Xem mẫu
- Hội nghị Khoa học kỷ niệm 50 năm thành lập Viện KHCN Xây
dựng
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH BIẾN DẠNG NGANG CỦA ĐẤT
BẰNG THÍ NGHIỆM BA TRỤC
*
Hoàng Thị Bích Hằng , Trần Thương
Bình
TÓM TẮT: Hiện nay, tính toán biến dạng lún của nền đất dưới tác dụng của tải trọng công trình
hầu hết dựa vào kết quả thí nghiệm nén một trục không nở hông cùng các hệ số xét tới sự nở hông
của đất. Các hệ số đó, được lựa chọn phụ thuộc vào loại đất và các chỉ tiêu vật lý của nó. Do đó, kết
quả tính toán dự báo lún của công trình còn nhiều tranh luận về độ chính xác. Để có những số liệu
làm luận cứ khoa học cho chủ đề dự báo lún, nhóm tác giả đã tiến hành thí nghiệm ba trục theo
phương pháp chất tải không đổi ở các áp lực buồng khác nhau. Kết quả nghiên cứu đã làm sáng tỏ
mối quan hệ giữa biến dạng thể tích với biến dạng hình dạng của mẫu đất. Từ kết quả này, bước
đầu đã làm sáng tỏ một số vấn đề nở hông của đất trong quá trình biến dạng lún của đất nền khi chịu
tác dụng của tải trọng công trình.
TỪ KHÓA: Thí nghiệm ba trục xác định biến dạng của
đất
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Biến dạng của một vật rắn là sự xắp xếp các phần tử cấu tạo vật đó, khi xắp xếp mà
khoảng cách giữa các phần tử thay đổi chỉ làm mật độ tăng hoặc giảm thì đó là biến dạng thể
tích, còn xắp xếp mà có sự dịch chuyển không theo phương tác dụng thì đó là biến dạng
hình dạng. Như thế, khi có tác dụng nén sẽ luôn có biến dạng thể tích và hình dạng xảy ra ở
các mức độ khác nhau tuỳ thuộc vào bản chất của vật.
Trường hợp với đất là hệ phân tán khi bị lún do tải trọng, biến dạng dọc sẽ làm chiều cao cột
đất co lại, cùng với biến dạng ngang làm cột đất nở ra. Quan hệ giữa chúng phụ thuộc vào sự
xuất hiện biến dạng thể tích.
Dưới tác dụng của tải trọng, mọi phân tố trong nền sẽ xảy ra biến dạng theo phương nén
thẳng đứng và biến dạng theo phương ngang, và cùng với sự biến dạng ngang sẽ có sự tăng
ứng suất theo phương ngang. Mối quan hệ giữa các thành phần biến dạng và trạng thái
ứng suất là đa chiều phức tạp không thể mô tả đơn giản bằng các hệ số độc lập mà đầy
đủ phải là các hàm số của trạng thái và không thể nghiên cứu bằng thí nghiệm nén không nở
hông đơn giản mà phải bằng thí nghiệm nén ba trục.
2 CƠ SỞ LÝ
THUYẾT
Trong thí nghiệm nén ba trục, biến dạng dọc chính là biến thiên độ cao của mẫu đất thí
nghiệm, còn biến dạng ngang là sự biến đổi kích thước các mặt cắt ngang. Nhưng một mẫu
đất có vô số các mặt cắt ngang khác nhau, và cho đến nay, đo đạc được biến dạng ngang
mẫu đất trong thiết bị ba trục là vấn đề kỹ thuật rất phức tạp. Vì thế, xác định biến dạng
ngang, có thể dựa trên nguyên lý bất biến thể tích của vật thể khi thay đổi hình dạng mà
145
- không có thay đổi thể tích toàn phần. Trong đó, thay đổi thể tích toàn phần là bi ến dạng toàn
phần có tác dụng làm tăng mật độ.
*
Hoàng Thị Bích Hằng, Trần Thương Bình, Trường ĐH Kiến trúc Hà
Nội
146
- Đối với đất bào hoà nước, khi bị nén không thoát nước sẽ không xảy ra biến dạng toàn phần.
Nguyên lý bất biến thể tích áp dụng cho một mẫu đất được phát biểu như sau:
Trong một điều kiện trạng thái ứng suất nhất định, có tác dụng nén gây ra biến dạng dọc cho
một mẫu đất thì phần thể tích do mẫu đất bị ngắn lại bằng phần thể tích do biến dạng
toàn phần và biến dạng ngang nở ra. Nguyên lý được biểu diễn bởi biểu thức sau:
2
V = π H .R = (H − H )π (R + ∆ ) 2 +Vtp (1)
∆
R
Trong đó, V- thể tích mẫu đất
H- Chiều cao mẫu đất
R- bán kính mặt cắt ngang mẫu đất
∆H- biến dạng dọc mẫu đất
∆R - biến đổi đường kính mặt ngang trung bình của mẫu đất
Vtp- biến dạng thể tích toàn phần.
- Trong trường hợp mẫu bão hoà nước, thí nghiệm nén không thoát nước (U.U) biến dạng
thể
tích toàn phần không xảy ra thì từ biểu thức (1) sẽ có phương trình:
2
0 = H (2R∆ + ∆ ) − 2
(R + 2R∆ + ∆ )
2
(2)
∆
R R H R R
Đưa vào khái niệm biến dạng tỷ đối theo phương dọc e1= ∆H/H và theo phương ngang
e2=∆R/R
2
vào biếu thức (2) bằng cách chia tất cả cho H.R sẽ có phương trình biểu diễn quan hệ giữa
e1 với e2
2 2
e2 + 2e2 − e (e2 + 2e + 1) = 0
1 2 1 2
2
(1 − e )e + 2(1 −1 e )e − e =
2 1 (3)
= 0
Giải phương trình (3) theo e2 , nghiệm của e2 có dạng:
e 1 −1 + 1 − 1
e2 = = −1 + (4)
e1
1 − e1 1 − e1
2
e2 + 2e2 + 1 −
và e = (5)
et
1 2
e2 + 2e2
147
- Khi biến dạng dọc không xảy ra biến dạng toàn phân thì
sử dụng biểu thức (4) có thể xác định quan hệ giữa e1 với
e2 cho mọi loại đất, ở mọi trạng thái áp suất khác nhau. Biểu 2.5
diễn trên đồ thị quan hệ e1 và e2 (Hình 1) cho biết, nếu 2
không có biến dạng toàn phần, thì quan hệ giữa chúng là 1.5
đồng biến. Khi biến dạng dọc e1< 0,5 quan hệ này có thể
1
xem là tuyến tính. Khi e1< 0,015 tỷ số giữa biến dạng
0.5
ngang với dọc gần như không đổi, đạt nhỏ nhất là 0,50.
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Hình 1
148
- Tuy nhiên, thưc tế biến dạng toàn phần luôn xảy ra cùng với biến dạng ngang trong quá
trình biến dạng dọc, vấn đề là tỷ lệ tham gia nhiều hay ít của nó nên biểu thức (4) ít có ý
nghĩa thực tế
- Trường hợp đất biến dạng nén có biến dạng toàn phần là trường hợp xảy ra phổ biến trong
đất nền, bao gồm cả đất bão hoà có thoát nước và đất không bão hoà, khi đó mối quan hệ
giữa biến dạng dọc và ngang được biểu diễn theo công thức:
2
V = π H .R = (H − H )π (R + ∆ ) 2 + Vtp (6)
∆
R
Trong đó Vtp - phần thể tích mẫu bị biến dạng toàn phần.
Từ biểu thức (5) có thể biểu diễn mối quan hệ e1 với e2 trong điều kiện có biến dạng toàn
phần theo phương trình sau:
V
(1 − e1 )e2 + 2(1 − e1 )e2 -e1 + tp
2
(7)
π H .R 2
=0
1 Vtp
e2 = −1 + − 2
(8)
1 − π H .R (1 − e
e )
1 1
So sánh (4) với (8) có nhận xét: với cùng trạng thái ứng suất, cùng có biến dạng dọc như nhau
thì biến dạng ngang trong trường hợp xảy ra biến dạng toàn phần sẽ nhỏ hơn trong trường
không có
biến dang toàn phần một giá trị là ∆e2
Vtp
∆e = (9)
2
π H .R 2 (1 −1e
)
Biểu thức (9) cho nhận xét khi e1 càng lớn thì lượng giảm ∆e2 càng lớn, điều đó có nghĩa
rằng: Mối quan hệ rút ra từ biểu thức (4) không đúng với trường hợp có biến dạng toàn
phần xảy ra.
Do đó, biểu thức (8) là biểu thức tổng quát để xác đinh giá trị biến dạng ngang
V
Đặt biến dạng toàn phần tỷ đối = tp 2 (10)
et π HR
Khi đó, mối quan hệ giữa ba thành phần biến dạng sẽ được biểu diễn như sau:
- 1−
e2 = −1 + (11)
et
1−
e1
3 THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH CÁC GIÁ TRỊ ĐẶC TRƯNG BIẾN DẠNG
NGANG
+ Các đại lượng đo
Theo biểu thức (6), việc xác định đặc trưng biến dạng dọc, biến dạng ngang trung bình và
biến dạng thể tích toàn phần của mẫu đất sẽ được quy về xác định bằng thí nghiệm các đại
lượng sau:
- Các đại lượng ban đầu, gồm: bán kính R, chiều cao mẫu H là các đại lượng có giá trị được
lựa chọn theo tiêu chuẩn quy phạm chung, thường H = 2D = 4R
- - Biến dạng dọc trục thẳng đứng ∆H của mẫu là đại lượng mà giá trị của nó dùng tính biến
dạng dọc tỷ đối e1. Đây là đại lượng biến đổi theo thời gian phải được đo và cập nhật và
lưu lại liên tục trong khoảng thời gian của một lần gia tải không đổi.
- Thể tích biến dạng toàn phần của mẫu đất Vtp xuất hiện trong quá trình chịu nén. Vtp là phần
thể tích bị mất đi do mẫu đất co lại. Nếu trong quá trình nén áp lực buồng không đổi thì
phần thay đổi thể tích buồng để duy trì áp lực đó, chính là phần thể tích mẫu bị biến dạng
toàn phần.
Như vậy, yêu cầu đặt ra cho thí nghiệm là xác định
giá trị biến thiên theo thời gian của các đại lượng đo
trong điều kiện áp lực buồng và tải trong nén không
đổi định trước. Như thế, thiết bị thí nghiệm ba trục
thông thường không đáp ứng được nhất là khi xác định
biến dạng toàn phần đối với mẫu không bão hoà. Do
đó, để giải quyết vấn đề, nhóm tác giả đã nghiên cứu
cải tiến thiết bị thí nghiệm ba trục (Hình 2), thành
thiết bị ba trục nén tải không đổi
+ Đặc điểm của thiết bị ba trục nén tải không
đổi
- Đầu đo điện tử đo biến dạng dọc liên tục theo
thời gian. Đây là thiết bị của hãng Sollatron vương
quốc
Anh. Thiết bị có khả năng đo chính xác tới 0,0001 mm Hình 2. Thiết bị thí nghiệm ba
với tốc độ đo 1000 lần trong 1 s và cho phép kết nối trục nén tải không đổi
với máy tính để lưu lại toàn bộ kết quả đo.
- Phần mềm thu nhận và lưu số liệu đo Soil dynamic được viết trên visual basic có khả năng
lưu kết quả đo dưới dạng số hoặc đồ thị biến dạng theo thời gian, đồng thời có thể biểu diễn
lại quá trình đo tạo điều kiện cho việc phân tích số liệu đo
- Các chi tiết điều chỉnh áp lực buồng và xác định biến đổi thể tích nước, bao gồm đồng hồ
đo áp suất và các xylanh điều chỉnh thể tích buồng. Đây là các chi tiết để xác định thể tích
biến dạng toàn phần.
Ngoài những điểm khác biệt căn bản nêu trên so với các thí nghiệm ba trục thông thường,
những chi tiết cấu tạo khác như các thiết bị ba trục thông thường.
+ Quy trình thí
nghiệm:
Nhìn chung, quy trình thí nghiệm được tiến hành theo các bước như thí nghiệm nén ba trục sơ
đồ đơn giản U.U, gồm các bước: Lập chương trình thí nghiệm, chuẩn bị mẫu, thí nghiệm
và tính toán số liệu. Tuy nhiên, để định đặc trưng biến dạng ngang thì các thủ tục tiến hành
có những điểm được lưu ý thêm như sau:
- - Lập chương trình thí nghiệm: Chương trình thí nghiệm có nội dung là xác định các giá trị
áp lực buồng, biến dạng nén ban đầu, ứng suất lệch ở các cấp khác nhau dựa trên cơ sở các
dữ kiện
148
- về chiều sâu và điều kiện tồn tại mẫu đất, tải trọng công trình và bài toán áp dụng tính toán
thiết kế.
- Chuẩn bị thí nghiệm, bao gồm các công việc xác định các chỉ tiêu phân loại đất, chỉ tiêu độ
bền cắt của đất, gia công mẫu, ghi chép số liệu về mẫu đất, lắp đặt mẫu vào trong buồng,
khởi động thiết bị đo và phần mềm đo.
- Thí nghiệm tiến hành theo từng cấp, mỗi cấp là một khoảng thời gian áp lực dọc trục σ1
được duy trì không đổi. Trong thời gian của một cấp, biến dạng dọc trục sẽ được tự động
cập nhật, nếu xảy ra biến dạng toàn phần áp lực buồng sẽ giảm, khi đó phải điều chỉnh hệ
thống pittông xilanh để tăng giảm thể tích buồng nhằm duy trì áp lực buồng không đổi. Giá trị
thay đổi thể tích được xác minh bằng chi tiết đo thể tích, đó là số liệu để xác định Vtp
- Chỉnh lý kết quả: Từ các giá trị của các đại lượng đo tiến hành tổng hợp phân tích và tính
toán giá trị các hằng số, lựa chọn các quan hệ tối ưu giữa các đại lượng đo, xác định các thông
số của các hàm biểu diễn quan hệ.
4 KẾT QUẢ ÁP DỤNG THÍ NGHIỆM BA TRỤC TẢI KHÔNG ĐỔI XÁC ĐỊNH
CÁC
ĐẶC TRƯNG BIẾN DẠNG NGANG CỦA
ĐẤT
- Các đặc điểm của mẫu đất thí
nghiệm
Mẫu được thí nghiệm là đất sét được lấy ở độ sâu 3 m trong các thành tạo Holocen hệ tầng
Thái Bình của khu vực Hà Nội.Trụ đất sét được gia công thành 5 mẫu nén ba trục. Mẫu nén
dạng hình trụ, kích thước là HxD = 40 x 80 mm, tính chất cơ lý của từng mẫu đất xác đinh
bởi một số chỉ tiêu thông thường thể hiện ở Bảng 1.
Bảng 1. Tính chất cơ lý mẫu thí nghiệm
2
Số Chỉ Độ H ệ số KL Lực Góc Hệ số nén lún a cm /kG
hiệu số dính ma 2
sệt rỗng thể tích, Áp lực gia tải nén, kG/cm
3
mẫu dẻo g/cm kết, Sát,
2
0-1 1-2 2-3 3-4
kG/cm độ
0
1 17,2 0,55 0,812 1,89 0,278 6 15 0,040 0,031 0,028 0,020
0
2 18,3 0,68 0,799 1,91 0,263 7 30 0,041 0,032 0,030 0,022
0
3 17,5 0,74 0,885 1,93 0,231 6 30 0,060 0,041 0,029 0,025
0
4 19,4 0,65 0,816 1,91 0,275 8 00 0,048 0,036 0,029 0,023
0
5 17,9 0,69 0,809 1,90 0,267 7 15 0,043 0,033 0,028 0,021
- Quy trình thí nghiệm:
- 149
- Nghiên cứu tiến hành ở 5 trạng thái áp suất buồng khác nhau, mỗi một trạng thái áp dụng
cho một mẫu. Trong quá trình thí nghiệm của một mẫu sẽ gia tải với 5 giá trị ứng suất
lệch khác nhau. Sơ đồ gia tải áp suất buồng và ứng suất lệch được thể hiện chi tiết cụ thể
qua Bảng 2 như sau:
Bảng 2. Áp suất buồng σ2 và ứng suất dọc σ1 cho các mẫu thí nghiệm
Áp suất buồng σ2 kPa σ2 = 25 σ2 = 50 σ2 =100 σ2 =150 σ2 =200
Ứng suất dọc σ1 ở các mẫu thí nghiệm (kPa)
Mẫu M1 σ1= 30 σ1= 55 σ1= 105 σ1= 155 σ1= 205
Mẫu M2 σ1= 35 σ1= 60 σ1= 110 σ1= 160 σ1= 210
Mẫu M3 σ1= 45 σ1= 70 σ1= 120 σ1= 170 σ1= 220
Mẫu M4 σ1= 60 σ1= 85 σ1= 135 σ1= 185 σ1= 235
Mẫu M5 σ1= 80 σ1= 105 σ1= 145 σ1= 205 σ1= 255
- Kết quả thí
nghiệm
Kết quả thí nghiệm nhận đựơc các giá trị đo biến dạng dọc và biến dạng thể tích toàn phần.
Biến dạng thể tích toàn phần Vtp là giá trị không đổi với mỗi cấp áp lực được xác định từ
thí nghiệm có kết quả thể hiện ở Bảng 3.
Bảng 3. Giá trị biến đổi thể tích toàn phần Vtp theo các cấp áp lực
p1= 25 kPa p2= 50 kPa p3=100 kPa p4=150 kPa p4=200 kPa
3
M1 (mm ) 79 92 286 628 1099
3
M2 (mm ) 83 160 452 940 1489
3
M3 (mm ) 110 387 841 1326 1741
3
M4 (mm ) 128 412 934 1638 2399
3
M5 (mm ) 169 477 1248 2624 4557
Giá trị biến dạng dọc ∆H biến đổi theo thời gian của tất cả các mẫu thí nghiệm được thể
hiện dưới dạng đồ thị hoặc dãy số.
Tập hợp các kết quả thí nghiệm cho từng mẫu và biểu diễn trên cùng một hệ toạ độ trong đó
các
đường p1, p2, p3, p4, p5 lần lượt biểu diễn biến dạng dọc ∆H theo thời gian ở các áp suất
buồng
- 2
0,25; 0,5; 0,75; 1 và 1,5 kG/cm thể hiện ở Hình 3.
150
- 250
∆Η 250
p1
200 200
p2
p3
150 p4 150
p
100 100
50 50
0 0
0 20 40 60 80 100 20
1
Hình 3. Các biến đổi biến dạng dọc theo thời gian của các mẫu thí nghiệm
- Một số nhận xét về kết quả thí
nghiệm:
Với tốc độ ghi nhận và lưu trữ số liệu của phân mềm 0,5 s một lần đo, toàn bộ diễn biến của
quá trình biến dạng trục hầu như được ghi nhật. Trên Hình 3 thời gian để thực hiện một mẫu
thí nghiệm với 5 cấp gia tải khoảng 100 min, trong đó, ở mỗi cấp thí nghiệm biến dạng đã
đạt đến giá trị không đổi.
Căn cứ vào độ thị hoặc dãy số giá trị biến dạng dọc cực đại ∆H ở mỗi cấp gia tải dọc σ1,
gồm 25 giá trị được xác định thể hiên trên Bảng 4.
Bảng 4. Giá trị biến dạng dọc cực đại ∆H ở các trạng thái ứng suất σ1,σ2
p1= 25 kPa p2= 50 kPa p3=100 kPa p4=150 kPa p4=200 kPa
-1
M1(10 mm) 54 95 142 190 242
-1
M2(10 mm) 44 77 112 132 154
-1
M3(10 mm) 33 51 80 115 148
-1
M4(10 mm) 30 49 76 100 125
-1
M5(10 mm) 51 82 124 163 191
Từ việc thực hiện thí nghiệm mẫu đất đã chứng tỏ việc thí nghiệm được tiến hành đơn giản,
các phép đo và giá trị nhận được rất phong phú đa dạng. Trong đó, xác định biến dạng ngang
của đất theo trạng thái ứng suất là vấn đề phức tạp trong thí nghiệm địa kỹ thuật đã được
thực hiện thông quan các phép đo biến dạng thể tích của đất ở mọi điều kiện kế cả không
thoát nước.
5 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG BIẾN
- DẠNG
Từ kết quả thí nghiệm các mối quan hệ giữa các thành phần biến dạng được xác định như
sau:
+ Các đặc trưng biến dạng tỷ
đối
151
- Căn cứ vào các giá trị ∆H cực đại và biến dạng thể tích toàn phần Vtp, nhờ các biểu
2
thức e1= ∆H/H và et = Vtp/ πHR kết quả tính toán xác định các đăch trưng biến dạng dọc
e1và biến thể tích toàn phần et theo trạng thái ứng suất σ1, σ2 thể hiện ở Bảng 5a và 5b.
Bảng 5a. Giá trị các đặc trưng e1 theo trạng thái ứng suất σ1, σ2
σ2=0,025MPa σ2 = 0,05 MPa σ2.= 0,1 MPa σ2=0,15 MPa σ2=0, 2 MPa
Các
σ1= σ1= σ1= σ1= σ1=
giá trị
biến 0,07 30 0,12 55 0,18 105 0,24 155 0,30 205
dạng
dọc 0,05 35 0,10 60 0,14 110 0,16 160 0,19 210
e1 0,04 45 0,06 70 0,10 120 0,14 170 0,19 220
0,04 60 0,06 85 0,09 135 0,12 185 0,16 235
0,06 80 0,10 105 0,16 145 0,20 205 0,24 255
Bảng 5b. Giá trị các đặc trưng et theo trạng thái ứng suất σ1, σ2
Các σ2=0,025MPa σ2 = 0,05 MPa σ2.= 0,1 MPa σ2=0,15 MPa σ2=0,2 MPa
giá trị
biến σ1= σ1= σ1= σ1= σ1=
dạng
0,03 30 0,04 55 0,07 105 0,11 155 0,15 205
toàn
phần 0,02 35 0,04 60 0,06 110 0,08 160 0,09 210
et
0,02 45 0,03 70 0,05 120 0,07 170 0,08 220
0,02 60 0,02 85 0,03 135 0,05 185 0,07 235
0,02 80 0,04 105 0,06 145 0,08 205 0,10 255
+ Các thông số đặc trưng biến dạng
Căn cứ vào các giá trị biến dạng dọc e1 và biến dạng thể tích toàn phần et ở các trạng thái
ứng suất thì các giá trị e2 tương ứng được xác định dựa vào biểu thức (11), kết quả toán thể
hiện Bảng
5c.
- 152
- Bảng 5c. Giá trị hệ số biến dạng ngang theo trạng thái ứng suất σ1, σ2
σ2=0,025 σ2 = 0,05 MPa σ2.= 0,1 MPa σ2=0,15 MPa σ2=0,2 MPa
Các MPa
giá trị
σ1= σ1= σ1= σ1= σ1=
biến
dạng 0,02 30 0,04 55 0,06 105 0,08 155 0,10 205
ngang
0,02 35 0,03 60 0,05 110 0,05 160 0,06 210
e2
0,01 45 0,02 70 0,03 120 0,05 170 0,06 220
0,01 60 0,02 85 0,04 135 0,04 185 0,05 235
0,02 80 0,03 105 0,05 145 0,07 205 0,09 255
+ Các modun biến
dạng
Các modun biến dạng hay mối quan hệ giữa các thành phần ứng suất với biến dạng theo các
phương ngang En với σ2= En.e2 và dọc Ed với σ1=Ed.e1, được xác định theo các giá trị đã
được xác định trên Bảng 5a, 5b, 5c. Kết quả xác định giá trị các modun theo trạng thái ứng
suất thể hiện ở Bảng 6.
Bảng 6. Giá trị Modun biến dạng dọc Ed và ngang En theo trạng thái ứng suất σ1, σ2
Gía σ2=0,025 σ1 σ2= 0,05 σ1 σ2= 0,1 σ1 σ2= 0,15 σ1 σ2= 0,2 σ1
trị kPa kPa kPa
MPa kPa MPa kPa MPa MPa MPa
các
Ed,En Ed En Ed En Ed En Ed En Ed En
MPa 0,4 1,3 30 5,5 1,3 55 0,6 1,7 105 1,9 1,9 155 0,7 2,0 205
0,7 1,3 35 10 1,7 60 0,8 2,0 110 3,2 3,0 160 1,1 3,3 210
1,1 2,5 45 12 2,5 70 1,2 3,3 120 3,4 3,0 170 1,2 3,4 220
1,5 2,5 60 8,5 2,5 85 1,5 2,5 135 4,6 3,7 185 1,5 4,0 235
1,3 1,25 80 11 1,2 105 0,9 2,0 145 2,9 2,1 205 1,1 2,2 255
+ So sánh với các phương pháp thí nghiệm khác
- Về thiết bị thí nghiệm:
Thiết bị ba trục nén tải không đổi có các chi tiết cấu tạo phức tạp hơn so với thiết bị nén một
trục không nở hông thông thường như máy Tam liên, nhưng so với các thiết bị nén một trục
- không nở
153
- hông đo áp lực nước lỗ rỗng, hoặc thiết bị CRS chất tải liên tục theo thời gian thì mỗi loại có
những phức tạp khác nhau. Do đó, khả năng trang bị máy ba trục nén tải không đổi sẽ gặp
vấn đề về kinh phí như nén một trục đo áp lực nước lỗ rỗng và CRS.
- Về quy trình thí
nghiệm:
Nhìn chung các thủ tục thí nghiệm gần giống như các phương pháp thông thường.Vấn đề
phức tạp là khâu chỉnh lý kết quả thí nghiệm, nhất là việc tính toán xác định các thông số của
các hàm biểu diễn mối quan hệ. Tuy nhiên, khi sử dụng các công cụ tin học, đơn gian nhất
như ứng dụng Excell cũng dễ ràng có thể thiết lập được chương trình tự động tính toán, khi
đó vấn đề không còn phức tạp.
- Về tính mô phỏng của mô hình của thi ết
bị:
Ứng xử thực tế của đất nền với tác dụng của tải trọng có bản chất là luôn tồn tại biến
dạng dọc với biến dạng ngang và biến dạng thể tịch. Mối quan hệ giữa biến dạng thể tích
toàn phần với biên dạng ngang và biến dạng dọc là quan hệ phi tuyến, phụ thuộc vào trạng
thái ứng suất.Với thí nghiệm ba trục nén tải không đổi, cho phép mô phỏng mọi yếu tố ảnh
hưởng đến mọi sự biến đổi mối quan hệ này. Trong khi đó, với thiết bị nén một trục không
nở hông, không mô phỏng biến dạng ngang, nên chẳng những không xác định được biến dạng
ngang mà các thông số biến dạng dọc, biến dạng thể tích kể cả biến dạng thấm nhận được
từ kết quả thí nghiệm chỉ còn là các giá trị biểu kiến.
- Về giá trị các phép đo của thí
nghiêm:
Các phép đo của mọi thí nghiệm nén xác định đặc trưng biến dạng đều là đo biến dạng dọc
trục theo thời gian, nhưng các thiết bị khác nhau có thể có giá t rị đo khác nhau với cùng một
mẫu thí nghiệm. Các phép đo trong thí nghiệm nén một trục không nở hông rất ít so với thí
nghiệm ba trục tải không đổi. Vì vậy, các đặc trưng biến dạng tính toán chỉnh lý kết quả đo
một trục thường chỉ là một số nhỏ trong miền số liệu tính toán từ ba trục nén tải không đổi.
6 K ẾT L U Ậ N
- Có thể cải tiến thiết bị nén ba trục thông thường thành máy nén ba trục tải không đổi để
xác định một số tính chất cơ học của đất có kể đến tính chất biến dạng ngang của đất.
Điều này sẽ làm tăng độ chính xác của các tính toán ứng xử của nền dưới tải trọng công
trình.
- Cần thiết các nghiên cứu tiếp theo về tính ưu việt của thiết bị ba trục tải không đổi để có
thể áp dụng thực tế trong các tính toán nền móng.
- 154
nguon tai.lieu . vn