Trong công tác thi ết kếvà thi công các công trình th ủylợi,cầu đường,xâydựng
dân dụng và công nghiệp, việc xác định các thông sốsức chống cắt của đất chiếm
vaitròhếtsứcquan tr ọng. Ta có thể thấy các giá tr ị c, jxuất hiện ởtrong các công
thức tính sức chịu tảicủa đất, của cọc; trong các công th ức tính ổn định thành hố
đào, mái dốc; . trong lập biện pháp thicông móng, sanl ấpnền đê, đường;
trong cácphần mềm tính toán Geo Slope, Plaxis
Có thể nói thông s ốsức chốngcắtcủa đất là mối quan tâm hàng đầu của các
nhà thiếtkếnền móng công trình. Vi ệcxác định các thông s ố trên có thể được thực
hiệnbởi hàng lo ạt các thínghiệm hiện trườngnhưthí nghiệmxuyên tiêu chuẩn
(SPT), thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT), thínghiệm cắtcánh (Vane Test) và trong phòng
như thínghiệm nén đơn – nén 1 tr ục, thí nghiệm cắt trựctiếp, thí nghiệmnén 3 trục
(với 3sơ đồ U-U, C-U, C-D).
Trong cácthí nghi ệmkể trên, thínghi ệmcắt trực tiếp được xem là thínghiệmcổ
điển nhất, phổbiến nhất tạicácphòng thínghi ệm địa cơnền móng của Việt Namvì
cơsởlý thuyếtvà nguyên lý thí nghi ệm tương đối đơn giản,dễthựchiện. Tuynhiên
sức chống cắt thu nhận được từkếtquảthínghiệm này thường bị ảnh hưởng bởi các
yếutố: thiếtbịthí nghiệm, vận tốccắt,
23 trang |
Chia sẻ: tuandn | Lượt xem: 5624 | Lượt tải: 3
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tiểu luận Thí nghiệm cắt trực tiếp và ảnh hưởng của điều kiện thí nghiệm lên các giá trị đặc trưng thu nhận được so với mẫu ở điều kiện tự nhiên, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
BỘ MÔN ĐỊA CƠ NỀN MÓNG
---------------
TIỂU LUẬN MÔN HỌC
ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH NÂNG CAO
Đề tài số 1:
Thí nghiệm cắt trực tiếp và ảnh hưởng của điều kiện thí nghiệm lên các giá trị
đặc trưng thu nhận được so với mẫu ở điều kiện tự nhiên.
Giảng viên hướng dẫn:
TSKH. Bùi Trường Sơn
Học viên thực hiện: Nhóm 1 ĐKTXD2009
1. Nguyễn Thị Thu Trang
2. Lê Đào Vũ
3. Nguyễn Văn Đồng
4. Tạ Quang Nghiệp
5. Đàm Xuân Thế
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
BỘ MÔN ĐỊA CƠ NỀN MÓNG
-------------
TIỂU LUẬN MÔN HỌC
ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH NÂNG CAO
Đề tài số 1:
Thí nghiệm cắt trực tiếp và ảnh hưởng của điều kiện thí nghiệm lên các giá trị
đặc trưng thu nhận được so với mẫu ở điều kiện tự nhiên.
Giảng viên hướng dẫn:
TSKH. Bùi Trường Sơn
Học viên thực hiện:
Nhóm 1 ĐKTXD2009
1. Nguyễn Thị Thu Trang
2. Lê Đào Vũ
3. Nguyễn Văn Đồng
4. Tạ Quang Nghiệp
5. Đàm Xuân Thế
MỤC LỤC
PHẦN I: .......................................................................................................................3
THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP...............................................................................3
I.1. Mục đích thí nghiệm:......................................................................................3
I.2. Nguyên lý thí nghiệm ......................................................................................3
I.3. Thiết bị thí nghiệm..........................................................................................4
I.3.1. Sơ đồ thí nghiệm.........................................................................................4
I.3.2. Thiết bị thí nghiệm......................................................................................4
I.3.3. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm: ..........................................................................6
I.4. Trình tự thí nghiệm và tính toán kết quả thí nghiệm....................................7
I.4.1. Trình tự thí nghiệm.....................................................................................7
I.4.2. Tính toán kết quả thí nghiệm ......................................................................7
I.5. Một số yêu cầu trong quá trình tiến hành thí nghiệm...................................8
I.5.1. Theo tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 4199-1995 .............................................8
I.5.2. Theo tiêu chuẩn Anh - BS 1377: Part 7: 1990...........................................10
I.5.3. Tiêu chuẩn ASTM D3080 .........................................................................12
I.6. Ứng dụng các kết quả thí nghiệm trong thiết kế .........................................13
I.7. Nhận xét: .......................................................................................................15
PHẦN II: ...................................................................................................................16
ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN THÍ NGHIỆM ĐẾN CÁC ĐẶC TRƯNG THU
NHẬN ĐƯỢC SO VỚI MẪU Ở ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ......................................16
II.1. Kích thước mẫu thí nghiệm: .....................................................................16
II.2. Điều kiện lấy mẫu, bảo quản và chế bị mẫu:............................................16
II.3. Thiết bị thí nghiệm: ...................................................................................17
II.4. Mặt trượt mặc định khi cắt:......................................................................17
II.5. Cách tiến hành thí nghiệm: .......................................................................17
II.6. Sơ đồ cắt:....................................................................................................17
II.7. Áp lực nước lỗ rỗng:..................................................................................18
II.8. Ảnh hưởng của nước mao dẫn:.................................................................19
KẾT LUẬN ................................................................................................................20
Tiểu luận địa chất công trình nâng cao GVHD: TSKH. Bùi Trường Sơn
Nhóm 1 lớp ĐKTXD-2009 2
MỞ ĐẦU
Trong công tác thiết kế và thi công các công trình thủy lợi, cầu đường, xây dựng
dân dụng và công nghiệp, việc xác định các thông số sức chống cắt của đất chiếm
vai trò hết sức quan trọng. Ta có thể thấy các giá trị c, j xuất hiện ở trong các công
thức tính sức chịu tải của đất, của cọc; trong các công thức tính ổn định thành hố
đào, mái dốc;….. trong lập biện pháp thi công móng, san lấp nền đê, đường; …
trong các phần mềm tính toán Geo Slope, Plaxis…
Có thể nói thông số sức chống cắt của đất là mối quan tâm hàng đầu của các
nhà thiết kế nền móng công trình. Việc xác định các thông số trên có thể được thực
hiện bởi hàng loạt các thí nghiệm hiện trường như thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn
(SPT), thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT), thí nghiệm cắt cánh (Vane Test) và trong phòng
như thí nghiệm nén đơn – nén 1 trục, thí nghiệm cắt trực tiếp, thí nghiệm nén 3 trục
(với 3 sơ đồ U-U, C-U, C-D).
Trong các thí nghiệm kể trên, thí nghiệm cắt trực tiếp được xem là thí nghiệm cổ
điển nhất, phổ biến nhất tại các phòng thí nghiệm địa cơ nền móng của Việt Nam vì
cơ sở lý thuyết và nguyên lý thí nghiệm tương đối đơn giản, dễ thực hiện. Tuy nhiên
sức chống cắt thu nhận được từ kết quả thí nghiệm này thường bị ảnh hưởng bởi các
yếu tố: thiết bị thí nghiệm, vận tốc cắt,….
Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi xin phép được trình bày về: “Thí nghiệm cắt
trực tiếp và những ảnh hưởng của điều kiện thí nghiệm lên các đặc trưng thu
nhận được so với mẫu điều kiện tự nhiên”
Tiểu luận địa chất công trình nâng cao GVHD: TSKH. Bùi Trường Sơn
Nhóm 1 lớp ĐKTXD-2009 3
PHẦN I:
THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP
I.1. Mục đích thí nghiệm:
Thí nghiệm cắt trực tiếp là thí nghiệm cổ nhất và đơn giản nhất để xác định thông
số sức chống cắt của đất.
Một mẫu đất trong tự nhiên có các đại lượng đặc trưng cho chỉ tiêu sức chống cắt
của đất là lực dính C và góc ma sát j . Khi mẫu đất chịu tác dụng của ứng suất pháp
thẳng đứng phân bố đều s thì sức chống cắt t của đất tuân theo định luật Mohr-
Coulomb:
C+= jst tan
I.2. Nguyên lý thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành với mẫu đất hình lăng trụ tròn hoặc hình vuông được giữ và
cắt ngang theo mặt phẳng nằm ngang trong khi một áp lực tác dụng thẳng góc với mặt
phẳng đó. Sức kháng cắt gây ra bởi đất khi cho một phần của mẫu trượt lên phần khác
được đo sau từng khoảng dịch chuyển đều đặn. Sự phá hoại mẫu xảy ra khi sức kháng
cắt của đất đạt giá trị cực đại mà đất có thể chịu được.
Nhờ tiến hành trên một tập hợp mẫu thí nghiệm tương tự (thường từ 3 ¸5 mẫu) của cùng
một lớp đất dưới những giá trị áp lực nén khác nhau, ta thu nhận được tương quan giữa
ứng suất cắt và ứng suất nén tác dụng từ đó tìm ra được lực dính C và góc ma sát j của
đất.
Hình 1: Nguyên lý thí nghiệm cắt trực tiếp
Tiểu luận địa chất công trình nâng cao GVHD: TSKH. Bùi Trường Sơn
Nhóm 1 lớp ĐKTXD-2009 4
I.3. Thiết bị thí nghiệm
I.3.1. Sơ đồ thí nghiệm
Hình 2: Sơ đồ thí nghiệm cắt trực tiếp
I.3.2. Thiết bị thí nghiệm
- Hộp cắt: gồm 2 thớt trên và dưới có hình vuông hoặc tròn, có đường kính khoảng
60-80mm, cao khoảng 20mm.
Hình 3: Hộp cắt trong thí nghiệm cắt trực tiếp
Tiểu luận địa chất công trình nâng cao GVHD: TSKH. Bùi Trường Sơn
Nhóm 1 lớp ĐKTXD-2009 5
- Mẫu được đặt vào hộp cắt (giữa 2 thớt cắt) với 2 bản đá thấm xốp đệm trên và
dưới.
Hình 4: Lắp mẫu vào hộp cắt
- Hộp cắt đặt trên khung đỡ có thể chuyển động tự do trên bi trượt đồng thời gắn
chặt với thớt cắt dưới. Khung được tác động bởi lực cắt và chuyển động theo vận
tốc khống chế được.
Hình5: Lắp đặt hệ thống vào khung
Tiểu luận địa chất công trình nâng cao GVHD: TSKH. Bùi Trường Sơn
Nhóm 1 lớp ĐKTXD-2009 6
- Thớt cắt bên trên gắn với hệ đo lực cắt T bằng vòng ứng biến có đồng hồ để đo
ứng suất cắt t và đồng hồ đo biến dạng đứng để đo độ giãn nở thể tích.
- Thiết bị tăng tải (N) tạo thành áp lực pháp tuyến s, hoạt động qua hệ thống
piston hoặc chất tải bằng quả cân.
Hình 6 : Các loại thiết bị cắt trực tiếp
I.3.3. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm:
Phải chuẩn bị ít nhất 3 mẫu để thí nghiệm:
- Với mẫu nguyên dạng: Dùng dao vòng cắt mẫu đất , chú ý bỏ lại phần mẫu bị
xáo động ở 2 phía đầu hộp mẫu.
Hình 7: Chế bị mẫu trước thí nghiệm
- Với mẫu xáo động: mẫu được đầm chặt trong cối đầm tiêu chuẩn, sử dụng
phương pháp đầm tĩnh hoặc động. Dùng dao vòng cắt đất từ mẫu đầm chặt hoặc
tiến hành chế bị mẫu luôn trong dao vòng. Sau khi chế bị mẫu cần mang đi thí
nghiệm xác định dung trọng của đất.
Tiểu luận địa chất công trình nâng cao GVHD: TSKH. Bùi Trường Sơn
Nhóm 1 lớp ĐKTXD-2009 7
Hình 8: Đem mẫu đi xác định độ ẩm
I.4. Trình tự thí nghiệm và tính toán kết quả thí nghiệm
I.4.1. Trình tự thí nghiệm
Bước 1: Dùng dao vòng ần vào mẫu đất -> gạt bằng mặt để tạo mẫu chuẩn bị cho vào
hộp cắt.
Cho mẫu đất vào hộp cắt -> đặt hộp cắt có chứa mẫu lên máy cho chỉnh tiếp xúc.
Bước 2: Đặt tải trọng thẳng đứng: tải trọng thẳng đứng được tính toán theo trọng lượng
của vật chất tải, chiều dài cánh tay đòn, tiết diện ngang mẫu đất.
Hiệu chỉnh các đồng hồ đo (biến dạng và lực) về vị trí ban đầu.
Cho khởi động và chạy máy với tốc độ khoảng 1mm/min. Ghi số đọc đồng hồ ở vòng
ứng biến sau mỗi 25 giây cho đến khi số đọc giảm hoặc không tăng thì ngừng máy.
Số đọc lớn nhất Dial Readingmax (vạch) được ghi nhận để tính toán.
Bước 3: Lặp lại thí nghiệm với các cấp áp lực thẳng đứng khác. Các cấp áp lực thẳng
đứng được lựa chọn phụ thuộc vào loại đất và trạng thái của nó. Thường người ta thực
hiện với ba cấp tải trọng khác nhau để xác định ba cặp giá trị ứng suất cắt t và áp lực
đứng tác dụng lên mẫu s , để từ đó tính ra giá trị của góc ma sát trong j và lực dính C
của mẫu đất bằng phương pháp bình quân cực tiểu.
I.4.2. Tính toán kết quả thí nghiệm
Ứng suất t được xác định như sau:
RadingDial ´= maxRet
Ở đây R là hệ số vòng (chuyển từ giá trị chuyển vị sang giá trị lực), phụ thuộc vào từng
loại máy và phải hiệu chỉnh thường xuyên.
Tính toán các giá trị của sức chống cắt theo số liệu thí nghiệm thu được:
Cách 1: Vẽ đồ thị Þ vẽ trực tiếp trên biểu đồ quan hệ giữa ứng suất cắt t và áp lực
đứng s tác dụng lên mẫu ta cũng có thể xác định được các giá trị góc ma sát trong j
và lực dính C.
Tiểu luận địa chất công trình nâng cao GVHD: TSKH. Bùi Trường Sơn
Nhóm 1 lớp ĐKTXD-2009 8
t (kN/m2)
s (kN/m2)
(s1,t1)
(s2,t2) (s3,t3)
c
Hình 9: Đồ thị thể hiện quan hệ lực cắt và áp lực thẳng đứng
Cách 2: Theo công thức bình phương cực tiểu
÷
ø
ö
ç
è
æ
-=
-
-
= å å
å å
å å å
= =
= =
= = =
n
i
n
i
iin
i
n
i
ii
n
i
n
i
n
i
iiii
tgx
n
C
n
n
tg
1 1
1
2
1
2
1 1 1 1;
)(
sjt
ss
stst
a
Hoặc
å å
å å å
= =
= = =
-
-
= n
i
n
i
ii
n
i
n
i
n
i
iiiii
n
C
1
2
1
2
1 1 1
2
)(
)(
ss
stsst
Khi giá trị lực dính C<0 thì xem C=0 và lúc đó:
å
å
=
== n
i
i
n
i
iin
tg
1
2
1
s
st
j
I.5. Một số yêu cầu trong quá trình tiến hành thí nghiệm
I.5.1. Theo tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 4199-1995
Phương pháp này chỉ dùng để xác định sức chống cắt của đất loại sét và đất loại
cát có kết cấu nguyên hoặc chế bị trong phòng thí nghiệm ở máy cắt phẳng theo một
mặt phẳng định trước. Không áp dụng cho đất cát thô và đất sỏi sạn, đất loại sét ở trạng
thái chảy và bị biến dạng chảy dưới tác dụng của áp lực thẳng đứng 1daN/cm2.
Các phương pháp xác định sức chống cắt cần phải được qui định trong từng
trường hợp cụ thể, phụ thuộc vào:
- Giai đoạn thiết kế và loại công trình.
- Điều kiện làm việc của đất trong quan hệ với công trình.
- Thành phần, đặc điểm cấu trúc, trạng thái và tính chất của đất.
Tiểu luận địa chất công trình nâng cao GVHD: TSKH. Bùi Trường Sơn
Nhóm 1 lớp ĐKTXD-2009 9
Tuỳ theo tương quan giữa tốc độ truyền lực nén và lực cắt, cùng điều kiện thoát
nước của mẫu đất khi thí nghiệm, có thể phân biệt các phương pháp chính sau đây để
xác định sức chống cắt:
- Phương pháp không thoát nước, không cố kết (cắt nhanh không cố kết).
- Phương pháp thoát nước, cố kết rồi cắt chậm (cắt chậm cố kết).
- Phương pháp thoát nước, cố kết rồi cắt nhanh (cắt nhanh cố kết).
Việc làm bão hòa mẫu đất thí nghiệm bằng nước và nén mẫu trước phải được
tiến hành phù hợp với điều kiện làm việc của đất dưới công trình hoặc trong thân công
trình.
Để làm bão hòa các mẫu đất bằng nước nhằm xác định t ở trạng thái bão hòa,
nên dùng loại nước uống được. Đối với các mẫu đất chứa muối dễ hòa tan (Na, Mg, K),
thì làm bão hòa mẫu bằng nước dưới đất tại vị trí lấy mẫu hoặc bằng loại nước có thành
phần hóa học giống với nước dưới đất.
Thời gian làm bão hòa mẫu đất không ít hơn:
- 10 phút đối với đất cát.
- 6 giờ đối với cát pha và sét pha có chỉ số dẻo Ip không lớn hơn 12.
- 12 giờ đối với sét pha có Ip lớn hơn 12 và sét có Ip không lớn hơn 22.
- 24 giờ đối với sét có Ip từ 23 đến 35.
- 48 giờ đối với sét có Ip lớn hơn 35.
Việc nén trước các mẫu đất thông thường dùng cho đất có độ sệt B<0.75 có thể
tiến hành ở máy nén riêng hoặc trực tiếp ở hộp máy cắt.
Khi nén trước, tăng lực nén lần lượt theo từng cấp tương ứng với áp lực thẳng
đứng. Giá trị mỗi cấp phụ thuộc vào trạng thái của đất.
Đối với đất loại sét có độ sệt B >1, các cấp lần lượt như sau: 0.1x105, 0.3x105,
0.5x105, 0.75x105N/m2 và 1.0x105N/m2 sau đó mỗi cấp là 0.5x105N/m2 cho đến giá trị
áp lực cuối cùng. Đối với loại sét cứng, nửa cứng và dẻo cứng (có độ sệt B <0.5) và đất
cát thì tăng theo cấp 0.5x105N/m2 cho đến khi đạt 3.0 x105N/m2, sau đó tiếp tục tăng
mỗi cấp 1x105N/m2 cho đến giá trị áp lực cuối cùng.
Mỗi cấp áp lực trung gian được giữ không ít hơn:
- 5 phút đối với đất cát.
- 30 phút đối với đất loại sét.
Tiểu luận địa chất công trình nâng cao GVHD: TSKH. Bùi Trường Sơn
Nhóm 1 lớp ĐKTXD-2009 10
Cấp cuối cùng được giữ đến khi đạt tới ổn định quy ước về biến dạng. Biến
dạng nén của mẫu đất đạt tới ổn định qui ước, nếu giá trị của nó không vượt quá
0.01mm sau một thời gian không ít hơn:
- 30 phút đối với đất cát.
- 3 giờ đối với cát pha.
- 12 giờ đối với sét pha và sét.
Giá trị áp lực nén nhỏ nhất phải bằng giá trị áp lực bản thân. Giá trị áp lực thẳng
đứng lớn nhất phải lớn hơn tổng áp lực bản thân và công trình truyền xuống.
Lực cắt được truyền lên mẫu đất thành từng cấp hoặc tăng liên tục. Khi cắt chậm
tăng lực cắt thành từng cấp, trị số mỗi cấp không vượt quá 5% áp lực nén tương ứng
dùng khi cắt. Chỉ truyền cấp áp lực sau lên mẫu khi đạt đến độ ổn định qui ước về biết
dạng cắt DL: Không vượt quá 0.01mm/phút. Cũng có thể tăng liên tục lực cắt với điều
kiện đảm bảo tốc độ cắt thể hiện qua biến dạng ngang không quá 0.01mm/phút.
Việc xác định biến dạng đứng và biến dạng ngang của mẫu đất được tiến hành
với độ chính xác đến 0.01mm, các phép cân được tiến hành với độ chính xác đến 0.01g.
I.5.2. Theo tiêu chuẩn Anh - BS 1377: Part 7: 1990
Phương pháp cắt tiêu chuẩn này cũng tương tự như tiêu chuẩn Việt Nam. Tiêu
chuẩn BS 1377:1990 có cách xác định tốc độ cắt như sau:
Thời gian mẫu bị phá hủy được tính theo phương trình sau:
100ft Ft=
Trong đó:
F - Hệ số, phụ thuộc vào điều kiệu thoát nước và kiểu thí nghiệm, tức là có thoát
nước hay không thoát nước. Các giá trị của F đối với thí nghiệm thoát nước và không
thoát nước của loại mẫu không nhạy cảm, tức là bị biến dạng dẻo. Đối với loại đất cứng
nứt nẻ và đất nhạy cảm thì sử dụng thừa số cho trước đối với các thí nghiệm thoát nước
và cả không thoát nước. Thừa số F được tính dựa trên cơ sở tiêu tán 95% áp lực lỗ rỗng
thặng dư tạo nên khi cắt và được chấp nhận cho hầu hết các trường hợp trong thực tế.
Đối với đất có tính thấm tương đối cao có thể cho thời gian phá hủy tính toán
ngắn, rất ngắn. Tuy nhiên, thời gian phá hủy không thể ít hơn 2 giờ.
Tiểu luận địa chất công trình nâng cao GVHD: TSKH. Bùi Trường Sơn
Nhóm 1 lớp ĐKTXD-2009 11
Tốc độ cắt được tính như sau:
f
r
f
d
d
t
=
Trong đó:
tf - Thời gian mẫu bị phá hoại, (phút).
df - Khoảng dịch chuyển ngang khi mẫu bị phá hủy.
dr - Tốc độ cắt.
Cách xác định 100t dựa vào kết quả thí nghiệm nén như sau:
Sử dụng đồ thị căn bậc hai của thời gian (hình 2.3.1), kéo dài đoạn gần như tuyến
tính của đồ thị (thường nằm trong khoảng 0 đến 50% của cố kết ban đầu) xuống dưới.
Xác nhận điểm giao nhau giữa đường này với đường nằm ngang qua điểm cuối cùng
trên đồ thị cố kết ban đầu và ghi nhận giá trị đó ( )100t trên trục căn bậc 2 của thời gian.
(Ghi chú: thí nghiệm này không cho phép thu được giá trị tin cậy của hệ số cố kết Cv).
Từ đó tính được t100.
Tính giá trị t100 (phút) và thời gian tối thiểu đến khi phá hủy, tức là thời gian
huy động sức kháng cắt cực đại của mẫu tf (phút) bằng phương trình sau:
10012.7ft t=
Nếu ước lượng sự dịch chuyển tương đối ở điểm phá hoại là d (mm), thì vận tốc
máy cắt không được quá d/tf (mm/phút).
Đối với đất có hệ số thấm lớn (như cát sạch) thì thời gian phá hoại mẫu cũng
không được nhỏ hơn 5 đến 10 phút [BS].
Hệ số cố kết được tính như sau:
100
21,0
t
HCv
´
= m2/năm
Hình 2.3.1. Sơ đồ thí nghiệm xác định t100
Đ
ộ
lú
n
100t
Tiểu luận địa chất công trình nâng cao GVHD: TSKH. Bùi Trường Sơn
Nhóm 1 lớp ĐKTXD-2009 12
Ứng suất cắt trên mặt phẳng bị cắt sẽ là
o
R
A
RC ´ x 1000 KPa
Ở đây: CR - là hệ số vòng (N/vạch)
R - là số đọc của vòng lực (vạch)
Ao - tiết diện ngang mẫu đất (mm2)
Ở giá trị lớn nhất của R, t = tf.
I.5.3. Tiêu chuẩn ASTM D3080
Phương pháp cắt tiêu chuẩn này cũng tương tự như tiêu chuẩn Việt Nam. Tiêu
chuẩn ASTM D3080 có cách xác định tốc độ cắt như sau:
Tốc độ cắt được lựa chọn phải đảm bảo đủ chậm để không làm xuất hiện áp lực
nước lỗ rỗng thặng dư trong quá trình cắt. Công thức sau đây cho biết cách xác định
thời gian mẫu bị phá hoại và từ đó xác định được tốc độ cắt cho từng cấp tải và từng
mẫu đất.
5050ft t=
Trong đó:
tf - Thời gian mẫu bị phá hoại, (phút).
t50 - Thời gian mẫu đạt được cố kết 50% dưới một ứng suất chuẩn, (phút).
Nếu dùng phương pháp căn bậc hai của thời gian ( t ), t50 được tính dựa vào thời
gian cố kết 90% của mẫu đất như sau:
90
50 4.28
tt =
Trong đó:
tf - Thời gian mẫu bị phá hoại, (phút).
t90 - Thời gian mẫu đạt được cố kết 90% dưới một ứng suất chuẩn, (phút).
4.28 - Hệ số quan hệ giữa thời gian cố kết được 90% và 50%.
Tiểu luận địa chất công trình nâng cao GVHD: TSKH. Bùi Trường Sơn
Nhóm 1 lớp ĐKTXD-2009 13
Nếu đất có huynh hướng trương nở, mẫu đất phải được cho ngập trong nước và
cấp tải trọng chuẩn phải có độ lớn đủ lớn để có thể khử được sự trương nở. Thời gian
phá hoại mẫu không tính thời gian khử sự trương nở. Tập hợp các đường cong nén lún -
thời gian theo các cấp tải trọng được vẽ và chọn ra đường cong thính hợp nhất để xác
định thời gian phá hủy mẫu tf.
Đối với một số loại đất, không thể vẽ được đường cong nén lún chúng ta có thể
dùng thời gian dự đoán mẫu bị phá hủy (tf). Các thời gian này có thể được kiểm chứng
bằng các kết quả khác nhau. Ví dụ như đối với đất cát chặt hệ số thấm lớn, thời gian 10
phút có thể được chọn làm tf, đối với cát lẫn 5% bột thời gian 60 phút được chọn làm tf.
Tốc độ cắt được tính tương tự như các tiêu chuẩn trên:
f
r
f
d
d
t
=
df - Phụ thuộc vào loại đất và ứng suất tiền cố kết của đất. Đất hạt mịn cố kết
thường chọn df =12mm, các loại đất khác chọn df = 5mm.
I.6. Ứng dụng các kết quả thí nghiệm trong thiết kế
* Đối với các thí nghiệm cắt nhanh không thoát nước:
Phương pháp thí nghiệm này phù hợp với ứng xử của đất nền ở giai đoạn ngay
sau khi xây xong với các loại đất nền có hệ số thấm bé. Các đặc trưng chống cắt ju và cu
được xác định theo s, t không xét đến ứ