TIỂU LUẬN THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG BẰNG THIẾT BỊ NÉN CỐ KẾT TỐC ĐỘ BIẾN DẠNG KHÔNG ĐỔI (CRS)

Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG BỘ MÔN ĐỊA CƠ NỀN MÓNG - TIỂU LUẬN MƠN HỌC ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NÂNG CAO ĐỀ TÀI SỐ 15: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG BẰNG THIẾT BỊ NÉN CỐ KẾT TỐC ĐỘ BIẾN DẠNG KHÔNG ĐỔI (CRS) GVHD: TS Bùi Trường Sơn Học viên thực hiện: Dương Minh Trí Ngơ Đức Trung Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2010 Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU I Lịch sử thí nghiệm cố kết II Thí nghiệm cố kết liên tục Giới thiệu chung Các loại thí nghiệm III Thí nghiệm CRS Nội dung thí nghiệm Dụng cụ thí nghiệm Tốc độ biến dạng 10 Q trình thí nghiệm 11 IV Kết thí nghiệm 12 Tính tốn thơng số 12 Biểu diễn đồ thị 14 Báo cáo kết 15 V Ưu điểm, nhược điểm thí nghiệm 15 VI Số liệu thực tế 17 VII Tổng hợp, kết luận 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn LỜI MỞ ĐẦU Cần thiết tiến hành thí nghiệm nén cố kết phòng sử dụng kỹ thuật đặc biệt khác nhằm cải tiến, nâng cao thí nghiệm nén cố kết truyền thống việc thiết kế xây dựng dự án Nhằm đáp ứng nhu cầu đó, thí nghiệm nén cố kết với tốc độ biến dạng khơng đổi (CRS) đời Thí nghiệm nén cố kết biến dạng không đổi cung cấp phương pháp hiệu tương đối nhanh để xác định tính chất (lịch sử ứng suất, tính nén, tính dẫn thủy lực tốc độ cố kết) đất dính có nhiều ưu điểm thí nghiệm cố kết tăng tải thông thường Việc dễ dàng thực khả lấy số đọc liên tục cung cấp tiết kiệm nhân công to lớn định nghĩa tốt biểu đồ nén Tuy nhiên, thí nghiệm CRS có nhược điểm bao gồm lỗi đọc áp lực lỗ rỗng, điều kiện ban đầu hay tốc độ biến dạng phụ thuộc ứng xử đất Trong tiểu luận này, xin giới thiệu cách tổng quát cách hoạt động kết thu nhận thí nghiệm nén cố kết biến dạng không đổi Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page Địa chất cơng trình nâng cao I GVHD: TS Bùi Trường Sơn Lịch sử thí nghiệm cố kết Cho tới thập niên 70, thí nghiệm cố kết truyền thống, dựa lý thuyết Terzaghi sử dụng để xác định đặc trưng nén đất dính Trong thí nghiệm nén thơng thường này, thông thường tốc độ tăng tải đồng ( δσ / σ = ) áp dụng mặc cho đôi lúc không cần thiết, bước tăng giữ 24h mà cộng dồn vào thời gian thí nghiệm Điều mơ điều kiện tải trọng lý thuyết Terzaghi cho phép nội suy liệu để xác định k cv Nhưng khoảng cách điểm rộng sử dụng tốc độ tăng tải thường gây khó khăn việc xác định thông số chuyển vị Khi rút ngắn lại tốc độ tăng tải, cho đường nén tốt lại gây khó khăn việc xác định biểu đồ chuyển vị-thời gian, thời gian kết thúc cố kết sơ cấp Ngay vài thí nghiệm tự động hóa máy tính, hệ thống nhận liệu kết hợp, nỗ lực để thể liệu thí nghiệm tiêu tốn nhiều thời gian Năm 1969, Smith & Wahls chứng minh lời giải xấp xỉ cho trình cố kết với tốc độ biến dạng không đổi đề nghị CRS phương pháp thí nghiệm cố kết Lời giải xác hơn, có kể đến tác động tạm thời ban đầu chứng minh Wissa & al (1971) Vì nhiều ưu điểm nó, mà CRS ngày chấp nhận nhiều nước giới Thí nghiệm cố kết CRS cung cấp phương pháp hiệu tương đối nhanh chóng để xác định tính chất (lịch sử ứng suất, tính nén, tính dẫn thủy lực tốc độ cố kết) đất dính có nhiều ưu điểm thí nghiệm cố kết tăng tải thơng thường Mặc dù, thí nghiệm CRS có nhiều ưu điểm, khơng thể khơng có nhược điểm Khác với thí nghiệm tăng tải cấp, liệu nén thứ cấp dễ dàng phân biệt, vấn đề khác áp lực nước lỗ rỗng phát sinh phụ thuộc tốc độ biến dạng; vậy, tốc độ biến dạng đóng vai trị lớn kết cuối Hơn nữa, chưa có phương pháp phân tích chuẩn để giảm liệu CRS, thí nghiệm CRS cho kết khác dựa phương pháp khác II Thí nghiệm cố kết liên tục Giới thiệu chung Một vài nhược điểm quan trọng thí nghiệm nén cố kết thông thường đất sét trên, mà tải trọng tác động cấp không liên tục, thời gian yêu cầu lâu…, lý thuyết thích hợp phát triển thời điểm cách phát triển lý thuyết cố kết Terzaghi Quá trình sử dụng tăng cách đặn ứng suất có hiệu cách cách khác thay tác động ứng suất cấp Chúng phụ thuộc áp lực nước lỗ rỗng đáy mẫu yêu cầu hệ thống áp lực ngược Thí nghiệm cố kết miêu tả trước trì tăng tải trọng cấp, mà ứng suất tổng tác dụng p số khoảng thời gian giai đoạn Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn Các loại thí nghiệm Dựa ý tưởng trên, loại thí nghiệm nén cố kết liên tục khác sử dụng đây: Trong đó, biểu đồ c) giới thiệu thí nghiệm CRS với tốc độ biến dạng khơng đổi Nó xem tốc độ chuyển vị số biến dạng xác định với chiều cao mẫu ban đầu III Thí nghiệm CRS Nội dung thí nghiệm Thí nghiệm miêu tả Smith & Wahls (1969), Wissa, Christian, Davis & Heiberg (1971), Gorman, Hopkins, Dên & Drnevich (1978) Một trình tiêu chuẩn cho thí nghiệm thể ASTM D4186-82 Trong trình này, việc sử dụng áp lực ngược trước tiên làm bão hòa mẫu, bắt buộc trình thí nghiệm Cách chọn tốc độ biến dạng dựa giới hạn lỏng thể tiêu chuẩn Dụng cụ thí nghiệm Thí nghiệm sử dụng thiết bị hộp cố kết Rowe, đôi lúc có hiệu chỉnh cho thích hợp, mang lại phương tiện khả thi để thực nhiều thí nghiệm đất tương đối bị nén ép phịng thí nghiệm thị trường Dụng cụ thí nghiệm bao gồm thiết bị hình vẽ bên dưới: Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn a Tác dụng tải trọng Có vài cách tác dụng lực dọc trục lên mẫu Hai số phương pháp thuận lợi là: • Tác động thủy lực Cho đất tương đối mềm, tác động thủy lực thích hợp cho áp lực lên đến khoảng 1000kPa, cho phép đường kính mẫu thí nghiệm tới 250mm Sự xếp cho phép thoát nước từ mặt đo áp lực lỗ rỗng mặt áp dụng hệ thống áp lực ngược, hình: Thí nghiệm kiểm sốt biến dạng thực biểu đồ áp lực điều chỉnh phản hồi từ máy chuyển đổi chuyển vị Sự đặt thích hợp cách sử dụng máy điều chỉnh áp lực khí hệ thống kèm hình: Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page Địa chất cơng trình nâng cao • GVHD: TS Bùi Trường Sơn Tác động học Cho đất cứng hơn, tác động học khung tải trọng kết hợp ổ đĩa nhiều tốc độ thích hợp cả, áp lực cần lên đến 6400kPa cao Sự kiểm sốt tự động thực mô tơ điều chỉnh tốc độ thay đổi liên tục hình bên (một khung tải trọng 50kN tác động áp lực lên đến 11Mpa mẫu có đường kính 75mm 2.8Mpa mẫu có đường kính 150mm Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn Với loại đất, khung tải trọng học ưu điểm cho thí nghiệm biến dạng số (CRS) Theo tiêu chuẩn ASTM cho thí nghiệm CRS, áp lực tối đa u cầu mẫu có đường kính 75mm 1400kPa, cần khung tải trọng 10kN đủ Tốc độ biến chuyển vị nằm phạm vi từ 0.008 đến 0.00002 mm/phút cho mẫu cao 20mm Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn b Hộp cố kết loại hộp cố kết sử dụng bên dưới: - hộp tải trọng thủy lực: - hộp tải trọng học với thoát nước áp lực khí (khơng có áp lực ngược) - hộp tải trọng học với áp lực Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn c Thiết bị đo Thiết bị đo sử dụng cho việc đo đạc thí nghiệm CRS giống thí nghiệm trục thí nghiệm hộp thấm Rowe Một số yêu cầu đặc biệt cho thí nghiệm CRS sau: - tải trọng dọc trục: nên đo với độ xác 0.25% tải trọng lớn tác dụng lên mẫu - tốc độ biến dạng: khuyến khích tốc độ nằm phạm vi 0.04% đến 0.0001% phút, phụ thuộc vào giới hạn lỏng - biến đổi áp lực: chuyển đổi áp lực khác sử dụng để đo áp lực nước lỗ rỗng thặng dư - hệ thống áp lực ngược: hệ thống nên kiểm soát phạm vi +2% Các khóa van nên kết hợp hình vẽ bên Tốc độ biến dạng Lúc bắt đầu thí nghiệm, vài giả thuyết đưa để chọn tốc độ biến dạng thích hợp mà thơng thường nhận áp lực lỗ rỗng thặng dư phạm vi 3% đến 20% tổng ứng suất đứng tác dụng Theo tiêu chuẩn ASTM D4186-82, tốc độ biến dạng tác dụng dựa vào giới hạn lỏng đất (LL) bảng bên dưới: Giới hạn lỏng (LL) Tốc độ biến dạng % tới 40 0.04 40-60 0.01 60-80 0.004 80-100 Lớp Cao học ĐKTXD 2009 % phút 0.001 Page 10 Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn 100-120 0.0004 120-140 0.0001 Việc ước lượng tốc độ biến dạng ban đầu xem lại dựa kinh nghiệm q trình thí nghiệm xuất áp lực lỗ rỗng thặng dư vượt phạm vi định tốc độ biến dạng điều chỉnh lại Q trình thí nghiệm • • • • • • Đảm bảo hệ thống đo áp lực lỗ rỗng áp lực ngược hoàn tồn kín khí khơng rị rỉ Chuẩn bị mẫu dao vịng đặt buồng khơng lẫn khơng khí Lắp ráp buồng khung tải trọng, đưa đồng hồ đo chuyển vị đứng tác dụng áp lực cố định, thông thường 5kPa, 2.5kPa nhỏ cho đất mềm Trong trình bảo hịa, trì áp lực cố định số ghi lại giá trị cố kết phồng lên; trì chiều cao mẫu số ghi nhận gia tăng giảm tải trọng dọc trục Làm bảo hòa mẫu cách tác dụng áp lực ngược từ hai phía mẫu cách đồng thời, với van J mở Điều chỉnh cách thích hợp bước cân thiết lập Độ bảo hịa mẫu đánh sau: Đóng van J Tác động lượng gia tăng nhỏ áp lực ngược phía mẫu Tăng tải trọng dọc trục để trì áp lực cố định số Sự phản ứng cân máy đo áp lực lỗ rỗng độ bảo hòa hồn tồn hay khơng Nếu khơng làm lại tăng áp lực ngược cần • Khi mẫu bảo hịa hồn tồn, điều chỉnh thiết bị đo lực sau: áp lực cố định số trì, thiết lập lại thiết bị đo lực tới giá trị thích hợp từ đo thay đổi tải trọng chiều cao mẫu trì số, ghi nhận lại giá trị lực dọc trừ giá trị cho tất số đọc tải trọng • • Khi sẵn sàng để thí nghiệm, chọn tốc độ quay motơ để có tốc độ chuyển vị yêu cầu, đảm bảo van J lúc khóa, khởi động môtơ tác động biến dạng dọc trục khởi động máy đo thời gian Ở thời điểm thích hợp, ghi lại số đọc sau: ∆H mm Biến dạng dọc trục Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page 11 Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn Tải trọng dọc trục P N Áp lực nước lỗ rỗng thặng dư δu kPa Thời gian trôi qua t Phút Số đọc ghi nhận thời điểm phút cho 10 phút đầu tiên, sau thời điểm phút thời điểm 15 phút sau Thời điểm thích hợp xác định từ kinh nghiệm Tiếp tục tăng tải ứng suất mong muốn biến dạng đạt • Ở giai đoạn thí nghiệm, nén thứ cấp quan sát thấy cách dừng môtơ điều chỉnh tay để trì tải trọng dọc trục số Số đọc chuyển vị áp lực lỗ rỗng lấy thời điểm khoảng khơng gian hình học (geometrically spaced intervals) từ lúc mà kiểm soát biến dạng dừng lại, tới cố kết sơ cấp hoàn toàn biểu đồ chuyển vị thứ cấp dạng log hoàn toàn xác định Tốc độ biến dạng khơng đổi tải dọc trục phục hồi số đọc đọc bước Sự quan sát nén thứ cấp lặp lại mức ứng suất cao cần, tần suất lặp lại tốc độ biến dạng không đổi tác động tới quan hệ hệ số rỗng - ứng suất có hiệu • • • • IV Khi đạt tải trọng mong muốn lớn nhất, cho phép áp lực lỗ rỗng thặng dư tiêu tán tải dọc trục không đổi biến dạng không đổi Giảm tải tác dụng lên mẫu tốc độ tăng tải (tức sử dụng kiểm soát ứng suất nhưng, khơng phải kiểm sốt biến dạng) đọc số đọc Áp lực ngược phải đủ cao để trì áp lực lỗ rỗng cao áp lực khí Khi tải trở giá trị cố định ban đầu, cho phép áp lực lỗ rỗng thặng dư tiêu tán trì chiều cao mẫu không đổi tải trọng không đổi Tháo rời mẫu, cân, sấy khô cân lại mẫu để nhận giá trị độ ẩm cuối khối lượng riêng khơ Kết thí nghiệm Tính tốn thơng số Những thơng số nhận từ thí nghiệm nén cố kết giống thông số từ thí nghiệm nén cố kết thơng thường Từ kích thước ban đầu khối lượng khơ mẫu, tính giá trị ban đầu độ ẩm W0 (%), khối lượng riêng ρ (Mg/m3), hệ số rổng e0 độ bão hòa S (%) sau: a- Tính tốn cho số đọc thí nghiệm Hệ số rỗng: Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page 12 Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn  + e0  e = e0 − ∆e = e0 − H    H0  Biến dạng: ε= ∆H x100% H0 với r∆t% Chiều cao trung bình mẫu khoảng thời gian δ t − H= H1 + H 2 ứng suất tác dụng thẳng đứng thực p= P x 1000 kPa A p ' = p − δ u (kPa) Ứng suất hữu hiệu trung bình b- Tính toán hệ số cố kết cv Sự thay đổi áp lực hữu hiệu khoảng thời gian δ t δ p’ tốc độ thay đổi ứng suất hữu hiệu δ p’/ δ t, hệ số cố kết (khi áp lực hữu hiệu δ u vượt 3kPa) là: δ p' H2 cv = x (mm2/phút) δ t 2δ u hay cv = 0.263 δ p' H2 x (m2/năm) δ t 2δ u Giá trị cv tính tốn cho khoảng số đọc liên tiếp, gán cho giá trị trung bình áp lực tiền cố kết p’ số đọc Nếu tốc độ biến dạng thay đổi q trình thí nghiệm, giá trị cv tính tốn thời điểm thay đổi khơng tin cậy c- Hệ số nén thể tích mv Hệ số nén thể tích tính tốn theo cơng thức sau: r δ t 100 (m2/kN) mv = p2 log e p' p1 hay mv = Lớp Cao học ĐKTXD 2009 4.34rδ t (m2/MN) p2 log10 p' p1 Page 13 Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn Modun cưỡng D lại có mối quan hệ với mv sau: D= (MN/m2) mv Thông số tham khảo modul tiếp tuyến M, giá trị định nghĩa D = ∆σ ' ∆ε Biểu diễn đồ thị Những đồ thị trình bày phần kết thí nghiệm: Các đồ thị điển hình có từ thí nghiệm CRS: (a) đồ thị e,ε - logp’, (b) đồ thị cv - logp’, (c) đồ thị e - uu mặt khơng nước, (d) đồ thị module cưỡng (1/mv) - p’, (e) đồ thị uu - logp’ Có nhiều cách biểu diễn kết thí nghiệm CRS: Đồ thị (a): hệ số rỗng e (hay ứng suất dọc trục ε ) ứng suất hữu hiệu theo tỷ lệ logarite (logp’) Đồ thị (b): hệ số cố kế cv log p’, giảm đột ngột của đồ thị cv xảy giá trị áp lực tiền cố kết pc’ Nếu số đọc nén thứ cấp ghi nhận, biến dạng thể đồ thị log thời gian để nhận giá trị hệ số cố kết cα Đồ thị áp lực rỗng logarite thời gian cho phép kết luận trình cố kết sơ cấp thiết lập Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page 14 Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn Đồ thị (c): quan hệ tỉ số rổng e áp lực nước lổ rỗng (log uu), thể rõ tác động tỉ lệ biến dạng (r) thay đổi áp lực lổ rỗng Đồ thị (d): quan hệ module cưỡng D với p’, điểm gián đoạn đường cong giá trị xấp xỉ pc’ Đồ thị (d): quan hệ áp lực lổ rỗng uu với log p’ để xác định pc’ từ điểm uu bắt đầu tăng Báo cáo kết Để bổ sung thêm số liệu thể đồ thị đây, liệu sau phải báo cáo: -Loại mẫu (mẫu nguyên dạng, mẫu xáo động, mẫu bị đầm chặc, trường hợp khác…) -Độ ẩm ban đầu, khối lượng riêng, hệ số rỗng, độ bão hòa, tỉ trọng hạt (xác định giả thiết) -Giới hạn Atterberg -Tác dụng áp lực ngược -Độ phồng lên, áp lực để ngăn cản phồng lên lúc bão hịa -Tỉ lệ biến dạng suốt q trình gia tải dỡ tải -Hệ số nén thứ cấp -Bất kỳ lệch với trình chuẩn V Ưu điểm, nhược điểm thí nghiệm Ưu điểm, nhược điểm sử dụng thí nghiệm tổng kết bảng bên dưới: Loại thí nghiệm Ưu điểm Thí nghiệm tăng tải - dụng cụ đơn giản chuẩn (STD) - dễ làm Nhược điểm Yêu cầu đặc biệt - chậm (có thể lên - phải định cấp đến tuần) tải trọng - điểm nhận - trình thể đồ thị tách rời thiết lập tốt - cần có phân tích điều chỉnh đồ thị - tính tốn trực tiếp Cv Thí nghiệm tải - Yêu cầu thời gian - chưa có mối tương - vài điều khiển quan với thí nghiệm máy tính trọng liên tục tổng ngắn nhiều Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page 15 Địa chất cơng trình nâng cao - số đọc tự động quát GVHD: TS Bùi Trường Sơn tăng tải yêu cầu - nhận - cần chuẩn hóa thí biểu đồ liên tục nghiệm q trình thí nghiệm - xác hơn, chủ quan - tính chắn - giảm mát ma sát bên so với STD - hộp thấm Rowe sử dụng, với lắp ráp - thí nghiệm có khơng có áp lực ngược - ứng suất tác dụng cao khung tải trọng Thí nghiệm dạng số biến - dễ thí nghiệm - q trình thí nghiệm theo tiêu chuẩn có sẵn - trạng thái tốc độ biến dạng nhỏ vững - áp lực ngược không cấn thiết - tốc độ biến dạng - khung tải trọng phải định - buồng piston tải - khơng có mối tương trọng đặc biệt quan với đường dở - tốc độ chậm có tải STD thể cần đến - nhiều loại phương pháp biểu diễn khác - áp lực chuyển đổi khác nhau - dở tải dễ dàng Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page 16 Địa chất cơng trình nâng cao VI GVHD: TS Bùi Trường Sơn Số liệu thực tế THÍ NGHIỆM CỐ KẾT BIẾN DẠNG HẰNG SỐ - CONSTANT RATE OF STRAIN TEST (ASTM D4186-89) Cơng trình - Project: BH01-04 Số hiệu mẫu - Sample No Độ sâu - Depth, m: 9.0-9.5 25.4/63.5 Sample height/Diameter, mm 5-Feb-09 Quang Ngày thí nghiệm - Tested Date: Người thí nghiệm - Tested by: Chỉ số nén - Compression Index Cc: 1.808 Tỷ số nén - Compression Ratio CR: 0.605 Chỉ số nén lại - Recompression Index Cr: 0.122 Tỷ số nén lại - Recompression Ratio RR: 0.041 86.3 Áp lực tiền cố kết - Preconsolidation Press., kPa Tỷ số nở - Swelling Ratio SR: 0.0 Cấp áp lực Pressure Increment, kPa Biến dạng Strain % 0.3 0.7 25.0 1.4 50.0 3.4 100.0 9.3 150.0 18.7 200.0 23.5 300.0 28.6 10.0 Biến dạng - Strain % 5.6 12.5 5.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 10 100 1000 Áp lực - Pressure, kPa 1.07E-06 5.48E-04 37.50 3.86E-07 6.23E-04 75.00 1.06E-07 8.00E-07 1.97E-08 1.47E-03 175.00 2.21E-08 2.49E-08 4.17E-04 6.00E-07 9.00E-04 4.00E-07 6.00E-04 2.00E-07 3.00E-04 8.38E-04 250.00 1.20E-03 9.12E-04 125.00 1.50E-03 1.00E-06 Cv, cm2/sec 18.75 1.80E-03 mv, m /kN 1.20E-06 Hệ số nén thể Hệ số cố kết tích - Coeff of Cấp áp lực Coefficient of Pressure Volume Consolidation Increment, kPa Compressibility m²/sec mv, m²/kN 0.00E+00 0.00E+00 10 100 Áp lực - Pressure, kPa Lớp Cao học ĐKTXD 2009 1000 Cv mv Page 17 Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn THÍ NGHIỆM CỐ KẾT BIẾN DẠNG HẰNG SỐ - CONSTANT RATE OF STRAIN TEST (ASTM D4186-89) Cơng trình - Project Lớp Cao học ĐKTXD 2009 -2.657 1.215 252.455 0.09 0.09 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.10 0.10 0.11 0.10 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.12 0.12 0.12 0.13 0.12 0.12 0.13 0.13 0.13 0.13 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.15 5.63 11.06 16.28 21.31 26.14 30.79 35.26 39.55 43.31 47.18 50.98 54.91 58.48 61.86 65.21 68.21 71.32 74.30 77.15 79.65 82.32 84.74 87.00 89.05 91.13 93.17 95.11 95.35 95.77 98.24 102.58 106.69 106.66 106.77 108.25 109.70 110.94 112.56 113.92 115.17 116.66 117.98 119.40 Htb, cm σtbv [kPa utb[kPa] Cv, m²/s 2.54 2.53 2.52 2.51 2.51 2.50 2.49 2.48 2.47 2.47 2.46 2.45 2.44 2.43 2.43 2.42 2.41 2.40 2.40 2.39 2.38 2.37 2.37 2.36 2.35 2.34 2.33 2.33 2.32 2.31 2.30 2.29 2.29 2.28 2.27 2.26 2.25 2.25 2.24 2.23 2.22 2.21 2.21 3.0 8.9 14.6 20.1 25.4 30.5 35.4 40.1 44.7 49.0 53.2 57.3 61.2 64.9 68.5 71.9 75.2 78.4 81.5 84.4 87.2 90.0 92.6 95.1 97.5 99.9 102.1 103.5 104.2 106.0 109.7 114.2 116.6 116.9 118.0 119.7 121.5 123.2 124.9 126.7 128.4 130.1 131.8 0.28 0.84 1.38 1.92 2.45 2.97 3.49 3.99 4.75 5.55 6.10 6.36 6.56 6.94 7.27 7.67 8.05 8.26 8.47 8.86 9.21 9.47 9.87 10.40 10.93 11.35 11.74 12.22 12.65 13.18 13.66 14.02 14.54 14.95 15.32 15.78 16.37 16.81 17.14 17.72 18.20 18.63 19.12 2.28E-06 1.29E-06 8.82E-07 6.61E-07 5.20E-07 4.24E-07 3.53E-07 2.83E-07 2.30E-07 2.00E-07 1.84E-07 1.71E-07 1.54E-07 1.40E-07 1.27E-07 1.15E-07 1.08E-07 1.00E-07 9.15E-08 8.41E-08 7.82E-08 7.16E-08 6.51E-08 5.92E-08 5.46E-08 5.06E-08 1.36E-08 1.30E-08 5.92E-08 8.46E-08 8.20E-08 5.64E-09 5.44E-09 2.93E-08 2.78E-08 2.62E-08 2.51E-08 2.42E-08 2.31E-08 2.23E-08 2.17E-08 2.10E-08 Hệ số thấm - Coefficient of permeability H, cm 2.54 2.53 2.52 2.52 2.51 2.50 2.49 2.48 2.48 2.47 2.46 2.45 2.45 2.44 2.43 2.42 2.42 2.41 2.40 2.39 2.39 2.38 2.37 2.36 2.36 2.35 2.34 2.33 2.32 2.32 2.31 2.30 2.29 2.28 2.27 2.27 2.26 2.25 2.24 2.23 2.23 2.22 2.21 2.20 Hệ số cố kết Coefficient of Consolidation σ'v [kPa] Average excess pore pressure u/σv Hệ số nén thể tích Coeff of Volume Compressibility σv [kPa] u[kPa] 0 6.0 0.56 11.8 1.11 17.4 1.66 22.8 2.19 28.0 2.71 33.0 3.23 37.8 3.74 42.4 4.25 46.9 5.25 51.2 5.86 55.3 6.34 59.2 6.39 63.1 6.74 66.7 7.14 70.2 7.40 73.6 7.95 76.9 8.15 80.0 8.36 83.0 8.58 85.9 9.14 88.6 9.29 91.3 9.64 93.9 10.10 96.3 10.70 98.7 11.16 101.0 11.54 103.2 11.94 103.9 12.50 104.5 12.80 107.5 13.56 112.0 13.76 116.4 14.29 116.7 14.79 117.1 15.10 118.9 15.55 120.6 16.01 122.4 16.74 124.1 16.89 125.8 17.39 127.5 18.05 129.2 18.35 130.9 18.91 132.6 19.34 Hệ số cảm biến ALNLR - P.w.p Factor, kPa/v 9.0-9.5 cm Ứng suất có hiệu Effective stresses Excess pore pressure B.dạng tương đối Strain 0.29 0.62 0.95 1.23 1.50 1.82 2.21 2.43 2.74 3.06 3.51 3.60 4.00 4.27 4.58 4.87 5.19 5.45 5.81 6.09 6.38 6.73 7.03 7.21 7.60 7.94 8.24 8.52 8.82 9.20 9.51 9.78 10.12 10.45 10.79 11.08 11.37 11.77 12.02 12.30 12.68 12.99 13.31 Áp lực đứng - Vertical stresses Thời gian -Time, ε% mm/min 2.54 Tỉ số ứng suất Pressure ratio 0.0051 C.cao mẫu - Specimen height Áp lực đứng tb Average vertical stresses Tốc độ cắt - Rate Hệ số cảm biến lực - Loadcell Factor, kN/mmv Chiều cao mẫu tb Average height sample Tiết diện - Area t[min] 16 32 48 64 80 96 112 128 144 160 176 192 208 224 240 256 272 288 304 320 336 352 368 384 400 416 432 448 464 480 496 512 528 544 560 576 592 608 624 640 656 672 688 Độ sâu - Depth,m H.số c biến ch.vị - Disp.Trans.Factor, mm/V BH01-04 05-02-'09 cm 31.67 Chiều cao mẫu - Height sample Số hiệu LK - Boring No Ngày TN - Testing Date mv, m²/kN kv, m/s 5.82E-04 5.91E-04 5.09E-04 5.27E-04 6.46E-04 7.95E-04 4.75E-04 6.98E-04 7.56E-04 1.09E-03 2.22E-04 1.07E-03 7.35E-04 8.64E-04 8.66E-04 1.00E-03 8.11E-04 1.22E-03 9.62E-04 1.04E-03 1.33E-03 1.17E-03 7.22E-04 1.65E-03 1.44E-03 1.37E-03 4.53E-03 4.78E-03 1.25E-03 7.06E-04 6.07E-04 1.04E-02 1.03E-02 1.86E-03 1.69E-03 1.62E-03 2.31E-03 1.49E-03 1.63E-03 2.25E-03 1.82E-03 1.86E-03 1.30E-08 7.47E-09 4.41E-09 3.41E-09 3.30E-09 3.31E-09 1.65E-09 1.94E-09 1.71E-09 2.13E-09 3.99E-10 1.79E-09 1.11E-09 1.19E-09 1.08E-09 1.13E-09 8.57E-10 1.20E-09 8.64E-10 8.60E-10 1.02E-09 8.23E-10 4.61E-10 9.58E-10 7.69E-10 6.82E-10 6.04E-10 6.11E-10 7.24E-10 5.86E-10 4.88E-10 5.77E-10 5.51E-10 5.36E-10 4.61E-10 4.18E-10 5.69E-10 3.53E-10 3.70E-10 4.93E-10 3.86E-10 3.83E-10 Page 18 Địa chất cơng trình nâng cao Lớp Cao học ĐKTXD 2009 u/σv σ'v [kPa] 0.15 120.81 0.15 122.21 0.15 123.78 0.15 125.20 0.15 126.90 0.15 128.27 0.15 129.96 0.16 131.45 0.16 133.39 0.16 135.14 0.16 137.07 0.16 139.15 0.16 140.93 0.16 142.88 0.16 144.89 0.16 147.05 0.17 149.33 0.16 151.83 0.16 154.43 0.16 157.26 0.17 159.70 0.17 162.32 0.17 165.36 0.17 168.38 0.17 171.88 0.17 175.14 0.17 178.63 0.17 182.19 0.17 186.01 0.17 189.93 0.17 194.08 0.17 198.32 0.17 203.08 0.17 207.51 0.17 212.59 0.17 217.48 0.17 222.63 0.17 228.31 0.17 233.78 0.17 239.60 0.17 245.99 0.17 252.15 0.17 258.76 0.17 265.27 0.17 272.38 0.17 279.41 0.16 286.83 0.16 294.64 0.16 302.46 0.16 310.48 0.16 318.87 0.16 327.57 H, cm 2.19 2.19 2.18 2.17 2.16 2.15 2.15 2.14 2.13 2.12 2.11 2.11 2.10 2.09 2.08 2.08 2.07 2.06 2.05 2.04 2.03 2.03 2.02 2.01 2.00 1.99 1.98 1.98 1.97 1.96 1.95 1.95 1.94 1.93 1.92 1.91 1.90 1.90 1.89 1.88 1.88 1.87 1.86 1.85 1.84 1.84 1.83 1.82 1.81 1.81 1.80 1.79 Htb, cm σtbv [kPa utb[kPa] 2.20 133.5 19.57 2.19 135.2 20.04 2.18 137.0 20.45 2.17 138.8 20.88 2.17 140.6 21.26 2.16 142.5 21.72 2.15 144.4 22.27 2.14 146.3 22.80 2.14 148.3 23.23 2.13 150.4 23.55 2.12 152.5 23.98 2.11 154.8 24.29 2.10 157.0 24.80 2.10 159.4 25.52 2.09 161.9 26.20 2.08 164.4 26.87 2.07 167.1 27.49 2.06 169.8 28.02 2.05 172.7 28.48 2.05 175.7 28.86 2.04 178.8 29.52 2.03 182.0 30.52 2.02 185.3 31.28 2.01 188.8 31.95 2.00 192.5 32.49 2.00 196.2 33.07 1.99 200.2 33.88 1.98 204.3 34.70 1.97 208.5 35.52 1.96 212.9 36.33 1.96 217.5 37.15 1.95 222.3 37.99 1.94 227.3 38.68 1.93 232.4 39.50 1.92 237.8 40.37 1.92 243.3 41.20 1.91 249.1 42.27 1.90 255.1 43.09 1.89 261.3 44.00 1.89 267.7 45.13 1.88 274.3 45.92 1.87 281.2 46.81 1.86 288.3 47.88 1.86 295.7 49.05 1.85 303.3 50.23 1.84 311.2 51.40 1.83 319.3 52.73 1.82 327.7 53.87 1.82 336.4 55.12 1.81 345.3 56.63 1.80 354.6 58.13 1.79 364.1 59.55 -2.657 1.215 252.455 Cv, m²/s mv, m²/kN 2.06E-08 2.10E-03 2.01E-08 1.71E-03 1.99E-08 1.59E-03 1.96E-08 1.46E-03 1.95E-08 1.62E-03 1.94E-08 1.86E-03 1.92E-08 1.59E-03 1.91E-08 1.53E-03 1.92E-08 1.44E-03 1.94E-08 1.38E-03 1.95E-08 1.82E-03 1.97E-08 1.22E-03 1.99E-08 1.38E-03 1.98E-08 1.25E-03 1.99E-08 1.37E-03 1.99E-08 1.16E-03 2.01E-08 1.23E-03 2.03E-08 9.19E-04 2.06E-08 1.58E-03 2.10E-08 5.97E-04 2.12E-08 1.18E-03 2.11E-08 9.90E-04 2.13E-08 9.05E-04 2.15E-08 1.16E-03 2.18E-08 7.47E-04 2.21E-08 8.42E-04 2.23E-08 7.99E-04 2.24E-08 7.10E-04 2.26E-08 7.02E-04 2.28E-08 7.79E-04 2.30E-08 5.62E-04 2.31E-08 6.74E-04 2.34E-08 5.92E-04 2.36E-08 6.84E-04 2.38E-08 5.28E-04 2.40E-08 5.27E-04 2.40E-08 6.26E-04 2.43E-08 4.19E-04 2.44E-08 4.74E-04 2.45E-08 5.18E-04 2.47E-08 3.58E-04 2.49E-08 4.49E-04 2.50E-08 4.23E-04 2.50E-08 4.56E-04 2.51E-08 3.37E-04 2.51E-08 4.36E-04 2.51E-08 3.55E-04 2.51E-08 4.14E-04 2.51E-08 2.91E-04 2.51E-08 2.34E-04 2.50E-08 3.80E-04 2.49E-08 3.23E-04 Hệ số thấm - Coefficient of permeability Hệ số nén thể tích Coeff of Volume Compressibility Hệ số cố kết Coefficient of Consolidation Average excess pore pressure Hệ số cảm biến ALNLR - P.w.p Factor, kPa/v 9.0-9.5 cm Ứng suất có hiệu Effective stresses Excess pore pressure Áp lực đứng - Vertical stresses Thời gian -Time, B.dạng tương đối Strain ε% σv [kPa] u[kPa] 13.67 134.4 19.79 13.97 136.1 20.30 14.25 137.9 20.60 14.52 139.7 21.16 14.81 141.5 21.36 15.16 143.4 22.09 15.47 145.3 22.44 15.77 147.3 23.15 16.07 149.4 23.30 16.36 151.5 23.81 16.75 153.6 24.16 17.02 155.9 24.41 17.35 158.2 25.19 17.65 160.6 25.85 17.99 163.1 26.56 18.29 165.7 27.19 18.63 168.4 27.80 18.88 171.2 28.25 19.34 174.1 28.70 19.53 177.2 29.01 19.90 180.3 30.04 20.22 183.6 31.00 20.53 187.0 31.56 20.94 190.6 32.34 21.22 194.3 32.64 21.55 198.2 33.50 21.87 202.2 34.26 22.16 206.3 35.14 22.47 210.7 35.90 22.82 215.2 36.76 23.08 219.9 37.54 23.41 224.7 38.45 23.71 229.8 38.90 24.07 235.1 40.09 24.36 240.5 40.65 24.66 246.2 41.76 25.02 252.0 42.79 25.28 258.1 43.40 25.58 264.4 44.61 25.91 271.0 45.64 26.16 277.7 46.20 26.47 284.7 47.41 26.78 291.9 48.35 27.12 299.4 49.76 27.38 307.2 50.69 27.73 315.2 52.11 28.02 323.4 53.34 28.38 332.0 54.40 28.63 340.8 55.84 28.84 349.9 57.41 29.20 359.3 58.85 29.51 368.9 60.26 mm/min 2.54 Tỉ số ứng suất Pressure ratio 0.0051 C.cao mẫu - Specimen height Áp lực đứng tb Average vertical stresses Tốc độ cắt - Rate Hệ số cảm biến lực - Loadcell Factor, kN/mmv Chiều cao mẫu tb Average height sample Tiết diện - Area t[min] 704 720 736 752 768 784 800 816 832 848 864 880 896 912 928 944 960 976 992 1008 1024 1040 1056 1072 1088 1104 1120 1136 1152 1168 1184 1200 1216 1232 1248 1264 1280 1296 1312 1328 1344 1360 1376 1392 1408 1424 1440 1456 1472 1488 1504 1520 Độ sâu - Depth,m H.số c biến ch.vị - Disp.Trans.Factor, mm/V BH01-04 05-02-'09 cm 31.67 Chiều cao mẫu - Height sample Số hiệu LK - Boring No Ngày TN - Testing Date GVHD: TS Bùi Trường Sơn kv, m/s 4.24E-10 3.37E-10 3.09E-10 2.81E-10 3.11E-10 3.53E-10 3.00E-10 2.86E-10 2.71E-10 2.62E-10 3.47E-10 2.36E-10 2.70E-10 2.44E-10 2.66E-10 2.27E-10 2.43E-10 1.83E-10 3.20E-10 1.23E-10 2.45E-10 2.05E-10 1.89E-10 2.44E-10 1.60E-10 1.83E-10 1.74E-10 1.56E-10 1.56E-10 1.74E-10 1.27E-10 1.53E-10 1.36E-10 1.58E-10 1.23E-10 1.24E-10 1.48E-10 9.98E-11 1.14E-10 1.24E-10 8.68E-11 1.10E-10 1.04E-10 1.12E-10 8.30E-11 1.07E-10 8.72E-11 1.02E-10 7.17E-11 5.77E-11 9.32E-11 7.90E-11 Page 19 Địa chất cơng trình nâng cao VII GVHD: TS Bùi Trường Sơn Tổng hợp, kết luận Việc tìm hiểu rằng, q trình thí nghiệm tương đối dễ hiểu, kết tốt dễ dàng nhận từ thí nghiệm Các thơng số nhận áp lực tác động bước tải trọng xác định thí nghiệm thơng thường Sự thể kết thí nghiệm yêu cầu nhiều nỗ lực cho thí nghiệm nén cố kết chuẩn, số lượng lớn thông số đo khác kỹ thuật phân tích điều kiện tải trọng thoát nước khác Đối với đất sét cứng, biểu đồ u-log (p’) nhận từ thí nghiệm CRS đưa biểu thị rõ ràng áp lực tiền cố kết Ngược lại, thí nghiệm thông thường mẫu sét thường cho kết phẳng đường e-log (p’) ước lượng áp lực tiền cố kết khơng chắn Chính vậy, q trình thí nghiệm biến dạng không đổi (CRS) thực với dụng cụ hộp thấm Rowe dễ dạng thực Thí nghiệm mang lại nhiều ưu điểm thí nghiệm tăng tải thơng thường Thời gian u cầu cho thí nghiệm CRS ngắn đáng kể với thí nghiệm thơng thường, kết thí nghiệm trình bày liên tục Quan trọng hơn, trình tăng tải trọng liên tục (trơn tru) thuận lợi để làm giảm xáo trộn mẫu Hệ thống kiểm soát tải trọng thủy lực cấp kết thí nghiệm tin cậy chất lượng cao Vì hệ thống hồn tồn tự động, nên cơng việc thí nghiệm hiệu chi phí CRS chuẩn hóa vài nước Mỹ, Na Uy Thụy Điển Vì sử dụng mở rộng thí nghiệm CRS mang lại nhiều lợi ích Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page 20 Địa chất cơng trình nâng cao GVHD: TS Bùi Trường Sơn TÀI LIỆU THAM KHẢO K.H.Head, “Manual of Soil Laboratory Testing-volume 2-3” Bùi Trường Sơn, “Địa chất cơng trình nâng cao”, “ Thổ chất” Châu Ngọc Ẩn, “ Cơ học đất” – NXB Xây dựng 2009 Một số báo khác, J.H Gonzalez, “Experimental and Theoretical Investigation of Constant Rate of Strain Consolidation”, at Massachusetts Institute of Technology, 1997 Lớp Cao học ĐKTXD 2009 Page 21 ... thí nghiệm nén cố kết với tốc độ biến dạng khơng đổi (CRS) đời Thí nghiệm nén cố kết biến dạng không đổi cung cấp phương pháp hiệu tương đối nhanh để xác định tính chất (lịch sử ứng suất, tính nén, ... Trường Sơn Các loại thí nghiệm Dựa ý tưởng trên, loại thí nghiệm nén cố kết liên tục khác sử dụng đây: Trong đó, biểu đồ c) giới thiệu thí nghiệm CRS với tốc độ biến dạng khơng đổi Nó xem tốc độ chuyển... khung tải trọng Thí nghiệm dạng số biến - dễ thí nghiệm - q trình thí nghiệm theo tiêu chuẩn có sẵn - trạng thái tốc độ biến dạng nhỏ vững - áp lực ngược không cấn thiết - tốc độ biến dạng - khung