ASTM D 4555-01 TCVN xxxx:xx ASTM D 4555-01 Quy trình thí nghiệm Xác định biến dạng cường độ đá yếu thí nghiệm nén trục trường1 ASTM D 4555 – 01 (Phê duyệt lại 2005) Tiêu chuẩn ban hành với tên cố định D 4555; số liền sau tên tiêu chuẩn năm tiêu chuẩn áp dụng, trường hợp có bổ sung, năm sửa đổi cuối Số ngoặc năm tiêu chuẩn phê chuẩn Chỉ số (∈) thay đổi biên tập theo phiên bổ sung hay phê chuẩn lại cuối PHẠM VI ÁP DỤNG* 1.1 Phương pháp thí nghiệm dùng để xác định biến dạng cường độ mẫu đá yếu có kích thước lớn trường thí nghiệm nén trục Các kết thí nghiệm có xét đến ảnh hưởng tính nguyên trạng vật liệu tính không liên tục khối mẫu 1.2 Các giá trị tiêu chuẩn theo hệ đơn vị SI 1.3 Tiêu chuẩn không đề cập đến tất vấn đề an toàn liên quan đến sử dụng, có Đây trách nhiệm người sử dụng tiêu chuẩn phải đảm bảo độ an toàn tình trạng sức khoẻ phù hợp hạn chế áp dụng trước sử dụng TÀI LIỆU VIỆN DẪN 2.1 Tiêu chuẩn ASTM: D 3740 Tiêu chuẩn thực hành yêu cầu tối thiểu đơn vị thuê để tiến hành thí nghiệm và/ kiểm tra đất đá dùng thiết kế xây dựng công trình _ Phương pháp thí nghiệm thuộc phạm vi Uỷ ban ASTM D 18 Đất Đá chịu trách nhiệm trực tiếp Tiểu ban D18.02 Cơ học đá Lần xuất phê duyệt tháng 1, 2005 Xuất vào tháng 11 năm 2005 Bản gốc phê duyệt năm 1985 Lần xuất cuối trước phê duyệt năm 2001 D 4555-01 Để tham khảo tiêu chuẩn ASTM, vào website ASTM, www.astm.org, liên hệ với Trung tâm dịch vụ khác hàng ASTM service@astm.org Các thông tin Annual Book of ASTM Standards, xem chi tiết Tài liệu tiêu chuẩn tóm lược trang web ASTM * Phần tóm tắt thay đổi đề cập cuối tiêu chuẩn THUẬT NGỮ 3.1 Khái niệm thuật ngữ dùng tiêu chuẩn này: TCVN xxxx:xx ASTM D 4555-01 3.1.1 Chỉ số chất lượng đá, RQD – phương pháp để mô tả mặt định lượng tính chất khối đá từ lõi khoan RQD xác định cách đo tổng chiều dài tất đoạn lõi không bị phong hoá lớn 100 mm chia tổng cho chiều dài lõi khoan định Chỉ số trình bày dạng phần trăm dùng để phân loại đá trường 3.1.2 Đá yếu – đá có nhiều vết nứt bị phong hoá cách từ 30 đến 500 mm, với vết nứt lấp hạt mịn Đá yếu có tính chất đất đá, phụ thuộc vào điều kiện sử dụng Cường độ chịu nén nhỏ 35 MPa RQD nhỏ 50% Ý NGHĨA VÀ SỬ DỤNG 4.1 Vì phương pháp đáng tin cậy để dự báo tổng chiều dài số liệu biến dạng khối đá từ kết thí nghiệm phòng mẫu kích thước nhỏ, nên thí nghiệm trường mẫu kích thước lớn cần thiết Các thí nghiệm có ưu điểm mẫu đá thí nghiệm điều kiện môi trường tương tự khối đá 4.2 Do cường độ đá phụ thuộc vào kích thước mẫu thí nghiệm, cần phải tiến hành thí nghiệm số mẫu (trong phòng trường, hai) có kích thước tăng dần tìm giá trị cường độ gần không đổi Giá trị lấy cường độ khối đá 3, Chú thích – Không trái ngược lại phát biểu độ xác độ lệch phương pháp thí nghiệm này; độ xác phương pháp thí nghiệm phụ thuộc vào kỹ người thí nghiệm phù hợp thiết bị thí nghiệm tiện ích sử dụng Nói chung, tổ chức thoả mãn Tiêu chuẩn thực hành D 3740, xem có lực kỹ thực phương pháp thí nghiệm/lấy mẫu/giám sát Khi sử dụng tiêu chuẩn người sử dụng tiêu chuẩn phải ý dù có làm theo Tiêu chuẩn thực hành D 3740 không đảm bảo kết tin cậy Độ tin cậy kết phụ thuộc vào nhiều yếu tố Têu chuẩn thực hành D 3740 cung cấp phương tiện đánh giá vài yếu tố Bieniawski, Z T., vaf Van Heerdan, W L., “The Significant of Large – Scale In Situ Tests,” International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences, Vol 1, 1975 Heuze, F E., “Scale Effects in the Determination of Rock Mass Strength and Deformability,” Rock Mechanics, Vol 12, 1980, pp 167-192 DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ 5.1 Thiết bị chuẩn bị - Thiết bị cần thiết để cắt khối mẫu từ mặt lộ thiên tại, ví dụ máy cắt than đá, đục khí nén, hay dụng cụ cầm tay khác Không phép sử dụng thuốc nổ 5.2 Hệ thống chất tải: 5.2.1 Kích thuỷ lực kích phẳng - Thiết bị cần sử dụng tác dụng tải trọng phân bố lên toàn mặt mẫu Hệ thống chất tải phải có đủ lực ASTM D 4555-01 TCVN xxxx:xx ASTM D 4555-01 hành trình để chất tải lên hệ phá hoại Tránh sử dụng nhiều kích thuỷ lực có chung đường ống cấp 5.2.2 Hệ thống bơm thuỷ lực - Hệ thống cần thiết để cung cấp dầu cho kích với áp suất yêu cầu, áp suất kiểm soát để tạo tốc độ chuyển vị biến dạng không đổi, tốc độ tăng ứng suất không đổi Chú thích – Kinh nghiệm cho thấy việc chất tải có kiểm soát biến dạng tốt chất tải có kiểm soát ứng suất làm cho thí nghiệm ổn định hơn, an toàn Điều kết tính chất co ngắn biến dạng hầu hết loại đá vật liệu giống đá Một mức ứng suất tương ứng với nhiều giá trị biến dạng khác nhau, với mức biến dạng tiếp tục tăng thí nghiệm Một biện pháp để đạt biến dạng mẫu sử dụng máy bơm riêng biệt cho kích đặt tốc độ cấp dầu cho máy bơm giống Bơm phun dầu diesel tiêu chuẩn chứng minh phù hợp có khả tạo áp lực cung cấp lên tới 100 MPa Tốc độ cấp dầu cho máy bơm ấn định xác 5.3 Thiết bị đo lực tác dụng biến dạng mẫu: 5.3.1 Thiết bị đo lực - Thiết bị này, ví dụ hộp tải trọng điện, thuỷ lực hay học, cho phép đo tải trọng tác dụng với độ xác lớn ± 5% giá trị lớn thí nghiệm 5.3.2 Đồng hồ đo - Đồng hồ đo dạng số, thiết bị đo chuyển vị tương tự, với máy móc thô sơ gắn thiết bị, để đo sức căng phần ba tâm mặt mẫu với độ xác lớn ± 10-5 Phải đo biến dạng theo phương tải trọng tác dụng theo phương vuông góc xác định hệ số Poisson 5.4 Thiết bị hiệu chuẩn – Thiết bị để hiệu chuẩn hệ đo tải trọng chuyển vị, độ xác công tác hiệu chuẩn phải lớn độ xác phép đo thí nghiệm quy định 5.3.1 5.3.2 TRÌNH TỰ 6.1 Chuẩn bị mẫu: 6.1.1 Cắt mẫu theo kích thước yêu cầu từ mặt đá lộ thiên (Hình 1) Mẫu phải có tỉ số chiều cao bề rộng nhỏ từ 2.0 đến 2.5 Tỉ số bề rộng mẫu lớn bề rộng mẫu nhỏ gần 1.0 tốt 6.1.1.1 Trước hết, loại bỏ phần đá xốp đá bị hư hỏng Tiến hành cắt theo chiều thẳng đứng mô tả Hình để tạo mặt thẳng đứng mẫu Độ đồng kích thước mặt mẫu thí nghiệm thẳng đứng không sai lệch 20 mm Nếu có sai lệch vậy, phải loại bỏ mẫu Tiến hành cắt theo phương ngang để tạo mặt mẫu Loại bỏ phần đá xốp đẽo gọt mẫu theo kích thước cuối dụng cụ cầm tay Chú thích – Không thể xác định kích thước mẫu phụ thuộc nhiều vào đặc trưng đá, ví dụ, chiều dày địa tầng, mức độ dễ dàng TCVN xxxx:xx ASTM D 4555-01 việc chuẩn bị mẫu Nên thực số thí nghiệm với mẫu có bề rộng 0.5 m cần tăng kích thước mẫu đạt giá trị cường gần không đổi Có thể mẫu thí nghiệm lớn phải có bề rộng nhỏ lớn 10 lần kích thước trung bình mảnh vỡ lớn tính không liên tục Hình – Trình tự cắt đào để chuẩn bị mẫu 6.1.2 Làm kiểm tra mẫu Ghi lại chi tiết cấu trúc địa chất khối tính chất mặt phản lực khối Đo đặc trưng hình học mẫu, gồm đặc trưng hình học phát khối, với độ xác lớn mm Chuẩn bị ảnh vẽ để minh học đặc điểm địa chất hình học 6.1.3 Đổ đá kê bê tông, có cốt thép, để bao lấy mặt mẫu (Hình 2) Tấm đá kê phải có đủ cường độ chịu tải trọng tác dụng lớn Mặt đá kê phải phẳng phạm vi ± 5O mặt phẳng khối ASTM D 4555-01 TCVN xxxx:xx ASTM D 4555-01 Hình – Bố trí thí nghiệm 6.1.4 Di chuyển phần đá phía mẫu để tạo chỗ trống để đặt kích gia tải Cắt đá xuống tới tầng có đủ cường độ để đảm bảo phản lực an toàn Thông thường, phải đổ đá kê phản lực bê tông để phân bố tải trọng lên mái để ngăn không cho kích bị biến dạng dịch chuyển trình thí nghiệm Mặt khối phản lực phải phẳng phạm vi ± mm phải song song với mặt mẫu phạm vi ± 5O Bảo dưỡng toàn bê tông thời gian đủ để tạo cường độ chịu tải trọng tác dụng lớn Chú thích - Nếu không sử dụng nắp bê tông thiết kế phù hợp phía mẫu, góc cạnh mẫu bị phá hoại trước phần tâm bị phá hoại Khi đó, kích góc dừng hoạt động, cần kiểm tra lại kết thí nghiệm Nếu có thể, nắp bê tông phải thiết kế để đảm bảo phân bố ứng suất góc phần ba đỉnh đáy mẫu gần giống 6.1.5 Lắp đặt kích gia tải, ép, thiết bị đo tải trọng kiểm tra để đảm bảo phận hoạt động dự kiến Lắp đặt kiểm tra thiết bị đo chuyển vị Hiệu chuẩn tất các dụng cụ đo trước sau lần thí nghiệm 6.2 Thí nghiệm: 6.2.1 Tác dụng tải trọng ban đầu khoảng phần mười tải trọng thí nghiệm dự tính lớn kiểm tra kích để đảm bảo kích tiếp xúc chắn với ép chất tải Kiểm tra lại thiết bị đo chuyển vị để đảm bảo chúng gắn chắn hoạt động tốt Ghi lại số đọc tải trọng chuyển vị TCVN xxxx:xx ASTM D 4555-01 6.2.2 Tăng tải trọng tác dụng lên mẫu cách cấp dầu với tốc độ chậm không đổi cho kích Tốc độ biến dạng mẫu không đổi qua bề mặt mẫu thí nghiệm, chẳng hạn ghi lại tốc độ chuyển vị nằm khoảng 15 mm/giờ mặt bốn mặt khối mẫu 6.2.3 Ghi lại số đọc tải trọng tác dụng chuyển vị cấp để xác định đủ đường cong tải trọng - chuyển vị hay ứng suất - chuyển vị Đường cong phải có 10 điểm, cách từ đến tải trọng phá hoại 6.2.4 Trừ có quy định khác, phải dừng thí nghiệm mẫu bị phá hoại Sự phá hoại mẫu giảm áp suất thuỷ lực xuống nhỏ ½ giá trị tác dụng lớn nhất, không hoà hợp mẫu đến mức độ mà hẹ chất tải trở lên không hiệu nguy hiểm cho thí nghiệm tiếp tục Phải ghi lại mô hình phá huỷ mẫu vẽ phác hoạ tất vết nứt phát triển mặt phá hoại TÍNH TOÁN 7.1 Tính cường độ chịu nén trục mẫu cách chia tải trọng lớn tác dụng lên mẫu trình thí nghiệm cho diện tích mặt cắt ngang ban đầu mẫu 7.2 Trừ phi có quy định khác, mô đun biến dạng mẫu tính mô đun tiếp tuyến Et50 phần hai cường độ nén trục lớn Xác định mô đun cách vẽ đường tiếp tuyến với đường cong ứng suất - biến dạng 50% tải trọng lớn nhất, trị số đo đường tiếp tuyến gọi E t50 Thể đường cong ứng suất - biến dạng cách xây dựng tính toán sử dụng việc xác định thông số này, giá trị mô đun khác 7.3 Có thể thí nghiệm số mẫu có kích thước khác vẽ đồ thị xu hướng giá trị cường độ ảnh hưởng kích thước, mô tả Hình BÁO CÁO 8.1 Báo cáo thông tin sau: 8.1.1 Sơ đồ mô tả chi tiết vị trí mẫu thí nghiệm, hệ thống mẫu đánh số sử dụng, vị trí mẫu so với đặc điểm địa chất hình học khu vực 8.1.2 Ảnh, vẽ bảng ghi chi tiết đặc điểm địa chất hình học mẫu, tốt bao gồm liệu thí nghiệm dạng số để đặc trưng cho đá Đưa ý cụ thể mô tả chi tiết mô hình khe nứt, mặt hướng nằm, tính chất không liên tục khối mẫu 8.1.3 Mô tả, kèm theo sơ đồ, thiết bị phương pháp thí nghiệm sử dụng 8.1.4 Kết thí nghiệm dạng bảng, gồm giá trị tải trọng chuyển vị đo được, với tất liệu tính toán, kết hiệu chuẩn, chi tiết tất điều chỉnh sử dụng ASTM D 4555-01 TCVN xxxx:xx ASTM D 4555-01 Hình – Ví dụ lý thuyết thể kết liệu cường độ 8.1.5 Biểu đồ thể tải trọng - biến dạng ứng suất - biến dạng, bao gồm điểm thể tất liệu đo được, đường cong qua điểm Thể trị số cường độ nén trục, với tất phép dựng hình sử dụng để xác định mô đun biến dạng tham số đàn hồi khác Thể dạng sơ đồ mô tả cách thức mẫu bị phá hoại 8.1.6 Bảng biểu đồ tổng hợp thể giá trị cường độ nén trục mô đun biến dạng, thể thay đổi giá trị hàm số hình dạng, kích thước đặc điểm đá thí nghiệm ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ SAI SỐ 9.1 Độ xác - Do tính chất đá thí nghiệm theo phương pháp này, việc tạo nhiều mẫu thí nghiệm có đặc trưng vật lý đồng thực tốn Vì vậy, tiến hành thí nghiệm mẫu kết quả, Tiểu ban D18.12 xác định khác thí nghiệm xảy sai khác thay đổi mẫu thay đổi người thực công tác thí nghiệm phòng Tiểu ban D18.12 hoan nghênh đề xuất có khả phát triển độ xác có thực 9.2 Sai số - Không có trị số tham chiếu cho khối đá phương pháp chấp nhận, xác định sai số 10 CÁC TỪ KHOÁ 10.1 Thí nghiệm nén; biến dạng; thí nghiệm chất tải ứng suất trường TCVN xxxx:xx ASTM D 4555-01 TÓM TẮT NHỮNG THAY ĐỔI Phù hợp với sách Uỷ ban D18, phần vị trí thay đổi với tiêu chuẩn từ lần xuất cuối (2001) mà ảnh hưởng đến việc sử dụng tiêu chuẩn (1) Cập nhật thông tin thích (2) Cập nhật thông tin thích Hiệp hội ASTM chức đánh giá hiệu lực quyền sáng chế xác nhận với hạng mục đề cập tiêu chuẩn Người sử dụng tiêu chuẩn phải ý việc xác định hiệu lực quyền sáng chế nguy xâm phạm quyền hoàn toàn trách nhiệm Hiệp hội Tiêu chuẩn Ủy ban kỹ thuật có trách nhiệm duyệt lại vào lúc năm xem xét lần sửa đổi gì, chấp thuận thu hồi lại Mọi ý kiến khuyến khích nhằm sửa đổi tiêu chuẩn tiêu chuẩn bổ sung phải gửi thẳng tới Trụ sở ASTM Mọi ý kiến nhận xem xét kỹ lưỡng họp Ủy ban kỹ thuật có trách nhiệm người đóng góp ý kiến có thẻ tham dự Nếu nhận thấy ý kiến đóng góp không tiếp nhận cách công người đóng góp ý kiến gửi thẳng đến địa Ủy ban tiêu chuẩn ASTM sau đây: Tiêu chuẩn bảo hộ ASTM, 100 Barr Habor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959, United States Để in riêng tiêu chuẩn (một hay nhiều bản) phải liên lạc với ASTM theo địa 610-832-9585 (điện thoại), 610-832-9555 (Fax), service@astm.org (e-mail); qua website ASTM (www.astm.org) ... thể giá trị cường độ nén trục mô đun biến d ng, thể thay đổi giá trị hàm số hình d ng, kích thước đặc điểm đá thí nghiệm ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ SAI SỐ 9.1 Độ xác - Do tính chất đá thí nghiệm theo phương... đá, phụ thuộc vào điều kiện sử d ng Cường độ chịu nén nhỏ 35 MPa RQD nhỏ 50% Ý NGHĨA VÀ SỬ D NG 4.1 Vì phương pháp đáng tin cậy để d báo tổng chiều d i số liệu biến d ng khối đá từ kết thí nghiệm. .. trị biến d ng khác nhau, với mức biến d ng tiếp tục tăng thí nghiệm Một biện pháp để đạt biến d ng mẫu sử d ng máy bơm riêng biệt cho kích đặt tốc độ cấp d u cho máy bơm giống Bơm phun d u diesel