Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8725:2012 về Đất xây dựng công trình thủy lợi - xác định sức chống cắt

• Số hiệu: TCVN8725:2012
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2012

Tỷ số diện tích cánh cắt =

(1)

trong đó:

D là chiều rộng toàn bộ cánh cắt (mm), đo chính xác đến 0,1 mm;

d là đường kính trục cánh cắt (tính cả phần mở rộng của đường hàn) (mm), đo chính xác đến 0,1 mm;

T là bề dày của cánh cắt (mm), đo chính xác đến 0,1 mm;

p là số Pi, lấy bằng 3,14.

5.2.1.2. Thiết bị tạo mô men xoắn cho cánh cắt bằng quay tay hoặc bằng động cơ dẫn động được kết nối với hệ thống trục vít và bánh răng.

5.2.1.3. Tối thiểu có 4 lò xo xoắn để hở đã được hiệu chuẩn, có độ cứng khác nhau và có khả năng đo được mômen xoắn đến 0,35 kN.m. Mỗi lò xo, có độ chính xác 2 % trong khoảng làm việc, được hiệu chuẩn tối thiểu 1 lần trong năm (theo chỉ dẫn của nhà chế tạo).

5.2.1.4. Đồng hồ đo, có thang chia đều 1^o, để đo góc xoay của cánh cắt khi thí nghiệm so với vị trí mốc số 0 ban đầu.

5.2.1.5. Dụng cụ (trục vít vặn tay lắp trên khung cúng) để ấn cánh cắt thẳng đứng vào mẫu đất một cánh liên tục và nhẹ nhàng tới độ sâu mong muốn.

...

...

...

5.2.1.7. Dụng cụ gắn khuôn mẫu hoặc ống mẫu vào đế của thiết bị cắt quay, có kẹp để cố định ống mẫu với đế ở vị trí đã đặt ống mẫu.

5.2.1.8. Đường cong hiệu chuẩn của mỗi lò xo xoắn.

5.2.2. Các dụng cụ khác:

- Thước cặp cơ khí có số đọc chính xác đến 0,1 mm;

- Dụng cụ, thiết bị để xác định độ ẩm của đất, theo như quy định trong TCVN 4196 : 2012

- Dụng cụ, thiết bị để xác định khối lượng thể tích đơn vị của đất, theo như quy định trong TCVN 4202 : 2012.

- Dụng cụ cắt đất, các khay đựng đất, đồng hồ bấm giây, v.v…

5.3. Các bước tiến hành

5.3.1. Lắp khuôn hoặc ống mẫu vào đế của thiết bị cắt quay sao cho trục mẫu thẳng đứng và nằm dưới cánh cắt ở vị trí thí nghiệm.

...

...

...

5.3.3. Lựa chọn cánh cắt và lò xo xoắn sao cho phù hợp với độ bền dự kiến của mẫu đất và lắp ráp nó trên thiết bị cắt quay.

5.3.4. Đặt kim và thang chia độ trên đầu xoắn vào vị trí số 0 và đảm bảo không có trục trặc khi tác dụng mô men xoắn;

5.3.5. Hạ thấp cắt cánh cho đến khi đầu dưới cánh cắt vừa chạm bề mặt mẫu đất, đây là mực chuẩn để đo chiều sâu khi ấn cánh cắt vào đất;

5.3.6. Tiếp tục hạ thấp và ấn cánh cắt từ từ vào trong mẫu tới độ sâu cần thiết, đỉnh của cánh cắt phải cách mặt trên của mẫu đất một khoảng không nhỏ hơn 4 lần chiều rộng của cánh cắt; ghi lại độ sâu xuyên xuống của cánh cắt;

5.3.7. Quay đầu xoắn với tốc độ đều vào khoảng 6^o/min đến 12^o/min cho đến khi mẫu đất bị cắt (có sự giảm rõ rệt góc xoay của lò xo xoắn);

5.3.8. Ghi lại góc lệch lớn nhất của lò xo xoắn (độ) và góc quay của cánh cắt (độ) tại thời điểm mẫu đất bị cắt;

5.3.9. Quay nhanh bộ cánh cắt từ 2 đến 3 vòng để phá vỡ kết cấu đất trên mặt vùng cắt. Sau đó, ngay lập tức đặt kim và thang chia độ trên đầu xoắn về vị trí 0, như ở trong 5.3.4 và làm lại các thao tác cắt đất như ở 5.3.7 và 5.3.8 đối với đất có kết cấu đã bị phá hủy;

5.3.10. Nâng cánh cắt lên một cách từ từ, đều đặn. Khi cánh cắt nhô ra khỏi mẫu, cần cẩn thận để phòng ngừa sự phá hủy mẫu quá mức do rách bề mặt mẫu, sau đó lau sạch cánh cắt.

5.3.11. Lặp lại các bước thí nghiệm từ 5.3.4 đến 5.3.10 với thí nghiệm được bố trí tại 2 hoặc 3 vị trí khác theo bề mặt của mẫu và có cùng chiều sâu trong mẫu.

...

...

...

Khoảng cách từ tâm điểm thí nghiệm lần này đến tâm điểm thí nghiệm lần khác không nhỏ hơn từ 2 lần đến 3 lần chiều rộng cánh cắt. Đối với ống mẫu đường kính 100 mm, có thể bố trí và thực hiện 4 thí nghiệm.

5.3.12. Đẩy mẫu đất ra khỏi khuôn, lấy mẫu ở độ sâu đã tiến hành thí nghiệm để xác định độ ẩm của đất, theo như quy định trong TCVN 4196 : 2012; đồng thời, lấy mẫu ở đoạn không thí nghiệm cắt để xác định khối lượng thể tích đơn vị đất, theo như quy định trong TCVN 4202 : 2012.

5.3.13. Quan sát bằng mắt thường và mô tả đối với đất ở độ sâu thí nghiệm.

5.4. Tính toán và biểu thị kết quả

5.4.1. Đối với đất kết cấu nguyên trạng

5.4.1.1. Mô men xoắn lớn nhất, M_max (kN.m) tác dụng làm cho đất nguyên trạng bị cắt khi thí nghiệm cắt cánh của từng điểm tính theo công thức 2:

(2)

trong đó:

...

...

...

a_max là góc xoay lớn nhất của lò xo xoắn khi đất bị cắt, độ;

10^-3 là hệ số chuyển đổi từ N.m sang kN.m.

5.4.1.2. Hằng số đặc trưng của cánh cắt K, (m^3) với giả thiết sự phân bố của ứng suất cắt là đồng đều trên bề mặt xung quanh và tiết diện 2 đầu của trụ đất bị cắt, được tính theo công thức 3:

(3)

trong đó:

D là chiều rộng cánh cắt, m, đo chính xác đến 0,1 mm;

H là chiều dài cánh cắt, m, đo chính xác đến 0,1 mm;

p là hệ số Pi, lấy bằng 3,14.

...

...

...

5.5.1.3. Tính sức chống cắt không thoát nước của đất có kết cấu nguyên trạng, C_u (kPa); khi thí nghiệm cắt cánh của từng điểm, theo công thức 4:

(4)

trong đó:

M_max mô men xoắn lớn nhất, kN.m, tính theo công thức 2;

K hằng số đặc trưng của cánh cắt, m^3, tính theo công thức 3;

5.4.1.4. Tính giá trị trung bình của sức chống cắt không thoát nước của đất có kết cấu nguyên trạng , KPa, từ kết quả thí nghiệm cắt cánh nhiều điểm, theo công thức 5:

(5)

...

...

...

là tổng số sức chống cắt không thoát nước của đất từ kết quả n lần thí nghiệm cắt cánh;

n là số lần thí nghiệm cắt cánh.

5.4.2. Đối với đất kết cấu bị phá hủy

5.4.2.1. Tính mô men xoắn lớn nhất, M'_max (kPa), tác dụng làm đất bị cắt khi thí nghiệm cắt cánh của từng điểm đối với đất sau khi đã bị phá hủy kết cấu do cắt cánh trước đó, theo công thức 6:

M'_max = a x a'_max x 10^-3

(6)

trong đó:

a'_max góc xoay lớn nhất của lò xo xoắn khi thí nghiệm đất kết cấu bị phá hủy;

Các ký hiệu khác như trên.

...

...

...

(7)

trong đó:

M'_max là mô men xoắn lớn nhất, kN.m tính theo công thức 2';

K là hằng số đặc trưng của cánh cắt, m^3, tính theo công thức 3.

5.4.2.3. Tính giá trị trung bình của sức chống cắt không thoát nước của đất có kết cấu bị phá hủy  (kPa), từ kết quả thí nghiệm cắt cánh, theo công thức 8:

(8)

trong đó:

...

...

...

5.4.3. Tính độ nhạy của đất, S_t, không thứ nguyên, theo công thức 6:

(9)

Dựa vào độ nhạy S_t có thể phân được tính nhạy của đất như sau:

Đất nhạy thấp: S_t = 1 đến 4;

Đất nhạy: S_t = 4 đến 8;

Đất rất nhạy: S_t = 8 đến 16;

Đất cực nhạy: S_t > 16.

CHÚ THÍCH:

...

...

...

5.5. Báo cáo kết quả thí nghiệm

Báo cáo kết quả thí nghiệm gồm các thông tin sau:

- Tên công trình; hạng mục công trình, số hiệu hố khoan/đào (vị trí lấy mẫu); số hiệu mẫu đất, độ sâu lấy mẫu;

- Phương pháp thí nghiệm; Đặc tính thiết bị thí nghiệm;

- Kiểu và đường kính của ống lấy mẫu;

- Mô tả mẫu: thành phần, trạng thái, màu sắc, kết cấu…

- Sức kháng cắt trung bình của mẫu đất có kết cấu nguyên trạng , kPa;

- Sức kháng cắt trung bình của mẫu đất có kết cấu đã bị phá hủy , kPa;

- Độ nhạy của đất S_t

...

...

...

- Khối lượng đơn vị thể tích của đất g_w, g/cm^3;

Các thông tin khác có liên quan.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Mô tả thiết bị cắt cánh trong phòng thí nghiệm

CHÚ DẪN:

1. Tay quay để nâng hạ cụm lắp đặt cánh cắt

...

...

...

3. Cụm lắp đặt cánh cắt

4. Lò xo xoắn

5. Cánh cắt

6. Mẫu đất

7. Kẹp

8. Ống mẫu đất

9. Khung máy có gắn giá đỡ để lắp ống mẫu đất

10. Tay quay để tạo mômen xoắn lên cánh cắt

Hình A.1 - Thiết bị thí nghiệm cắt cánh trong phòng

...

...

...

Phụ lục B

(Quy định)

Bảng B.1 - Bảng ghi kết quả thí nghiệm cắt cánh trong phòng thí nghiệm

- Công trình...................................................       Hạng mục:...........................................

- Số hiệu hố thăm dò.....................................       Số hiệu mẫu hiện trường:.....................

- Độ sâu lấy mẫu:..........................................       Số hiệu mẫu trong phòng:....................

- Phương pháp thí nghiệm áp dụng:.................................................................................

- Kích thước cánh cắt, mm:............................       Hằng số cánh cắt: K, (m^3).....................

- Mô tả mẫu (đặc điểm, trạng thái, màu sắc,…):

...

...

...

Độ sâu

Góc xoay lớn nhất của lò xo xoắn (độ)

Hệ số hiệu chuẩn của lò xo xoắn (N.m/độ)

Mô men xoắn M (N.m)

Sức chống cắt của đất

Cắt đất nguyên trạng

Cắt đất kết cấu bị phá hủy

Kết cấu nguyên trạng  (kPa)

Kết cấu bị phá hủy  (kPa)

...

...

...

2

...

...

...

3

...

...

...

….

...

...

...

Trung bình

...

...

...

…….,ngày…….tháng……..năm……….

Người thí nghiệm

Người kiểm tra

Trưởng phòng thí nghiệm

MỤC LỤC

Lời nói đầu

TCVN 8725 : 2012 Đất xây dựng công trình thủy lợi - Phương pháp xác định sức chống cắt của đất hạt mịn mềm yếu bằng thí nghiệm cắt cánh ở trong phòng

1 Phạm vi áp dụng

...

...

...

3 Thuật ngữ và định nghĩa

4 Quy định chung

5 Phương pháp thí nghiệm cắt cánh (cắt quay) ở trong phòng

5.1 Nguyên tắc

5.2 Dụng cụ, thiết bị

5.3 Các bước tiến hành thí nghiệm

5.4 Tính toán và biểu thị kết quả

5.5. Báo cáo kết quả thí nghiệm

Phụ lục A

...

...

...