Thí nghiệm nén trong hố khoan, phương pháp nén trong hố khoan, thí nghiệm địa chất công trình, thí nghiệm hiên trường, thí nghiệm nén trong hố khoan, trình tự thí nghiệm nén trong hố khoan, trình tự thí nghiệm nén ngoài hiện trường, báo cao địa chất công trình.
Trang 265 CHƯƠNG vi 6.3 Thí nghiệm nén ngang lỗ khoan (PMT) Thí nghiệm PMT (Pressure Meter Test) bắt đầu thức đời qua luận văn Thạc Sỹ Louis Menard (1957) Với luận chứng đầy đủ cho phơng pháp nghiên cứu tính biến dạng đất đá lỗ khoan PMT thí nghiệm trờng có nhiều đời khác Có loại kiểm soát áp lực, có loại kiểm soát thể tích, có loại kiểm soát áp lực kiểm soát thể tích.v.v 6.3.1 Nguyên lý thí nghiệm: Thực thí nghiệm cách đa vào lỗ khoan tạo trớc dùng chế vừa ấn vừa khoan, ống thăm (Buồng) hình trụ (Hình VI-11) giãn nở đợc Khi bơm nớc khí vào ống thăm vỏ thép xếp vòng quanh ống thăm (PMT) giản nở làm cho đất xung quanh lỗ khoan bị nén ngang, tiến hành đo áp lực P tác dụng lên đất xung quanh ống thăm đồng thời đo đợc thể tích nớc khí bơm vào, từ ta biết đợc biến dạng đất vị trí thí nghiệm 6.3.2 Các thành phần thiết bị: Thiết bị thí nghiệm PMT có nhiều loại khác nhau, sau giới thiệu tóm tắt thành phần thiết bị TEXAM: Thiết bị bao gồm thiết bị khoan lỗ, thiết bị gọt tỉa lỗ khoan, hộp điều khiển (VI-12) bao gồm pitông, đồng hồ, tay quay buồng PMT (Hình VI-11) Hình VI-11: Buồng PMT (đang giãn nở) 6.3.3 Chuẩn bị thiết bị 6.3.3.1 Làm bão hoà hộp điều khiển: Hình VI-12: TEXAM CHƯƠNG vi Trang 266 đợc Khi bơm nớc khí vào ống thăm vỏ thép xếp vòng quanh ống thăm (PMT) giản nở làm cho đất xung quanh lỗ khoan bị nén ngang, tiến hành đo áp lực P tác dụng lên đất xung quanh ống thăm đồng thời đo đợc thể tích nớc khí bơm vào, từ ta biết đợc biến dạng đất vị trí thí nghiệm 6.3.2 Các thành phần thiết bị: Thiết bị thí nghiệm PMT có nhiều loại khác nhau, sau giới thiệu tóm tắt thành phần thiết bị TEXAM: Thiết bị bao gồm thiết bị khoan lỗ, thiết bị gọt tỉa lỗ khoan, hộp điều khiển (VI-12) bao gồm pitông, đồng hồ, tay quay buồng PMT (Hình VI-11) Hình VI-11: Buồng PMT Hình VI-12: TEXAM (đang giãn nở) 6.3.3 Chuẩn bị thiết bị 6.3.3.1 Làm bão hoà hộp điều khiển: Để biết đợc lợng dung dịch bơm vào, hộp điều khiển cần phải đợc bão hoà hoàn toàn, trình bão hoà thực theo bớc sau: 1) - Chỉnh đồng hồ số số 2) - Dây ngắn (màu trắng): đầu cắm vào cổng 5, đầu cắm vào bình nớc (bình ngoài) 3) - Chỉnh van Fill van Test 4) - Đẩy pittông (quay tay quay nhỏ để ép khí ngoài), đến đồng hồ 1732cm3 5) - Kéo pittông (hút) chế độ 45 vòng/phút đến đồng hồ 0cm3 để hút nớc từ bình nớc vào 6) - Nghiêng hộp điều khiển khoảng 150 Đẩy pittông để đẩy bong bóng khí ngoài, đến đồng hồ 192cm3 7) - Để hộp điều khiển thẳng lại, lập lại bớc (5) để hút nớc Sau đợi 30 giây CHƯƠNG vi Trang 267 6.3.3.2 Làm bão hoà đồng hồ đo áp lực: Các bớc thực nh sau: 1) - Dây đen cắm vào cổng 2) - Chỉnh van chạy với đồng hồ Đẩy pittông đến đồng hồ 96cm3, đảm bảo để không thấy bong bóng khỏi đầu dây đen 3) - Tháo dây đen 4) - Chỉnh van đồng hồ Đẩy pittông đến đồng hồ 192cm3 5) Chỉnh van đồng hồ Đẩy pittông đến đồng hồ 288cm3 6) - Chỉnh van chạy với đồng hồ 3, van chạy Cắm dây đen vào cổng Đẩy pittông đến đồng hồ 380cm3 7) - Chỉnh van Fill Kéo (hút) pittông quay lại 0cm3, chờ phút 8) - Lập lại bớc (6) (7) phần 6.3.3.1 để ép bong bóng khí 6.3.3.3 Làm bão hoà buồng PMT Quá trình bão hoà buồng PMT đợc thực theo bớc sau đây: 1) - Nối buồng PMT với ống (cáp) dẫn nớc, đặt buồng nghiêng đứng Nối dây Telecan với cổng 2) - Chỉnh van chạy với đồng hồ 6, van chạy Đẩy pittông ép nớc vào buồng PMT đến có nớc (không bọt) vào buồng 3) - Tháo dây Telecan khỏi cổng 4) - Van Fill Kéo pittông để hút nớc vào đồng hồ 0cm3 Chờ phút 5) - Kiểm tra chế độ bão hoà 6) - Tháo dây trắng khỏi cổng 6.3.3.4 Kiểm tra độ bão hoà Sự bão hoà hộp điều khiển buồng PMT đợc kiểm tra nh sau : 1) - Chỉnh van chạy với đồng hồ van chạy 2) - Quay tay quay lớn đến áp lực 2500Kpa Đồng hồ thể tích 18cm3 bão hoà tốt 3) - Chuyển van đồng hồ Quay tiếp lên 10.000 Kpa Sau phút, áp lực đồng hồ phải lớn 9500Kpa 4) - Giảm áp lực 2500Kpa 5) - Chỉnh lại van chạy với đồng hồ 6) - Giảm áp lực không 6.3.4 Chuẩn hoá thiết bị (loại buồng 70mm) Đặt buồng PMT thẳng đứng không khí, mục đích để đo áp lực cần thiết kháng lại độ cứng thân buồng PMT Sau thao tác bớc sau: 1) - Van chạy với đồng hồ 6, van chạy Trang 268 CHƯƠNG vi 2) - Bơm 1200cm3 với tốc độ vòng/2 giây Chờ 30 giây, sau ghi lại áp lực thể tích tăng 60cm3 3) - Giảm áp lực không vẽ đờng cong D theo hình (VI-13) C A áp lực áp lực D D F G E H Thể tích Hình VI-13: Đờng hiệu chỉnh áp lực K Thể tích Hình VI-14: Đờng hiệu chỉnh thể tích 6.3.5 Hiểu chỉnh thể tích (loại buồng 70mm) Đặt buồng PMT ống thép dày (đờng kính ống thép lớn đờng kính buồng) Mục đích để đo mát thể tích giãn nở hộp điều khiển, dây dẫn nớc buồng PMT (1) - Van chạy với đồng hồ 6, van chạy Đọc số đọc đồng hồ thể tích áp lực Kpa (2)- Bơm đến 500 Kpa Chờ 30 giây ghi lại thể tích áp lực tăng 50Kpa Lắp tay quay lớn Bơm tiếp đến 2500Kpa, chờ 30 giây ghi lại thể tích áp lực tăng 50 Kpa (3) - Giảm áp lực không vẽ đờng cong A hình (VI-14) (4) - Chuyển đờng A đờng C 6.3.6 Tiến hành thí nghiệm (loại buồng 70mm) (1) - Khoan hố, cắt tỉa hố hạ buồng PMT xuống hố Việc khoan hố cắt tỉa hố phải làm cẩn thận, chất lợng vách hố khoan ảnh hởng lớn đến độ tin cậy kết thí nghiệm Khi tạo lỗ phát lớp đất phân bố cho lớp đất số thí nghiệm, điểm thí nghiệm phải cách khoảng 80cm (do buồng PMT thờng có chiều dài khoảng 60ữ80cm) (2) - Van chạy với đồng hồ 6, van chạy (3) - Đối với kiểm soát thể tích bơm 1200cm3, cấp 60cm3, tốc độ quay 12 vòng/phút Chờ 30 giây ghi lại áp lực - Đối với kiểm soát áp lực trớc hết phải ớc đoán áp lực giới hạn PL Bơm 10 cấp, cấp 0,1PL, ghi lại thể tích để trì cấp áp lực thời điểm 30 giây 60 giây (4) - Nếu có dỡ tải, ta giảm áp từ từ ghi lại số liệu nh bớc (3) 6.3.7 Chuẩn hoá số đọc: (1) - Cộng áp lực ghi đợc 6.3.6 với chiều cao cột nớc áp (từ bình nớc đến mặt đất) Trang 269 CHƯƠNG vi (2) - Vẽ đờng cong E nh hình (VI-15a) (3) - Thể tích hiệu chỉnh thể tích đo đợc phần 6.3.6 trừ thể tích đờng cong C (tính 6.3.6) Vẽ lại đợc đờng cong F (hìnhVI-15.a) (4) - áp lực hiệu chỉnh áp lực tính bớc 1) trừ áp lực đờng cong D (6.3.4) vẽ lại đợc đờng cong G (hình VI-15.b) 5) - P0M gọi áp lực đầu điểm bắt đầu đoạn tuyến tính 6) - Pf áp lực từ biến, điểm kết thúc đoạn tuyến tính 7) - PL áp lực tới hạn, tơng ứng với thể tích VL mà VL - V0 = V0+ Vc (= L hình VI-15.b) V0 - thể tích đầu xác định bớc (5) Vc - thể tích buồng PMT trạng thái tự nhiên F C Pl G áp lực E áp lực F Pf D P0 Vc Thể tích Vo L Vf VL Thể tích L b) a) Hình VI-15: Hiệu chỉnh đờng quan hệ áp lực - thể tích 6.3.8 Tơng quan tiêu lý đất kết PMT 6.3.8.1 Dự báo môđun biến dạng đất dựa vào kết PMT Từ đoạn tuyến tính đờng cong PMT ta có: V0 + V f E PMT 2,66Vc + P0 Pf V0 V f ( VI-25) Trong phơng trình trên, với đất rời EPMT đợc coi môđun biến dạng thoát nớc; đất sét EPMT đợc coi môđun đàn hồi không thoát nớc 6.3.8.2 Dự báo hệ số cố kết hệ số nén ngang tĩnh dựa kết PMT Ban đầu, nhiều nhà khoa học nghiên cứu cho Pf tơng đơng với áp lực tiền cố kết p c' đó, hệ số cố kết đất sét là: ORC = Pf (VI-26) v' Tuy nhiên từ thí nghiệm PMT tự khoan, ngời ta cho công thức nên dùng (Kullawy Mayrc, 1990) là: ORC = 0,45 Pf v' Hệ số nén ngang tĩnh đất đợc xác định là: (VI-26) Trang 270 CHƯƠNG vi K0 = P0 U v' (VI-27) Trong đó: -P0 (hay PoM) áp lực ngang địa tĩnh; - (P0 - U0) áp lực ngang hiệu quả; - U0 áp lực nớc lỗ rỗng; - vo' áp lực đứng hiệu 6.3.9 Đánh giá, nhận xét thí nghiệm PMT Về mặt lý thuyết, thí nghiệm PMT tiến thí nghiệm khác cho kết quan hệ đờng cong áp lực - chuyển vị đất Từ kết ớc tính môđun biến dạng đất, dự báo đợc độ lún móng dự báo sức chịu tải theo phơng ngang PMT thí nghiệm phức tạp, công tác chuẩn bị cầu kỳ thí nghiệm không phổ biến nhiều nớc Cũng nên lu ý rằng, quan hệ thực nghiệm thờng dựa đất tơng đối đồng (cát sét) Do cần cẩn thận sử dụng PMT để ớc tính tiêu cho đất pha tạp (cát pha, sét pha)