intTypePromotion=1

Các phương pháp xác định cường độ và biến dạng của nền đất yếu

Chia sẻ: ViJakarta2711 ViJakarta2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

0
25
lượt xem
0
download

Các phương pháp xác định cường độ và biến dạng của nền đất yếu

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập hư hỏng khi xây dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý phù hợp, không đánh giá chính xác được các tính chất cơ lý của nền đất.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Các phương pháp xác định cường độ và biến dạng của nền đất yếu

  1. Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology Số 2/2016 No. 2/2016 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT YẾU ThS. Võ Thanh Toàn Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung Tóm tắt 1. Mở đầu Việt Nam được biết đến là nơi có nhiều Đất yếu chưa có một khái niệm rõ đất yếu, đặc biệt lưu vực sông Hồng và sông ràng và thống nhất. Bởi vì trong mối quan Mê Kông. Nhiều thành phố và thị trấn quan hệ tương tác với công trình có qui mô và trọng được hình thành và phát triển trên nền tải trọng khác nhau nền đất sẽ ứng xử đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp của đất nền, dọc theo các dòng sông và bờ khác nhau. Có khi nền đất là yếu với công biển. Thực tế này đã đòi hỏi phải hình thành và trình này, lại không yếu với công trình phát triển các công nghệ thích hợp và tiên tiến khác. Nhìn chung đất yếu là đất có sức để xử lý nền đất yếu. chịu tải thấp, vào khoảng 0.5–1.0 kg/cm2, Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều có tính biến dạng lớn, hầu như bão hòa công trình bị lún, sập hư hỏng khi xây dựng nước, có hệ số rỗng lớn (thường e > 1), trên nền đất yếu do không có những biện pháp module biến dạng thấp (E0 ≤ 50 kg/cm2), xử lý phù hợp, không đánh giá chính xác được lực dính c theo kết quả cắt nhanh không các tính chất cơ lý của nền đất. Do vậy việc thoát nước ≤ 0.15 kg/cm2, góc nội ma sát đánh giá chính xác và chặt chẽ các tính chất cơ từ 00 đến 100 hệ số sức kháng cắt không lý của nền đất yếu (chủ yếu bằng các thí nghiệm trong phòng và hiện trường) để làm cơ đáng kể,… sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù Ngoài ra có thể định nghĩa nền đất hợp là một vấn đề hết sức khó khăn, nó đòi hỏi yếu theo sức kháng cắt không thoát nước sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và Su và trị số xuyên tiêu chuẩn N như sau: kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được Đất rất yếu: Su ≤ 12.5kPa hoặc N≤2 tối đa các sự cố, hư hỏng công trình khi xây Đất yếu: Su ≤ 25kPpa hoặc N ≤ 4 dựng trên nền đất yếu. Như vậy nếu không áp dụng các giải pháp xử lý thích hợp thì việc xây dựng Từ khóa Đất yếu, cố kết công trình trên nên đất yếu sẽ rất khó khăn hoặc không thực hiện được. 2. Nguyên nhân làm nền đất yếu Đất yếu trong định nghĩa của là đất có độ bền cơ học, thủy lực không cao, dễ bị biến dạng khi gặp tải trọng. Như vậy tác nhân làm ra đất yếu có thể qui về ba nhóm chính. 2.1. Do kết cấu Nguyên nhân này thường gặp ở các điều kiện địa chất đất sỏi, đá cuội, đá tảng. Các phần tử đất đá gối lên nhau không chắc chắn, ở một số tải trọng nhất định, công trình lún ít do đất biến dạng không nhiều, ở các tải trọng lớn hơn xảy ra đứt gãy hoặc lún lệch làm công trình đổ sập như đập Malpasset ở Pháp hoặc do yếu tố thay đổi về kết cấu 127
  2. Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology Số 2/2016 No. 2/2016 chịu lực của vùng như sập một vài mỏ có cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 khai thác đá ở Việt Nam trong những daN/cm2), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng năm gần đây có thể tính một phần là do lớn (e>1), có mô-đun biến dạng thấp (Eo< yếu tố này. Cũng có trường hợp đất sét 50 daN/cm2), và có sức kháng cắt nhỏ. tạo gối nước trong lòng đất, công trình Khi xây dựng công trình trên đất yếu mà đặt lên làm nền đất biến dạng từ từ, thiếu các biện pháp xử lý thích đáng và hoặc khoan cọc móng tại vùng địa chất hợp lý thì sẽ phát sinh biến dạng thậm chí bên cạnh, dẫn tới nứt ra những khe gây hư hỏng công trình. Nghiên cứu xử lý ngang làm nước thoát đi, độ lún biến đổi đất yếu có mục đích cuối cùng là làm tăng đột ngột, một số nhà cao tầng ở thành độ bền của đất, làm giảm tổng độ lún và phố Hồ Chí Minh có thể tính một phần là độ lún lệch, rút ngắn thời gian thi công và vì lí do này mà lún sập. giảm chi phí đầu tư xây dựng. 2.2. Do độ ẩm 3.1. Cách phân biệt nền đất yếu Nguyên nhân này thường gặp ở đất Cách phân biệt nền đất yếu ở trong cát và đất sét, nước trong đất tồn tại nước cũng như ở nước ngoài đều có các tiêu dưới hai dạng chủ yếu là tự do và liên chuẩn cụ thể để phân loại nền đất yếu. kết. Đây là các tác nhân chính gây ra Theo nguyên nhân hình thành: loại hiện tượng đàn hồi thủy lực và tính nén đất yếu có nguồn gốc khoáng vật hoặc của đất. Các nhân tố này gây ra sự khó nguồn gốc hữu cơ. khăn lớn trong thi công, cản trở việc lắp - Loại có nguồn gốc khoáng vật: đặt và sử dụng thiết bị gia cố. Hiện tượng thường là sét hoặc á sét trầm tích trong này phổ biến ở các vùng đồng bằng ven nước ở ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, sông, ven biển, các vùng rừng lâu năm thung lũng. và là yếu tố chính đối với các công trình - Loại có nguồn gốc hữu cơ: hình thi công trên biển. thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng 2.3. Do đặc tính sinh hóa thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại Nguyên nhân này thường gặp ở các đây các loại thực vật phát triển, thối rữa điều kiện địa chất đã được gia cố. Trải qua phân hủy tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn thời gian, do các tác động sinh hóa, như với trầm tích khoáng vật. phản ứng hóa học trong thành phần của Phân biệt theo chỉ tiêu cơ lý (trạng chất gia cố với nước, hoạt động của sinh thái tự nhiên): Thông thường phân biệt vật và vi sinh vật, đất đã được gia cố trở theo trạng thái tự nhiên và tính chất cơ lý nên yếu đi. Đây là một vấn đề tương đối của chúng như hàm lượng nước tự nhiên, khó khăn đối với các công trình sử dụng tỷ lệ lỗ rỗng, hệ số co ngót, độ bão hòa, biện pháp hóa học để gia cố đất như xi góc nội ma sát (chịu cắt nhanh) cường độ măng, thủy tinh,… chịu cắt. 3. Phân biệt nền đất yếu và một số Phân biệt đất yếu loại sét hoặc á sét, loại đất yếu thường gặp đầm lầy hoặc than bùn theo độ sệt Đất mềm yếu nói chung là loại đất Một số chỉ tiêu phân biệt loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất mềm yếu: Bảng 3.1.Phân loại đất yếu dựa vào lượng nước, độ rỗng, cường độ chịu cắt Hàm lượng nước tự Cường độ chịu Chỉ tiêu Độ rỗng tự nhiên nhiên (%) cắt (kPa) Giá trị chỉ tiêu ≥ 35 và giới hạn lỏng ≥ 1,0 < 35 128
  3. Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology Số 2/2016 No. 2/2016 Bảng 3.2. Phân loại đất yếu dựa vào hệ số co ngót, độ bão hòa, góc ma sát trong Chỉ tiêu Hàm Góc nội ma lượng Hệ số co Độ rỗng Độ bão sát (o) nước tự ngót tự nhiên hòa (%) (chịu cắt Loại đất nhiên (Mpa-1) nhanh) (%) Đất sét > 40 > 1,2 > 0,50 > 95 30 > 0,95 > 0,30 > 95
  4. Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology Số 2/2016 No. 2/2016 nén qu và giá trị sức chống cắt. không đo được áp lực nước lỗ rỗng. Sức chống cắt không thoát nước hay Từ kết quả thí nghiệm, ta xác định lực dính không thoát nước. được các thông số sức kháng cắt ở trạng qu thái ứng suất tổngccu và φcu . cu  - Sơ đồ cắt chậm, cố kết (CD): 2 (2) Mẫu đất thí nghiệm được cố kết dưới Trong đó: u= 0 áp lực nén thẳng đứng cho đến khi kết Thí nghiệm phù hợp để xác định sức thúc giai đoạn cố kết ban đầu. Sau đó cắt chống cắt của đất sét bão hòa nước hoàn mẫu với tốc độ dịch chuyển đủ chậm để toàn. nước có thể thoát ra. Tùy theo loại đất và * Thí nghiệm cắt trực tiếp (Direct khả năng của thiết bị mà chọn vận tốc cắt shear test) cho phù hợp. Sơ đồ thí nghiệm này có thể Tùy theo tương quan giữa tốc độ được xem như cắt ở trạng thái cố kết, truyền lực nén và lực cắt, cùng điều kiện thoát nước, cung cấp thông số ứng suất thoát nước của mẫu đất khi thí nghiệm, có hữu hiệu. thể phân biệt các phương pháp (sơ đồ) Từ kết quả thí nghiệm, ta xác định chính sau đây để xác định sức chống cắt. được trị số c’ và φ’ Tiến hành thí nghiệm trên mẫu đất - Ưu điểm: có h=2cm, Ø=6.3cm. + Cơ sở lý thuyết đơn giản dễ chấp - Sơ đố cắt nhanh không cố kết (UU): nhận. Sau khi mẫu thí nghiệm đặt vào hộp + Là thí nghiệm đơn giản nhất để cắt, cho tác dụng lực thẳng đứng N để xác xác định sức chống cắt: cách chuẩn bị định cấp áp lực pháp tuyến đầu tiên σ1. mẫu, thực hiện thí nghiệm đơn giản, Cho hộp cắt ngập nước và kiểm tra các không đòi hỏi máy móc phức tạp. Do vậy, thiết bị đo. thí nghiệm được sử dụng rộng rãi. Tác động lực cắt ngang (T) chuyển + Thời gian thực hiện nhanh. động với vận tốc cắt khoảng - Khuyết điểm: 1.25mm/phút và cho chuyển vị liên tục + Máy cắt trực tiếp chỉ cắt theo một trong khoảng 9mm. Số đo ứng suất cắt mặt phẳng ấn định trước, đôi khi mặt được đọc ở đồng hồ gắn với vòng ứng biến phẳng này chưa phải là mặt phẳng yếu theo từng khoảng chuyển vị bằng nhau. nhất trong nền (đối với đất trầm tích Phương thức tiến hành tương tự như không đồng nhất, mặt trượt là mặt xiên). trên cho 3 mẫu đất thí nghiệm với các cấp Do vậy kết quả c, φ tìm được theo thí áp lực pháp tuyến khác nhau. nghiệm này không phản ánh trung thực Như vậy, ngay sau khi đặt ứng suất ứng xử của nền. pháp σ, áp lực nước lỗ rỗng thặng dư xuất + Sự phân bố ứng suất trên bề mặt hiện trong mẫu đất và trong suốt quá cắt là không đều. trình cắt nhanh áp lực nước lỗ rỗng thay Do vậy để có kết quả chính xác hơn đổi nhưng không đo đạc được chúng. về hình ảnh của một mẫu đất khi làm việc Từ kết quả thí nghiệm, ta xác định trong phòng thí nghiệm giống như nền đất được các thông số sức kháng cắt ở trạng khi làm việc ở ngoài hiện trường, người ta thái ứng suất tổng cu và φu . thường dựa vào thí nghiệm nén 3 trục - Sơ đồ cắt nhanh, cố kết (CU): (triaxial compression test) thì sẽ tìm được Quá trình chuẩn bị đến thí nghiệm c, φ chính xác hơn. Hơn nữa c, φ cũng cắt là tương tự như trong thí nghiệm UU, được xác định theo 3 sơ đồ khác nhau phù ngoại trừ các dao vòng mẫu thí nghiệm hợp điều kiện thoát nước và tốc độ xây cho cố kết trước theo từng cấp áp lực dựng công trình trong thực tế nhằm mục pháp tuyến dự kiến trước khi tiến hành thí đích ứng dụng các thiết bị hiện đại trong nghiệm cắt. Trong thí nghiệm này cũng nghiên cứu thí nghiệm xác định các thông 130
  5. Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology Số 2/2016 No. 2/2016 số phục vụ cho tính toán ổn định lâu dài hoàn toàn. Giữ yên áp lực trong buồng các công trình. nén cho đến lúc áp lực nước lỗ rỗng thặng * Thí nghiệm nén ba trục (Triaxial dư bên trong mẫu phân tán hết (có cố compression test) kết), lúc này ứng suất hữu hiệu theo các Thí nghiệm nén ba trục là thí nghiệm phương như nhau và bằng với áp lực xác định sức kháng cắt của đất được áp buồng nén (σ1’= σ2’= σ3’= σc). dụng rộng rãi nhất hiện nay bởi vì thí Sau đó giữ nguyên áp lực buồng nghiệm này mô hình hóa được đúng hơn nén, khóa van thoát nước tức là thể tích trạng thái ứng suất tự nhiên của mẫu đất mẫu đất bão hòa nước không đổi thể tích, trong điều kiện thế nằm tự nhiên. Thí gia tăng ứng suất thẳng đứngσ1 cho đến nghiệm được thực hiện trên mẫu đất hình lúc mẫu đất bị trượt, đo áp lực nước lỗ trụ có tỉ số giữa chiều cao và đường kính rỗng gia tăng u trong suốt quá trình tăng bằng 2/1: kích thước mẫu thường là 100 x tải. Vận tốc nén từ 1mm/phút đến 50mm hoặc 76 x 38mm. 2mm/phút. Trong quá trình áp ứng suất Trong thực tế, sức kháng cắt của đất lệch q=Δu = σ1 - σ3 = Δσ1 . thường được thực hiện theo 3 sơ đồ: - Mẫu đất là cát rời hoặc đất dính cố Thí nghiệm không cố kết, không kết thường (NC = normally consolidation), thoát nước đối với đất bão hòa, ký hiệu nếu không thoát nước áp lực nước lỗ rỗng UU. sẽ tăng. Đây là sơ đồ thí nghiệm đơn giản, - Mẫu đất là cát chặt hoặc đất dính vận hành nhanh, giá thành rẻ và thông cố kết trước mạnh (OC = over dụng nhất của thí nghiệm nén ba trục. Kết consolidation), nếu không thoát nước áp quả sức kháng cắt thu được là ở trạng thái lực nước lỗ rỗng sẽ giảm. ứng suất tổng. Kết quả thu được theo sơ đồ này là Những nguyên lý được trình bày sau sức kháng cắt theo hai trạng thái: đây chỉ liên quan đến đất bão hòa. Trong Đặc trưng sức kháng cắt cố kết suốt quá trình thí nghiệm, nước lỗ rỗng bị không thoát nước: ccu và φcu sử dụng cho khống chế không được thoát ra ngoài, thiết kế đắp đất theo giai đoạn trên nền mẫu đất không được cố kết dưới các tải đất yếu. trọng tác dụng lên nó. Vì nước và cốt đất Đặc trưng sức kháng cắt cố kết, hầu như không chịu nén và giả thiết trong thoát nước: c’ và φ’ được dùng trong tính nước không chứa không khí nên trong quá ổn định dài hạn. trình thí nghiệm mẫu không bị biến dạng Thí nghiệm cố kết, thoát nước, ký thể tích. Khi thí nghiệm với đất bão hòa, hiệu CD. độ tăng nào đó của ứng suất tổng tạo nên Giống như trong thí nghiệm cố kết sự tăng tương ứng của áp lực nước lỗ rỗng không thoát nước, mẫu thí nghiệm trước (Δu = Δσ) và vì thế không xảy ra sự tăng tiên được tiến hành cố kết dưới các tải ứng suất hiệu quả, tức là Δσ’=0. Khi đó ta trọng tác dụng lên nó nhưng ở giai đoạn có: Su = cu vàu = 0. nén, mẫu đất được thoát nước tự do. Sau Giá trị Su gọi là sức kháng cắt không đó tăng tải trọng gây cắt. Tốc độ tăng tải thoát nước của đất. trọng gây cắt phải chậm đủ để đảm bảo Thí nghiệm cố kết, không thoát nước rằng không xảy ra việc tăng áp lực nước đối với đất bão hòa, ký hiệu CU. lỗ rỗng. Trong phương pháp thí nghiệm có cố Vận tốc cắt (nén) cực đại được suy kết – không thoát nước, sau khi bơm nước ra từ thời gian cố kết mẫu: vào buồng nén và tăng áp tạo ứng suất H  f 0 đẳng hướng σc lên mẫu đất, áp lực nước V max  b  t 100 (3) trong mẫu đất sẽ tăng lên một lượng bằng với σc, nếu mẫu đất là mềm và bão hòa Trong đó: 131
  6. Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology Số 2/2016 No. 2/2016 εf : Biến dạng tương ứng giai đoạn tham số sức chống cắt (c, φ) theo sơ đồ sụp đổ theo các thí nghiệm trước (εf=3% (CU) hoặc (CD). cho sét cứng hoặc sét cố kết trước; εf = Nếu các công trình này được đắp 6% cho các trường hợp khác); trên nền đất sét mềm có gia cố bằng t100 : Thời gian cố kết 100% của giếng cát hoặc bấc thấm kết hợp gia tải mẫu; trước thì các tham số sức chống cắt (c, H0 : Chiều cao ban đầu của mẫu; φ) được chọn để thiết kế phải theo sơ b = 8.5; đồ (CD). Đặc trưng sức kháng cắt nhận được, Bảng tổng kết của Ladd, năm 1971, theo sơ đồ thí nghiệm này, ở trạng thái về ứng dụng các phương pháp thí nghiệm ứng suất hữu hiệu với các thông số c’ và khác nhau để tính sức chống cắt và sức φ’ riêng của mẫu. chịu tải của đất nền dưới công trình. Thí nghiệm theo phương pháp CD Bảng 4.1. Một số ứng dụng của phương pháp nhằm mô phỏng ứng xử của đất vào giai CD đọan mà cố kết sơ cấp đã kết thúc. Công trình Ứng suất chống cắt Các tham số sức chống cắt (c, φ) CD được thí nghiệm theo cùng một sơ đồ dựa Thi công công Ứng suất chống cắt vào máy cắt trực tiếp và máy nén 3 trục trình đất đắp tại chỗ có thoát nước có sự khác nhau nhưng không đáng kể. từng lớp thật sau khi đã cố kết Trong đó góc ma sát φ được thí chậm trên nền nghiệm theo 2 sơ đồ khác nhau (CU) và sét mềm (CD) trên các lọai máy lớn hơn góc ma sát Đập đất với sự Ứng suất chống cắt của đất trong điều kiện không cố kết và thấm qua của lõi đập có thoát không thoát nước (UU) trên 100 tùy theo thường trực nước, sau khi đã cố tốc độ cắt hoặc nén. kết Lực dính của đất có khác nhau, Mái dốc tự Ứng suất chống cắt nhưng không nhiều. nhiên hoặc mái tại chỗ có thoát nước, Khi các công trình đất đắp như đào của hố sau khi đã cố kết đường, đê, đập,… được đặt trưc tiếp trên móng nền đất sét mềm và phải hoàn thành công Móng nông Ứng suất chống cắt trong một đợt thi công thì nên chọn các trên nền đất tại chỗ có thoát nước, tham số sức chống cắt (c, φ) theo sơ đồ sét, sau khi lún sau khi đã cố kết (UU). Khi đợt đắp thứ 2 trở đi thì chọn các ổn định Bảng 4.2. Một số ứng dụng của phương pháp CU Công trình và giai đọan làm việc Ứng suất chống cắt CU tương ứng Đắp lớp đất tiếp theo sau khi đã cho nền Ứng suất chống cắt tại chỗ không thoát cố kết hoàn toàn với lớp đắp trước của nước, ngay sau khi đắp lớp sau và nền đã công trình đất đắp, hoặc gia tải từng cấp cố kết hoàn toàn bởi tải của lớp đắp trong gia tải trước trước Ứng suất chống cắt lõi đập không thoát Xả nước hồ chứa nhanh. Lõi không thấm nước, trong lúc xả nhanh hồ chứa, sau của đập chưa kịp thoát nước trong quá khi lõi đã cố kết hoàn toàn trong sự thấm trình tháo đập thường trực Ứng suất chống cắt ngay sau khi gia tải Thi công nhanh công trình đất đắp trên không thoát nước, nền đã cố kết hoàn suờn dốc toàn bởi trọng lượng bản thân trước đó 132
  7. Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology Số 2/2016 No. 2/2016 Bảng 4.3. Một số ứng dụng của phương pháp UU Công trình và giai đọan làm việc tương Ứng suất chống cắt UU ứng Thi công nhanh công trình đất đắp trên Ứng suất chống cắt ngay sau khi gia tải lớp sét mềm không thoát nước, nền sét mềm chưa cố kết hoàn toàn bởi tải trọng lượng bản thân (NC) Đập kích thước lớn khi thi công nhanh, Ứng suất chống cắt không thoát nước của độ ẩm của lõi không kịp thay đổi lõi sét đầm chặt của đập Móng nông thi công nhanh trên nền sét Sức chịu tải phụ thuộc ứng suất chống cắt không thoát nước * Thí nghiệm cắt cánh hiện trường (Field cắt không thoát nước Su (tức là cu) của Vane test) đất yếu, do u = 0. Ta đã biết, khả năng thoát nước của 6M x lỗ rỗng của đất dính rất chậm nên trong   7 d 3 (4) một số trường hợp tính toán nền móng, Trong đó: đặc biệt nghiên cứu đất đắp trên nền đất Mx: Mô-men giới hạn do ngọai lực yếu, thì thí nghiệm theo sơ đồ UU (không tác dụng lên cần nối và cánh chữ thập thoát nước, không cố kết) là thích hợp. d : Đường kính cánh chữ thập Trong khi đó, việc xác định cu ở trong Thí nghiệm cắt cánh có độ tin cậy phòng thí nghiệm không phải lúc nào cũng tương đối tốt. Các sai sót có thể có do thí thuận lợi, nhất là sét yếu và than bùn. nghiệm cắt cánh thường là: cánh cắt quá Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, dày, tỷ lệ chiều cao với bề rộng cánh người ta đề xuất một loại thí nghiệm, không phù hợp, ma sát. không cần tiến hành lấy mẫu nguyên 4.2. Các phương pháp thí nghiệm xác dạng, có thể xác định nhanh chóng sức định tính nén lún của đất yếu kháng cắt không thoát nước của đất yếu. Bên cạnh các tham số (c, φ) đặc Phương pháp cắt cánh thường được sử trưng cho sức chống cắt của đất nền. Tính dụng trong các loại đất mềm yếu, khó có nén lún của nền đất yếu còn được đặc khả năng lấy mẫu nguyên dạng để thí trưng bởi các hệ số nén lún a hoặc chỉ số nghiệm trong phòng như đất loại sét mềm nén Cc; hệ số cố kết thẳng đứng Cv; mô- yếu, cát hạt nhỏ và mịn bão hòa nước, các đun biến dạng E0. loại đất bùn và than bùn. Hiện nay, ở Sau đây là một số phương pháp thí nước ta, khi thiết kế nền đất yếu, thiết kế nghiệm xác định mô đun biến dạng E của thi công cọc khoan nhồi, hố móng, người nền đất. ta thường sử dụng phổ biến các tài liệu thí Mô-đun biến dạng E cho biết khả nghiệm cắt cánh. năng chống lại tác dụng nén lún của tải Thí nghiệm cắt cánh theo nguyên trọng tác dụng. tắc là cắt đất trên một mặt phẳng định - Khi E càng nhỏ thì đất càng yếu và sẵn. Nguyên lý thí nghiệm rất đơn giản là biến dạng lún lớn. ấn vào trong đất một cánh cắt chữ thập - Khi E càng lớn thì đất tốt và biến bằng thép, sau đó quay cánh cắt cho đến dạng lún nhỏ. E = 300 ÷ 5000kN/m2 (đất khi đất bị cắt xoay tròn (phá hủy) xung bùn yếu) đến 100000kN/m2 (đá gốc, đá quanh trục của nó và đo mô-men xoắn. tảng). Đất bị cắt trong thời gian khá nhanh, nước - Mô-đun đàn hồi là mô đun chỉ xét không kịp thoát ra ngoài nên thí nghiệm đến biến dạng đàn hồi. được xem như là theo sơ đồ UU. Ta tính - Mô-đun biến dạng khi xét đến biến được ứng suất tiếp τ, từ đó có sức kháng 133
  8. Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology Số 2/2016 No. 2/2016 dạng đàn hồi và biến dạng dư. tượng cố kết. * Thí nghiệm bàn nén hiện trường: Hiện tượng này có thể xác định trên Khi xác định E trong phòng nghiệm thiết bị nén một trục không nở hông và thí không phản ánh hoàn toàn đầy đủ tính nghiệm nén 3 trục. Tuy nhiên, thí nghiệm liên tục của đất (đất nền bị nở hông khi nén 3 trục tiến hành khá phức tạp. Thí chịu nén), để có giá trị E phù hợp với nghiệm nén cố kết được tiến hành trên trạng thái của khối đất tự nhiên, người ta máy nén một trục nhằm xác định sự thay dùng phương pháp thí nghiệm bàn nén đổi chiều cao của một mẫu đất nguyên hiện trường. dạng trong một hộp hình trụ không cho Ngành xây dựng thường dùng bàn phép biến dạng ngang và chịu áp lực nén vuông có cạnh từ 0,3m; 0,45m; thẳng đứng. 0,6m; 0,75m;… Ngành cầu đường thường Mẫu đất được lấy vào trong một dao sử dụng bàn nén tròn có đường kính vòng bằng thép không rỉ, cứng có đường 0,75m. Đôi khi, bàn nén được tiến hành ở kính 70mm, chiều cao 20mm. Dao vòng, đáy hố khoan với những bàn nén tròn có mẫu đất, được đặt trong một hộp nén cùng đường kính lỗ khoan. với 2 viên đá bọt ốp trên và dưới. Cả hộp Thí nghiệm bàn nén hiện trường là được đặt chìm trong nước. tăng tải từng cấp lên bàn nén, đo chuyển Hộp mẫu được đặt trong hệ khung vị đứng của bàn nén ứng với từng cấp tải đặc biệt, có thể gia tải qua cánh tay cân, trọng, cho đến khi đạt được tải trọng giới trên đó treo các quả cân có trọng lượng hạn P ult (tải trọng ứng với giá trị đó, khác nhau. Đo chuyển vị thẳng đứng mẫu chuyển vị đứng của bàn nén giảm dần về đất bằng thiên vân kế gắn liền với khung. giá trị ổn định. Giá trị ổn định được chọn Tiến hành chất tải theo cấp đầu tiên khi trong khoảng thời gian 1 giờ độ lún của cấp áp lực dự kiến (0,25 - 0,5 - 1,0 - nhỏ hơn 0,2mm). 2,0 - 4,0 - 8,0 - 16,0 - 32,0 kg/cm2) Từ kết quả bàn nén hiện trường, ta Kết quả quan trắc được thể hiện vẽ đường cong quan hệ giữa ứng suất và dưới 2 dạng biểu đồ: biến dạng đứng của bàn nén. + Biểu đồ quan hệ giữa hệ số rỗng – Mô đun đàn hồi của nền đất được cấp áp lực. xác định theo biểu thức: + Biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị - p thời gian. E  1, 57 (1   2 ). R . Tại hai điểm bất kỳ trên đường cong s (5) nén lún ta có thể rút ra biểu thức: Trong đó: ν : hệ số Poisson   E0   (1  e0 ) R : bán kính bàn nén H e Δp: biến thiên cấp áp lực trong pha H (6) đàn hồi e Δs: biến thiên độ lún, tương ứng  av Ta gọi  là hệ số nén lún và khoảng cấp áp lực nêu trên 1  e0 * Phương pháp nén cố kết (OCT): E0  Độ lún của đất yếu bão hòa nước, khi đó ta có: av dưới tác dụng của tải trọng, xảy ra hiện Phương pháp dùng bảng tra: Loại đất Mô đun biến dạng E (Mpa) Hệ số Poisson ν Cát rời 10,35÷24,15 0,20÷0,40 Cát chặt trung bình 17,25÷27,60 0,25÷0,40 Cát chặt 34,50÷55,20 0,30÷0,45 Cát lẫn đất bột 1,035÷17,25 0,20÷0,40 134
  9. Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology Số 2/2016 No. 2/2016 Loại đất Mô đun biến dạng E (Mpa) Hệ số Poisson ν Cát sỏi 69,00÷172,50 0,15÷0,35 Sét mềm 2,07÷5,18 0,20÷0,50 Sét dẻo trung bình 5,18÷10,35 0,20÷0,50 Sét cứng 10,35÷24,15 0,20÷0,50 5. Kết luận kế khác nhau màc, φ sẽ được xác định Khi nghiên cứu về các đất yếu, cần theo các phương pháp thí nghiệm khác tiến hành các thí nghiệm để xác định các nhau. đặc trưng cơ học (cường độ chống cắt và Các chỉ tiêu biểu thị tính nén lún của các đặc trưng biến dạng) của chúng. đất gồm có: hệ số nén lún av hoặc chỉ số Các chỉ tiêu biểu thị sức kháng cắt nén Cc; hệ số cố kết thẳng đứng Cv; mô của đất gồm có lực dính kết c và góc ma đun biến dạng E0. sát trong φ. Tuỳ theo các giải pháp thiết TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Trường Sơn, 2009. “Bài giảng địa chất công trình”. [2] Bùi Trường Sơn, 2009. “Thổ chất và công trình đất”. [3] Châu Ngọc Ẩn, 2009. “Cơ học đất”. NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh [4] K.H.Head, 1994. “Soil laboratory testing, volume 2, Permeability, shear strength and compressibility”. [5] Tiêu chuẩn xây dựng TCVN 8868-2011; TCVN 4199-1995; TCVN 4200-2012; TCVN 9354-2012. 135
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2