Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8868:2011 về Thí nghiệm xác định sức kháng cắt không cố kết

• Số hiệu: TCVN8868:2011
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2011

Điều kiện thoát nước trong quá trình cố kết	Các giá trị l		Các giá trị F (đối với r = 2)
	L/D =2	L/D = r	Thí nghiệm thoát nước	Thí nghiệm không thoát nước
Từ một phía	1	r^2/4	8,5	0,53
Từ cả hai phía	4	R^2	8,5	2,1
Từ chu vi và một phía	80	3,2(1+2r)^2	14	1,8
Từ chu vi và cả hai phía	100	4(1+2r)^2	16	2,3

5.5.3.3.7 Ước lượng khoảng biến dạng dọc trục tương đối tại thời điểm phá hoại của mẫu thí nghiệm, ɛ_f, như sau

a) Nếu chỉ cần điều kiện lúc phá hoại (theo chỉ tiêu xác định trong 3.8) thì ước lượng biến dạng tại thời điểm mẫu bắt đầu bị phá hoại.

b) Nếu khoảng cách giữa các lần đọc gần bằng nhau và mỗi giá trị này yêu cầu một áp lực nước lỗ rỗng bằng nhau, thì ɛ_f là lượng tăng biến dạng tương đối giữa mỗi lần đọc.

5.5.3.3.8 Tính toán tốc độ biến dạng dọc (d_r, mm/min) dùng cho mẫu thí nghiệm theo công thức sau:

trong đó:

L_c là chiều dài mẫu đã cố kết, (mm);

ɛ_f là khoảng biến dạng có ý nghĩa đối với mẫu thí nghiệm;

t_f là thời gian thí nghiệm có ý nghĩa, (min).

...

...

...

CHÚ THÍCH: Tốc độ dịch chuyển của máy là tốc độ được tạo ra do nhà sản xuất qui định cho từng hệ số bánh răng khi máy chạy không tải. Tốc độ thực tế khi có tải có thể nhỏ hơn tốc độ này. "Tốc độ khe đóng" cần nhỏ hơn tốc độ máy do sự biến dạng của thiết bị đo tải trọng và của khung truyền tải. Tốc độ thực của chuyển vị dọc trục của mẫu là "tốc độ khe đóng" và cần phải có chênh lệch cho phép giữa tốc độ này với tốc độ dịch chuyển qui định của máy khi cần độ chính xác cao hơn.

5.5.4 Nén mẫu

5.5.4.1 Lắp buồng ba trục lên trên máy nén, nếu như đã phải tháo nó ra để thực hiện bão hoà hoặc cố kết mẫu.

5.5.4.2 Điều chỉnh tiếp xúc bằng máy hoặc bằng tay hoặc bằng động cơ cho tới khi pittông chịu tải của buồng được chỉnh đến gần đầu trên của tấm nén trên. Ghi số đọc trên thiết bị đo lực và coi đây là số đọc đầu tiên.

CHÚ THÍCH: Thao tác này làm tăng hiệu quả tổng hợp của áp lực buồng lên pittông và lực kháng ma sát ở vòng đệm pittông. Nếu cơ cấu đo lực cho phép điều chỉnh để đưa số đo đầu tiên của nó về 0.

5.5.4.3 Điều chỉnh máy nén sao cho mức thay đổi tốc độ chuyển vị càng gần giới hạn tính toán càng tốt, nhưng không được quá giới hạn tính toán trong 5.5.3.3.6.

5.5.4.4 Điều chỉnh tiếp để đưa pittông truyền tải tiếp xúc vừa vặn với tâm tấm nén trên. Kiể m tra xem mẫu phải được đặt đúng vụ trí, thẳng đứng và sao cho tải trọng dọc trục tác động lên mẫu càng nhỏ càng tốt.

5.5.4.5 Điều chỉnh thiết bị đo biến dạng dọc trục, sao cho có thể đo độ biến dạng thẳng đứng chính xác ít nhất tới 25 % của chiều dài mẫu. Đọc, ghi lại số đọc đầu tiên hoặc đưa thiết bị đo biến dạng về số 0.

5.5.4.6 Đảm bảo là một (hoặc hai) van áp lực ngược đều đóng, van áp lực buồng mở và van dẫn đến thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng mở (xem Hình B.2 của Phụ lục B).

...

...

...

- Ngày, giờ;

- Số đọc của thiết bị đo biến dạng;

- Số đọc thiết bị đo lực;

- Áp lực nước nước lỗ rỗng;

- Áp lực buồng.

5.5.4.8 Bắt đầu nén mẫu và đồng thời bấm giờ.

5.5.4.9 Trong khi thí nghiệm, sau từng khoảng thời gian phải ghi lại đồng bộ các số đọc trên thiết bị đo biến dạng, trên thiết bị đo lực và áp lực nước lỗ rỗng. Ít nhất cũng phải ghi được 20 bộ số đọc (giá trị) để xác định được rõ ràng đường cong ứng suất - biến dạng ở lân cận thời điểm phá hoại. (xem chú thích 1 đến chú thích 3).

CHÚ THÍCH 1: Đối với đất rất cứng. Có thể bị phá huỷ ngay lập tức ở biến dạng nhỏ, thì nên ghi các số đọc tại các khoảng ứng suất đều nhau hơn là khoảng biến dạng, để có được số lượng số đọc cần thiết.

CHÚ THÍCH 2: Áp lực buồng nén phải được kiểm tra luôn trong quá trình thí nghiệm để bảo đảm rằng nó được duy trì không đổi.

...

...

...

5.5.4.10 Tính toán ứng suất lệch (s₁ - s₃) (kPa) và tỷ số ứng suất chính hiệu quả (s'₁/s'₃) như hướng dẫn trong 5.5.6.1 và thể hiện chúng trên đồ thị là tung độ và ứng với biến dạng dọc trục tương đối (%) là hoành độ, trong khi thí nghiệm vẫn đang tiếp tục thực hiện.

CHÚ THÍCH: Cùng lúc đó, áp lực nước lỗ rỗng cũng được biểu diễn theo biến dạng và đường ứng suất, t' theo s' (xem điểm (j) của 5.5.6.1).

5.5.4.11 Tiếp tục thí nghiệm cho tới lúc đạt được rõ ràng một trong các điều kiện sau, tuỳ thuộc vào tiêu chuẩn phá hoại riêng, được xác định ở 3.8.

a) Độ lệch ứng suất lớn nhất;

b) Tỷ số ứng suất chính hiệu quả lớn nhất;

c) Ứng suất cắt không đổi và áp lực nước lỗ rỗng không đổi.

Nếu không đạt được điều kiện phá hoại nào trong số vừa nêu trên, thì ngừng thí nghiệm khi đạt đến 25% biến dạng dọc trục. Trong trường hợp này, trong báo cáo thí nghiệm không nên nêu độ bền kháng cắt.

5.5.4.12 Ngừng giai đoạn nén và đóng van tới thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng. Mở van hệ thống xả để bảo vệ thiết bị đo ứng suất.

5.5.5 Dỡ tải

...

...

...

Khi kết thúc giai đoạn nén, phải lấy mẫu đất ra khỏi đế buồng ba trục thật nhanh để giữ cho nước bị hấp thụ vào trong đá thấm ở mức tối thiểu.

Trình tự thực hiện các thao tác như sau:

a) Đảm bảo rằng một (hoặc hai) van áp lực ngược và các van trên đường áp lực nước lỗ rỗng đóng kín. (Xem hình B.2 phụ lục B);

b) Dỡ hết lực dọc trục khỏi mẫu;

c) Giảm áp lực buồng đến 0 và tháo nước khỏi buồng;

d) Dỡ buồng ra và lấy mẫu ra khỏi buồng;

e) Tháo tấm nén trên, màng cao su, đá thấm và dụng cụ thoát nước bên (nếu sử dụng);

f) Phác hoạ và mô tả vắn tắt kiểu phá huỷ của mẫu.

5.5.5.2 Cân, đo mẫu sau thí nghiệm

...

...

...

5.5.5.2.2 Sấy khô toàn bộ mẫu cho tới khối lượng không đổi, xác định độ ẩm của toàn bộ mẫu. Nếu mẫu quá lớn, thì bẻ nhỏ trước khi đặt vào buồng sấy.

5.6 Tính toán, vẽ đồ thị và báo cáo kết quả

5.6.1 Tính toán

(Tham khảo biểu mẫu CU-05-1 đến CU-05-5 của Phụ lục A).

Từ mỗi bộ số đọc tính toán các đại lượng sau:

Biến dạng dọc trục tương đối, ɛ, theo công thức sau:

trong đó:

L_c - chiều dài mẫu sau khi cố kết, (mm);

...

...

...

CHÚ THÍCH 1: Biến dạng được tính bằng biến dạng cộng dồn, nghĩa là sự biến đổi về kích thước so với kích thước ban đầu.

b) Diện tích mặt cắt ngang của mẫu thẳng góc với trục. Cho rằng mẫu biến dạng theo hình trụ thẳng. Diện tích A_s (mm^2) được xác định theo công thức sau:

trong đó:

A_c - diện tích ban đầu của mẫu thẳng góc với trục của nó tại thời điểm bắt đầu cố kết.

CHÚ THÍCH 2: Phương trình này được lập trên cơ sở cho rằng trong thí nghiệm không thoát nước đối vời mẫu bão hoà hoàn toàn, thì biến dạng thể tích là bằng 0.

c) Lực dọc trục, P (N) tác động thêm lên mẫu ngoài áp lực buồng theo công thức sau:

P = (R - R_o) C_r                           (24)

trong đó:

...

...

...

R_o là số đọc ban đầu của thiết bị đo lực tương ứng với lực tác động lên mẫu bằng 0 (vạch chia hoặc số);

C_r là hệ số hiệu chỉnh của thiết bị đo lực N, (vạch chia hoặc số);

d) Ứng suất dọc trục tác dụng, tức là sự chênh lệch ứng suất chính, hoặc ứng suất lệch đo được tính theo công thức sau:

e) Hiệu chỉnh màng, để hạn chế ảnh hưởng của màng. Đường cong trong hình 5 cho số hiệu chỉnh smb đối với mẫu có đường kính ban đầu là 38 mm bọc trong màng dày 0,2 mm. Đối với các điều kiện khác thì số hiệu chỉnh tính được trên hình 5 phải nhân với:

để có giá trị s_mb dùng cho tính toán,

trong đó:

D là đường kính ban đầu của mẫu, (mm);

...

...

...

f) Hiệu chỉnh thoát nước. Khi lắp dụng cụ thoát nước bên thẳng đứng, thì phải dùng số hiệu chỉnh s_dr

Cho biến dạng vượt quá 0,02 (2%). Giá trị s_dr lấy theo bảng 2.

CHÚ THÍCH 3: Tác dụng phối hợp của các màng và thoát nước bên trong quá trình nén dọc trục là phức tạp và không có ý kiến thống nhất về các số hiệu chỉnh chính xác cần phải sử dụng. Các số hiệu chỉnh cho trong bảng 2 được lập ra trên cơ sở đơn giản hoá các giả thiết và các giá trị đại diện đã được thừa nhận.

Bảng 2. Số hiệu chỉnh cho thoát nước bên thẳng đứng

Đường kính mẫu,mm

Số hiệu chỉnh thoát nước s_dr, kPa

38

50

70

...

...

...

150

10

7

5

3,5

2,5

Chú thích: Số hiệu chỉnh cho các mẫu có đường kính nằm trong khoảng giữa các kích thước nêu trên có thể nhận được bằng nội suy sau.

g) Độ lệch ứng suất đã hiệu chỉnh (s₁-s₃) (kPa):

(s₁-s₃)  = (s₁-s₃) µ - s_mb - s_dr                     (27)

...

...

...

s₁ = (s₁-s₃) +s₃                                        (28)

trong đó :

s₃ là áp lực buồng hạn chế nở hông.

i) Ứng suất chính hiệu quả lớn nhất và nhỏ nhất: (s'₁ và s'₃) (kPa)

s'₁ = s₁ - u                      (29)

s'₃ = s₃ - u                      (30)

trong đó:

u là áp lực nước lỗ rỗng, tính bằng kPa.

j) Tỷ số ứng suất chính hiệu quả s'₁/s'₃

...

...

...

trong đó :

u₀ là áp lực nước lỗ rỗng trong mẫu thí nghiệm tại thời điểm bắt đầu nén.

l) Các thông số đường suất ứng suất hiệu quả :

5.6.2 Vẽ đồ thị

(Tham khảo biểu mẫu CU-05-2 và CU-05-5 - Phụ lục A)

Đưa lên đồ thị các số liệu sau:

a) Đồ thị ứng suất - biến dạng có trục hoành là biến dạng dọc trục tương đối (thường bằng phần trăm) và trục tung là ứng suất lệch.

...

...

...

c) Tỷ số ứng suất chính hiệu quả, s'₁/s'₃ được vẽ trên trục tung còn trục hoành biểu diễn biến dạng dọc trục tương đối.

d) Nếu điểm phá hoại được xác định bởi giá trị cực đại của độ lệch ứng, hoặc bởi tỷ số ứng suất chính hiệu quả, hay là bởi ứng suất lệch không đổi và áp lực nước lỗ rỗng, rút ra một giá trị thích hợp từ đường cong trơn vẽ qua các điểm quan trắc như đã nêu ở các điểm từ a đến c (xem chú thích). Đọc trên đường cong giá trị tương ứng của biến dạng dọc trục.

CHÚ THÍCH: Đường cong có thể cho thấy giá trị lớn nhất nằm giữa hai tập hợp số đọc.

e) Vòng tròn Mohr của ứng suất hữu hiệu biểu thị cho điều kiện phá hoại.

f) Đường ứng suất, nếu yêu cầu, đối với ứng suất hiệu quả, với các giá trị s' biểu diễn trên trục hoành và t' trên trục tung là một đường đơn nhất có tỷ lệ đứng và ngang như nhau.

5.6.3 Báo cáo kết quả

5.6.3.1 Giới thiệu chung.

Báo cáo phải nêu được phương pháp thí nghiệm đã sử dụng. Phương pháp nén ba trục, cố kết - không thoát nước có đo áp lực nước lỗ rỗng. Đối với mỗi một mẫu thí nghiệm trong một tổ hợp các mẫu thử, các số liệu nêu trong 5.6.3.2 phải được báo cáo rõ ràng.

5.6.3.2 Mẫu đơn.

...

...

...

a) Độ sâu và định hướng của mẫu thí nghiệm trong toàn khối mẫu nguyên thuỷ;

b) Các kích thước ban đầu của mẫu;

c) Độ ẩm ban đầu, khối lượng thể tích tự nhiên (xem TCVN 4196 và TCVN 4202);

d) Có dùng thoát nước bên hay không;

e) Phương pháp đã sử dụng để làm bão hoà mẫu, kể cả các cấp áp lực gia tăng và áp lực khác nhau nếu có sử dụng;

f) Áp lực nước lỗ rỗng, áp lực buồng và hệ số áp lực nước lỗ rỗng B khi bão hoà kết thúc;

g) Áp lực buồng, áp lực ngược và áp lực hiệu quả đã sử dụng để cố kết;

h) Áp lực nước lỗ rỗng và lượng tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng tính theo phần trăm (%) tại thời điểm kết thúc cố kết.

i) Đổ thị biến đổi thể tích hoặc biến dạng thể tích ứng với căn bậc hai thời gian đối với giai đoạn cố kết, như mô tả trong 5.6.3;

...

...

...

k) Áp lực nước lỗ rỗng và ứng suất hữu hiệu tại thời điểm bắt đầu giai đoạn;

l) Tiêu chuẩn phá huỷ được qui định (xem 3.8);

m) Biến dạng dọc trục, ứng suất lệch, áp lực nước lỗ rỗng, ứng suất chính hiệu quả lớn nhất và nhỏ nhất tại thời điểm phá huỷ;

n) Tỷ số các ứng suất chính hữu hiệu tại thời điểm phá huỷ;

o) Sơ hoạ hình dáng mẫu sau khi thí nghiệm, cho thấy kiểu phá huỷ;

p) Chi tiết và độ lớn của các trị hiệu chỉnh dùng cho ứng suất lệch đã đo được;

q) Khối lượng thể tích và độ ẩm sau thí nghiệm;

r) Các đồ thị như mô tả trong 5.6.2.

5.6.3.3 Thí nghiệm tổ hợp một loạt các mẫu thử (từ hai mẫu trở lên). Khi nhiều mẫu cùng lấy từ một khối mẫu đất được thí nghiệm dưới các áp lực hữu hiệu khác nhau để xác định các thông số sức kháng cắt, thì các số liệu nêu trong 5.6.3.2 sẽ được gộp lại và báo cáo chung cho tổ hợp mẫu.

...

...

...

CHÚ THÍCH 2: Các thông số sức kháng cắt biểu thị theo ứng suất hiệu quả, tức là cường độ lực dính c' (kPa) và góc ma sát trong (j') (độ) có thể tính được như sau (Xem chú thích 3):

Vẽ đường đi sát nhất qua các điểm đã chấm trên đồ thị biểu diễn các giá trị s' và t' tại thời điểm phá hoại theo tiêu chuẩn phá hoại đã chọn (xem 3.8) Xác định giá trị t', tại nơi đường này cắt trục t' (t'_o, kPa). Đo góc của đường này với đường nằm ngang (q, độ).

Tính các thông số kháng cắt từ quan hệ:

CHÚ THÍCH 3: Các mẫu thí nghiệm đơn lấy từ một khối mẫu đất chung tuy bề ngoài giống nhau, nhưng thường khác nhau về đặc điểm ứng suất - biến dạng và các tính chất khác. Sự biến đổi như vậy của các mẫu thử sẽ gây khó khăn cho việc xác định các thông số kháng cắt đại diện cho toàn bộ mẫu.

CHÚ THÍCH 4: Theo cách khác, các thông số kháng cắt có thể xác định được bằng cách vẽ đường bao quanh các vòng tròn Mohr của sự phá huỷ (theo tiêu chuẩn phá huỷ đã lựa chọn), sau đó đo đoạn tạo bởi điểm giao nhau với trục đứng và gốc tọa độ (c') và góc nghiêng với trục nằm ngang (j').

6 Thí nghiệm sức kháng cắt cố kết - thoát nước, có đo sự thay đổi thể tích – sơ đồ CD

6.1 Nội dung của phương pháp thí nghiệm

Mẫu thí nghiệm trước tiên được cố kết trong điều kiện ứng suất đẳng hướng không đổi và thoát nước hoàn toàn (giai đoạn cố kết). Sau khi kết thúc giai đoạn cố kết, tăng tải trọng dọc trục với tốc độ nhỏ vừa đủ đảm bảo không xảy ra việc tăng áp lực nước lỗ rỗng (giai đoạn nén) và đo được sự thay đổi thể tích của mẫu.

...

...

...

Thí nghiệm được tiến hành theo ba bước:

Bước 1 - Làm bão hoà xem 5.5 ;

Bước 2- Cố kết xem 5.6 ;

Bước 3- Nén xem 6.2.

6.2 Điều kiện thí nghiệm.

Những điều kiện thí nghiệm sau phải được chỉ rõ trước khi bắt đầu thí nghiệm:

a) Kích thước mẫu;

b) Số lượng mẫu được thí nghiệm;

c) Áp lực hông: Việc xác định các thông số về độ bền thường thí nghiệm với một tập hợp mẫu gồm ba mẫu, áp lực nén hữu hiệu lần lượt là 0,5; 1,0 ; 2,0 lần áp lực nén hữu hiệu thực tế.

...

...

...

d) Áp lực ngược.

6.3 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm

Thiết bị dụng cụ thí nghiệm xem 5.3

6.4 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm

Chuẩn bị mẫu thí nghiệm xem 5.4

6.5 Cách tiến hành

6.5.1 Lắp đặt

Lắp đặt mẫu thí nghiệm 5.5.1.

6.5.2 Làm bão hòa mẫu

...

...

...

6.5.3 Cố kết mẫu

Lắp đặt mẫu thí nghiệm 5.5.3.

6.5.4 Nén mẫu

6.5.4.1 Lắp đặt buồng ba trục lên máy nén, nếu như đã tháo nó ra để làm bão hoà và cố kết mẫu.

6.5.4.2 Điều chỉnh tiếp xúc bằng máy hoặc bằng tay hoặc bằng động cơ cho tới khi pittông chịu tải của buồng được chỉnh đến gần đầu trên của tấm nén trên. Ghi số đọc trên thiết bị đo lực và coi đây là số đọc đầu tiên.

CHÚ THÍCH:. Tiêu chuẩn này cho phép xét tới ảnh hưởng gộp của áp lực buồng tác động lên pittông và lực kháng ma sát của bạc pittông. Nếu cơ cấu đo lực cho phép, thì điều chỉnh thiết bị đo lực sao cho số đọc lực ban đầu bằng 0.

6.5.4.3 Điều chỉnh máy nén sao cho tốc độ càng nhỏ càng tốt nhưng không được vượt quá tốc độ tính toán trong 5.5.3.3.6.

6.5.4.4 Điều chỉnh tiếp pittông truyền tải trọng vào đúng vị trí tiếp xúc với hốc định vị trên mặt tấm nén trên. Kiểm tra và đảm bảo rằng mẫu đã được đặt đúng, pittông đã đồng trục với mẫu và áp lực dọc trục tác động lên mẫu là nhỏ nhất.

6.5.4.5 Điều chỉnh thiết bị đo biến dạng dọc trục, sao cho có thể đo độ biến dạng thẳng đứng chính xác ít nhất tới 25 % của chiều dài mẫu. Đọc, ghi lại số đọc đầu tiên hoặc đưa thiết bị đo biến dạng về số 0.

...

...

...

6.5.4.7 Ghi các số đọc sau đây và coi chúng là các số đọc ban đầu của giai đoạn nén: (tham khảo biểu mẫu CD-04 của Phụ lục A)

a) Ngày, giờ;

b) Số đọc trên thiết bị đo biến dạng;

c) Số đọc của thiết bị đo lực;

d) Số đọc của thiết bị đo biến đổi thể tích;

e) Áp lực nước lỗ rỗng;

f) Áp lực buồng.

6.5.4.8 Nén mẫu, đồng thời bấm đồng hồ đo thời gian.

6.5.4.9 Ghi lại các bộ số đọc của thiết bị đo biến dạng, thiết bị đo lực, thiết bị đo biến đổi thể tích trong từng khoảng thời gian thí nghiệm. Ghi lại ít nhất 20 bộ số đọc (giá trị) để có thể xác định một cách rõ ràng đường cong ứng suất - biến dạng ở lân cận điểm phá hoại. (xem các chú thích từ 1 đến 4).

...

...

...

CHÚ THÍCH 2: Không cần thiết phải ghi lại thường xuyên các số đo của áp lực nước lỗ rỗng cùng với mỗi loạt số đọc nêu trên chừng nào chúng thay đổi nhưng không vượt quá các giới hạn quy định (xem 6.5.4.11).

CHÚ THÍCH 3: Áp lực buồng và áp lực ngược phải được kiểm tra định kỳ trong quá trình thí nghiệm để đảm bảo chúng luôn không đổi. Nếu cần, phải điều chỉnh lại.

CHÚ THÍCH 4: Các số đọc thời gian thi nghiệm được ghi lại theo định kỳ, nhằm kiểm tra tốc độ biến dạng đã dùng.

6.5.4.10 Ngay trong quá trình thí nghiệm, tính toán các giá trị ứng suất lệch (s₁-s₃) (kPa), như đã nêu trong mục 6.9.1 và vẽ đồ thị với tung độ là chúng và hoành độ là biến dạng dọc trục tương đối (%).

CHÚ THÍCH: Trong cùng một lúc biến dạng thể tích hoặc sự thay đổi thể tích của mẫu thử cũng có thể được vẽ đồng thời lên đồ thị theo biến dạng.

6.5.4.11 Quan sát áp lực nước lỗ rỗng định kỳ và nếu nó thay đổi khỏi giá trị áp lực ngược hơn 4% áp lực bên hiệu quả, thì phải giảm tốc độ biến dạng xuống còn 50 % hoặc nhỏ hơn.

6.5.4.12 Tiếp tục thí nghiệm cho tới lúc đạt được một hai điều kiện sau, tuỳ theo cách xác định tiêu chuẩn phá hoại như trong 3.8:

a) Ứng suất lệch lớn nhất;

b) Biến dạng cắt tiếp tục xảy ra dưới thể tích không đổi và ứng suất cắt không đổi.

...

...

...

6.5.4.12 Ngừng giai đoạn nén, đóng van nối với thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng và đóng van áp lực ngược. Mở van hệ thống xả để bảo vệ thiết bị đo ứng suất.

6.5.5 Dỡ tải

6.5.5.1 Ngừng thí nghiệm và dỡ tải

Khi kết thúc giai đoạn nén, phải lấy mẫu đất ra khỏi đế buồng ba trục thật nhanh để giữ cho nước bị hấp thụ vào trong đá thấm ở mức tối thiểu.

Trình tự các thao tác này như sau:

a) Đóng kín một hoặc hai van áp lực ngược và van thông với đường áp lực nước lỗ rỗng.

(Xem hình B.2 Phụ lục B);

b) Dỡ hết lực dọc trục khỏi mẫu;

c) Giảm áp lực buồng xuống bằng 0 và tháo nước khỏi buồng;

...

...

...

e) Tháo tấm nén trên, màng cao su, đá thấm và dụng cụ thoát nước bên (nếu có sử dụng);

f) Phác hoạ và mô tả vắn tắt kiểu phá huỷ của mẫu.

6.5.5.2 Cân, đo mẫu sau thí nghiệm

6.5.5.2.1 Cân toàn bộ mẫu, dùng thể tích cuối cùng tính toán (V_c - Δ_v) để tính khối lượng thể tích cuối cùng, trong đó V_c là thể tích tại thời điểm kết thúc giai đoạn cố kết và V là thể tích bị giảm trong giai đoạn nén.

6.5.5.2.2 Sấy khô toàn bộ mẫu cho tới khối lượng không đổi và xác định độ ẩm của toàn bộ mẫu theo TCVN 4196. Bẻ vụn mẫu to trước khi đặt vào lò sấy.

6.6 Tính toán, vẽ đồ thị và báo cáo kết quả

6.6.1 Tính toán

(Tham khảo biểu mẫu từ CD-05-1 đến CD-05-4 của Phụ lục A)

Từ mỗi loạt số đọc tính toán các giá trị sau:

...

...

...

trong đó:

L_c là chiều dài mẫu sau khi cố kết, (mm);

ΔL là phần chiều dài thay đổi so với độ dài ban đầu trong quá trình nén, xác định được từ thiết bị đo biến dạng, (mm).

CHÚ THÍCH 1: Biến dạng được tính bằng biến dạng cộng dồn, nghĩa là sự biến đổi về kích thước so với kích thước ban đầu.

b) Biến dạng thể tích do nén, ɛ_v theo công thức sau:

trong đó:

ΔV- sự thay đổi thể tích mẫu kể từ lúc bắt đầu nén (xem chú thích 2);

...

...

...

CHÚ THÍCH 2: Theo qui ước về dấu thì ứng suất nén là dương và vì vậy, sự giảm thể tích (nén hoặc cố kết) cũng là dương và tăng thể tích (nở hoặc trương nở) là âm;

c) Diện tích tiết diện ngang của mẫu thẳng góc với trục của nó (giả sử rằng nó bị biến dạng theo hình trụ đều đặn). Diện tích (tính theo mm^2) được tính theo công thức sau:

trong đó:

A_c là diện tích ban đầu của mẫu vuông góc với trục tại thời điểm bắt đầu nén.

d) Lực dọc trục, P (theo N), tác động thêm với áp lực buồng được tính theo công thức sau:

P = (R - R_o) x Cr                          (39)

trong đó:

R là số đọc trên thiết bị đo lực (vạch chia hoặc độ);

...

...

...

C_r là số hiệu chuẩn của thiết bị đo lực (theo N/vạch hoặc độ):

e) Ứng suất dọc trục tác dụng hay là hiệu ứng suất chính đo được, hay độ lệch ứng suất theo công thức sau:

f) Số hiệu chỉnh màng sử dụng để xét tới hiệu ứng kìm giữ của màng cao su. Đường cong trong hình 4 cho số hiệu chỉnh đối với mẫu thí nghiệm có đường kính ban đầu là 38 mm được bọc trong màng dày 0,2mm. Với các điều kiện khác thì số hiệu chỉnh được xác định từ hình 4 rồi đem nhân với

để có được giá trị s_mb cần thiết,

trong đó:

D là đường kính ban đầu của mẫu, (mm);

t_m là độ dày của màng (có thể gồm hơn1 lớp màng) bọc mẫu, (mm);

...

...

...

Giá trị của s_dr được lấy từ bảng 2.

CHÚ THÍCH 3: Tác dụng kết hợp của các màng và vật liệu thoát nước bên trong quá trình nén dọc trục là rất phức tạp, vì vậy không có ý kiến thống nhất về việc sử dụng số hiệu chỉnh nào là chuẩn xác. Những số hiệu chỉnh ghi trong bảng 2 được lập ra trên cơ sở đã đơn giản hoá các giả thiết và chỉ nêu các giá trị được công nhận;

h) Độ lệch ứng suất đã hiệu chỉnh (s₁ - s₃), kPa

(s₁ - s₃) = (s₁ - s₃)_µ - s_mb - s_dr                              (42)

i) Ứng suất chính lớn nhất, s₁, kPa:

s₁ = (s₁ - s₃) + s₃                                   (43)

trong đó:

s₃ là áp lực buồng có tác dụng hạn chế nở hông (áp lực bên đối với mẫu);

j) Các ứng suất chính hiệu quả lớn nhất và nhỏ nhất (s'₁ và s'₃), kPa :

...

...

...

trong đó:

u là áp lực nước lỗ rỗng;

k) Nếu cần, tính các thông số thuộc đường ứng suất tuyến tính s' và t', kPa thông qua ứng suất hiệu quả :

6.6.2 Vẽ đồ thị

(Tham khảo biểu mẫu CD-05-5 của Phụ lục A)

Biểu diễn trên đồ thị các số liệu sau:

a) Đường cong ứng suất - biến dạng, với biến dạng dọc trục (thường bằng phần trăm) trên trục hoành và ứng suất lệch trên trục tung. Khi sự phá hoại xẩy ra do ứng suất lệch lớn nhất, thì tìm giá trị lớn nhất nằm trên đường cong trơn vẽ qua các điểm quan trắc. (Xem chú thích). Đọc từ đường cong trị tương ứng của biến dạng dọc trục.

CHÚ THÍCH: Đường cong có thể cho giá trị lớn nhất giữa hai loạt số đọc.

...

...

...

c) Vòng tròn Mohr của ứng suất hiệu quả, thể hiện điều kiện tại thời điểm phá hoại.

6.6.3 Báo cáo kết quả

(Tham khảo biểu mẫu từ CD-05-1 đến CD-05-5 của Phụ lục A)

6.6.3.1 Giới thiệu chung.

Báo cáo phải nêu rõ phương pháp đã sử dụng, tức là nén ba trục cố kết - thoát nước và đo sự thay đổi thể tích; nêu cả các thông tin có liên quan bao gồm :

- Tên dự án;

- Hố khoan, đào;

- Mẫu số (ký hiệu mẫu);

- Độ sâu;

...

...

...

- Mô tả bên ngoài, bao gồm cấu trúc của đất, đặc điểm bất thường của mẫu.

Đối với mỗi mẫu thí nghiệm các số liệu nêu trong 6.6.3.2 phải được thông báo rõ. Nếu các mẫu thí nghiệm gồm một loạt các mẫu thử thì các số liệu sẽ được gộp lại như nêu trong 6.6.3.3.

6.6.3.2 Mẫu đơn lẻ.

Số liệu cần thiết phải có cho mỗi mẫu đơn lẻ là :

a) Độ sâu và ảnh hưởng của mẫu thí nghiệm trong khối mẫu ban đầu;

b) Các kích thước ban đầu của mẫu;

c) Độ ẩm ban đầu, khối lượng thể tích tự nhiên (xem TCVN 4196 và TCVN 4202);

d) Có dùng thoát nước bên hay không;

e) Phương pháp đã dùng để làm bão hoà gồm cả các cấp tăng áp lực và áp lực khác nhau nếu có sử dụng;

...

...

...

g) Áp lực buồng, áp lực ngược và áp lực hữu hiệu dùng để cố kết;

h) Áp lực nước lỗ rỗng và phần trăm tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng tại thời điểm kết thúc giai đoạn cố kết;

i) Đồ thị biểu diễn sự thay đổi thể tích hoặc biến dạng thể tích theo căn bậc hai thời gian cho giai đoạn cố kết, như đã mô tả trong 5.6.3;

j) Tốc độ chuyển vị dọc trục lên mẫu (mm/min) hoặc phần trăm biến dạng trên giờ (%/h);

k) Áp lực nước lỗ rỗng và ứng suất hiệu quả tại thời điểm bắt đầu giai đoạn nén;

l) Tiêu chuẩn phá hoại đã định;

m) Biến dạng dọc trục tương đối, độ lệch ứng suất, biến dạng thể tích, áp lực nước lỗ rỗng và ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất tại thời điểm phá hoại;

n) Phác họa mẫu sau thí nghiệm cho thấy kiểu phá hoại;

o) Chi tiết và độ lớn của các trị hiệu chỉnh dùng cho độ lệch ứng suất đo được;

...

...

...

q) Đồ thị như mô tả trong 6.6.2.

6.6.3.3 Thí nghiệm tổ hợp một loạt các mẫu thử (từ hai mẫu trở lên). Khi một loạt mẫu thí nghiệm lấy từ một khối mẫu đất cho thí nghiệm dưới các áp lực hiệu quả khác nhau để xác định các thông số kháng cắt. các số liệu liệt kê trong 6.6.3.2 được gộp lại và báo cáo chung cho tổ hợp mẫu.

CHÚ THÍCH 1: Có thể vẽ các đồ thị nêu trong 6.6.2 cho riêng từng mẫu đất hoặc gộp lại trên những trục chung.

CHÚ THÍCH 2: Các thông số kháng cắt theo ứng suất hiệu quả như là lực dính c' (kPa) và góc ma sát trong, j' (độ) có thể xác định như sau (Xem chú thích 3).

Vẽ một đường thẳng thích hợp đi qua các điểm đại diện cho s' và t' tại thời điểm phá hoại theo điều kiện phá hoại đã lựa chọn.

Xác định giá trị của t' tại điểm đường thẳng này cắt trục t' (t'_o, kPa).

Đo góc nghiêng của đường thẳng này với đường nằm ngang (q, độ). Tính toán các thông số kháng cắt từ quan hệ sau:

CHÚ THÍCH 3: Các mẫu thí nghiệm đơn lấy từ một khối mẫu đất chung tuy bề ngoài giống nhau, nhưng thường khác nhau về đặc điểm ứng suất - biến dạng và các tính chất khác. Sự biến đổi như vậy của các mẫu thử sẽ gây khó khăn cho việc xác định các thông số kháng cắt đại diện cho toàn bộ mẫu.

...

...

...

Phụ lục A

(Tham khảo)

Biểu ghi và báo cáo kết quả thí nghiệm nén ba trục

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

Phụ lục B

(Tham khảo)

Các hình vẽ

CHÚ DẪN

1 Nắp buồng

...

...

...

3 Ống lót hoặc ống đệm pittông

4 Thân buồng

5 Đế buồng

6 Van áp lực buồng

7 Van xả đáy

8 Thiết bị đo lực

9 Nước áp lực đã khử khí

10 Trụ và giá đỡ thiết bị đo biến dạng dọc trục

...

...

...

12 Tấm đế dưới

13 Màng (cao su...)

14 Gioăng cao su

15 Nút xả khí

16 Thanh giằng liên kết

17 Tấm đệm

18 Gioăng cao su (giữa nắp buồng và pittông)

Hình B.1: Chi tiết của buồng nén ba trục (sơ đồ UU)

...

...

...

1 Nắp buồng

2 Pittông

3 Ống lót hoặc ống đệm pittông

4 Thân buồng

5 Đế buồng

6 Van áp lực buồng

7 Van xả đáy

8 Thiết bị đo lực

9 Nước áp lực đã khử khí

...

...

...

11 Tấm nén trên

12 Tấm đế dưới

13 Màng (cao su...)

14 Gioăng cao su

15 Nút xả khí

16 Thanh giằng liên kết

17 Đá thấm

18 Gioăng cao su (giữa nắp buồng và pittông)

...

...

...

20 Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng

21 Van áp lực ngược

Hình B.2: Chi tiết cơ bản của buồng nén ba trục (sơ đồ CU và CD)

...

...

...

Phụ lục C

(Quy định)

Kiểm tra thiết bị

C.1 Giới thiệu chung.

Các thiết bị thí nghiệm ba trục phải được kiểm tra và thử nghiệm trước khi sử dụng. Các bước kiểm tra mô tả trong các mục từ C.2 đến mục C.5, được thực hiện cho hệ thống áp lực buồng, áp lực ngược và áp lực nước nước lỗ rỗng theo định kỳ. Kiểm tra các hệ thống máy theo hai cách, kiểm tra toàn diện và kiểm tra thường ngày.

Kiểm tra toàn diện (xem các mục C.2; mục C.3 và mục C.5) được tiến hành trong các trường hợp:

a) Khi bất cứ một chi tiết nào (mới hoặc sửa chữa thay thế) được đưa vào máy;

b) Theo khoảng thời gian không quá ba tháng;

Kiểm tra thường ngày ngay trước khi bắt đầu thí nghiệm (xem các mục C.2; mục C.3 và mục C.5).

...

...

...

CHÚ THÍCH: Bơm tay trục vít (xi lanh kiểm tra) được sử dụng để hỗ trợ xả nước và kiểm tra hệ thống áp lực.

Kiểm tra tấm đệm xốp rỗng ngay trước khi thí nghiệm theo mục C.7.

C.2 Kiểm tra hệ thống áp lực buồng (kiểm tra toàn diện). Kiểm tra áp lực của hệ thống áp lực buồng và buồng ba trục để đảm bảo có thể duy trì được áp lực trong giới hạn (nêu ở điểm a của mục 5.2.2) và áp lực thí nghiệm lớn nhất theo yêu cầu suốt thời gian thí nghiệm.

C.3 Kiểm tra hệ thống áp lực ngược (kiểm tra toàn diện)

1. Xả nước sạch đã khử khí từ thiết bị đo sự thay đổi thể tích qua đường ống áp lực ngược và qua đường thoát nước từ mẫu thí nghiệm (đến tấm nén trên hoặc tấm đế dưới). Trong thao tác này, phải làm cho thiết bị đo sự thay đổi thể tích hoạt động ít nhất là hai lần, kim đồng hổ phải chỉ đến hết giới hạn chạy, cho nước chảy qua hệ thống bệ đáy buồng và thay vào đó bằng nước sạch đã khử k hí bơm từ hệ thống áp lực.

2. Dùng nút bịt kín đường thoát nước.

3. Mở van của đường thoát nước để nâng áp lực trong hệ thống áp lực ngược lên 750 kPa ghi lại số đọc trên thiết bị đo thể tích khi kim ổn định.

4. Để thiết bị ở trạng thái chịu áp lực như vậy tối thiểu trong 12 giờ và lại ghi số đọc của sự thay đổi thể tích một lần nữa.

5. Nước trong hệ thống đã được chảy tự do và như vậy là thiết bị đã sẵn sàng để thí nghiệm (khi sự chênh lệch giữa hai số đọc sau khi đã trừ đi độ gia tăng của thể tích do độ giãn nở của ống không quá 0,1 ml).

...

...

...

C.4 Kiểm tra hệ thống áp lực ngược (kiểm tra định kỳ). Cần thực hiện các kiểm tra dưới đây cùng một lúc với việc kiểm tra định kỳ hệ thống áp lực nước lỗ rỗng nêu trong mục C.6.

a) Xả đường áp lực ngược và các khoá xả nước như nêu trong bước 1 mục C.3. Đóng van đường xả nước.

b) Tăng áp lực trong hệ thống áp lực ngược tới 750 kPa và ghi lại sự thay đổi thể tích sau 5 phút.

c) Tiến hành các thao tác hường dẫn trong các bước 4 đến 6 của mục C.3.

C.5 Kiểm tra hệ thống áp lực nước lỗ rỗng (kiểm tra toàn diện)

1. Mở van giữa khối có lắp thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng (biến năng) và hệ thống xả nước. Cho dòng nước sạch đã khử khí đi qua thiết bị đo biến năng và đế buồng để nước đã khử khí chảy đầy vào các chi tiết này.

2. Đặt buồng lên bệ buồng và vít chặt lại, chú ý không để đường thoát nước tới đỉnh nắp bị kẹt.

3. Vặn van xả khí trên mũ nắp và cho nước đã khử bọt khí từ hệ thống xả vào buồng thông qua khối lắp bộ biến năng.

4. Tháo van xả khí trong khối lắp bộ biến năng và đóng van áp lực nước lỗ rỗng ở đáy buồng.

...

...

...

6. Mở van xả khí trên khối lắp bộ biến năng trong khi nước vẫn ngập, để nước chảy đầy thêm vào buồng, sau đó vít chặt van xả khí trên buồng.

7. Mở van thoát nước đáy bệ và cho khoảng 500 ml nước đã khử đi qua rồi tháo bỏ số nước này. (Xem chú thích).

CHÚ THÍCH: Làm như vậy nhằm đẩy hết sạch phần không khí hoặc nước có lẫn không khí ra khỏi khối lắp bộ biến năng.

8. Nâng áp lực trong hệ thống lên 700 kPa và lại một lần nữa cho khoảng 500 ml nước đi qua van xả nước ở đáy buồng.

9. Để máy trong tình trạng chịu áp lực trong khoảng thời gian tối thiểu 12 giờ.

10. Sau khoảng thời gian này, kiểm tra xem có bị rò rỉ hay không, nếu không có thì cho 500 ml nước chảy qua van thoát nước đáy buồng (Xem chú thích). Nếu có nước rò rỉ thì khắc phục và lặp lại các thao tác trên.

CHÚ THÍCH: Biện pháp để phát hiện rò rỉ tốt hơn nhìn băng mắt thường là nối hệ thống với dụng cụ đo thể tích nước.

11. Sau khi kiểm tra và đã khẳng định được là thiết bị không rò rỉ nước, đóng van xả trên khối gắn thiết bị biến năng. Xả nước từ buồng qua van áp lực buồng, trong khi xả, nút xả khí buồng phải mở cho tới lúc áp lực giảm.

12. Tháo buồng ra, dùng đệm nút kín cửa đo áp lực nước lỗ rỗng trên đáy buồng, không để không khí lọt vào.

...

...

...

14. Đóng van hệ thống xả trên khối gắn thiết bị biến năng và ghi lại số đọc của áp lực nước lỗ rỗng.

15. Nếu số đọc áp lực nước lỗ rỗng không đổi trong ít nhất là 6 giờ thì có thể cho rằng các mối nối trong hệ thống đo áp lực nước lỗ rỗng là kín, không có khí lọt vào và không bị rò rỉ.

16. Nếu số đọc áp lực bị giảm, điều đó chứng tỏ rằng có sự cố trong hệ thống. Khắc phục sự cố. Lặp lại các kiểm tra hệ thống. Áp lực nước lỗ rỗng theo mô tả trong các bước từ 1 đến 14 mục C.5 cho tới lúc trong hệ thống không còn bị khí lọt vào hoặc rò rỉ.

C.6 Kiểm tra hệ thống áp lực nước lỗ rỗng (kiểm tra thường kỳ)

1. Thực hiện các thao tác mô tả trong các bước từ 1 đến 11 của mục C.5.

2. Tháo buồng thí nghiệm, duy trì một lớp nước đã khử khí trên đáy ống, bằng cách lắp một màng và được vặn chặt bằng vòng cao su cho tới lúc chuẩn bị xong mẫu để thí nghiệm.

C.7 Kiểm tra đá thấm - giấy thấm

1. Kiểm tra đá thấm xem nước thoát ra có dễ dàng không. Bỏ những đá thấm bị đất trám vào các lỗ.

Trước khi sử dụng, phải dùng nước cất đun sôi để đun trong vòng 30 phút. Sau đó ngâm nó trong nước đã khử khí chờ sử dụng.

...

...

...

MỤC LỤC

1 Phạm vi áp dụng ..........................................................................................................................................  

2 Tài liệu viện dẫn ............................................................................................................................................  

3 Thuật ngữ và định nghĩa.................................................................................................................................

4 Thí nghiệm sức kháng cắt không cố kết – không thoát nước – sơ đồ UU.........................................................

4.1 Nội dung phương pháp thí nghiệm .............................................................................................................

4.2 Điều kiện thí nghiệm. ..................................................................................................................................

4.3 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm.........................................................................................................................

...

...

...

4.5 Cách tiến hành ...........................................................................................................................................  

4.6 Tính toán, báo cáo kết quả thí nghiệm .........................................................................................................  

5 Thí nghiệm sức kháng cắt cố kết–không thoát nước–sơ đồ CU.......................................................................

5.1 Nội dung phương pháp thí nghiệm .............................................................................................................  

5.2 Điều kiện thí nghiệm. ..................................................................................................................................  

5.3 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm.........................................................................................................................

5.4 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm ............................................................................................................................  

5.5 Cách tiến hành ...........................................................................................................................................  

5.6 Tính toán, vẽ đồ thị và báo cáo kết quả ......................................................................................................  

...

...

...

6.1 Nội dung của phương pháp thí nghiệm .......................................................................................................

6.2 Điều kiện thí nghiệm. ..................................................................................................................................

6.3 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm.........................................................................................................................

6.4 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm ............................................................................................................................

6.5 Cách tiến hành ...........................................................................................................................................

6.6 Tính toán, vẽ đồ thị và báo cáo kết quả ......................................................................................................

Phụ lục A (Tham khảo) Biểu ghi và báo cáo kết quả thí nghiệm nén ba trục ........................................................

Phụ lục B (Tham khảo) Các hình vẽ...................................................................................................................

Phụ lục C (Quy định) Kiểm tra thiết bị ...............................................................................................................