T 236 03 thí nghiệm cắt đất trực tiếp trong điều kiện cố kết thoát nước

AASHTO T236-03 TCVN xxxx:xx Tiêu chuẩn thí nghiệm Thí nghiệm cắt đất trực tiếp điều kiện cố kết thoát nước AASHTO T 236-031 ASTM D 3080-72 (1979) LỜI NÓI ĐẦU  Việc dịch ấn phẩm sang tiếng Việt Hiệp hội Quốc gia đường vận tải Hoa kỳ (AASHTO) cấp phép cho Bộ GTVT Việt Nam Bản dịch chưa AASHTO kiểm tra mức độ xác, phù hợp chấp thuận thông qua Người sử dụng dịch hiểu đồng ý AASHTO không chịu trách nhiệm chuẩn mức thiệt hại trực tiếp, gián tiếp, ngẫu nhiên, đặc thù phát sinh pháp lý kèm theo, kể hợp đồng, trách nhiệm pháp lý, sai sót dân (kể bất cẩn lỗi khác) liên quan tới việc sử dụng dịch theo cách nào, dù khuyến cáo khả phát sinh thiệt hại hay không  Khi sử dụng ấn phẩm dịch có nghi vấn chưa rõ ràng cần đối chiếu kiểm tra lại so với tiêu chuẩn AASHTO gốc tương ứng tiếng Anh TCVN xxxx:xx AASHTO T236-03 AASHTO T236-03 TCVN xxxx:xx Tiêu chuẩn thí nghiệm Thí nghiệm cắt đất trực tiếp điều kiện cố kết thoát nước AASHTO T 236-031 ASTM D 3080-72 (1979) PHẠM VI ÁP DỤNG 1.1 Phương pháp mô tả trình tự xác định sức kháng cắt cố kết thoát nước đất phương pháp cắt trực tiếp Thí nghiệm tiến hành phương pháp cắt đơn hay cắt đôi thể Hình Phương pháp cắt trực tiếp phù hợp cho thí nghiệm cố kết thoát nước dòng thấm qua mẫu thí nghiệm ngắn cho phép áp lực nước lỗ rỗng dư phân tán tương đối nhanh Thí nghiệm thực với tất loại đất2 với mẫu không xáo động lẫn mẫu chế bị Lực đứng Lực cắt Đá thấm Lực đứng Lực cắt Hình – Thí nghiệm mẫu theo phương pháp cắt (a) đơn (b) cắt đôi TCVN xxxx:xx AASHTO T236-03 Hình – Thí nghiệm mẫu theo phương pháp cắt (a) đơn (b) cắt đôi 1.2 Các kết thí nghiệm ứng dụng cho điều kiện trường độ cố kết toàn xảy áp lực địa tầng trình đạt đến phá hoại chậm áp lực nước lỗ rỗng dư phân tán Thí nghiệm có tác dụng xác định sức kháng cắt dọc theo mặt trượt nhìn nhận yếu đất Chú thích – Tác dụng kết thí nghiệm cắt trực tiếp thảo luận hội thảo thí nghiệm cắt trực tiếp cho đất; kỷ yếu hội nghị đăng Ấn phẩm kỹ thuật đặc biệt ASTM 131 1.3 Thí nghiệm không phù hợp để phát triển mối quan hệ ứng suất biến dạng xác phân bố không đồng ứng suất cắt biến dạng Tốc độ biến dạng chậm cho phép tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng dư đồng thời cho phép xuất biến dạng dẻo đất dính mềm yếu Cần phải cẩn thận để đảm bảo điều kiện thí nghiệm thể điều kiện cần nghiên cứu 1.4 Các giá trị theo hệ đơn vị SI xem tiêu chuẩn TÓM TẮT PHƯƠNG PHÁP 2.1 Phương pháp bao gồm (a) đặt mẫu thí nghiệm vào dụng cụ cắt trực tiếp, (b) tác dụng áp lực thẳng đứng định trước, (c) cho phép thoát nước làm ướt mẫu, (d) cố kết mẫu áp lực thẳng đứng, (e) mở khóa giữ khung mẫu thí nghiệm, (f) tác dụng lực cắt để cắt mẫu (Hình 2) Thông thường tiến hành thí nghiệm với ba mẫu nhiều hơn, mẫu thực áp lực đứng khác để xác định sức kháng cắt chuyển vị Khoảng áp lực thẳng đứng tác dụng nên phù hợp với điều kiện Lực đứng đất Pít tông Thớt Thớt Đá thấm Mẫu Lực cắt Đá thấm Thớt nghiên cứu Lực đứng Pít tông Thớt Đá thấm Mẫu Lực cắt Đá thấm Thớt Thớt AASHTO T236-03 TCVN xxxx:xx Hình 2Hình – Hộp trực tiếp điển trường hợp cắt đơn –cắt Hộp cắt trực tiếphình điểncho hình cho trường hợp cắt đơn DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ 3.1 Dụng cụ cắt – Là dụng cụ giữ mẫu chắn hai viên đá thấm theo cách mà lực xoắn tác dụng vào mẫu Dụng cụ cắt cho phép tác dụng áp lực đứng vào bề mặt mẫu, cho phép đo thay đổi bề dày mẫu, cho phép thoát nước mẫu qua đá thấm cho phép ngâm mẫu nước Dụng cụ có khả tác dụng lực cắt để cắt mẫu dọc theo mặt phẳng cắt định trước (cắt đơn) hay mặt cắt định trước (cắt đôi), mặt song song với bề mặt mẫu Giá để giữ mẫu cần phải đủ cứng để chống biến dạng cắt Các phận khác dụng cụ cắt phải làm từ vật liệu không gỉ tác dụng chất đất hay từ độ ẩm đất 3.2 Các đá thấm – Các đá thấm phải gồm silicon carbide, o xít nhôm hay kim loại mà không bị gỉ chất đất độ ẩm đất Cấp độ đá thấm phụ thuộc vào loại đất thí nghiệm Đá nên đủ thô để tạo liên kết ma sát với bề mặt mẫu đá phải đủ mịn để đất không bị ấn vào lỗ rỗng Các tiêu chuẩn xác cho độ mịn đá chưa thiết lập Khi thí nghiệm đất thông thường, đá thấm với cấp độ trung bình với hệ số thấm khoảng 0.5 đến mm/s phù hợp 3.3 Dụng cụ tải trọng: 3.3.1 Dụng cụ tác dụng tải trọng thẳng đứng phải có khả tác dụng nhanh giá trị tải trọng quy định mà không vượt giá trị đó, dụng cụ có khả trì tải trọng với độ xác ± phần trăm thời gian thí nghiệm 3.3.2 Dụng cụ tác dụng lực cắt với khả dụng cụ phụ thuộc vào loại thí nghiệm khống chế biến dạng hay thí nghiệm khống chế ứng suất Thông thường loại khống chế ứng suất ưu thích xác định ứng suất tới hạn ứng lớn Dụng cụ khống chế biến dạng phải có khả cắt mẫu tốc độ biến dạng với độ lệch nhỏ ± 10 phần trăm dụng cụ nên cho phép điều chỉnh tốc độ biến dạng dải tương đối rộng Tốc độ cắt phụ thuộc vào đặc tính cố kết đất Tốc độ cắt thường trì động với hộp số lực cắt xác định dụng cụ đo lực ví dụ vòng ứng biến Nếu sử dụng dụng cụ khống chế ứng suất nên có khả tác dụng lực cắt theo cấp vào mẫu theo phương thức với độ xác mô tả Mục 3.3.1 TCVN xxxx:xx AASHTO T236-03 3.4 Đĩa hiệu chuẩn – Đĩa kim loại có bề dày bề dày mẫu thí nghiệm có đường kính nhỏ mẫu khoảng mm 3.5 Phòng ẩm nơi để giữ mẫu dùng để chuẩn bị mẫu yêu cầu ẩm trình chuẩn bị không vượt 0.5 phần trăm 3.6 Dao gọt hay vòng cắt dùng để gọt mẫu đến đường kính đường kính bên hộp cắt với mức độ xáo động Có thể cần dùng giá lắp để trì liên tục vòng cắt, có hai đến ba vòng cắt lắp đồng trục 3.7 Cân có độ nhạy đến 0.1 g hay 0.1 phần trăm khối lượng mẫu 3.8 Biến dạng kế dùng để đo thay đổi bề dày mẫu thí nghiệm với độ xác đến 0.002 mm (0.0001 in) biến dạng kế để đo chuyển vị có độ nhạy đến 0.02 mm (0.001 in) 3.9 Tủ sấy khô trì nhiệt độ 110 ± 5oC (230 ± 9oF) 3.10 Các hộp đựng – Các hộp đựng phù hợp làm từ vật liệu chống gỉ, không bị thay đổi khối lượng mối liên kết không bị tách tác dụng lặp tăng giảm nhiệt độ Các hộp đựng cần có nắp đậy vừa kín để chống ẩm mẫu trước mẫu xác định khối lượng ban đầu để ngăn hút ẩm từ không khí sau làm khô trước xác định khối lượng cuối Xác định độ ẩm cần hộp đựng 3.11 Các dụng cụ chế bị hay đầm mẫu 3.12 Các dụng cụ phụ trợ bao gồm đồng hồ đo thời gian có kim giây, dụng cụ lọc nước hay khử khoáng nước, bay, dao, thước, cưa dây thép, v.v dùng để chuẩn bị mẫu HIỆU CHUẨN 4.1 Lắp cắt trực tiếp loại cắt đơn với đĩa hiệu chuẩn Chú thích – Dụng cụ cắt đôi yêu cầu có hai đĩa hiệu chuẩn 4.2 Tác dụng lực đứng lực sử dụng thí nghiệm, định vị chuyển vị kế đo biến dạng thẳng đứng Điều chỉnh chuyển vị kế cho dụng cụ dùng để đo cố kết hay trương nở từ giá trị số đọc “đĩa hiệu chỉnh” 4.3 Ghi lại số đọc chuyển vị đứng dùng cho tham chiếu sau để xác định bề dày mẫu thí nghiệm độ nén thân thiết bị 4.4 Tháo đĩa hiệu chuẩn Chú thích – Có thể chấp nhận dùng phương pháp khác với độ xác tương đương để hiệu chuẩn dụng bị AASHTO T236-03 TCVN xxxx:xx CHUẨN BỊ MẪU 5.1 Nếu sử dụng mẫu không xáo động khối đất cần phải đủ lớn tối thiểu ba mẫu tương tự Chuẩn bị mẫu cho ẩm không đáng kể Gọt mẫu đường kính mẫu đường kính bên hộp cắt chiều dài mẫu chiều dài dao vòng Cần phải cẩn thận chuẩn bị mẫu không xáo động loại đất nhạy để tránh xáo động cấu trúc tự nhiên đất Xác định khối lượng ban đầu mẫu để dùng cho việc xác định độ ẩm mẫu trước thí nghiệm 5.2 Nếu thí nghiệm với mẫu đất chế bị, mẫu đất cần phải đầm đến độ chặt độ ẩm mong muốn Các mẫu đầm trực tiếp hộp cắt hay khuôn có kích thước hộp cắt sau mẫu tháo đưa vào hộp cắt, mẫu đầm khuôn lớn sau gọt Mục 5.1 5.3 Đường kính tối thiểu mẫu hình trụ hay cạnh mẫu hình chữ nhật khoảng 50 mm (2.00 in) Với mẫu không xáo động, đường kính ống mẫu phải lớn đường kính mẫu Đường kính ống lấy mẫu phải lớn đường kính mẫu để giảm xáo động mẫu chống lại chuyển vị ngang (Chú thích 4) Chú thích – Đường kính mẫu không xáo động cắt từ ống mẫu nên nhỏ đường kính ống mẫu mm (1/4 in) để giảm thiểu xáo động lấy mẫu 5.4 Bề dày tối thiểu mẫu khoảng 13 mm (0.5 in) không nhỏ sáu lần đường kính hạt lớn 5.5 Tỷ số tối thiểu đường kính so với chiều dày mẫu 2:1 Với mẫu hình chữ nhật tỷ số tối thiểu bề rộng mẫu chiều dày 2:1 TRÌNH TỰ 6.1 Lắp hộp cắt vào máy cắt, chỉnh thẳng hộp sau khóa định vị hộp Có thể bôi nhẹ lớp mỡ hai thớt hộp cắt để đảm bảo kín nước trình cố kết giảm ma sát cắt Có thể dùng lớp đệm Teflon hay tráng phủ mặt teflon để giảm ma sát trình cắt Cẩn thận ấn mẫu vào hộp Nối dụng cụ tác dụng tải trọng Định vị và/hoặc kích hoạt chuyển vị kế dùng để đo chuyển vị cắt đo thay đổi chiều dày mẫu Xác định bề dày ban đầu mẫu Chú thích – Việc định có làm ẩm đá thấm trước ấm mẫu vào trước tác dụng lực đứng phụ thuộc vào toán cần nghiên cứu Với mẫu đất không xáo động phía mực nước ngầm viên đá thấm thường làm ẩm Với đất trương nở việc làm ẩm đá thấm nên TCVN xxxx:xx AASHTO T236-03 tiến hành sau tác dụng lực đứng để ngăn trương nở tượng trường 6.2 Cố kết mẫu thí nghiệm áp lực đứng phù hợp Ngay sau tác dụng áp lực đứng, cho nước vào hộp đến điểm cao đỉnh mẫu Duy trì mực nước trình cố kết trình cắt tiếp sau đó, thời điểm mẫu luôn ngâm nước Cho phép mẫu thoát nước cố kết tác dụng áp lực đứng yêu cầu hay cấp áp lực đứng trước tiến hành cắt Trong trình cố kết, ghi lại số đọc chuyển vị đứng trước tác dụng cấp tải trọng đứng ghi lại số đọc thời điểm phù hợp Vẽ quan hệ số đọc biến dạng đứng thời gian Duy trì cấp tải trọng cố kết sơ cấp kết thúc Áp lực cuối nên với áp lực đứng có đất trước ứng suất thẳng đứng quy định Chú thích – Các áp lực đứng sử dụng cho ba mẫu hay nhiều phụ thuộc vào thông tin yêu cầu Tác dụng áp lực đứng theo cấp phù hợp cho mẫu đất tương đối cứng Với đất tương đối mềm thiết phải dùng vài cấp để tránh mẫu bị phá hoại Cấp phụ thuộc vào cường độ độ nhạy đất Tải trọng đầu không nên lớn không ấn trồi mẫu khỏi dụng cụ 6.3 Cắt mẫu – Sau cố kết kết thúc, mở khóa hộp mẫu tách chúng nhẹ nhàng (khoảng 0.25 mm (0.01 in)) để cắt mẫu Tác dụng lực cắt cắt mẫu chậm để đảm bảo tiêu tán hoàn toàn áp lực nước lỗ rỗng dư Hướng dẫn sau tổng thời gian cắt kho phá hoại mẫu hữu ích cho việc xác định tốc độ gia tải: thời gian đến phá hoại = 50t50 đây: t50 = thời gian cần thiết để mẫu đạt độ cố kết 50 phần trăm tác dụng tải trọng đứng Chú thích – Các ốc vít dùng để tách thớt thớt hộp cắt vặn thụt vào để chúng không tiếp xúc với thớ trước tác dụng lực cắt Ngoài cần tháo chốt hay vít dùng để khóa hai thớ với 6.3.1 Trong thí nghiệm khống chế biến dạng, tốc độ biến dạng xác định gần cách chia biến dạng cắt ước tính ứng suất cắt lớn cho thời gian cắt đến mẫu phá hoại tính toán Tiếp tục thí nghiệm ứng suất cắt trở nên không đổi biến dạng cắt đạt đến khoảng 10 phần trăm đường kính mẫu ban đầu Trong thí nghiệm khống chế ứng suất, bắt đầu với cấp lực cắt khoảng 10 phần trăm giá trị lớn lực cắt ước tính Cho phép 95 phần trăm độ cố kết trước tăng cấp Khi đạt đến lực cắt khoảng từ 50 đến 70 phần trăm lực phá hoại ước tính giảm cấp tăng lực cắt xuống nửa cấp tăng ban đầu hay năm phần trăm giá trị lực cắt lớn ước tính Khi AASHTO T236-03 TCVN xxxx:xx đạt đến phá hoại dùng chuỗi tăng lực cắt phần tư cấp tăng ban đầu Ghi lại lực cắt tác dụng, biến dạng đứng biến dạng cắt khoảng thời gian tiện lợi Quá trình tăng liên tục lực cắt phù hợp 6.4 Khi kết thúc thí nghiệm, tháo toàn mẫu từ hộp cắt, sấy khô mẫu buồng sấy theo Tiêu chuẩn T 265, xác định độ ẩm phòng thí nghiệm cân để xác định khối lượng pha rắn đất TÍNH TOÁN 7.1 Độ ẩm ban đầu 7.2 Khối lượng thể tích khối lượng thể tích khô ban đầu 7.3 Các số liệu ứng suất cắt 7.4 Độ rỗng trước sau cố kết sau thí nghiệm cắt 7.5 Có thể cần thêm độ bão hòa ban đầu cuối BÁO CÁO 8.1 Mô tả thiết bị cắt dùng cho thí nghiệm 8.2 Nhận dạng mô tả mẫu bao gồm mẫu đất nguyên dạng hay chế bị, đầm hay chuẩn bị phương pháp khác, thích điểm bất bình thường ví dụ phân lớp 8.3 Độ ẩm ban đầu 8.4 Khối lượng thể tích ban đầu 8.5 Khối lượng thể tích khô ban đầu 8.6 Chiều dày ban đầu 8.7 Tất số liệu thí nghiệm bao gồm áp lực đứng, biến dạng cắt giá trị sức kháng cắt tương ứng, thay đổi chiều dày mẫu 8.8 Vẽ quan hệ ứng suất cắt lớn ứng suất thẳng đứng Vẽ quan hệ ứng suất cắt thay đổi chiều dày mẫu với biến dạng cắt cho mẫu 8.9 Ngoài trình tự mô tả báo cáo thêm có trình tự gia tải đặc biệt hay yêu cầu làm ướt đặc biệt Ngoại trừ hệ đơn vị SI tiêu chuẩn tương tự không hoàn toàn giống kỹ thuật với ASTM D 3080-72 (1979) TCVN xxxx:xx AASHTO T236-03 Xem Mục 5.4 quan hệ kích cỡ mẫu hạt Mục 6.3 bao gồm hướng dẫn để xác định tốc độ Xem AASHTO T 216 tính chất cố kết chiều đất 10 ... mô t trình t xác định sức kháng c t cố k t tho t nước đ t phương pháp c t trực tiếp Thí nghiệm tiến hành phương pháp c t đơn hay c t đôi thể Hình Phương pháp c t trực tiếp phù hợp cho thí nghiệm. .. m t trư t nhìn nhận yếu đ t Chú thích – T c dụng k t thí nghiệm c t trực tiếp thảo luận hội thảo thí nghiệm c t trực tiếp cho đ t; kỷ yếu hội nghị đăng Ấn phẩm kỹ thu t đặc bi t ASTM 131 1.3 Thí. ..TCVN xxxx:xx AASHTO T2 36-03 AASHTO T2 36-03 TCVN xxxx:xx Tiêu chuẩn thí nghiệm Thí nghiệm c t đ t trực tiếp điều kiện cố k t tho t nước AASHTO T 236-031 ASTM D 3080-72 (1979)