượt nghiên cứu thêm về vấn đề này. Trong mô hình thí nghiệm CRS, ứng suất tác dụng từ từ lên mẫu bằng cách tăng dần sự dịch chuyển dọc trục (biến dạng thẳng đứng). Mô hình này dễ thực hiện nhưng cần chọn trước tốc độ biến dạng. Vì nhiều ưu điểm của nó, mà CRS ngày nay được chấp nhận ở nhiều nước trên thế giới.
Song song với sự xuất hiện của mô hình CRS, mô hình thí nghiệm với tốc độ gia tải không đổi (CRL) cũng được đề nghị bởi Aboshi, Yoshikuni, Maruyama (1970), Wissa và nnk (1971), Irwin (1975) và Burghignoli (1979). Trong mô hình này ứng suất tác dụng lên mẫu được gia tăng một cách đều đặn với tốc độ không đổi cho đến khi đạt giới hạn lớn nhất của tải quy định. Mô hình này cũng rất dễ thực hiện nhưng phải chọn tốc độ gia tải phù hợp. [8]
Bên cạnh đó, mô hình thí nghiệm với gradient áp lực nước lỗ rỗng không đổi (CG) đã được đề nghị bởi Lowe, Jones, Obrician(1969), Sallfors(1975) và Gorman (1978). Trong mô hình này, sự phân bố áp lực nước lỗ rỗng trong bề dày mẫu theo quy luật parabol, gradient áp lực nước lỗ rỗng hai bề mặt mẫu là không đổi nếu áp lực nước lỗ rỗng tại đấy là không đổi. Tốc độ tăng tải được điều chỉnh sao cho áp lực nước lỗ rỗng đo được tại bề mặt mẫu thì bằng áp lực ngược hoặc bằng 0 (atm) khi không tác dụng áp lực ngược lên mẫu. Việc chọn trước gradient áp lực nước lỗ rỗng là điều kiện tiên quyết đối với mô hình này. [8]
Năm 1981, Mô hình thí nghiệm tỷ số giữa áp lực nước lỗ rỗng và ứng suất tổng không đổi (CPR) được đề xuất bởi Janbu, Tokheim và Senneset. Trong mô hình này tỷ số giữa áp lực nước lỗ rỗng và ứng suất tổng được giữ không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm. Mẫu sẽ đạt cố kết trong khoảng nửa ngày.
Cũng trong giai đoạn này, mô hình thí nghiệm với sự giới hạn dòng thấm (RFC) được đề nghị bởi K.Lee (1977,1979), Hoare(1980), Sill, Hoare và Baker (1985). Theo sau sự xuất hiện mô hình này, K. H. Head (1989) đã đề nghị mô hình thí nghiệm với việc điều chỉnh áp lực ngược (BPC). Trong mô hình này, ứng suất cũng được gia tăng theo một cấp duy nhất và áp lực ngược được điều chỉnh để suy giảm theo một tốc độ nhất định. [8]
Sự xuất hiện các phương pháp xác định ứng suất tiền cố kết trong gần một thế kỷ qua đánh dấu một bước tiến mới trong quá trình nghiên cứu đặc trưng cố kết của đất.
Hình 1.1: Sơ đồ các thí nghiệm cố kết liên tục
Mô hình chất tải không đổi
Mô hình biến dạng là hằng số
Tốc độ gia tải không đổi
Mô hình gradient áp lực nước lỗ rỗng không đổi
Tỷ số áp lực nước lỗ rỗng và ứng suất tổng không đổi
Mô hình giới hạn dòng thấm
Mô hình điều chỉnh áp lực ngược
Ở nước ta, vấn đề nghiên cứu đặc trưng cố kết của đất yếu đã được bắt đầu từ thập niên 70 của thế kỷ XX nhưng nhìn chung vẫn chưa được quan tâm rộng rãi. Hầu hết các công trình nghiên cứu của các tác giả đều dựa trên mô hình cố kết một trục của Terzaghi và các kết quả được công bố trên thế giới. Trong khoảng 20 năm trở lại đây, vấn đề cố kết của đất yếu đã thực sự được quan tâm nhiều hơn và ngày càng có nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này.
Năm 2004, Đặng Công Thuận, Phạm Tuấn Anh (TEDI-GIC) dựa trên kết quả từ hai thí nghiệm Oedometer và CRS bước đầu nghiên cứu đặc tính địa kỹ thuật khu vực đồng bằng sông Cửu Long cho rằng: giá trị OCR<1 của đất sét yếu đồng bằng sông Cửu Long của các công trình khảo sát trước đây là do chất lượng lấy mẫu, vận chuyển, bảo quản và chuẩn bị mẫu không tốt. Chất lượng mẫu không tốt cho kết quả đặc tính nén lún không tin cậy bất kể là xác định bằng phương pháp nào.
Năm 2007. Tác giả Nguyễn Duy Quang, Trần Quang Hộ p