ASTM d 4186 06 đặc trưng cố kết một chiều của đất dính bão hoà nước bằng phương pháp chất tải có kiểm soát biến dạng

ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx Tiêu chuẩn thí nghiệm Đặc trưng cố kết chiều đất dính bão hoà nước phương pháp chất tải có kiểm soát biến dạng1 ASTM D 4186 - 06 Tiêu chuẩn ban hành với tên cố định D 4186; 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 duyệt Chỉ số (∈) thay đổi biên tập theo phiên bổ sung hay phê duyệt lại cuối PHẠM VI ÁP DỤNG 1.1 Phương pháp thí nghiệm nhằm xác định độ lớn tốc độ cố kết đất dĩnh bão hoà nước sử dụng phương pháp nén trục liên tục có kiểm soát biến dạng Mẫu bị khống chế không nở ngang thoát nước dọc theo trục tới bề mặt mẫu Trong trình biến dạng, đo lực nén áp lực đáy dư Nén có kiểm soát biến dạng thường gọi thí nghiệm tốc độ biến dạng không đổi (CRS) 1.2 Phương pháp thí nghiệm nhằm tính ứng suất dọc trục hữu hiệu ứng suất dọc trục toàn phần, biến dạng tương đối dọc trục từ việc đo lực dọc trục, biến dạng dọc trục áp lực dư 1.3 Phương pháp thí nghiệm nhằm tính hệ số cố kết hệ số thấm suốt trình chất tải Các giá trị dựa phương trình trạng thái ổn định 1.4 Phương pháp thí nghiệm sử dụng phương trình trạng thái ổn định từ lý thuyết xây dựng dựa giả thiết định Mục 5.4 trình bày giả thiết 1.5 Tính chất đất dính bão hoà nước phụ thuộc tốc độ biến dạng kết thí nghiệm CRS nhạy tốc độ biến dạng tác dụng Phương pháp thí nghiệm đặt giới hạn tốc độ biến dạng để đưa kết so sánh với thí nghiệm cố kết gia tải cấp 1.6 Cách xác định tốc độ trị số cố kết đất chất tải cấp trình bày Phương pháp thí nghiệm D 2435 1.7 Phương pháp thí nghiệm áp dụng cho mẫu nguyên trạng (Nhóm C Nhóm D Tiêu chuẩn thực hành D 4220), mẫu chế bị, mẫu khôi phục phòng thí nghiệm 1.8 Phương pháp thí nghiệm áp dụng hầu hết cho vật liệu có hệ số thấm tương đối thấp mà sinh áp lực đáy dư đo Nó sử dụng để đo tính chịu nén loại đất có chất thoát nước tự không đo hệ số thấm hay hệ số cố kết TCVN xxxx:xx ASTM D 4186 – 06 1.9 Tất giá trị thu tính toán phải tuân thủ quy định số thập phân nguyên tắc làm tròn nêu Tiêu chuẩn thực hành D 6026 1.9.1 Các trình tự dùng để xác định cách thu thập/ghi lại tính toán kết tiêu chuẩn xem tiêu chuẩn công nghiệp Hơn nữa, các số liệu số có nghĩa mà thường nên giữ lại Các trình tự sử dụng không xét đến thay đổi vật liệu, mục đích xác định số liệu, nghiên cứu với mục đích đặc biệt, quan tâm theo mục đích người sử dụng; thông thường thực tế phải tăng giảm chữ số thập phân kết ghi lại cho ứng với xem xét Việc đánh giá chữ số thập phân dùng phương pháp phân tích thiết kế công trình nằm phạm vi tiêu chuẩn 1.9.2 Các phép đo cần nhiều chữ số thập phân nhạy yêu cầu tiêu chuẩn không phù hợp với tiêu chuẩn 1.10 Tiêu chuẩn sử dụng hệ đơn vị SI Để thuận tiện sử dụng hệ đơn vị Inch-pound Giá trị theo inch-pound không tương đương hoàn toàn; đó, giá trị phải sử dụng độc lập với hệ SI Kết hợp giá trị từ hai hệ đơn vị dẫn đến không phù hợp với tiêu chuẩn 1.10.1 Phải sử dụng hệ đơn vị trọng lượng inch-pound dùng cho đơn vị inch-pound Trong hệ này, pound (lbf) thể đơn vị lực (trọng lượng), đơn vị cho khối lượng slug Không thể hệ đơn vị slug hữu tỷ, trừ có liên quan đến tính toán động học (F = ma) 1.10.2 Thực tế thường thấy ngành kỹ thuật/xây dựng pounds thường trí sử dụng đơn vị khối lượng (lbm) đơn vị lực (lbf) Điều cho thấy hoàn toàn kết hợp hai hệ đơn vị khác nhau; là, hệ đơn vị tuyệt đối hệ đơn vị trọng lực Về mặt khoa học không nên sử dụng kết hợp hai hệ đơn vị inch-pound khác tiêu chuẩn Như trình bày, tiêu chuẩn bao gồm hệ đơn vị inch-pound trọng lực không sử dụng/thể đơn vị slug cho khối lượng nhiên việc sử dụng cân để đo pound theo khối lượng (lbm) đo khối lượng thể tích theo lbm/ft3 không xem không phù hợp với tiêu chuẩn 1.11 Tiêu chuẩn xét tới vật liệu có hại, hoạt động thiết bị 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 _ Phương pháp thí nghiệm thuộc phạm vi Uỷ ban ASTM D 18 Đất Đá chịu trách nhiệm trực tiếp Tiểu ban D18.05 Cường độ khả chịu nén đất Lần xuất phê duyệt tháng 9, 2006 Xuất vào tháng 12 năm 2006 Bản gốc phê duyệt năm 1982 Lần xuất cuối trước phê duyệt năm 1998 D 4186-89 (1998) ∈1 * Phần tóm tắt thay đổi đề cập cuối tiêu chuẩn TÀI LIỆU VIỆN DẪN 2.1 Tiêu chuẩn ASTM: 2 ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx D 653 Thuật ngữ liên quan đến đất, đá chất lỏng chịu nén D 854 Phương pháp thí nghiệm xác định tỷ trọng hạt đất tỷ trọng kế D 1587 Tiêu chuẩn thực hành công tác lấy mẫu đất ống thành mỏng cho mục đích địa kỹ thuật D 2216 Phương pháp thí nghiệm để xác định độ ẩm phòng đất đá theo khối lượng D 2435 Các phương pháp thí nghiệm xác định đặc trưng cố kết chiều đất phương pháp gia tải cấp D 2487 Tiêu chuẩn thực hành phân loại đất theo mục đích xây dựng (Hệ phân loại thống US) D 2488 Tiêu chuẩn thực hành mô tả nhận dạng đất (qui trình quan sát - kiểm tra tay) D 3550 Tiêu chuẩn thực hành lấy mẫu đất tang có vòng lót 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 4220 Tiêu chuẩn thực hành bảo dưỡng vận chuyển mẫu đất D 4318 Phương pháp thí nghiệm giới hạn chảy giới hạn dẻo, số dẻo đất D 4452 Phương pháp thí nghiệm chụp X quang mẫu đất D 4753 Chỉ dẫn để Đánh giá, Lựa chọn, Xác định khối lượng cân khối lượng tiêu chuẩn dùng đất, đá thí nghiệm vật liệu xây dựng D 6026 Tiêu chuẩn thực hành sử dụng số chữ số thập phân sau dấu phẩy số liệu địa chất D 6519 Tiêu chuẩn thực hành lấy mẫu đất phương pháp thiết bị lấy mẫu có piston cố định hoạt động kiểu thuỷ lực D 6913 Phương pháp thí nghiệm xác định phân bố kích thước hạt (thành phần hạt) đất phân tích sàng D 7015 Tiêu chuẩn thực hành mẫu đất dạng khối không bị xáo trộn (hình lập phương hình trụ) _ 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 TCVN xxxx:xx ASTM D 4186 – 06 3.1 Khái niệm: 3.1.1 Các thuật ngữ dùng phương pháp thí nghiệm tham khảo Thuật ngữ D 653 3.2 Khái niệm thuật ngữ: 3.2.1 Áp lực phụ, (ub (FL-2))- áp lực chất lỏng vượt áp lực không khí mà tác dụng mặt thoát nước mẫu thí nghiệm 3.2.1.1 Thảo luận – thông thường, áp lực phụ tác dụng để làm cho không khí lỗ hào vào dung dịch, làm bão hoà mẫu 3.2.2 Thiết bị đo cố kết - dụng cụ có chứa mẫu trạng thái biến dạng không nở hông cho phép biến dạng dọc trục chiều thoát nước hướng 3.2.3 Áp lực lỗ rỗng dư, ∆u – thí nghiệm ứng suất hữu hiệu, áp lực tồn chất lỏng lỗ rỗng liên quan tới áp lực phụ (trên dưới) 3.2.4 Ứng suất dọc trục toàn phần – thí nghiệm ứng suất hữu hiệu, ứng suất toàn phần tác dụng mặt thoát nước tự mẫu vượt áp lực phụ 3.3 Định nghĩa thuật ngữ dùng tiêu chuẩn này: 3.3.1 Số đọc chuyển vị dọc trục – giá trị thu thí nghiệm chuyển đổi chuyển vị dọc trục 3.3.2 Số đọc lực dọc trục – giá trị thu thí nghiệm chuyển đổi lực dọc trục 3.3.3 Ứng suất dọc trục hữu hiệu trung bình - ứng suất hữu hiệu tính toán từ phương trình lý thuyết tính toán tuyến tính thể gái trị trung bình điều kiện tốc độ biến dạng không đổi 3.3.4 Áp lực đáy dư – áp lực chất lỏng vượt áp lực phụ đo mặt không thấm nước mẫu điều kiện thoát nước mọt chiều 3.3.5 Áp lực đáy – áp lực chất lỏng đo mặt không thấm nước (thường đáy thiết bị đo cố kết) mẫu điều kiện thoát nước mọt chiều 3.3.6 Số đọc áp lực đáy – giá trị thu thí nghiệm chuyển đổi áp lực đáy 3.3.7 Áp lực buồng – áp lực chất lỏng bên thiết bị đo cố kết Trong hầu hết thiết bị đo cố kết CRS, chất lỏng buồng tiếp xúc trực tiếp với mẫu Đối với thiết bị (và phương pháp thí nghiệm này) áp lực buồng với áp lực phụ 3.3.8 Số đọc áp lực buồng - số đọc thu thí nghiệm chuyển đổi áp lực buồng 3.3.9 Tốc độ biến dạng không đổi, CRS – phương pháp cố kết mẫu đất bề mặt bị biến dạng với tốc độ đo biến dạng dọc trục, phản lực dọc trục, áp lực đáy dư phát sinh 3.3.10 Sự tiêu tán - thay đổi theo thời gian điều kiện dư ban đầu với điều kiện độc lập theo thời gian ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx 3.3.11 Nước cân - nước uống đạt đến trạng thái cân với điều kiện phòng bao gồm nhiệt độ, hoá chất, không khí hoà tan trạng thái ứng suất 3.3.12 Lý thuyết tuyến tính (phương pháp tính toán) - hệ phương trình xây dựng dựa giả thiết hệ số nén thể tích (mv) không đổi 3.3.13 Màng nilông đơn sợi - vải lọc dệt tổng hợp xốp mỏng chế tạo từ nilông đơn sợi không xoắn 3.3.14 Lý thuyết phi tuyến (phương pháp tính toán) - hệ phương trình xây dựng dựa giả thiết số cố kết (CC) không đổi 3.3.15 Hệ số áp lực nước lỗ rỗng, F(D) - trị số không thứ nguyên thay đổi ứng suất nén toàn phần trừ áp lực đáy dư chia cho thay đổi ứng suất nén toàn phần 3.3.16 Tỷ số áp lực nước lỗ rỗng, Ru(D) – áp lực đáy dư chia cho ứng suất nén toán phần 3.3.17 Điều kiện trạng thái ổn định – thí nghiệm CRS, phân bố biến dạng độc lập theo thời gian mẫu mà có thay đổi giá trị trung bình chất tải 3.3.18 Điều kiện tạm thời – thí nghiệm CRS, thay đổi phân bố biến dạng phụ thuộc theo thời gian mẫu tạo bắt đầu giai đoạn chất tải dỡ tải CRS tốc độ biến dạng thay đổi sau suy giảm theo thời gian phân bố biến dạng trạng thái ổn định TÓM TẮT PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 4.1 Trong phương pháp thí nghiệm mẫu bị nén dọc trục hai nén cứng, song song diện tích mặt cắt ngang giữ không đổi Cho thoát nước dọc theo mặt (thường đỉnh) đo áp lực chất lỏng mặt bị bịt kín lại (thường đáy) 4.2 Tác dụng áp lực phụ để làm bão hoà mẫu hệ thống đo áp lực đáy 4.3 Mẫu bị biến dạng dọc trục với tốc độ không đổi đo thới gian, biến dạng dọc trục, phản lực áp lực đáy Thí nghiệm tieu chuẩn bao gồm giai đoạn chất tải, giai đoạn tải trọng giai đoạn dỡ tải Giai đoạn tải trọng cho phép áp lực đáy dư trở giá trị không trước dỡ tải Có thể tiến hành thí nghiệm mở rộng cách bổ sung thêm nhiều giai đoạn để đạt chu kỳ dỡ tải - chất lải trở lại 4.4 Lựa chọn tốc độ biến dạng để tạo tỷ số áp lực lỗ rỗng từ đến 15 % kết thúc giai đoạn chất tải 4.5 Trong trình chất dỡ tải, trước hết kết đo đánh giá để đảm bảo hiệu ứng tạm thời nhỏ Sau sử dụng phươgn trình trạng thái ổn định để tính mối quan hệ ứng suất chiều theo biến dạng Trong trình chất tải áp lực đáy dư lớn, sử dụng kết đo để tính hệ số cố kết hệ số thấm qua thí nghệm Ý NGHĨA VÀ SỬ DỤNG TCVN xxxx:xx ASTM D 4186 – 06 5.1 Các thông tin liên quan đến trị số nén tốc độ cố kết đất cần thiết thiết kế kết cấu đất kết cấu cắhn đất Các kết phương pháp thí nghiệm sử dụng để phân tích đánh giá độ lún chiều, tốc độ lún liên quan đến triệt tiêu áp lực lỗ rỗng dư tốc độ dịch chuyển dòng chất lỏng gradient thuỷ lực 5.2 Các ảnh hưởng tốc độ biến dạng: 5.2.1 Người ta nhận thấy kết ứng suất - biến dạng ácc thí nghiệm cố kết phụ thuộc vào tốc độ biến dạng Tốc độ biến dạng bị giới hạn tiêu chuẩn qui định tỷ số áp lực nước lỗ rỗng Qui địn đưa kết so sánh với tính chất nến cố kết 100% xác định theo Phương pháp thí nghiệm D 2435 5.2.2 Tốc độ biến dạng trường thay đổi lớn theo thời gian, chiều sâu vùng chất tải, khoảng cách hướng tâm từ vùng chịu tải Tốc độ biến dạng trường trình cố kết thường thấp nhiều tốc độ biến dạng phòng thí nghiệm xác định hay dự báo cách xác Vì lý thực tế không nên lấy tốc độ biến dạng trường từ tốc độ biến dạng thí nghiệm phòng 5.3 Phương pháp thí nghiệm không sử dụng để đo đặc trưng đất bão hoà phần phương pháp yêu cầu vật liệu áp lực phụ phải bão hoà trước cố kết 5.4 Các giả thiết diễn giải thí nghiệm – Các phương trình sử dụng thí nghiệm dựa gải thiết sau: 5.4.1 Đất bão hoà 5.4.2 Đất đồng 5.4.3 Tính chịu nén hạt đất nước không đáng kể 5.4.4 Thấm nước lỗ rỗng xảy ả theo chiều thẳng đứng 5.4.5 Áp dụng định luật thấm Darcy qua môi trường xốp 5.4.6 Tỷ số hệ số thấm với tính chịu nén đất số toàn mẫu khoảng thời gian lần đọc khác 5.4.7 Tính chịu nén hệ đo áp lực đáy dư so với tính chịu nén đất bỏ qua 5.5 Các lời giải theo lý thuyết: 5.5.1 Lời giải với tốc độ biến dạng cố kết số phù hợp với mô hình đất tuyến tính không tuyến tính 5.1.1.1 Mô hình tuyến tính giả thiết hệ số nén thể tích đất (mv) số Các phương trình trình bày 13.4 5.1.1.2 Mô hình không tuyến tính giả thiết đất có số nén (Cc) số Các phương trình trình bày Phụ lục X1 Chú thích – Áp lực đáy dư đo mặt mẫu giả thiết với áp lực nước lỗ rỗng dư lớn mẫu Sự phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư toàn mẫu ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx ẩn số Mỗi mô hình dự đoán phân bố khác Khi trị số áp lực đáy dư tăng lên chênh lệch dự đoán từ hai mô hình tăng lên 5.5.2 Các phương trình tuyến tính sử dụng thí nghiệm Phương pháp thí nghiệm hạn chế khoảng thời gian lớn số đọc tỷ số áp lực nước lỗ rỗng lớn với kết tương tự trường sử dụng giả thiết 5.5.3 Các phương trình không tuyến tính trình bày phụ lục X1 việc sử dụng chúng không xem không phù hợp với phương pháp thí nghiệm 5.5.4 Các phương trình sử dụng phương pháp thí nghiệm áp dụng cho điều kiện trạng thái ổn định Sự phân bố biến dạng tạm thời lúc bắt đầu thí nghiệm không quan trọng sau hệ số áp lực nước lỗ rỗng (F) vượt 0.4 Số liệu tương ứng với hệ số áp lực nước lỗ rỗng thấp không sử dụng phương pháp thí nghiệm 5.6 Phương pháp thín ngiệm nước tự Đối với ước tính hệ số trục hữu hiệu trung bình hình 5.7 Các trình tự trình bày phương pháp thí nghiệm giả thiết đĩa xốp tính thấm cao sử dụng hệ đo áp lực đáy dư Sử dụng đĩa xốp tính thấm thấp đĩa thu không khí (> bar) yêu cầu thay đổi qui định trình tự thiết bị sử dụng để đo tính chịu nén đất thoát loại đất này, áp lực vượt đáy không cố kết hay hệ số thấm Trong trường hợp này, ứng suất dọc với ứng suất tổng kết phụ thuộc vào mô 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 DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ 6.1 Thiết bị điện tử – Phương pháp thí nghiệm yêu cầu sử dụng chuyển đổi điện tử với thiết bị cần thiết để cấp lượng (nguồn điện) đọc số liệu (vôn kế kỹ thuật số) chuyển đổi Ngoài ra, thu nhận số liệu tự động cần thiết để đáp ứng với yêu cầu đọc kết thường xuyên 6.1.1 Cần sử dụng chuyển đổi để đo áp lực đáy (hoặc áp lực đáy dư), áp lực phụ, biến dạng dọc trục, lực dọc trục Mỗi chuyển đổi phải thoả mãn yêu cầu độc hính xác lực qui định phép đo định Khả chuyển đổi lực áp lực phụ thuộc vào độ cứng đất trị số áp lực phụ 6.1.2 Phải có nguồn điện để cung cấp lượng cho chuyển đổi Kiểu nguồn điện phụ thuộc vào chi tiết chuyển đổi Một cách lý tưởng tất chuyển đổi vận hành với nguồn điện Một số hệ thống thu nhận kết cung cấp nguồn cho chuyển đổi TCVN xxxx:xx ASTM D 4186 – 06 6.1.3 Các thiết bị ghi kết quả: 6.1.3.1 Vôn kế kỹ thuật số hữu ích để bố trí thí nghiệm xác định số đọc không thí nghiệm thực tế cần thu thập nhiều số đọc 6.1.3.2 Cần sử dụng hệ thống thu nhận liệu để thu thập lưu trữ số liệu trình thí nghiệm Các qui định (độ xác nhỏ phạm vi điện áp) hệ thống thu nhận liệu phải phù hợp với chuyển đổi để đạt lực cần thiết cho thí nghiệm yêu cầu khả đọc kết thiết bị Các yêu cầu phụ thuộc vào độ cứng đất, trị số áp lực phụ, chuyển đổi khác 6.1.3.3 Hệ đọc kết phải bao gồm kết đo áp lực đáy (hay áp lực đáy dư), áp lực phụ, lực dọc trục, biến dạng dọc trục, điện áp kích thích, thời gian trôi (hoặc thời gian) Phải ghi lại thời gian với ba chữ số thập phân cho số đọc Việc đọc kết phải hoàn thành vòng 0.1 giây phép đo thực liên tiếp 6.2 Thiết bị gia tải dọc trục - Thiết bị kích xoắn hoạt động động điện qua hệ bánh truyền động, thiết bị chất tải thuỷ lực khí nén, thiết bị nén khác có công suất lực biến dạng phù hợp Thiết bị phải có khả tạo biến dạng không đổi trì lực không đổi Trong suốt trình chất tải dỡ tải thí nghiệm, tốc độ biến dạng phải không sai lệch nhiều hệ số Tốc độ thay đổi từ từ độ cứng hệ không được lớn ± 10% biên độ theo chu kỳ Trong suốt giai đoạn tải trọng không đổi thí nghiệm, phải trì tải trọng tới ± 2% trị số mục tiêu Sự rung hoạt động thiết bị chất tải xem nhỏ không nhìn thấy gợn sóng cốc nước đặt bệ chất tải thiết bị hoạt động với tốc độ thí nghiệm đặc trưng 6.3 Thiết bị đo tải trọng dọc trục - Thiết bị vòng tải trọng, hộp tải trọng đồng hồ đo sức căng, hộp tải trọng thuỷ lực, thiết bị đo tải trọng khác có độ xác qui định phần phận thiết bị chất tải dọc trục Thiết bị đo tải trọng dọc trục cần có khả đo lực dọc trục tới 0.1% phạm vi tối đa số đọc phải có chữ số thập phân tải trọng lớn tác dụng lên mẫu 6.3.1 Khi tốc độ biến dạng không đổi truyền từ thiết bị chất tải dọc trục thông qua thiết bị đo tải trọng, điều quan trọng thiết ị đo tải trọng phải tương đối cứng Hầu hết hộp tải trọng điện tử đủ cứng, vòng tải trọng thường không cứng (nghĩa chúng bị nén) 6.4 Thiết bị trì áp lực phụ - Thiết bị có khả cung cấp kiểm soát áp lực phụ phạm vi ± 2% áp lực phụ mục tiêu trình thí nghiệm Thiết bị bao gồm đơn nhiều riêng biệt nối với đỉnh đáy mẫu Thiết bị hệ nén thuỷ lực bồn chứa đổ đầy phần có mặt phân cách khí nước Đường thoát nước đáy phải nối với van thoát đáy phải thiết kế để giảm thiểu khoảng trống ống Van này, mở, cho phép tác dụng áp lực đáy lên đáy mẫu Khi đóng, ngăn cản rò rỉ nước từ đáy mẫu thiết bị đo áp lực đáy Tuy nhiên, sử dụng đá có nhiều lỗ khí cần phải yêu cầu nhiều phương tiện khác để giữ cho hệ bão hoà ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx 6.4.1 Có thể kích hoạt hệ nén thuỷ lực đối trọng tác động piston, piston gắn bánh kiểm soát phản phụ, điều hoà thuỷ lực, thiết bị trì áp lực khác có khả cung cấp kiểm soát áp lực phụ theo qui định trình bày Hệ phải đổ đầy nước cân 6.4.2 Phải kiểm soát bồn chứa áp lực đổ đầy phần nước có mặt tiếp xúc khí/nước điều hoà áp lực xác Nếu có thể, thiết bị phải hạn chế khuyếch tán không khí vào nước áp lực phụ Tất mặt tiếp xúc khí/nước cần có diện nhỏ so với diện tích mẫu phải đặt bồn chứa nối với thiết bị đo cố kết mọt đoạn ống có đường kính nhỏ Lượng nước lại bồn chứa phải tháo sau thí nghiệm bổ sung lại nước cân 6.4.3 Van thoát đáy giả thiết tạo thay đổi thể tích việc đóng mở van hệ áp lực nước cân khép kín không tạo thay đổi áp lực lớn 0.7kPa (± 0.1 lbf/in2) Tất van phải có khả chịu áp lực tác dụng mà không bị rò rỉ Chú thích – Van dạng bóng chứng minh cung cấp đặc trưng thay đổi thể tích nhất; nhiên, sử dụng loại van khác có đặc trưng thay đổi thể tích phù hợp 6.5 Thiết bị đo áp lực phụ - Một chuyển đổi áp lực bố trí để đo áp lực phụ tác dụng phải có độ xác ± 0.25% phạm vi tối đa; công suất lớn áp lực phụ tác dụng có khả đọc tới chữ số thập phân ứng suất dọc trục tác động lớn 6.6 Thiết bị đo áp lực đáy - Thiết bị chuyển đổi áp lực vi phân để đo áp lực phụ chuyển đổi áp lực riêng biệt để đo áp lực đáy mẫu Nếu sử dụng chuyển đổi mộ chuyển đổi áp lực riêng biệt, phải điều chỉnh giá trị số số đọc áp lực chuyển đổi áp lực phụ kết thúc trình bão hoà áp lực phụ với van thoát đáy mở Thiết bị phải chế tạo alứp đặt để đo áp lực nước đáy mẫu với thoát nước từ mẫu không đáng kể thay đổi áp lực nước lỗ rỗng Để đạt yêu cầu này, phải sử dụng chuyển đổi áp lực điện tử cứng Việc thực tất phận lắp ráp hệ đo áp lực đáy liên quan đến thể tích toàn phần mẫu phải thoả mãn yêu cầu sau: ( ∆V / V ) < ∆u m 3.2x10-6 m2/kN (2.2x10-5 in.2/lbf) (1) đó: ∆V = thay đổi thể tích hệ đo đáy thay đổi áp lực, mm (in.3), V = Tổng thể tihc mẫu, mm3 (in.3), ∆um = thay đổi áp lực đáy dư, kPa (lbf/in.2) Chú thích - Để thoả yêu cầu tính chịu nén này, ống mẫu thiết bị đo phải loại ngắn có thành dày với lỗ nhỏ Ống chất dẻo chịu nhiệt, đồng , thép không gỉ sử dụng thành công TCVN xxxx:xx ASTM D 4186 – 06 6.6.1 Bộ chuyển đổi áp lực vi phân phải có độ xác ± 0.25% phạm vi tối đa, có công suất 50% ứng suất dọc trục tác dụng lớn nhất, áp lực nổ lớn áp lực phụ tác dụng cộng với 50% ứng suất dọc trục tác dụng lớn nhất, có khả đọc chữ số thập phân ứng suất dọc trục lớn 6.6.2 Bộ chuyển đổi áp lực riêng biệt phải có độ xác ± 0.25% phạm vi tối đa, có công suất áp lực phụ tác dụng cộng với 50% ứng suất dọc trục tác dụng lớn nhất, có khả đọc chữ số thập phân ứng suất dọc trục lớn Chú thích – Thông thường chuyển đổi áp lực có công suất 1500 kPa (200 lbf/in2) thoả mãn yêu cầu 6.7 Thiết bị đo biến dạng - Biến dạng dọc trục mẫu thường xác định từ hành trình piston tác dụng lên đỉnh mẫu Thiết bị đo biến dạng máy biến vi phân thay đổi tuyến tính (LVDT), thiết bị đo độ giãn, thiết bị đo điện tử khác phải có phạm vi 50% chiều cao ban đầu mẫu Thiết bị phải có độ xác 0.25% phạm vi tối đa, có khả đọc chữ số thập phân chiều cao mẫu ban đầu 6.8 Thiết bị đo cố kết - Thiết bị phải đặt mẫu đai chứa mẫu đế cứng, với đá thấm đặt mặt mẫu tác dụng áp lực phụ vào mẫu Có thể sử dụng đá có nhiều lỗ rỗng thay cho đá thấm đáy mẫu miễn đá có nhiều lỗ rỗng phải giữ bão hoà nước Bản nắp phải đủ cứng để phân bố đồng áp lực lên đá thấm phía Bất phận thiết bị đo cố kết có khả ngập nước phải làm vật liệu không bị ăn mòn đất hay phận khác thiết bị đo cố kết Đáy vòng chữa mẫu tạo phận ngăn rò rỉ với đế cứng có khả chịu đợc áp lực bên 1500 kPa (200 lbf/in 2) Thiết bị đo cố kết phải lắp đặt để việc đặt đai chứa mẫu (bao gồm mẫu) vào thiết bị đo cố kết không giữ lại không khí đáy mẫu Thiết bị chất tải dọc trục thiết bị trì áp lực phụ phân thiếu thiết bị đo cố kết Bản vẽ sơ đồ thiết bị đo cố kết CRS điển hình trình bày Hình 6.8.1 Việc ấn piston tải trọng dọc trục phải thiết kế để thay đổi tải trọng dọc trục ma sát không vượt 0.05% tải trọng dọc trục lớn tác dụng lên mẫu Chú thích – Sử dụng hai hàng lót thẳng cầu để dẫn hướng cho piston để giảm tối đa ma sát trì độ thẳng đứng 6.8.2 Đai chứa mẫu phải làm loại vật liệu không bị ăn mòn đất chất lỏng lỗ rỗng Bề mặt bên phải đánh bóng phủ loại vật liệu sinh ma sát thấp (silicon/ dầu nhờn) Vòng phải đủ cứng để ngăn biến dạng ngang đáng kể mẫu suốt trình thí nghiệm 6.8.2.1 Chiều dầy củat đai chứa mẫu (đối với vòng kim loại) phải không nhỏ 3.2 mm (1/8 in.) ứng suất lên tới 3000 kPa (400 lbf/in 2) 6.4 mm (1/4 in.) ứng suất lên tới 6000 kPa (800 lbf/in.2) 6.8.3 Kích thước mẫu thí nghiệm phải phù hợp với tiêu chuẩn sau đây: 6.8.3.1 Đường kính nhỏ khoảng 50 mm (2.0 in.) 6.8.3.2 Chiều cao nhỏ khoảng 20 mm (0.75 in.), phải không nhỏ 10 lần đường kính hạt lớn xác định theo Phương pháp thí nghiệm D 6913 10 ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx 11.5.3 Đối với đất giãn nở, phải sử dụng đá thấm sấy khô không khí Đặt đá thấm khô lên đế khô thiết bị đo cố kết Các ống nối với đế chứa nước 12 TRÌNH TỰ 12.1 Lắp đai chứa mẫu có mẫu, màng lọc trên, đá thấm vào thiết bị đo cố kết 12.2 Lắp buồng, hạ thấp piston cho tiếp xúc với đá thấm giữ chỗ (nếu có thể) 12.3 Đặt thiết bị đo cố kết lắp ráp vào thiết bị gia tải dọc trục 12.4 Ghi số đọc (AFo) điều chỉnh thiết bị gia tải dọc trục tiếp xúc với piston 12.5 Lắp đặt thiết bị đo biến dạng vào vị trí khởi động ghi lại số đọc (ADo) 12.6 Tháo piston lắp thiết bị chất tải dọc trục để trì áp lực dừng số hoặ trì chiều cao mẫu không đổi Áp lực dừng phải ngăn tượng trồi mẫu không cho phép cố kết lớn Chú thích 11 – Áp lực dừng thích hợp phụ thuộc vào độ cứng đất Áp lực lớn tốt để loại bỏ sai số chuyển vị dừng không lớn để gây cố kết Giá trị ước tính cho áp lực khoảng 10% ứng suất hữu hiệu trường phù hợp 12.7 Mở van nối buồng đo cố kết với nguồn nước cân làm đầy buồng, phải thực cách cẩn thận để tránh khí chiu vào hay để loại bỏ không khí buồng Chú thích 12 - Một cách lý tưởng, tuỳ thuộc vào thiết kế buồng, nước chảy qua buồng hay hệ đo áp lực lỗ rỗng, hai để loại bỏ nhiều tốt túi/bong bóng khí Loại bỏ không khí áp lực không khí trợ giúp đáng kể trình bão hoà Đối với đất sét bão hoà phần, nước khử khí thấm qua mẫu cần thiết để làm bão hoà với áp lực phụ có 12.8 Bão hoà mẫu hệ đo áp lực đáy cách tác dụng áp lực phụ trì áp lực dừng chiều cao mẫu không đổi Áp lực phụ tác dụng vào buồng (phía mẫu) tốt buồng hệ đo áp lực đáy (cả hai đầu mẫu) Có nhiều trình tự để làm bão hoà hoàn toàn Trình tự sau đề nghị Chú thích 13 - Mục đích việc tác dụng áp lực phụ để lấp đầy tất lỗ rỗng mẫu hệ đo áp lực đáy nước mà không làm nén mẫu kéo trước mẫu không mong muốn, làm cho mẫu bị trồi lên Lượng không khí hoà tan vào dung dịch hàm số thời gian áp lực Đồng thời không khí hoà tan vào dung dịch nhanh sử dụng nước đẩy khí nước cân có khí để hoà tan Do ảnh hưởng cấp áp lực phụ tới ứng suất toàn phần tức hiệu ứng áp lực nước lố rỗng cần phải có thời gian, áp lực phụ tác động nhanh ứng suất hữu hiệu tăng mẫu 12.8.1 Phụ thuộc vào thiết bị trì áp lực phụ, mà áp lực phụ tác dụng theo cấp tốc độ không đổi Các cấp phải áp dụng khoảng nhỏ với thời gian cấp phù hợp phép cân áp lực lỗ rỗng toàn mẫu Thông thường, độ lớn cấp phải tăng lên thời gian cân giảm áp lực phụ (và độ bão hoà) tăng lên 17 TCVN xxxx:xx ASTM D 4186 – 06 Chú thích 14 - Cấp thường áp lực dừng Các cấp sau tăng gấp đôi trị số phạm vi từ 35 kPa (5 lbf/in.2) đến 140 kPa (20 lbf/in.2), phụ thuộc vào trị số áp lực tiền cố kết độ bão hoà mẫu Thông thường cấp kéo dài 10 phút Thời gian ngắn chấp nhận độ bão hoà cao 12.8.2 Kiểm tra phản ứng mẫu trình tác dụng áp lực bank Khi sử dụng phương pháp áp lực dừng không đổi, phải giữ chiều cao mẫu không đổi suốt trình bão hoà Khi sử dụng phương pháp chiều cao không đổi, phải giữ áp lực dừng không đổi Nếu mẫu bị nén áp lực dừng giảm xuống phải giảm cấp áp lực phụ khoảng thời gian phải tăng để làm chậm dần trình tạo áp lực phụ 12.8.3 Kiểm tra đủ bão hoà cách đóng van thoát đáy tác dụng cấp áp lực buồng Nếu tăng áp lực đáy làm tăng áp lực buồng nhanh chóng (nhỏ 15 s) giả định bão hoà hoàn toàn 12.9 Chọn tốc độ biến dạng mà tốc độ tạo hệ số áp lực nước lỗ rỗng (Ru) từ 3% đến 15% phạm vi cố kết thông thường giai đoạn chất tải thí nghiệm Chú thích 15 - Để đạt điều này, trị số tốt 5% Hệ số áp lực lỗ rỗng thay đổi theo suốt phạm vi cố kết thông thường lớn Khi thí nghiệm với đất lạ, cần thay đổi tốc độ biến dạng thí nghiệm để tìm tốc độ phù hợp Các số liệu tạm thời phải loại bỏ sau thay đổi đáng kể tốc độ Chú thích 16 - Với chiều cao mẫu định, áp lực nước lỗ rỗng dư phụ thuộc vào tốc độ biến dạng hệ số thấm, trình bày phương trình 22 Kinh nghiệm trị số bắt đầu cho tốc độ biến dạng phù hợp 10%/h cho đất MH (hệ phân loại USCS, Tiêu chuẩn thực hành D 2487), 1% cho đất CL 0.1% cho đất CH 12.9.1 Tốc độ biến dạng, tính từ phương trình 19 không đổi suốt giai đoạn thí nghiệm đơn lẻ Tuy nhiên, tốc độ kiểm soát không thay đổi lớn hệ số giai đoạn thí nghiệm đơn lẻ Tốc độ thay đổi độ cứng hệ không lớn 10% biên độ chu kỳ 12.10 Phải ghi lại lựa dừng bão hoà (AFs), áp lực buồng (CPs), áp lực đáy (BPs), biến dạng dọc trục (ADs), thời gian (ts) trước bắt đầu chất tải có kiểm soát biến dạng 12.11 Đóng van thoát đáy kiểm tra (qua khoảng phút) để áp lực đáy lại với trị số áp lực phụ Chú thích 17 - Bước tạo phương pháp thông thường để kiểm tra vấn đề liên kết hệ đo áp lực đáy 12.12 Thí nghiệm tốc độ biến dạng không đổi có ba giai đoạn riêng biệt; chất tải (làm tăng ứng suất), trì ứng suất, dỡ tải (làm giảm ứng suất) Một thí nghiệm đơn lẻ sử dụng tổ hợp ba giai đoạn để đạt chất tải đều, chất tải dỡ tải, lặp lại chất/dỡ tải nhiều lần Trong giai đoạn chất tải, ưsng suất tăng đến đạt trị số ứng suất biến dạng mục tiêu Giai đoạn trì ứng suất, thường thực với khoảng thời gian định phép áp lực đáy (và áp lực nước lỗ rỗng) bị triệt tiêu Trong giai đoạn dỡ tải, ứng suất giảm đến trị số ứng suất biến dạng mục tiêu Tốt có giai đoạn trì ứng suất lần đảo chiều 18 ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx ứng suất phép áp lực đáy triệt tiêu Một thí nghiệm tiêu chuẩn gồm giai đoạn qui định khác yêu cầu khách hàng 12.12.1 Chất tải – Áp dụng biến dạng dọc trục theo trình tự tốc độ biến dạng dọc trục lựa chọn 12.9 Ghi lại thời gian thời gian trôi qua (tn), biến dạng dọc trục (ADn), lực dọc trục (AFn), áp lực buồng (CPn), áp lực đáy (BPn) đủ để có khoảng 10 số đọc cho 1% biến dạng Tiếp tục chất tải đến trị số ứng suất biến dạng mục tiêu 12.12.2 Dỡ tải - Áp dụng biến dạng dọc trục theo trình tự độ giãn khoảng nửa tốc độ biến dạng lựa chọn 12.9 Ghi lại thời gian thời gian trôi qua (tn), biến dạng dọc trục (ADn), lực dọc trục (AFn), áp lực buồng (CPn), áp lực đáy (BPn) đủ để có khoảng số đọc cho 1% biến dạng Tiếp tục dỡ tải đến trị số ứng suất biến dạng mục tiêu Trong dỡ tải áp lực đáy âm áp lực buồng phải đủ lớn để trì áp lực đáy lớn áp lực bão hoà (áp lực phụ cần để giữ không khí dung dịch) Chú thích 18 - Có thể sử dụng cho giai đoạn chất tải dỡ tải tốc độ biến dạng giống nhau; nhiên, phần lớn số liệu dỡ tải bị điều kiện biến dạng tạm thời 12.12.3 Duy trì ứng suất - Giữa giai đoạn chất tải dỡ tải, trì lực dọc trục không đổi phép áp lực nước lỗ rỗng dư triệt tiêu Ghi lại thời gian thời gian trôi qua (tn), biến dạng dọc trục (ADn), lực dọc trục (AFn), áp lực buồng (CPn), áp lực đáy (BPn) tốc độ số đọc giống giai đoạn trước thí nghiệm Tiếp tục giai đoạn thí nghiệm đến thời gian định áp lực dư đáy triệt tiêu Mặc dù nén thứ cấp xảy giai đoạn thí nghiệm này, phương pháp để tính hệ số nén thứ cấp Chú thích 19 – Tốc độ đọc số liệu phải định rõ phép đủ biến dạng số đọc để tính số gia qui định Mục 13 Các số đọc thường xuyên để xác định tốt xu hướng đặc trưng làm giảm số chữ số thập phân tham số tính toán yêu cầu bổ sung số liệu để thực loại bỏ nhiễu 12.13 Khi hoàn thành thí nghiệm, mở van thoát đáy giảm từ từ áp lực buồng 12.14 Khoá piston, dỡ lực dọc trục ghi lại số đọc cuối cho lực (AFf), áp lực phụ (CPf), áp lực đáy (BPf) 12.15 Tháo nước khỏi buồng dỡ thiết bị đo cố kết khỏi khung chất tải 12.16 Tháo đai chứa mẫu có mẫu khỏi thiết bị đo cố kết 12.17 Đẩy mẫu (một cách cẩn thận để thu lấy tất đất) xác định khối lượng khô đất 12.17.1 Nếu thí nghiệm số không cần vật liệu, sấy khô toàn mẫu (gồm vật liệu mắc lại đai chứa mẫu, màng lọc, ) theo Phương pháp thí nghiệm D2216 đo khối lượng khối sau (Md) xác đến 0.01 g 12.17.2 Nếu thí nghiệm số cần đến vật liệu, xác định khối lượng ẩm sau ( Mtf) xác đến 0.001g Sử dụng phần đại diện mẫu để xác định độ ẩm (Wfp) theo Phương pháp thí nghiệm D 2216 trừ số ghi tới 0.1% dùng phần đất ẩm lại cho thí nghiệm số 19 TCVN xxxx:xx ASTM D 4186 – 06 13 TÍNH TOÁN 13.1 Tổng quan – Tính toán sử dụng đơn vị SI SD cho chữ số thập phân 13.2 Đặc trưng mẫu: 13.2.1 Tính khối lượng khô mẫu, Md, cách đo trực tiếp phần mẫu sử dụng để thí nghiệm số, tính khối lượng khô sau: Md = M tf (2) + w fp đó: Md = khối lượng khô mẫu, tính g (4 SD), Mtf = khối lượng ẩm mẫu sau thí nghiệm, tính g (4 SD), wfp = độ ẩm sau thí nghiệm, tính theo hệ thập phân (chính xác đến 0.0001) 13.2.2 Tính độ ẩm ban đầu, wo, sau : M to − M d x100 Md wo = (3) đó: wo = độ ẩm ban đầu, tính theo phần trăm (chính xác đến 0.01), Mto = khối lượng ẩm ban đầu mẫu, tính g (4 SD) 13.2.3 Tính thể tích hạt, Vs, sau : VS = Md GS ρ w (4) đó: Vs = thể tích hạt, tính theo cm3 (4 SD), Gs = Tỷ trọng hạt, (4 SD), ρw = khối lượng thể tích nước 20oC, tính theo g/cm3 (4 SD) 13.2.4 Khi diện tích mặt cắt ngang mẫu số suốt trình thí nghiệm, tính chiều cao tương đương hạt sau : HS = VS A (5) đó: Hs = chiều cao tương đương hạt, tính theo cm (4 SD), 20 ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx A = diện tích mẫu, tính theo cm2 (4 SD) 13.2.5 Tính hệ số rỗng ban đầu, eo, sau : e0 = H0 − HS HS (6) đó: 13.2.6 eo = hệ số rỗng ban đầu (chính xác đến 0.001), Ho = chiều cao ban đầu mẫu, tính theo cm (4 SD) Tính độ bão hoà ban đầu,So, sau : S0 = GS w0 e0 (7) đó: So = hệ số rỗng ban đầu (chính xác đến 0.001), Ho = độ bão hoà ban đầu, tính theo % (chính xác đến 0.01) 13.3 Các trị số ứng dụng : 13.3.1 Tính biến dạng dọc trục, δn, thời điểm hay dòng số liệu sau :  ADn AD0  .CFad δ n =  − VI VI   n (8) đó: δn = biến dạng dọc trục, tính theo cm (4 SD), ADn = số đọc chuyển đổi biến dạng dọc trục, tính theo volt (4 SD), AD0 = số đọc chuyển đổi biến dạng dọc trục lúc bắt đầu thí nghiệm, tính theo volt (4 SD), VIn = số đọc điện nguồn vào, tính theo volt (4 SD), VI0 = số đọc điện nguồn vào lúc bắt đầu thí nghiệm, tính theo volt (4 SD), CFad = hệ số hiệu chuẩn chuyển đổi biến dạng dọc trục, tính theo cm/(volt/volt) (4 SD) 13.3.2 Tính áp lực buồng, σc,n , thời điểm theo dòng số liệu sau :  CP CP  σ c ,n =  n − .CFcp  VI n VI  (9) 21 TCVN xxxx:xx ASTM D 4186 – 06 đó: σc,n = áp lực buồng, tính theo kPa (4 SD), CPn = số đọc chuyển đổi áp lực buồng, tính theo volt (4 SD), CP0 = số đọc chuyển đổi áp lực buồng lúc bắt đầu thí nghiệm, tính theo volt (4 SD), CFcp = hệ số hiệu chuẩn chuyển đổi áp lực buồng, tính theo kPa/(volt/volt) (4 SD) 13.3.3 Tính áp lực đáy, um,n , thời điểm theo dòng số liệu sau :  BP BP  u m,n =  n − .CFbp  VI n VI  (10) đó: um,n = áp lực đáy, tính theo kPa (4 SD), BPn = số đọc chuyển đổi áp lực đáy, tính theo volt (4 SD), BP0 = số đọc chuyển đổi áp lực đáy lúc bắt đầu thí nghiệm, tính theo tính theo volt (4 SD), CFbp = hệ số hiệu chuẩn chuyển đổi áp lực đáy, tính theo kPa/(volt/volt) (4 SD) 13.3.4 Tính lực dọc trục, fn , thời điểm theo dòng số liệu sau :  AF AF  f n =  n − .CFaf  VI n VI  (11) đó: fn = lực dọc trục, tính theo kN (4 SD), AFn = số đọc chuyển đổi lực dọc trục, tính theo volt (4 SD), AF0 = số đọc chuyển đổi lực dọc trục lúc bắt đầu thí nghiệm, tính theo tính theo volt (4 SD), CFaf = hệ số hiệu chuẩn chuyển đổi lực dọc trục, tính theo kN/(volt/volt) (4 SD) 13.3.5 Tính lực dọc trục thực, fa,n , thời điểm theo dòng số liệu sau : f a ,n = f n + Wp − Ap σ c ,n (12) đó: fa,n = lực dọc trục thực, tính theo kN (4 SD), Wp = trọng lượng hữu hiệu piston từ hiệu chuẩn mục 7.8, tính theo kN (4 SD), 22 ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx Ap = diện tích hữu hiệu piston từ hiệu chuẩn mục 7.8, tính theo m (4 SD) 13.4 Các đặc trưng cố kết : 13.4.1 Tính thay đổi chiều cao mẫu, ∆Hn , thời điểm theo dòng số liệu sau : ∆H n = (δ n − δ af ,n ) (13) đó: ∆Hn = thay đổi chiều cao mẫu, tính theo cm (5 SD chiều cao ban đầu), δn = biến dạng dọc trục, tính theo cm (5 SD chiều cao ban đầu), δaf,n = độ nén thiết bị từ hiệu chuẩn mục 7.8 phụ thuộc vào lực dọc trục, tính theo cm (5 SD chiều cao ban đầu) 13.4.2 Tính chiều cao mẫu, Hn , thời điểm theo dòng số liệu sau : H n = H − ∆H n (14) đó: Hn = chiều cao mẫu, tính theo cm (4 SD), H0 = chiều cao ban đầu mẫu, tính theo cm (4 SD chiều cao ban đầu) 13.4.3 Tính hệ số rỗng, en , thời điểm theo dòng số liệu sau : en = Hn − HS HS (15) đó: en = hệ số rỗng, (chính xác đến 0.001) 13.4.4 Tính biến dạng dọc trục, ∈n , thời điểm theo dòng số liệu sau : ∈a ,n = H0 − Hn × 100 H0 (16) đó: ∈a,n = biến dạng dọc trục, tính theo % (chính xác đến 0.01) 13.4.5 Tính áp lực đáy dư, ∆um,n , thời điểm theo dòng số liệu sau : ∆u m,n = u m,n − σ c ,n (17) đó: ∆um,,n = áp lực đáy dư, kPa (4 SD ứng suất dọc trục lớn nhất), 23 TCVN xxxx:xx ASTM D 4186 – 06 um,,n = áp lực đáy, kPa (4 SD ứng suất dọc trục lớn nhất), σc,n 13.4.6 = áp lực buồng, kPa (4 SD ứng suất dọc trục lớn nhất) Tính ứng suất dọc trục tổng, σa,n , thời điểm theo dòng số liệu sau : σ a ,n = f a ,n A x10000 (18) đó: σa,n = ứng suất dọc trục tổng, kPa (4 SD ứng suất dọc trục lớn nhất), fa,n = Lực thực, kN (4 SD lực dọc trục lớn nhất), Chú thích 20 - Nếu lực dọc trục tác dụng đo bên buồng, phép đo phải hiệu chỉnh lực gây áp lực phụ tác động lên piston Chú thích 21 – Các phương trình sau dựa tính số gia tăng lên số đọc riêng biệt Khi số đọc lấy thường xuyên hơn, chữ số thập phân cho kết giảm phân tán (âm) tăng lên Có thể giảm hiệu ứng làm mịn số đo trước tính thực phép tính số gia lớn (ví dụ, sử dụng n+2 n-2) Sử dụng Tiêu chuẩn thực hành D 6026 nhằm xác định số chữ số thập phân thích hợp để báo cáo cho trị số Chú thích 22 - Giả thiết trường hợp tuyến tính đất có hệ số nén thể tích (m v) số Lý thuyến tuyến tính trình bày phần sau theo tham số tính toán Tính tốc độ biến dạng, ∈n , cho lần theo dòng số liệu sau: 13.4.7 ∈n = ∆H n +1 − ∆H n −1 H0 t n +1 − t n −1 (19) đó: ∈n = tốc độ biến dạng, tính theo biến dạng/s (SD phụ thuộc vào trị số), t = thời gian tính s Chỉ số (n+1) biểu thị thời gian hay dòng số liệu tiếp theo, số (n-1) biểu thị thời gian dòng số liệu trước 13.4.8 Tính hàm Fn để xác định điều kiện tạm thời đủ nhỏ để đến phương trình trạng thái ổn định sau : Fn = (σ a ,n − σ a ,l ) − ( ∆u m,n − ∆u m,l ) σ a ,n − σ a ,l (20) đó: 24 ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx Fn = hàm để đánh giá quan trọng biến dạng tạm thời, không thứ nguyên (SD phụ thuộc vào trị số) Chú thích 23 – Phương trình trạng thái ổn định dựa phân bố biến dạng mẫu độc lập theo thời gian, dòng số liệu có F nhỏ 0.4 phương trình gần Độ lớn sai số tăng F giảm Phương pháp thí nghiệm bỏ qua tất các số liệu mà có F3 nhỏ 0.4 13.4.9 Nếu Fn > 0.4, tính tính ứng suất dọc trục hữu hiệu trung bình, σ’a,n, thời điểm theo dòng số liệu sau :   σ a, ,n =  σ a ,n − ∆u m ,n    (21) đó: σ’a,n = ứng suất dọc trục hữu hiệu trung bình, kPa (4 SD ứng suất dọc trục lớn nhất) 13.4.10 Nếu Fn > 0.4, tính hệ số thấm, kn, cho thời gian định theo dòng số liệu sau : kn = ∈n H n H γ w x 2.∆u m,n 10000 (22) đó: kn = hệ số thấm, tính theo m/s (SD phụ thuộc vào trị số), γ w = trọng lượng đơn vị nước, nhiệt độ 20oC, kN/m3 (4 SD) 13.4.11 Nếu Fn > 0.4, tính số nén thể tích, m v,n, cho thời gian định theo dòng số liệu sau : mv ,n = ∈n+1 − ∈n−1 x ' ' σ a ,n+1 − σ a ,n−1 100 (23) đó: mv,n = hệ số nén thể tích, tính theo m2/kN (SD phụ thuộc vào trị số) 13.4.12 Nếu Fn > 0.4, tính hệ số cố kết, cv,n, cho thời gian định theo dòng số liệu sau : cv ,n = kn mv ,n γ w (24) đó: cv,n = hệ số cố kết, tính theo m2/s (SD phụ thuộc vào trị số) 13.4.13 Nếu Fn > 0.4, tính hệ số áp lực lỗ rỗng, Ru,n , cho thời gian định theo dòng số liệu sau : 25 TCVN xxxx:xx Ru ,n = ASTM D 4186 – 06 ∆u m , n (25) σ v ,n 13.4.14 Nếu trị số ứng suất hiệu không thay đổi đáng kể số đọc liên tiếp, khoảng thới gian tính toán tăng lên 14 BÁO CÁO : BẢNG/MẪU SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 14.1 Phương pháp luận sử dụng để rõ số liệu ghi vào bảng/mẫu số liệu thí nghiệm, đưa đây, bao gồm mục 1.9 14.2 Phải ghi lại thông tin (số liệu) tổng quát tối thiểu sau : 14.2.1 Thông tin nhận dạng mẫu, chẳng hạn Dự án No., Lỗ khoan No., Mẫu No., chiều sâu, v.v 14.2.2 Lựa chọn mẫu chuẩn bị thực hiện, hạn lấy hạt sỏi vật liệu khác khỏi mẫu, nhận dạng có mặt chúng (các túi cát) 14.2.3 Nếu mẫu nguyên trạng, khôi phục, đắp lại cắt cách đặc biệt, phải cung cấp thông tin phương pháp khôi phục, phương pháp đắp lại, ngày thời gian thí nghiệm 14.2.4 Miêu tả phân loại theo Tiêu chuẩn thực hành D 2488 thep Phương pháp thí nghiệm D 2487khi có sẵn giới hạn Atterberg phần trăm lọt qua sang #200 Tỷ trọng đất, giới hạn Atterberg, phân bố kích cỡ hạt có sẵn tạo thêm nguồn số liệu không đo từ mẫu thí nghiệm 14.3 Phải ghi lại số liệu tối thiểu mẫu thí nghiệm sau : 14.3.1 Độ ẩm trung bình mẫu cắt 14.3.2 Trọng lượng đơn vị mẫu nguyên trạng, độ ẩm, hệ số rỗng, độ bão hoà 14.3.3 Tỷ trọng đo (Phương pháp thí nghệm D 854) trị số giả định 14.3.4 KHối lượng ban đầu, chiều cao ban đầu, đường kính ban đầu 14.3.5 Phải ghi lại điều kiện tthí nghiệm tối thiểu sau : 14.3.5.1 Trị số áp lực phụ (ub), biến dạng (∈a,s) áp lực tiếp xúc (σ’a,s) thời điểm cuối làm bão hòa áp lực phụ 14.3.5.2 Tốc độ biến dạng (s) chất dỡ tải 14.3.5.3 Hệ số áp lực lỗ rỗng (Ru) thời điểm cuối giai đoạn chất tải thí nghiệm 14.3.6 Kết cố kết : 14.3.6.1 Lập bảng thời gian thời gian trôi qua, hệ số rỗng, biến dạng dọc trục, ứng suất tổng thẳng đứng, hệ số nén thể tích, hệ số thấm, hệ số cố kết, tốc độ biến dạng, hệ số áp lực lỗ rỗng, hàm F 26 ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx 14.3.6.2 Vẽ biểu đồ hệ số rỗng theo log ứng suất dọc trục hữu hiệu trung bình biến dạng dọc trục theo log ứng suất dọc trục hữu hiệu trung bình 14.3.6.3 Vẽ biểu đồ hệ số cố kết theo log ứng suất dọc trục hữu hiệu trung bình 14.3.6.4 Vẽ biểu đồ hệ số áp lực lỗ rỗng theo log ứng suất dọc trục hữu hiệu trung bình 14.3.6.5 Vẽ biểu đồ hệ số thấm theo hệ số rỗng 14.3.6.6 Xuất phát từ trình tự phác thảo, bao gồm trình tự chất tải đặc biệt 15 ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ SAI SỐ 15.1 Độ xác – Không giới thiệu độ xác số liệu thí nghiệm đặc tính tự nhiên đất đá kiểm tra theo tiêu chuẩn Tại thời điểm thực chi phí đắt để có 10 phòng thí nghiệm tham gia vào chương trình thí nghiệm lặp Ngoài ra, thực chi phí đắt để thực nhiều mẫu thí nghiệm mà mẫu có đặc trưng vật lỹ đồng Bất sai khác kết quan sát sai khác của người thực hay công tác thí nghiệm phòng 15.2 Tiểu ban D 18.12 mong chờ đề xuất nhằm giải vấn đề để tạo phát triển kết luận có độ xác hợp lý 15.3 Độ lệch – Không có giá trị tham khảo chấp nhận phương pháp thí nghiệm này; vậy, xác định độ lệch 16 CÁC TỪ KHOÁ 16.1 Tính chịu nén, hệ số nén, CRS, hệ số cố kết, thí nghiệm cố kết, thiết bị đo cố kết, hệ số thấm, ứng suất tiền cố kết, độ lún 27 TCVN xxxx:xx ASTM D 4186 – 06 PHỤ LỤC (Thông tin không bắt buộc) X1.1 PHƯƠNG TRÌNH KHÔNG TUYẾN TÍNH X1.1 Hàm, F: Fn = X1.2 ( logσ a ,n − log σ a ,l ) − ( ∆u m,n − ∆u m ,l ) ( logσ a ,n − log σ a ,l ) (X1.1) Ứng suất dọc trục hữu hiệu trung bình: σ a' ,n = (σ a3,n − 2.σ a2,n ∆u m,n + σ a ,n ∆u m2 ,n ) X1.3 Hệ số cố kết: cv , n X1.4 (X1.2) σ  H H n log a ,n+1   σ a ,n−1  =−  ∆u  2.( t n+1 − t n−1 ) log m,n   σ a ,n  (X1.3) Hệ số thấm: kn = − 0.434 ∈n H H n γ w  ∆u  2.σ a' ,n log m,n   σ a ,n  (X1.4) TÓM TẮT CÁC THAY ĐỔI Uỷ ban D18 vị trí thay đổi với tiêu chuẩn từ lần xuất cuối laf D 4186 – 89 (được phê duyệt năm 1998) ∈1 mà ảnh hưởng đến việc sử dụng tiêu chuẩn (1) Trong phần tổng quan tiêu chuẩn sửa đổi kéo dài thay đổi sau xem quan trọng (2) Mục phân loại bổ sung thêm vào Mục (3) Tham khảo từ Tiêu chuẩn thực hành D 6026 thêm vào Mục (4) Mở rộng thảo luận hệ đơn vị SI Mục (5) Các tài liệu bổ sung tham chiếu Mục (6) Các định nghĩa Mục 3.2 28 ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx (7) Các địng nghĩa bổ sung Mục 3.3 (8) Thay đổi đo ‘’áp lực lỗ rỗng’’ thành đo ‘’áp lực đáy’’ suốt tiêu chuẩn (9) Tóm tắt phương pháp bỏ sung thành Mục (10) Thí nghiệm tiêu chuẩn miêu tả Mục 4.3 (11) Giới hạn tỷ số áp lực lỗ rỗng lớn thay đổi Mục 4.4 (12) Giới hạn hiệu ứng tạm thời bổ sung Mục 4.5 (13) Tham kảo Tiêu chuẩn thực hành D 3740 bổ sung Chú thích (14) Thảo luận tốc độ biến dạng bổ sung Mục 5.2 (15) Giả thiết tính chịu nén hệ áp lực đáy bổ sung vào mục 5.4.7 (16) Miêu tả mô hình bổ sung vào Mục 5.5 (17) Áp dụng cho đất thoát nước tự bổ sung vào Mục 5.6 (18) Sử dụng đĩa high-air entry bổ sung vào Mục 5.7 (19) Các qui định điện tử bổ sung Mục 6.1 (20) Các qui định thiết bị gia tải dọc trục mục 6.2 (21) Các qui định thiết bị đo biến dạng dọc trục mục 6.3 (22) Sửa đối thiết bị trì áp lực phụ Mục 6.4 (23) Các qui định thiết bị đo áp lực phụ Mục 6.5 (24) Bổ sung qui định van thoát đáy Mục 6.4 (25) Các qui định thiết bị đo áp lực đáy Mục 6.6 (26) Các qui định thiết bị đo biến dạng Mục 6.7 (27) Phân loại diễn giải cố kết Mục 6.8 (28) Thay đổi qui định đai chứa mẫu Mục 6.8.2 (29) Phân loại diễn giải đá thấm Mục 6.9 (30) Miêu tả màng lọc Mục 6.10 (31) Bổ sung miếng đệm thụt vào Mục 6.14 (32) Yêu cầu hiệu chuẩn Mục (33) Phân loại diễn giải công tác lấy mẫu Mục (34) Sửa đổi trình tự chuẩn bị mẫu Mục 29 TCVN xxxx:xx ASTM D 4186 – 06 (35) Mục xác định số đặc trưng đất Mục 10 (36) Sửa đổi trình tự lắp đặt thiết bị bổ sung Mục 11.5 (37) Sửa đổi trình tự lắp đặt Mục 12 (38) Sửa đổi trình tự làm bão hoà Mục 12.8 (39) Giới hạn để kiểm tra bão hoà Mục 12.8.3 (40) Đặt giới hạn hệ số áp lực lỗ rỗng Mục 12.9 (41) Qui định thay đổi tốc độ biến dạng Mục 12.9.1 (42) Kiểm tra rò rỉ Mục 12.11 (43) Miêu tả giai đoạn thí nghiệm Mục 12.12 (44) Qui định tốc độ ghi số liệu Mục 12.12 (45) Trình tự để kết thúc thi nghiệm tháo mẫu Mục 12.17 (46) Qui định số thập phân bổ sung vào phương trình suốt Mục 13 (47) Sửa đổi tính đặc trưng mẫu Mục 13.2 (48) Thay đổi phương pháp tính đặc trưng cố kết Mục 13.4 (49) Bổ sung tính tốc độ biến dạng Mục 13.4.7 (50) Bổ sung tính điều kiện tạm thời Mục 13.4.8 (51) Yêu cầu để loại tất số liệu giai đoạn tạm thời Mục 13.4.9 đến 13.4.13 (52) Sửa đổi tính hệ số thấmđối với khoảng biến dạng lớn Mục 13.4.10 (53) Bổ sung tính hệ số nén thể tích Mục 13.4.11 (54) Tính hệ số cố kết Mục 13.4.12 (55) Bổ sung tính hệ số áp lực lỗ rỗng Mục 13.4.13 (56) Sửa đổi yêu cầu báo cáo Mục 14 (57) Bổ sung Hình (58) Bổ sung phương trình không tuyến tính vào Phụ lục X1 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 30 ASTM D 4186 – 06 TCVN xxxx:xx 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) 31 ... biến d ng trường từ tốc độ biến d ng thí nghiệm phòng 5.3 Phương pháp thí nghiệm không sử d ng để đo đặc trưng đất bão hoà phần phương pháp yêu cầu vật liệu áp lực phụ phải bão hoà trước cố kết. .. tác d ng để làm cho không khí lỗ hào vào dung d ch, làm bão hoà mẫu 3.2.2 Thiết bị đo cố kết - d ng cụ có chứa mẫu trạng thái biến d ng không nở hông cho phép biến d ng d c trục chiều thoát nước. .. Tính biến d ng d c trục, δn, thời điểm hay d ng số liệu sau :  ADn AD0  .CFad δ n =  − VI VI   n (8) đó: δn = biến d ng d c trục, tính theo cm (4 SD), ADn = số đọc chuyển đổi biến d ng d c