Bài viết trình bày kết quả thí nghiệm trong phòng đối với các mẫu đất nguyên dạng granite phong hóa hoàn toàn (CDG) tại Hong Kong, các sơ đồ thí nghiệm được thực hiện với mục đích phân tích các cơ chế phá hoại của mái dốc dưới tác dụng của mưa dưới các sơ đồ ứng suất khác nhau.
Xác định độ bền chống cắt đất phong hóa granite Hong Kong ảnh hưởng mưa Determination of shear strength of completely decomposed granite (CDG) in Hong Kong subjected to rainfall infiltration Bùi Đức Tùng(1), Zhou Chao(2), Charles W W Ng(3) Tóm tắt Bài báo trình bày kết thí nghiệm phòng mẫu đất ngun dạng granite phong hóa hồn tồn (CDG) Hong Kong, sơ đồ thí nghiệm thực với mục đích phân tích chế phá hoại mái dốc tác dụng mưa sơ đồ ứng suất khác Các sơ đồ thí nghiệm sau thực hiện: (1) Thí nghiệm cắt trục cố kết khơng đẳng hướng - khơng nước (thí nghiệm CU) (2) thí nghiệm trục cố kết khơng đẳng hướng - nước với ứng suất lệch (q) khơng thay đổi (thí nghiệm CQD) Kết cho thấy đối lập ứng xử đất tính dị hướng, gây khác đường ứng suất lịch sử ứng suất q trình cố kết khơng đẳng hướng Ngồi ra, mặt bao phá hoại mẫu đất nguyên dạng CDG chịu ảnh hưởng rõ rệt lộ trình đường ứng suất Dưới sơ đồ nén, lực dính (biểu kiến) góc ma sát huy động 14 kPa 34° Trong mẫu đất thí nghiệm sơ đồ kéo, hai thông số nêu 10 kPa 42° Hai mặt bao phá hoại tương ứng với hai chế (kéo nén) khác cho thấy việc sử dụng thông số cường độ từ thí nghiệm nén CQD thiết kế nằm vùng khơng an tồn tính tốn tình sạt lở nơng, mà ảnh hưởng lực dính (biểu kiến) chi phối ứng xử loại sạt lở Từ khóa: Sạt lở, trượt mái dốc, mưa, mái dốc tự nhiên, đất phong hóa granite, thí nghiệm ba trục kéo Abstract This paper presents the results from two series of laboratory tests on intact completely decomposed granite (CDG) with reference to slope engineering: (1) anisotropically consolidated undrained shear (CU) tests; and (2) drained constant deviator stress shear (CQD) tests It is found from CU tests that the opposite trends under compression and extension are likely attributed to stress path and stressinduced anisotropy On the other hand, the failure envelope of the intact CDG is found strongly affected by the stress path Under compression, the mobilized friction angle and apparent cohesion are 34° and 14 kPa, respectively Under extension, these two strength parameters change to 42° and 10 kPa The failure envelopes suggest that the use of strength parameters from compression CQD tests only may be less conservative for analyzing the stability of shallow slope, where effects of cohesion are likely dominant Keywords: failure; landslide; rainfall; natural slope; decomposed granite, extension (1) Ths, Cựu nghiên cứu sinh, khoa Xây dựng, ĐH Khoa học Công nghệ Hong Kong; Kỹ sư địa kỹ thuật, Phòng Địa kỹ thuật, Viện móng cơng trình ngầm, FECON (2) Tiến sỹ, Trợ lý nghiên cứu Giáo sư, khoa Xây dựng, ĐH Khoa học Công nghệ Hong Kong (3) Giáo sư, Tiến sỹ, khoa Xây dựng, ĐH Khoa học Công nghệ Hong Kong Tổng quan Hiện tượng trượt đất hay sạt lở mái dốc ảnh hưởng mưa cố phổ biến giới thuộc lĩnh vực địa kỹ thuật, chủ đề nghiên cứu nhiều vài thập kỷ gần Đặc biệt quốc gia có lượng mưa hàng năm cao nằm khu vực cận nhiệt đới Hong Kong, Brazil, số vùng nước Ý nước nhiệt đới Singapore, Malaisia, Việt Nam Hàng năm quốc gia có số lượng lớn vụ sạt lở xảy mùa mưa [1] Phần lớn vụ trượt nông xảy thời điểm đợt mưa diễn ngun nhân hình thành tạm thời mực nước ngầm hay vùng bão hòa phía mặt nước ngầm hữu (wetting front) Theo lý thuyết “cơ học đất khơng bão hòa” vùng lực dính (suction) đất bị nước mặt ngấm vào mái dốc, dẫn đến làm giảm cường độ chịu cắt lớp đất nông [2] Hiện tượng trượt nơng chất khơng có mối liên hệ đến việc dâng cao mực nước ngầm ban đầu Trong tượng trượt sâu thường xảy sau kết thúc đợt mưa bão, vài ngày sau đó, chủ yếu từ việc nước mưa có đủ thời gian ngấm vào mái dốc đến độ sâu lớn kết làm dâng cao mực nước ngầm hữu Cần phải hiểu rằng, lộ trình ứng suất dẫn đến sạt lở mái dốc trình thấm nước mưa khác với đường ứng suất thực theo thí nghiệm nén ba trục truyền thống (xem Hình (a)) [3] [4] Đất loại vật liệu mà ứng xử phụ thuộc lớn vào lịch sử ứng suất Đối với với thí nghiệm nén ba trục truyền thống áp lực buồng ln giữ khơng đổi đồng thời với trình tăng ứng suất lệch Trong đó, theo Brand [5], đường ứng suất tác dụng lên phân tố đất mô tượng nước mưa thấm vào mái dốc phải đươc mô theo thí nghiệm cắt cố kết – nước điều kiện ứng suất lệch khơng đổi (thí nghiệm CQD) Lộ trình ứng suất thực phòng thí nghiệm theo quy cách sau: ứng suất lệch giữ cố định điều chỉnh giảm ứng suất hữu hiệu đẳng hướng (p’) Cho đến nay, ứng xử đất sơ đồ thí nghiệm CQD nói thực nhiều nhà nghiên cứu giới [3] [6] [7] Hầu hết nghiên cứu tiến hành thí nghiệm chế trạng thái ứng suất ba trục nén, tức ứng suất thẳng đứng dọc trục ln lớn ứng suất ngang Tuy nhiên, thực tế nhận thấy hướng ứng suất thay đổi dọc theo mặt trượt minh họa Hình (b) [8] Do thí nghiệm nén ba trục truyền thống minh họa đầy đủ trạng thái phân tố đất dọc theo mặt trượt Dẫn đến việc sử dụng thông số cường độ xác định từ thí nghiệm theo chế ba trục nén nêu dẫn đến việc tính tốn hệ số S¬ 28 - 2017 83 KHOA HC & CôNG NGHê an ton theo hng bt lợi tình trượt mái dốc mưa [9] Để nghiên cứu ảnh hưởng tỷ số ứng suất (q/p’) thay đổi hướng ứng suất lên ứng xử dất, nhóm nhà nghiên cứu [10] tiến hành thí nghiệm CQD mẫu cát Toyoura cho hai chế ứng suất ba trục kéo nén Kết thí nghiệm họ cho thấy Hình (a) So sánh lộ trình ứng suất khác rằng, mẫu thí nghiệm bị (b) Minh họa trình thay đổi hướng ứng suất dọc theo mặt trượt giả định ổn định xuất biến dạng dẻo lớn trước trạng Bảng Tổng hợp kế hoạch thí nghiệm thái ứng suất mẫu đạt tới miền phá hoại Mohr-Coulomb Trạng thái mẫu Kế hoạch thí nghiệm thiết bị thí nghiệm sau cố kết Hệ số Nhóm Số hiệu Hai nhóm thí nghiệm thực rỗng Ứng suất thí mẫu thí báo để nghiên cứu ảnh hưởng tỷ số ứng suất (q/p’) cuối hữu hiệu Tỷ số Hệ số nghiệm nghiệm lộ trình/ đường ứng suất đến ứng xử phá hoại đẳng ứng suất rỗng mẫu đất nguyên dạng nhằm làm sở lựa chọn hướng thông số cường độ cho việc phân tích thiết kế ổn định C80/08 0.8 0.59 0.69 mái dốc tự nhiên Nhóm thí nghiệm thứ bao gồm 10 thí nghiệm CQD Như phân tích trên, nhóm thí nghiệm E80/08 -0.8 0.58 0.64 80 sử dụng với mục đích mơ xác lộ trình ứng C80/06 0.6 0.59 0.76 suất thực tế trường chế thấm nước mưa E80/06 -0.6 0.57 0.64 vào mái dốc, nguyên nhân trực tiếp dẫn đến việc áp lực nước lỗ rỗng tăng cao Để làm rõ ảnh hưởng tỷ số C60/08 0.8 0.61 0.74 CQD ứng suất lộ trình ứng suất lên ứng xử đất CDG, E60/08* -0.8 0.57 0.58 60 hai chế ứng suất nén (ứng suất thẳng đứng lớn ứng C60/06 0.6 0.60 0.80 suất ngang) chế ứng suất kéo (ứng suất thẳng đứng E60/06* -0.6 0.60 0.61 nhỏ ứng suất ngang) thực Tỷ số ứng suất (q/p’) hiểu tỷ số ứng suất lệch q (bằng hiệu C45/08 0.8 0.59 0.79 45 ứng suất thẳng đứng ứng suất ngang) ứng suất hữu E45/08* -0.8 0.58 0.59 hiệu đẳng hướng (p’) Do vậy, tỷ số ứng suất có giá trị dương ACU80 80 0.8 0.59 0.59 âm tương ứng với chế ứng suất nén kéo Thí Nhóm thí nghiệm thứ hai bao gồm việc thực bốn thí ACU60 60 0.8 0.61 0.61 nghiệm nghiệm cắt cố kết khơng đẳng hướng – khơng nước ECU80 80 -0.8 0.60 0.60 CU (thí nghiệm CU) Tương tự nhóm thí nghiệm thứ nhất, ECU60 60 -0.8 0.62 0.62 hai chế ứng suất kéo nén xem xét Nhóm thí nghiệm chủ yếu với mục đích so sánh với nhóm kể Ảnh hưởng lộ trình ứng suất lên ứng xử mẫu đất thí nghiệm xác định thơng qua việc so sánh kết thí nghiệm hai nhóm thí nghiệm Chi tiết kế hoạch thí nghiệm tổng hợp bảng Hệ thống thiết bị thí nghiệm ba trục tự động phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật trường Đại học Khoa học kỹ thuật Hồng Kong (HKUST) sử dụng cho mục đích nghiên cứu Chi tiết thiết bị báo cáo nhóm nghiên cứu Giáo sư Li X S HKUST [11] Mẫu đất thí nghiệm quy trình thí nghiệm Đất sử dụng nghiên cứu mẫu đất nguyên dạng granite phong hóa hoàn toàn (CDG Hong Kong) Tất mẫu thí nghiệm chuẩn bị với kích thước có đường kính 70 mm cao 140 mm phương pháp cắt thủ cơng từ khối đất hình vng vận chuyển từ trường Quá trình chuẩn bị mẫu đất tiến hành cẩn thận tối đa nhằm giảm thiểu xáo động, tránh việc ảnh hưởng xáo động đến cấu trúc tự nhiên đất liên kết (dính) hóa học (nếu có) hạt đất (cementation) mẫu đất nguyên dạng 84 Ghi chú: * Các mẫu không bị phá hoại thời điểm kết thúc thí nghiệm CQD: thí nghiệm cố kết khơng đẳng hướng – cắt nước với ứng suất lệch khơng thay đổi CU: thí nghiệm cố kết khơng đẳng hướng – cắt khơng nước Đối với nhóm thí nghiệm thứ CQD, mẫu thí nghiệm cố kết không đẳng hướng đến giá trị ứng suất hữu hiệu đẳng hướng (p’) tỷ số ứng suất (q/p’) theo lộ trình thiết kế Theo minh họa Hình 2, trình cố kết đẳng hướng thực việc điều chỉnh tăng áp lực buồng từ từ theo bước đến giá trị mong muốn Sau đó, ứng suất lệch kiểm sốt tăng giảm để đạt tỷ số ứng suất dương âm tương ứng Tốc độ gia tải ±3 kPa/ lựa chọn cho giai đoạn nói Sau kết thúc giai đoạn cố kết (áp lực nước lỗ rỗng thặng dư hoàn toàn tiêu tán), giai đoạn cắt CQD bắt đầu việc tăng từ từ áp lực nước lỗ rỗng với tốc độ gia tăng áp suất không đổi, giữ nguyên giá trị áp lực buồng Thí nghiệm kết thúc mẫu đất đạt tới biến dạng dẻo lớn (tương ứng với biến dạng dọc trục khoảng 20 %) áp suất ngang (hay thẳng đứng) hữu hiệu (σ1’ T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG Hình Lộ trình ứng suất thí nghiệm cắt với ứng suất lệch khơng đổi (CQD) Hình Lộ trình ứng suất thí nghiệm cố kết khơng đẳng hướng – khơng nước (thí nghiệm CU) σ3’) giảm giá trị kPa giá trị ứng suất hữu hiệu đẳng hướng miền e – logp’) giảm Tương ứng với giá trị hệ số trạng thái nhỏ hơn, mẫu đất có xu hướng giãn nở thể tích lớn Mặt khác, theo mối quan hệ ứng suất biến dạng Hình (c), hai mẫu ACU 60 ACU80 thể ứng xử tái bền (strainhardening) Hình minh họa lộ trình ứng suất thí nghiệm cắt cố kết khơng đẳng hướng – khơng nước (CU) Tồn bốn mẫu thí nghiệm nhóm tiến hành cố kết khơng đẳng hướng tương tự nhóm CQD Khi kết thúc giai đoạn cố kết, giai đoạn cắt khơng nước tiến hành với việc kiểm soát tốc độ biến dạng ±0.05% / phút Phân tích kết thí nghiệm Thí nghiệm nén ba trục khơng nước (ACU) Hình thể ứng xử mẫu đất nguyên dạng CDG cắt khơng nước hai chế nén kéo, gồm mối quan hệ ứng suất lệch (q) biến dạng dọc trục (ɛa), lộ trình ứng suất (p’ – q) mối quan hệ áp lực nước lỗ rỗng thặng dự với biến dạng dọc trục (∆u - ɛa) Chi tiết theo hình (a), mẫu đất cắt khơng nước chế ba trục nén (ACU60 ACU80) ban đầu ứng xử theo xu hướng nén lại, sau theo xu hướng nở thể tích mạnh mẽ sau đạt tới trạng thái “chuyển pha” Ứng suất lệch sau tiếp tục tăng đạt trạng thái ứng suất tới hạn Đường trạng thái tới hạn (CSL) xác định việc nối điểm trạng thái tới hạn từ thí nghiệm ACU60 ACU80 gốc tọa độ (0,0) không gian lộ trình ứng suất (p’-q) Từ hình vẽ ta xác định tỷ số ứng suất tới hạn 1.56, tương ứng với góc ma sát tới hạn 38o Giá trị góc ma sát đồng với kết tương tự với mẫu đất đầm nén lại CDG báo cáo theo tài liệu [12] Sự đồng cho cấu trúc ban đầu mẫu đất nguyên dạng CDG bị phá hủy hoàn toàn cắt mẫu đến giá trị biến dạng lớn, cụ thể đạt trạng thái tới hạn Quá trình thay đổi áp lực nước lỗ rỗng thể hình (b), áp lực nước lỗ rỗng thặng dư mẫu ACU60 ACU80 tăng giai đoạn đầu (thể xu hướng mẫu nén thể tích) sau giảm (thể xu hướng nở thể tích) Có thể thấy so sánh kết hai mẫu đất mẫu ACU60 thể xu hướng nén thể tích khiêm tốn giai đoạn đầu có xu hướng nở mạnh giai đoạn sau so với mẫu lại Hiện tượng minh chứng rõ ràng giãn nở thể tích mẫu nguyên dạng CDG mô tỷ số ứng suất Theo lý thuyết mơ hình phụ thuộc vào trạng thái Li and Dafalias [13], ứng suất hữu hiệu đẳng hướng nhỏ hơn, hệ số trạng thái Ψ (là hiệu hệ số rỗng với hệ số rỗng tới hạn So sánh ứng xử cắt khơng nước hai chế nén kéo (ACU ECU) Trong q trình cắt khơng nước, mẫu đất chế kéo ứng xử khác biệt so với mẫu chế ứng suất nén Không thí nghiệm nén, ứng xử mẫu đất CDG ngun dạng cắt khơng nước chế kéo lại thể xu hướng giãn nở thể tích nhẹ giai đoạn đầu trình cắt, minh họa việc tăng lên ứng suất hữu hiệu đẳng hướng (xem hình (a)), đồng thời phát sinh áp lực nước lỗ rỗng thặng dư âm (xem hình (b) q trình mềm hóa (biến dạng) (xem hình (c)) Sau biến dạng dọc trục đạt giá trị %, xu hướng nén thể tích bắt đầu quan sát thấy với trình giảm ứng suất hữu hiệu đẳng hướng, với gia tăng áp lực nước lỗ rỗng suy giảm độ chống cắt (hóa mềm/ strain-softening) Ứng xử khác biệt (ban đầu có xu hướng giãn nở sau xu hướng nén thể tích) báo cáo nghiên cứu Wang and Yan [14] thí nghiệm loại đất nguyên dạng CDG sơ đồ nén ba trục Bản chất ứng xử cho vai trò quan trọng hạt đất mịn thô ứng xử đất nguyên dạng CDG Do tương tác hai nhóm hạt nên ứng xử mẫu đất cắt khơng nước bị kiểm sốt khung cấu trúc hạt mịn (ứng xử nén thể tích đất cố kết) khung cấu trúc hạt thơ (ứng xử giãn nở thể tích khung có cấu trúc rời rạc) tương ứng [14] Ứng xử khác biệt mẫu đất nguyên dạng CDG chế nén kéo liên quan chủ yếu đến xu hướng đối lập thay đổi áp lực nước lỗ rỗng cắt Như thể hình (a), lộ trình ứng suất mẫu ECU60 ECU80 có chiều hướng tăng lên đến giá trị đỉnh trước chuyển sang trái xuống đến trạng thái tới hạn Trong mẫu ACU60 ACU80, ứng suất hữu hiệu đẳng hướng có chiều hướng giảm nhẹ ban đầu sau tăng đạt trạng thái tới hạn Sự khác biệt hai chế cho thấy q trình tương tác nhóm hạt thơ mịn bị ảnh hưởng q trình cố kết khơng đẳng hướng, S¬ 28 - 2017 85 KHOA HC & CôNG NGHê Hỡnh ng x ca t cắt khơng nước chế ba trục nén kéo: (a) Lộ trình ứng suất; (b) Áp lực nước lỗ rỗng dư (∆u) (c) Mối quan hệ ứng suất biến dạng Hình Biến dạng dọc trục thí nghiệm CQD trình làm thay đổi (khung) cấu trúc mẫu đất nguyên dạng CDG Mặt khác, mẫu bị cắt chế kéo, trạng thái ứng suất tới hạn tất mẫu thí nghiệm nằm đường thẳng với độ dốc (Me) 1.0 mặt phẳng ứng suất p’-q Tỷ số ứng suất đường dốc tương ứng với góc ma sát 38o, tương đồng với giá trị góc ma sát tới hạn xác định theo nhóm thí nghiệm cắt chế nén Quan sát minh chứng góc ma sát huy động trạng thái tới hạn không phụ thuộc vào tỷ số ứng suất ban đầu chế ứng suất (nén hay kéo), ảnh hưởng lộ trình ứng suất lên (khung) cấu trúc đất khơng tác dụng biến dạng tích lũy đạt tới giá trị lớn trạng thái tới hạn Biến dạng tích lũy q trình cắt với ứng suất lệch khơng đối (thí nghiệm CQD) Hình thể kết 10 thí nghiệm cắt với ứng suất lệch không đổi CQD hai miền kéo nén, tương ứng với tỷ số ứng suất âm dương Như quan sát hình, đường quan hệ biến dạng dọc trục ứng suất hữu hiệu đẳng hướng có xu hướng tương tự tất trường hợp có ứng suất hữu hiệu đẳng hướng tỷ số ứng suất ban đầu khác Trong giai đoạn đầu giảm ứng suất hữu hiệu đẳng hướng p’, biến dạng dọc trục (ɛa) nhỏ không đáng kể, thể ứng xử đàn hồi giai đoạn Khi p’ giảm đến giá trị giới hạn, ứng suất dọc trục tăng mạnh đột ngột kết việc tỷ số ứng 86 suất bị tăng dần lên xuất phát từ việc giảm dần giá trị p’, dẫn đến hiệu ứng cắt lên mẫu thí nghiệm Khi tỷ số ứng suất đạt giá trị ngưỡng giới hạn, trạng thái chảy xuất hiệu ứng cắt gây lên Do q trình gia tải tiếp tục, mẫu thí nghiệm nhanh chóng đạt tới trạng thái phá hoại Tuy nhiên số thí nghiệm thực hiện, có số mẫu (E60/08, E60/06 E45/08) không bị phá hoại ứng suất hữu hiệu giảm tới giá trị khơng biến dạng thẳng đứng tích lũy khơng đáng kể Hiện tượng cho thấy mẫu đất nguyên dạng CDG có khả chịu kéo (thực) hay cường độ kháng nở hông tự mức độ đó, rễ tìm thấy mẫu đất trình thí nghiệm Hơn nữa, so sánh ứng xử đất chế ba trục kéo nén thấy ảnh hưởng rễ sót lại mẫu lên cường độ đất rõ ràng trường hợp thí nghiệm ba trục kéo, đặc biệt cấp áp lực thấp Hình (a) thể biến dạng thể tích từ thí nghiệm CQD chế ba trục nén Có thể thấy tất mẫu thí nghiệm có biến dạng thể tích âm (nở thể tích) ứng suất trung bình đẳng hướng hữu hiệu giảm dần đến giá trị giới hạn Ứng xử khác biệt với trình cắt khơng nước mà thể tích mẫu có xu hướng nén trước đến giai đoạn giãn nở (xem hình 3) Điều sở cho việc lý giải giãn nở thể tích đất phụ thuộc vào lộ trình ứng suất mà phân tố đất trải qua Như khẳng định việc sử dụng thông số trạng thái ứng suất T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG khơng đủ để mơ xác ứng xử giãn nở thể tích đất Hình (b) thể biến dạng thể tích q trình cắt CQD tương ứng với mẫu có tỷ số ứng suất âm ban đầu Kết cho thấy giống với trường hợp chế nén ba trục, tất mẫu thí nghiệm chế ba trục kéo giãn nở thể tích, tức có biến dạng thể tích âm Tuy nhiên mặt định lượng giãn nở thể tích trường hợp nhỏ so với thí nghiệm CQD chế nén ba trục Ảnh hưởng lộ trình ứng suất lên mặt phá hoại Trạng thái ứng suất (giới hạn) mẫu đất, mà tốc độ biến dạng tích lũy tăng đột biến nhóm thí nghiệm CQD, tổng hợp hình Đường ứng suất tới hạn (CSL) xác định từ thí nghiệm cố kết đẳng hướng – khơng nước (ACU ECU) thể hình để so sánh kết hai nhóm thí nghiệm Sự khác biệt mặt phá hoại thí nghiệm CQD CU giải thích cấu trúc vi mô ứng xử đất bị ảnh hưởng lộ trình ứng suất, kết luận tương đồng với kết mô phần tử rời rạc nhóm nghiên cứu Perez [15] Từ kết thí nghiệm CQD chế nén ba trục, đường bao phá hoại (FLc) hình thành rõ ràng Khi trạng thái mẫu đất chạm vào mặt phá hoại, biến dạng lớn bắt đầu xuất ứng suất trung bình đẳng hướng hữu hiệu (p’) tiếp tục giảm Sự phân tán số liệu quan sát thấy từ thí nghiệm CQD miền chế ba trục nén không đáng kể đồng Lực dính biểu kiến góc ma sát hữu hiệu tương ứng xác định từ đường bao phá hoại 14 kPa 34° Như đề cập phần trên, 03 thí nghiệm CQD chế ba trục kéo không bị phá hoại thời điểm kết thúc thí nghiệm, minh họa hình Thơng số cường độ lực dính biểu kiến góc mà sát hữu hiệu thu từ kết thí nghiệm 10 kPa 42° Hai đường bao phá hoại (FLc FLe) mặt bao cường độ giới hạn đất thời điểm bắt đầu phát triển biến dạng dẻo lớn Như trình bày thấy lộ trình ứng suất có ảnh hưởng rõ ràng lên lực dính biểu kiến góc ma sát Lực dính biểu kiến chế nén ba trục cao kPa so với trường hợp chế kéo ba trục, nhiên góc ma sát huy động lại nhỏ mẫu đất thí nghiệm CQD chế nén Điều dẫn đến khơng an tồn (do hệ số an tồn tính tốn cao hơn) phân tích ổn định mái dốc ảnh hưởng mưa sử dụng thông số cường độ xác định từ thí nghiệm CQD chế nén sử dụng Đó lực dính biểu kiến đóng vai trò chi phối phân tích ổn định khối sạt trượt nông, mà khối trượt nơng ứng suất hữu hiệu ảnh hưởng đến cường độ chịu cắt nhỏ [16] Ngược lại khối trượt sâu vai trò góc ma sát quan trọng hơn, việc sử dụng thơng số cường độ từ thí nghiệm chế nén CQD lại thiên an toàn Ngoài ra, việc so sánh hai đường bao phá hoại (xác định từ thí nghiệm CQD) đường bao phá hoại CSL sử dụng góc ma sát tới hạn phân tích ổn định mái dốc tự nhiên với địa chất ganite an toàn cả, nhiên cần lưu ý điều khơng áp dụng với mái dốc đắp (đặc biệt có độ chặt thấp) [4] Hình Mối quan hệ biến dạng dọc trục - Ứng suất đẳng hướng hữu hiệu thí nghiệm CQD: (a) chế nén (b) chế kéo Hình Các mặt bao phá hoại tương ứng với lộ trình ứng suất khác Kết luận Các kết thí nghiệm minh chứng ứng xử cắt khơng nước đất nguyên dạng CDG chịu ảnh hưởng mạnh mẽ lịch sử ứng suất trình cố kết khơng đẳng hướng thay đổi kết cấu (khung) đất nguyên dạng CDG cách rõ rệt Sơ 28 - 2017 87 KHOA HC & CôNG NGHê Dưới hai sơ đồ ba trục nén kéo (thí nghiệm CU), thay đổi áp lực nước lỗ rỗng thặng dư không chịu ảnh hưởng tỷ số ứng suất (q/p’) mà giá trị ứng suất trung bình đẳng hướng hữu hiệu (p’) Kết luận giải thích lý thuyết “sự giãn nở thể tích phụ thuộc vào trạng thái đất” (state-dependent dilatancy) Mặt khác, trạng thái “chuyển pha” xuất hai trường hợp ba trục kéo nén q trình cắt khơng nước (thí nghiệm CU) Khơng giống với cát, góc ma sát huy động thời điểm chuyển pha đất nguyên dạng CDG nghiên cứu khác hai chế ba trục kéo nén Mặt bao phá hoại xác định từ thí nghiệm cắt với ứng suất lệch không đổi CQD chịu ảnh hưởng rõ rệt lộ trình ứng suất Việc sử dụng thơng số cường độ từ thí nghiệm CQD chế nén cho tồn mặt trượt tiềm dẫn đến khơng an tồn phân tích ổn định khối sạt trượt nông, mà ảnh hưởng lực dính (biểu kiến) chi phối loại sạt lở Tuy nhiên thiên an tồn trường hợp phân tích ổn định khối trượt sâu mà sức kháng trượt khối trượt sâu chủ yếu huy động từ lực ma sát./ Lời cám ơn Các tác giả xin chân thành cám ơn Hội đồng quỹ nghiên cứu (RGC) Hồng Kong việc cung cấp hỗ trợ chi phí dự án thơng qua quỹ nghiên cứu số 16216116 T22-603/15N Tài liệu tham khảo Zhang, L.L., Zhang, J., Zhang, L.M & Tang, W.H 2011 Stability analysis of rainfall-induced slope failure: a review Proceedings of the ICE-Geotechnical Engineering, 164, 299 Ng, C.W.W., Zhan, L.T., Bao, C.G., Fredlund, D.G & Gong, B.W 2003 Performance of an unsaturated expansive soil slope subjected to artificial rainfall infiltration Geotechnique, 53, 143157 Strength reduction of till under dynamic pore pressure condition Geotechnique Letters, 6, 83-88 Uthayakumar, M & Vaid, Y.P 1998 Static liquefaction of sands under multiaxial loading Canadian Geotechnical Journal, 35, 273-283 10 Dong, Q., Xu, C.J., Cai, Y.Q., Juang, H., Wang, J., Yang, Z.X & Gu, C 2015 Drained instability in loose granular material International Journal of Geomechanics, 16, 04015043 Anderson, S.A & Riemer, M.F 1995 Collapse of saturated soil due to reduction in confinement Journal of Geotechnical Engineering, 121, 216-220 11 Li, X.S., Chan, C.K & Shen, C.K 1988 An automated triaxial testing system Advanced triaxial testing of soil and rock ASTM International Chu, J., Leroueil, S & Leong, W.K 2003 Unstable behaviour of sand and its implication for slope instability Canadian Geotechnical Journal, 40, 873-885 12 Ng, C.W.W & Chiu, A.C.F 2003 Laboratory study of loose saturated and unsaturated decomposed granitic soil Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 129, 550-559 Brand, E.W 1981 Some thoughts on rain-induced slope failures Proceedings of the 10th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Stockholm, 373-376 13 Li, X.S & Dafalias, Y.F 2000 Dilatancy for cohesionless soils Geotechnique, 50, 449-460 Dai, F.C., Lee, C.F & Wang, S.J 1999 Analysis of rainstorminduced slide-debris flows on natural terrain of Lantau Island, Hong Kong Engineering Geology, 51, 279-290 Zhao, H.F & Zhang, L.M 2014 Instability of saturated and unsaturated coarse granular soils Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 140, 25-35 Harley, R., Sivakumar, V., Hughes, D & Donohue, S 2016 88 14 Wang, Y.H & Yan, W.M 2006 Laboratory studies of two common saprolitic soils in Hong Kong Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 132, 923-930 15 Perez, J.C.L., Kwok, C.Y., O’Sullivan, C., Huang, X & Hanley, K.J 2016 Exploring the micro-mechanics of triaxial instability in granular materials Geotechnique, 66, 725-740 16 Zhu, J H & Anderson, S A (1998) Determination of shear strength of Hawaiian residual soil subjected to rainfall-induced landslides Géotechnique 48, No 1, 73–82 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG ... thí nghiệm Đất sử dụng nghiên cứu mẫu đất nguyên dạng granite phong hóa hoàn toàn (CDG Hong Kong) Tất mẫu thí nghiệm chuẩn bị với kích thước có đường kính 70 mm cao 140 mm phương pháp cắt thủ cơng... sát huy động lại nhỏ mẫu đất thí nghiệm CQD chế nén Điều dẫn đến khơng an tồn (do hệ số an tồn tính tốn cao hơn) phân tích ổn định mái dốc ảnh hưởng mưa sử dụng thông số cường độ xác định từ... khối đất hình vng vận chuyển từ trường Quá trình chuẩn bị mẫu đất tiến hành cẩn thận tối đa nhằm giảm thiểu xáo động, tránh việc ảnh hưởng xáo động đến cấu trúc tự nhiên đất liên kết (dính) hóa