ASTM d 4395 04 xác định môđun biến dạng của khối đá tại hiện trường theo phương pháp chất tải bằng bàn nén mềm

ASTM D 4395 – 04 TCVN xxxx:xx Tiêu chuẩn thí nghiệm Xác định môđun biến dạng khối đá trường theo phương pháp chất tải bàn nén mềm1 ASTM D 4395 - 04 Tiêu chuẩn ban hành với tên cố định D 4394; số liền sau tên tiêu chuẩn năm tiêu chuẩn áp dụng, trường hợp có sửa đổi, năm sửa đổi cuối Số ngoặc năm tiêu chuẩn phê chuẩn Chỉ số (∈) thay đổi biên tập theo phiên sửa đổi hay phê chuẩn lại gần PHẠM VI ÁP DỤNG * 1.1 Phương pháp thí nghiệm bao gồm công tác chuẩn bị, thiết bị, trình tự thí nghiệm, chiết giảm số liệu xác định môđun biến dạng khối đá theo phương pháp chất tải bàn nén mềm 1.2 Phương pháp thí nghiệm thiết kế để thực buồng nhỏ nằm bề mặt; nhiên tiến hành phương pháp bề mặt điều chỉnh phù hợp 1.3 Phương pháp thí nghiệm thường tiến hành song song vuông góc với trục áp lực biết trước, theo tải trọng thiết kế 1.4 Có thể thực thí nghiệm theo thời gian mà tiêu chuẩn không nêu nêu tiêu chuẩn khác 1.5 Các giá trị thu thập qua quan sát tính toán phải tuân thủ quy định số thập phân nguyên tắc làm tròn nêu Tiêu chuẩn thực hành D 6026 1.5.1 Phương pháp xác định cách thu thập, tính toán hay cách ghi lại số liệu tiêu chuẩn không liên quan trực tiếp đến độ xác số liệu dùng cho trình thiết kế hay sử dụng khác, hai Việc áp dụng kết thu theo tiêu chuẩn nằm phạm vi tiêu chuẩn 1.6 Các thông số tiêu chuẩn theo hệ đơn vị inch-pound 1.7 Các tài liệu tham khảo đính kèm với tiêu chuẩn cung cấp thông tin khác phương pháp thí nghiệm 1.8 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 Mục trình bày số hạn chế _ TCVN xxxx:xx ASTM D 4395 – 04 Phương pháp thí nghiệm thuộc phạm vi áp dụng 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, 2004 Xuất vào tháng năm 2004 Bản gốc phê duyệt năm 1984 Lần xuất cuối trước phê duyệt năm 1998 D 4395-84 (1998) * Phần tóm tắt thay đổi đề cập cuối tiêu chuẩn TÀI LIỆU VIỆN DẪN 2.1 Tiêu chuẩn ASTM: D 653 Thuật ngữ liên quan đến đất, đá chất lỏng chịu nén D 2113 Tiêu chuẩn thực hành phương pháp khoan lõi kim cương khảo sát trường 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 D 4394 Phương pháp thí nghiệm xác định môđun biến dạng khối đá trường phương pháp bàn nén cứng D 4403 Tiêu chuẩn thực hành thiết bị đo độ giãn sử dụng cho đá D 4879 Hướng dẫn lập đồ địa chất công trình mở ngầm lớn đá D 5079 Tiêu chuẩn thực hành bảo quản vận chuyển mẫu lõi đá D 5434 Hướng dẫn công tác khoan tạo lỗ trường công tác thăm dò đất đá mặt đất D 6026 Tiêu chuẩn thực hành sử dụng số chữ số thập phân sau dấu phẩy số liệu địa chất D 6032 Phương pháp thí nghiệm để xác định Chỉ số chất lượng đá (RQD) lõi đá 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 THUẬT NGỮ 3.1 Các thuật ngữ dùng phương pháp thí nghiệm xem mục Thuật ngữ D 653 3.2 Khái niệm thuật ngữ dùng tiêu chuẩn này: 3.2.1 Độ võng - dịch chuyển bản, bê tông, đá tương ứng chiều với chiều lực tác dụng 3.2.2 Bàn nén mềm - mặt lý thuyết, bàn nén độ cứng ASTM D 4395 – 04 TCVN xxxx:xx 3.2.3 Tải trọng - tổng tải trọng tác dụng lên bề mặt đá 3.2.4 Môđun biến dạng toàn phần – Độ dốc đường cong ứng suất - biến dạng nối đỉnh đường cong xác định từ chu kỳ áp lực liên tiếp (xem Hình 1) Hình - Biến dạng bề mặt đá hàm áp lực gối 3.2.5 Môđun biến dạng phục hồi – môđun tiếp tuyến đường cong ứng suất - biến dạng trạng thái không tải Môđun thường có giá trị cao môđun khác sử dụng để tính toán có điều kiện không tải Sự chênh lệch môđun tiếp tuyến môđun phục hồi thể khả trễ vật liệu khả tiêu phí lượng (xem Hình 2) 3.2.6 Môđun biến dạng cát tuyến – độ dốc đường cong ứng suất - biến dạng ứng suất có giá trị ứng suất có giá trị Nên sử dụng môđun bước tải trọng đủ từ tới giá trị tải trọng mong muốn (xem Hình 2) 3.2.7 Môđun biến dạng tiếp tuyến – độ dốc đường cong ứng suất - biến dạng xác định từ đoạn đường cong tải trọng người khảo sát đánh giá thông số đặc trưng hiệu ứng đàn hồi Nó bỏ qua ảnh hưởng đường cong phía cuối phù hợp thay đổi ứng suất nhỏ Tỉ số môđun cát tuyến môđun tiếp tuyến sử dụng công cụ để xác định phá hoại ứng suất vật liệu (xem Hình 2) TCVN xxxx:xx ASTM D 4395 – 04 Hình – Quan hệ môđun tiếp tuyến, môđun cát tuyến môđun phục hồi TÓM TẮT PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 4.1 Diện tích hai mặt song song đối diện buồng thí nghiệm phải phẳng nhẵn 4.2 Hệ thống chất tải thuỷ lực gồm kích phẳng, phận phản lực, phận cứng khác có liên quan lắp đặt hai mặt đá kê gối vữa đặt mặt 4.3 Nếu độ võng đo khối đá, cần phải lắp đặt thiết bị đo độ giãn đá theo quy định Tiêu chuẩn thực hành D 4403 4.4 Hai mặt gia tải dỡ tải cấp, biến dạng khối đá bề mặt hay bên khối đá đo sau cấp tải trọng Sau tính môđun biến dạng Ý NGHĨA VÀ SỬ DỤNG 5.1 Kết từ phương pháp thí nghiệm dùng để dự đoán dịch chuyển khối đá tải trọng từ công trình từ việc thi công ngầm Đây số thí nghiệm thường áp dụng Các môđun xác định trường thường nhỏ môđun đàn hồi xác định phòng thí nghiệm 5.2 Giá trị môđun xác định theo phương pháp đàn hồi tác dụng tải trọng rải (ứng suất đều) lên diện tích tròn bán không gian vô hạn đàn hồi 5.3 Thông thường, thí nghiệm tiến hành nhiệt độ phòng, nhiên thực thí nghiệm nhiệt độ khác thiết bị hiệu chỉnh thay Chú thích – Độ tin cậy kết thực từ tiêu chuẩn 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 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ASTM D 4395 – 04 TCVN xxxx:xx 6.1 Đá bên vùng chịu tải thường không đồng giả thuyết lý thuyết Đá chống lại tác dụng tải trọng theo đặc trưng biến dạng cục Vì vậy, công tác đo độ võng điểm khác bề mặt đá dường bị ảnh hưởng nhiều đặc trưng biến dạng khối đá vị trí dẫn đến kết nhận không đại diện cho khối đá Việc sử dụng độ võng phẳng trung bình giảm bớt vấn đề 6.2 Việc đo độ võng khối đá sử dụng đồng hồ định có chiều dài tương ứng với đặc trưng biến dạng trung bình khối đá điểm đo Tuy nhiên, điều dẫn đến ba hạn chế Trước hết, khối đá thí nghiệm mức độ ứng suất thấp trừ điểm đo nằm gần bề mặt đá vậy, gặp phải khó khăn giống đo bề mặt Các thí nghiệm mức ứng suất thấp cho giá trị môđun không tin cậy cấu trúc vi mô, khe nứt, tính không liên tục khác khối đá bị mở rộng Thứ hai, xáo trộn gắn chuyển đổi độ võng khối đá khó xác định Các kỹ thuật phương pháp thí nghiệm thiết kế để giảm thiểu tối đa xáo trộn Thứ ba, đá có mô đun lớn, độ xác thiết bị không đủ kết tin cậy 6.3 Tốc độ-thời gian gia tải không ảnh hưởng tới giá trị môđun 6.4 Các tính toán không xét đến lịch sử ứng suất đá 6.5 Phương pháp thí nghiệm không đo hệ số Poison, hệ số phải giả định xác định từ thí nghiệm phòng DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ 7.1 Các thiết bị cần thiết để thực thí nghiệm bao gồm hạng mục: Chuẩn bị địa điểm thí nghiệm, khoan hình trụ hố khoan thí nghiệm, đo biến dạng đá, gia tải khống chế tải trọng thí nghiệm, ghi chép lại số liệu thí nghiệm vận chuyển thiết bị khác đến trường thí nghiệm 7.2 Thiết bị dùng cho công tác chuẩn bị địa điểm thí nghiệm - Gồm phân loại thiết bị đào đất, máy khoan búa đục đá Không phép thực phá nổ hoàn thành công đoạn cuối công tác chuẩn bị địa điểm thí nghiệm Nếu có thể, máy khoan tạo hố khoan thí nghiệm phải có khả lấy lõi khoan từ độ sâu tối thiểu 30 ft (10 m) 7.3 Thiết bị thăm dò hố khoan - Một số thiết bị thăm dò thường sử dụng để kiểm tra hố khoan thí nghiệm nhằm so sánh điều chỉnh đặc trưng địa chất quan sát từ lõi khoan lõi khoan khôi phục không lấy lõi khoan định 7.4 Thiết bị đo biến dạng – Các thiết bị dùng để đo biến dạng bao gồm thiết bị đo độ giãn hố khoan có độ tin cậy cao đặt nhiều vị trí (MPBX) cho hố khoan thí nghiệm đồng hồ đo đường kính hố đào Để đo biến dạng bề mặt, thường sử dụng đồng hồ đo có mặt số, chuyển đổi vi phân thay đổi tuyến tính (LVDTs) Độ xác tối thiểu phải ± 0.0001 in (0.0025 mm), bao gồm sai số thiết bị đọc, độ nhạy tối thiểu 0.00005 in (0.0013 mm) Khi sai số vượt 0.0004 in (0.01 TCVN xxxx:xx ASTM D 4395 – 04 mm) huỷ bỏ kết thí nghiệm môđun khối đá vượt 5x10 psi (3.5x104 MPa) 7.5 Thiết bị gia tải - Thiết bị gia tải gồm thiết bị tạo lực phận chịu áp lực (thường có dạng ống thép ống nhôm có thành dày) để truyền tải trọng Kích phẳng mặt đá dùng để gia tải phải có đủ phạm vi thay đổi để đảm bảo chuyển vị đá giữ áp lực khoảng 3% Chúng phải đặt cho hai dịch chuyển lên theo phương song song phạm vi cho phép Gối dạng hình cầu với sức chịu tải phù hợp nối với nén chịu tải 7.6 Thiết bị đo lực – Có thể sử dụng đồng hồ đo áp lực/ chuyển đổi hộp tải trọng để đo áp lực kích phẳng Đồng hồ đo áp lực chuyển đổi phải có độ xác tối thiểu ± 20 psi (± 0.14 MPa), bao gồm sai số thiết bị đọc, độ nhạy tối thiểu 10 psi (0.069 MPa) Độ xác hộp tải trọng tối thiểu ± 1000 lbf (± 4.4 kN) bao gồm sai số thiết bị đọc độ nhạy tối thiểu 500 lbf (2.22 kN) 7.7 Đá kê gối – Vật liệu đá kê gối phải có môđun không lớn môđun loại đá tiến hành thí nghiệm, xác định từ mẫu nguyên dạng Thông thường, sử dụng loại vữa xi măng nguyên chất thời gian bảo dưỡng không vài ngày Nếu cần thiết, thêm tro bay vật liệu phù hợp khác để giảm độ cứng LƯU Ý VỀ AN TOÀN 8.1 Tất người tham gia thực thí nghiệm phải có trình độ phù hợp với qui định đảm bảo chất lượng Phụ lục A1 8.2 Điều chỉnh tất dụng cụ thiết bị cho phù hợp với quy định mục Nếu không đưa yêu cầu, quy định thiết bị nhà sản xuất xem tài liệu hướng dẫn cần lưu ý để thiết bị làm việc tốt Phải tiến hành điều chỉnh khả làm việc cách hiệu chuẩn thiết bị hệ thống đo đạc Công tác hiệu chuẩn hồ sơ phải phù hợp với Phụ lục A1 8.3 Phải tuân thủ yêu cầu an toàn theo tiêu chuẩn an toàn thích hợp Đường áp lực phải tiến hành thử khí để ngăn ngừa phá hoại hệ thống áp lực Tổng biến dạng không vượt độ giãn kích phẳng, thông thường độ giãn khoảng 3% đường kính kích phẳng kim loại ĐIỀU KIỆN TẠI HIỆN TRƯỜNG Chú thích – Các hướng dẫn trình bày phần thuộc lĩnh vực quan tổ chức yêu cầu thí nghiệm nhằm tạo thuận lợi việc định nghĩa phạm vi phát triển yêu cầu với điểm thí nghiệm cụ thể cho toàn chương trình thí nghiệm 9.1 Tiến hành thí nghiệm khu vực khối đá có khác biệt kết cấu mà diện tích lựa chọn phải có tính đại diện mặt địa chất khối đá Thực thí nghiệm khu vực khối đá đặc tính đứt đoạn, vùng đứt gẫy, hang động, thể vùi, đặc tính tương tự để đánh giá ảnh hưởng chúng Cần ASTM D 4395 – 04 TCVN xxxx:xx phải thiết kế chương trình thí nghiệm cho ảnh hưởng địa chất cục phân biệt rõ ràng 9.2 Kích thước bàn nén xác định từ địa chất cục bộ, áp lực phải chịu, kích thước buồng thí nghiệm Cần xác định thông số trước tiến hành đào buồng thí nghiệm Các kích thước buồng tối ưu xấp xỉ khoảng sáu lần đường kính bàn nén; thường dùng bàn nén có đường kính khoảng từ 1/2 đến 31/4 ft (0.5 đến m) Các kích thước khác phụ thuộc vào chi tiết trường 9.3 Ảnh hưởng không đẳng hướng phải nghiên cứu thí nghiệm định hướng thích hợp: ví dụ, song song vuông góc với lớp trình tự trầm tích hoá, song song vuông góc với trục dọc dòng bazan 9.4 Phải tiến hành thí nghiệm vị trí không bị ảnh hưởng thay đổi kết cấu công tác đào buồng thí nghiệm Những vùng đá có ảnh hưởng đến độ võng đo thí nghiệm chất tải bàn nén phụ thuộc vào đường kính bàn nén tải trọng tác dụng Bàn nén tải trọng lớn dùng để đo phản ứng đá cách xa buồng thí nghiệm Vì vậy, đá xung quanh buồng thí nghiệm bị phá hoại trình đào, mục tiêu thí nghiệm nhằm xác định đặc điểm biến dạng khu vực bị phá hoại, cần tiến hành thí nghiệm bàn nén đường kính nhỏ bề mặt bị đào thích hợp Nếu cần xác định giá trị môđun không xáo trộn trường cần phải sử dụng bàn nén có đường kính lớn tải trọng lớn hơn, tiêu chuẩn thực hành hạn chế kích thước thiết bị Một giải pháp khác thực khu vực thí nghiệm trình tự đào chặt chẽ, làm nứt nẻ gây nổ nhẹ để hạn chế phá hoại đá kết cần bàn nén tải trọng lớn 9.5 Các lõi khoan, có phải lấy mẫu thí nghiệm để xác định tiêu chất lượng đá (RQD), khoảng cách nứt gẫy, cường độ biến dạng theo Quy định D 5434 Phương pháp thí nghiệm D 6032 9.6 Các điều kiện trường định công tác chuẩn bị địa điểm việc thi công đá kê gối phải thực sau đào 10 TRÌNH TỰ 10.1 Một sơ đồ lắp đặt thí nghiệm tối ưu thể Hình Tấm ván gỗ đặt vị trí thích hợp (không thể hình) giúp cho việc thi công dễ dàng định hướng cho tất phận thí nghiệm TCVN xxxx:xx ASTM D 4395 – 04 Hình – Sơ đồ bố trí thí nghiệm nén mềm 10.2 Việc thực thí nghiệm qua “đường kính” dây cung hầm hai bề mặt chịu áp lực song song với mặt phẳng có hướng vuông góc với hướng đẩy tổ hợp tác dụng tải trọng 10.3 Chuẩn bị bề mặt chịu tải: 10.3.1 Phương pháp - Chuẩn bị bề mặt phải cho gây phá hoại cho bề mặt đá hoàn thiện Có thể phải khoan tạo lỗ để đạt chiều sâu đồng Phần đá lại hố khoan làm đánh bóng di chuyển chút bề mặt đạt độ phẳng cần thiết Ngoài ra, đá tốt cứng, sử dụng công tác phá nổ kiểm soát với lượng nhỏ để dọn dẹp vật liệu sót lại Đối với vật liệu mềm hơn, dùng thiết bị cắt mài thô 10.3.2 Kích cỡ - Bề mặt đá chuẩn bị phải rộng nửa đường kính kích phẳng tính từ mép kích trình thí nghiệm 10.3.3 Chất lượng đá - Chuẩn bị bề mặt chịu nén đá cứng Dọn bỏ phần đá xốp vỡ sau đào Có thể phát vết vỡ sâu âm nông dùng búa đập vào bề mặt đá; loại bỏ lớp vật liệu 10.3.4 Độ nhẵn - Bề mặt đá chuẩn bị nhẵn tốt Trong trường hợp độ lệch mặt phẳng điểm cao thấp không vượt in (25 mm) 10.3.5 Làm – Sau chuẩn bị bề mặt phải rửa cọ nước để loại bỏ hết hạt xốp bụi bẩn trình làm nhẵn 10.4 Lập đồ địa chất bề mặt chịu áp lực dùng để thí nghiệm vị trí thí nghiệm, mặt mặt cắt ngang Nên áp dụng Hướng dẫn D 4879 phù hợp ASTM D 4395 – 04 10.5 TCVN xxxx:xx Thi công đá kê gối - Tiến hành thi công đá kê gối, với kích phẳng vào vị trí, cách đổ lớp vật liệu làm đệm vào bề mặt đá kích Đổ vật liệu vào ván khuôn đặt xung quanh mép kích Trường hợp không sử dụng phương pháp thí nghiệm gần thẳng đứng, phải dùng kê xi măng Trong trường hợp này, kích phẳng thấp phải đặt trực tiếp lên đá kê gối trước bảo dưỡng Nên sử dụng bảng dạng hạt (bằng mảnh gỗ nhựa thông) mỏng (khoảng ½ in) (13 mm)) vật liệu khác phù hợp chế tạo trước để bao lấy kích thước bàn kích phía bảng phía đối diện phải đặt kích phẳng đá kê gối Trong trường hợp, cần ý để tránh tượng túi khí bọt khí đá kê gối Độ dày kê không lớn 1.5 in./ft (38 mm/0.305 m) đường kính bàn kích điểm Các yêu cầu kích thước thể Hình Hình – Các kích thước cho phép bề mặt đá đá kê gối, thí nghiệm chất tải nén mềm 10.6 Các điểm đo: 10.6.1 Đo bề mặt - Tiến hành đo đạc biến dạng bề mặt đá mép đá kê gối điểm cách xung quanh mép đá kê Nếu việc đo tiến hành đá tâm phần diện tích chịu tải dùng kích phẳng dạng hình khuyên, cần đo điểm cách xung quanh mép vòng tròn mở bên hình vành khuyên Gắn chặt đá kê gối lên bề mặt đá điểm đo bề mặt Bổ sung chuyển đổi biến dạng để đo độ võng đá Thông thường, điều có nghĩa phải gắn chuyển đổi vị trí bên vùng chịu ảnh hưởng thí nghiệm Trong trường hợp, chuyển đổi không gắn vào thiết bị gia tải Lắp đặt điểm đo ngang hầm dụng cụ mô tả Tiêu chuẩn thực hành D 4403 10.6.2 Đo bên khối đá: 10.6.2.1 Nếu cần phải xác định biến dạng khối đá, thường tiến hành đo dọc theo đường thẳng lệch 5o so với phương tải trọng vị trí đo cách xa đường tâm không lớn bề rộng đá kê gối 10% 10.6.2.2 Các hố khoan thí nghiệm nhỏ tốt Các hố khoan phải khoan quay-kim cương mặt đối diện liên tục lấy lõi lập hình trụ hố khoan Thay cho yêu cầu cụ thể công tác khoan, Tiêu chuẩn thực hành D 2113 xem yêu cầu tối thiểu Cần bảo dưỡng lõi khoan dùng cho thí nghiệm phòng theo quy định Tiêu chuẩn thực hành D 5079 Mọi liệu hố khoan thích hợp phải thêm vào đồ địa chất TCVN xxxx:xx ASTM D 4395 – 04 10.6.2.3 Lựa chọn vị trí điểm đo việc kiểm tra lõi đá thăm dò hố khoan thiết bị thăm dò thiết bị khác phù hợp Bố trí điểm đo mặt có khe nứt, lớp đá mỏng, vỉa than đá, tương tự Bố trí điểm đo phạm vi đường kính kích phẳng bề mặt đá Định vị hai điểm đo sâu cách mặt chịu nén lần đường kính kích phẳng từ bề mặt chịu tải để nằm vùng ảnh hưởng phép đo tính toán 10.6.2.4 Công tác lắp đặt trình tự đo thiết bị đo đạc hay thiết bị đo độ giãn trình bày Tiêu chuẩn thực hành D 4403 Kéo dài đầu thiết bị đo độ giãn từ bề mặt hố khoan kết thúc mặt tầm đá kê Trước thi công đá kê gối, cần phải dùng chloride polyvinyl ống cao su để che đầu thiết bị đo 10.7 Kiểm tra trước thí nghiệm - Kiểm tra điện tử học tất phận thiết bị sau lắp đặt hố khoan Sau lắp đặt phận gia tải khống chế tải trọng, tiến hành kiểm tra thiết bị khác Kiểm tra lần cuối tất phận học, thuỷ lực điện tử sau đổ đá kê gối bê tông lặp lại lần trước thực giai đoạn tăng tải Hình - Biến dạng bề mặt đá theo thời gian 10.8 Chu trình tạo áp lực: 10.8.1 Phải tiến hành quan sát suốt chu trình tạo áp lực để điều chỉnh yêu cầu tốc độ thời gian cho chu trình tốt 10.8.2 Thông thường, để đạt tới áp lực cuối cần thực năm chu trình tạo áp lực, chu trình gồm mười khoảng chia cách phút Nếu có thể, chu trình xấp xỉ với tải trọng thiết kế, chu trình cao xấp xỉ hai lần tải trọng thiết kế Các chu trình không thiết phải cách Cần giữ giai đoạn không tải với tốc độ không đổi, trì tải trọng từ biến ổn định Ghi lại số đọc độ võng sau bước tăng tải giảm tải Duy trì áp lực lớn áp lực chu trình 10 phút, ghi lại số đọc độ võng sau phút lần Hình trình bày trình tự gia tải gồm năm chu kỳ 10 ASTM D 4395 – 04 TCVN xxxx:xx Hình - Bảng số liệu thí nghiệm môđun biến dạng trường 10.8.3 Sự hạn chế thời gian phải hiệu chỉnh lại trình tự thực trước Ít nhất, phải giữ áp lực lớn tối thiểu 10 phút 10.8.4 Nếu cần thiết, xác định biến dạng tức thời từ biến ban đầu từ phương pháp thí nghiệm Hình trình bày mối quan hệ biến dạng theo thời gian cấp tải trọng 10.8.5 Số liệu – Ghi lại số liệu theo mẫu Hình in kết chuyển vị ứng với cấp tải trọng trình bày Hình 7, xem nhỏ cho thí nghiệm 11 TCVN xxxx:xx ASTM D 4395 – 04 Hình - Biến dạng theo chiều sâu, tham chiếu đến neo sâu nhât 11 TÍNH TOÁN 11.1 Các phương trình dựa phương pháp đàn hồi với tải trọng phân bố (ứng suất không đổi) tác dụng lên diện tích hình tròn môi trường bán không gian đàn hồi đẳng hướng3 Các độ võng định nghĩa chuyển vị phương với tải trọng tác dụng _ Nguồn gốc phương trình lấy từ: Timosenko, S., and Goodier, J.N.,Theory of Elasticity, McGaw-Hill, New York, 1951 11.1.1 Tính môđun biến dạng, E – Tính môđun E, theo độ võng tâm diện tích chịu tải hình tròn bề mặt đá sau: ( ) − γ QR E= WC (1) đó: γ = Hệ số Poison đá, Q = áp lực tác dụng lên diện tích chịu tải, lbf/in (MPa), 12 ASTM D 4395 – 04 R TCVN xxxx:xx = bán kính phần diện tích chịu tải, in (mm), Wc = độ võng tâm diện tích chịu tải, in (mm) Tính môđun E, theo độ võng mép diện tích chịu tải hình tròn bề mặt đá sau: E= ( ) − γ QR πWe (2) đó: We = độ võng mép diện tích chịu tải, in (mm) Tính môđun E, theo độ võng điểm khối đá nằm tâm diện tích chịu tải hình tròn sau: ( 2Q − γ E= WZ ) (( R +Z2 ) 1/ ) −Z − ( QZ (1 + γ ) Z R2 + Z WZ ( ) −1 / ) −1 (3) đó: Z = chiều sâu tâm diện tích chịu tải, in (mm), Wz = độ võng chiều sâu z, in (mm) Tính môđun E, theo độ võng tâm diện tích chịu tải dạng vành khuyên bề mặt đá sau: ( ) 2Q − γ ( R2 − R1 ) E= WC (4) đó: R2 = bán kính vành khuyên, in (mm), R1 = bán kính vành khuyên, in (mm) Tính môđun E, theo độ võng mép diện tích chịu tải trọng dạng vành khuyên bề mặt đá sau: E= ( ) 4Q − γ ( R2 − R1 ) πWe (5) Tính môđun E, theo độ võng điểm nằm khối đá nằm tâm diện tích chịu tải dạng vành khuyên sau: E= ( 2Q − γ WZ ) [( R [( 2 +Z2 ) QZ (1 + γ ) + R1 + Z WZ 1/ ) ( − R12 + Z −1 / ( ) − R +Z 2 1/ ) ] −1 / 13 ] (6) TCVN xxxx:xx ASTM D 4395 – 04 Độ võng, Wz, dọc theo đường tâm bên diện tích chịu tải trình bày dạng tổng quát (theo inch mm) từ phương trình phương trình sau: WZ = Q K Z E (7) Từ đó, ta tính toán môđun E, từ độ võng tương đối hai điểm nằm trọng tâm diện tích chịu tải sau: E =Q K Z1 − K Z (8) Wz1 - WZ đó: 11.2 Kz K z = hệ số địa chất tương ứng độ sâu z1 z2, Wz , Wz = độ võng tương ứng độ sâu z1 z2, in (mm) Tính giá trị nhỏ vật liệu kết cấu đá, trị số, phạm vi, độ lệch tiêu chuẩn môđun trung bình, giới hạn cho phép trị số trung bình 95% 12 BÁO CÁO 12.1 Mục đích phần để thiết lập yêu cầu tối thiểu cho báo cáo hoàn thành báo cáo ứng dụng Có thể bổ sung chi tiết khác phù hợp, thay đổi trình tự hạng mục cần thiết Việc áp dụng kết thí nghiệm nằm phạm vi phương pháp thí nghiệm này, xem phần thiếu số chương trình thí nghiệm khác Trong trường hợp đó, phải bao gồm mục ứng dụng tương thích với định dạng trình bày đây: 12.2 Phần Giới thiệu chung báo cáo: 12.2.1 Phần giới thiệu trình bày phạm vi mục đích chương trình thí nghiệm đặc trưng vật liệu thí nghiệm Phần giới thiệu bao gồm: 12.2.1.1 Phạm vi chương trình thí nghiệm 12.2.1.2 Vị trí thí nghiệm – Bao gồm vị trí phương hướng tiến hành thí nghiệm bàn nén; nên trình bày dạng đồ thị 12.2.1.3 Cơ sở thí nghiệm – Trình bày lý lựa chọn vị trí tiến hành thí nghiệm 12.2.1.4 Các hạn chế chương trình thí nghiệm – Trình bày cách khái quát, điểm lưu ý mà chương trình thí nghiệm không xét đến hạn chế số liệu lĩnh vực áp dụng 12.2.1.5 Mô tả địa chất vị trí thí nghiệm - Một mô tả hoàn chỉnh địa chất khu vực thí nghiệm bao gồm hình trụ lõi khoan, ảnh lõi khoan, ảnh khu vực thí nghiệm sau chuẩn bị, mô tả hư hỏng cục phá nổ; mô tả vĩ mô loại đá; đặc 14 ASTM D 4395 – 04 TCVN xxxx:xx điểm công trình ảnh hưởng tới thí nghiệm; biểu đồ địa chất khu vực thí nghiệm trước sau tiến hành thí nghiệm 12.3 Phần phương pháp thí nghiệm: 12.3.1 Dụng cụ thiết bị - Bảng chi tiết thiết bị thí nghiệm cần sử dụng tên, loại, tiêu chuẩn nhóm thiết bị 12.3.2 Trình tự thí nghiệm – Trình bày chi tiết bước thí nghiệm 12.3.3 Các biến số - Nếu thiết bị trình tự thí nghiệm thực tế thay đổi so với yêu cầu phương pháp thí nghiệm này, cần phải ghi thay đổi lý thay đổi; đồng thời trình bày ảnh hưởng thay đổi tới kết thí nghiệm 12.4 Phần sở lý thuyết: 12.4.1 Các công thức chiết giảm kết – Tất công thức dùng để chiết giảm kết phải trình bày rõ ràng thích đầy đủ; ghi giả thiết áp dụng công thức hay giới hạn áp dụng công thức trình bày ảnh hưởng chúng tới kết thí nghiệm 12.4.2 Ảnh hưởng vị trí đặc biệt: 12.4.2.1 Các giả thiết – Trình bày chi tiết khác biệt điều kiện thực tế thí nghiệm trường điều kiện giả định công thức chiết giảm kết Đánh giả ảnh hưởng khác biệt theo số cụ thể nhiều tốt 12.4.2.2 Các hệ số điều chỉnh - Trình bày đầy đủ hệ số hay phương pháp dùng để hiệu chỉnh kết điều kiện không lý tưởng 12.5 Phần Kết quả: 12.5.1 Bảng tổng hợp – Trình bày bảng tổng hợp bao gồm đặc trưng vật liệu đá, vùng áp lực để tính toán trị số môđun, trị số môđun trung bình, phạm vi kết không chắn 12.5.2 Bảng kết chi tiết – Trình bày bảng ghi rõ số thứ tự thí nghiệm, vật liệu/kết cấu đá, trị số môđun trung bình vị trí thí nghiệm Chú ý phân loại đoạn chiều sâu khối đá phạm vi ứng suất trị số môđun 12.5.3 Mô tả dạng đồ thị - Trình bày đường cong độ võng trung bình điển hình cho loại vật liệu đá 12.5.4 Các mục khác – Khi cần trình bày thêm kiểu phân tích mô tả khác sau đây: 12.5.4.1 Mối quan hệ trị số môđun ứng suất tác dụng 12.5.4.2 Tham luận phụ thuộc trị số môđun với đặc điểm địa chất 12.5.4.3 Các biểu đồ kết 12.5.4.4 So sánh trị số môđun xác định phòng với kết thu từ thí nghiệm trường khác Xem hình 15 TCVN xxxx:xx Dự án (ngày) A ASTM D 4395 – 04 Loại đá Số Thí nghiệm EF (GPa)A EL (GPa)A EF (GPa)A Đập Oroville (1961) Amphibolite (khối) 10.4 89.0 0.11 Tumut (1962) Đá Gơnai/granit 6.9 59.1 0.12 Đập Dworshak (1966) Gơnai/granit (khối) 24 23.5 51.7 0.45 Hầm Tehachapi (1967) Gơnai diorite (gẫy) 4.8 77.9 0.06 Mỏ Crestmore (1966 đến 1974) Macbơ (khối) 15.0 47.5 0.31 Gordon Scheme (1971) Quartzite 49.0 67.0 0.28 Thác Churchill (1971) Gơnai (khối) 10 41.5 55.0 0.75 Waldeck II (1973) Greywacke Không biết 20.0 0.25 Dự án Mica (1974) Gơnai quartzite Dự án LG-2 (1976) Granite (khối) Elandsberg (1977) Greywacke 12 27.6 27.0 1.04 Không biết 50.0 80.0 0.62 33 39.6 73.4 0.54 Ghi – EF, trị số môđun trường; EL, trị số môđun phòng 50% cường độ Hình Môđun trường phòng theo thí nghiệm nén mặt số dự án lớn 12.5.4.5 So sánh kết loại đá khác nghiên cứu trước Xem hình 12.6 Số liệu phụ - Cần có phụ lục bao gồm: 12.6.1 Biểu kết thí nghiệm hoàn chỉnh (Hình 6) cho thí nghiệm 12.6.2 Đồ thị biến dạng theo áp lực, Hình Có thể sử dụng thông số từ đồ thị để xác định dạng đường cong ứng suất – biến dạng, để xác định thông số dùng cho việc tính toán trị số môđun khác, để xác định đặc tính trùng phục đàn hồi 12.6.3 Đồ thị biến dạng theo thời gian, Hình Đồ thị giúp cho việc nghiên cứu đặc trưng từ biến đá phải thực đồ thị suốt trình thí nghiệm để xác lập yêu cầu thời gian cho giai đoạn đặt tải 12.6.4 Đồ thị biến dạng theo độ sâu đến neo sâu nhất, Hình Đường cong biến dạng sử dụng để xác định vùng bất thường có trị số môđun lớn nhỏ trị số trung bình Khi vùng xác định, tiến hành so sánh tương quan với lõi khoan lấy từ hố thí nghiệm Nếu neo MPBX đặt vị trí, tính toán trị số môđun khu vực theo công thức Mục 11 13 ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ SAI SỐ 13.1 Độ xác – Tại thời điểm, tính chất vật liệu đá kiểm tra theo phương pháp này, nên việc tạo nhiều vị trí thí nghiệm có đặc tính đồng thực chi phí đắt Vì vậy, thực thí nghiệm vị trí kết quả, Tiểu ban D18.12 xác định khác địa điểm thí nghiệm khác 16 ASTM D 4395 – 04 TCVN xxxx:xx quan sát người thí nghiệm, thí nghiệm trường, hay khác thí nghiệm phòng Tiểu ban D 18.12 mong chờ đề xuất nhằm giải vấn đề để tạo phát triển kết luận có độ xác hợp lý 13.2 Sai số – Không có giá trị tham khảo chấp nhận phương pháp thí nghiệm này; vậy, xác định độ lệch 14 CÁC TỪ KHOÁ 14.1 Buồng; biến dạng; chuyển vị; thí nghiệm trường; phương pháp chất tải bàn nén mềm; thí nghiệm phá hoại; thí nghiệm gia tải; môđun biến dạng; thí nghiệm áp lực; đá; ứng suất; môi trường mặt đất 17 TCVN xxxx:xx ASTM D 4395 – 04 PHỤ LỤC (Thông tin bắt buộc) A1 ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG A1.1 Các mục sau yêu cầu tối thiểu để đảm bảo kết thí nghiệm bảo vệ có nguồn gốc Mục đích phần nhằm tạo trình tự đảm bảo chất lượng, mà để nhận dạng điểm suốt trình thí nghiệm có yêu cầu đảm bảo chất lượng A1.1.1 Kỹ cần có người thực - Trước thí nghiệm, tất nhân phải đào tạo trước kỹ A1.1.2 Kiểm tra thí nghiệm – Người giám sát chất lượng phải kiểm tra trình bố trí thí nghiệm, trình tự, kiểm tra hoạt động thiết bị Sau thí nghiệm, phải kiểm tra biểu mẫu hoàn thiện (Hình 6) phải xem xét lại ký xác nhận A1.1.3 Các tài liệu cần thiết: A1.1.3.1Chứng hoạt động thiết bị - Công tác đảm bảo chất lượng phải trì kết hiệu chuẩn giấy chứng nhận A1.1.3.2Số hiệu thiết bị - Công tác đảm bảo chất lượng phải kiểm tra số hiệu tất thiết bị thí nghiệm phải ghi biểu mẫu (Hình 6) A1.1.3.3Ngừng thí nghiệm – Công tác đảm bảo chất lượng phải giữ lại copy biểu mẫu mẫu đã ngừng thí nghiệm (Hình 6) TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) International Society for Rock Mechanics, Commission on Standardization of Laboratory and Filed Tests, “Suggested Methods for Determination In Situ Deformability of Rock,” International J.Rock Mechanics Min.Sci and Geomechanics Abstract, Vol 16, No.2, 1970, pp 143-146 (2) Shuri, F S., Feves, M L., Peterson, G L., Foster, K M., and Kienle, C.F Jr., Field and In Situ Rock Mechanics Testing Manual, ONWI-310, Foundation Sciences, Portland, OR, 1981, pp D.2-1-2-10 and data sheets (3) Symposium on Testing Techniques for Rock Mechanics, ASTM STP 402, ASTM (4) Symposium on Determination of the In Situ Modulus of Deformation of Rock, ASTM STP 477, ASTM 18 ASTM D 4395 – 04 TCVN xxxx:xx TÓM TẮT CÁC THAY ĐỔI Phù hợp với sách Ủy ban D 18, mục xác định vị trí thay đổi với tiêu chuẩn từ lần xuất cuối 1998 mà có ảnh hưởng đến việc sử dụng tiêu chuẩn (1) Tóm tắt thay đổi thêm sau từ khoá ghi tiêu đề Mục (2) Bổ sung phần số có nghĩa, D 6026, Mục (3) Bổ sung phần tham khảo thành Mục đánh số lại mục sau (4) Bổ sung tham khảo D 653, D 2113, D 3740, D 4879, D 5079, D 5434, D 6026, D 6032 vào mục tham khảo (5) Mục 3, bổ sung tham khảo từ D 653 (6) Mục 5, bổ sung vào D 3740 (7) Mục 9.5 bổ sung tham khảo từ D 5434 D 6032 (8) Bổ sung mục 10.4 thời gian địa điểm lập đồ địa chất đánh số lại cho phù hợp (9) Bổ sung điều sau vào mục 10.5.2.2 “Thay cho yêu cầu khoan cụ thể, phương pháp thí nghiệm D 2113 xem yêu cầu tối thiểu Các lõi khoan cần bảo vệ để thí nghiệm phòng phù hợp với Tiêu chuẩn thực hành D 5079 Tất số liệu hố khoan phù hợp phải đưa vào đồ địa chất” (10) Mục 11.2 hiệu chỉnh lỗi tả từ “độ lệch” 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) 19 ... đất đá d ng thiết kế xây d ng công trình D 4394 Phương pháp thí nghiệm xác định môđun biến d ng khối đá trường phương pháp bàn nén cứng D 4403 Tiêu chuẩn thực hành thiết bị đo độ giãn sử d ng... thị biến d ng theo áp lực, Hình Có thể sử d ng thông số từ đồ thị để xác định d ng đường cong ứng suất – biến d ng, để xác định thông số d ng cho việc tính toán trị số môđun khác, để xác định. .. thường áp d ng Các môđun xác định trường thường nhỏ môđun đàn hồi xác định phòng thí nghiệm 5.2 Giá trị môđun xác định theo phương pháp đàn hồi tác d ng tải trọng rải (ứng suất đều) lên diện tích