Một số tương quan giữa chỉ tiêu cơ học động và tĩnh của đất nền Hà Nội

Bài viết Một số tương quan giữa chỉ tiêu cơ học động và tĩnh của đất nền Hà Nội tìm hiểu quan hệ tương quan giữa các chỉ tiêu cơ học động với kết quả thí nghiệm trong phòng và ngoài trời. Mời các bạn tham khảo bài viết để nắm bắt nội dung chi tiết.

Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 45, 01-2014, tr.32-37 MỘT SỐ TƯƠNG QUAN GIỮA CHỈ TIÊU CƠ HỌC ĐỘNG VÀ TĨNH CỦA ĐẤT NỀN HÀ NỘI LÊ TRỌNG THẮNG, NGUYỄN VĂN PHÓNG Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Chỉ tiêu học động thơng tin quan trọng cần thiết cho tính tốn cơng trình có tải trọng động, việc xác định trực tiếp tiêu nước ta gặp khó khăn hạn chế thiết bị giá thành Bài báo giới thiệu quan hệ tương quan mô đun biến dạng động Ed, ứng suất động giới hạn gh nhận từ thí nghiệm ba trục động với giá trị xuyên tiêu chuẩn N30, lực dính kết c hệ số nén lún a, đồng thời đưa nhận xét kiến nghị cho thiết kế nghiên cứu động học đất đất Hà Nội thiết bị ba trục động có Mở đầu Khi thiết kế nhà cao tầng chống động đất để xây dựng số quan hệ tương quan với độ cơng trình có tải trọng động khác, tin cậy chấp nhận được, nhằm bổ sung hồn tiêu tính chất học động đất thiện thông tin địa chất cơng trình khu vực thơng tin quan trọng Tuy nhiên, Cơ sở số liệu thiết bị thí nghiệm xác định tính chất Bản chất đất khơng đồng tính học động đất nước ta hạn chế chất đất thay đổi tùy theo điều kiện thí số lượng, giá thành lại cao Trong đó, nghiệm, tính chất học phụ thuộc lớn thơng tin tính chất lý đất dễ vào mức độ biến dạng đất Vì vậy, để xây dàng xác định thiết bị thí nghiệm dựng quan hệ đặc trưng học động với phòng ngồi trời phổ biến Vì kết thí nghiệm phòng ngồi vậy, để phát huy hiệu kết nghiên trời, cặp số liệu lựa chọn sau: cứu tính chất học động có, đồng thời bổ số liệu tổng hợp đặc trưng, đại diện cho vị sung hồn thiện thơng tin đất cần thiết trí nghiên cứu lớp đất; điều kiện thí phải xây dựng tương quan thực nghiệm nghiệm ứng suất biến dạng tương tự Các tiêu học động hàm Khối lượng thí nghiệm ba trục động vị nhiều biến số [3], bao gồm: 1) thành phần, trạng trí mẫu đưa bảng Từ kết thái, điều kiện tồn đất; 2) Biên độ, tần số, thí nghiệm ba trục động (CyTT) điều thời gian tác dụng tải trọng động, điều kiện kiện thí nghiệm khác nhau, xác định thí nghiệm; 3) Phương pháp xác định Để xây tiêu ứng suất động giới hạn (gh, theo [2]), dựng hàm tương quan thực nghiệm xác định mô đun biến dạng động (Ed, theo [1]) đặc trưng tiêu động học đất theo tiêu cho giai đoạn tuyến tính, phi tuyến (bảng đó, cần phải thí nghiệm với số lượng mẫu 2) Các kết thí nghiệm phòng lớn với điều kiện khác tương tự Ví dụ, ngồi trời bao gồm thí nghiệm cắt phẳng (DST), để xác định quan hệ tiêu động học với thí nghiệm nén khơng nở hơng (ODT) thí thành phần đất phải khống chế nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) tổng hợp tiêu độ chặt, độ ẩm, áp lực buồng, biên theo giá trị tiêu chuẩn cho lớp đất địa độ, tần số tải trọng, Do đó, việc xây dựng điểm Trong đó, thí nghiệm DST thí nghiệm hàm tương quan thực nghiệm có độ tin cao SPT xác định thí nghiệm phá hủy khó khăn tốn kém, đòi hỏi phải có (tương ứng giai đoạn trượt) Với thí nghiệm nghiên cứu chun với kính phí lớn ODT (khơng phá hủy), tiêu đặc trưng hệ Trong báo này, sử dụng số nén lún (a) theo cấp áp lực lựa chọn kết nghiên cứu tính chất học động phù hợp với mức độ biến dạng động 32 Bảng Khối lượng thí nghiệm trục động vị trí mẫu Hệ tầng Số hiệu mẫu tên đất S7 S8 Thái Bình Y8 C2 S3 Hải Hưng S10 Y1 Y4 Y3 Y6 Khối lượng Độ sâu thí nghiệm (m) trục động Địa điểm Sét pha, xám vàng, dẻo cứng Sét pha, xám nâu, dẻo cứng Sét pha, xám nâu, dẻo chảy Cát mịn, xám xanh Sét, xám xanh, dẻo cứng Sét, xám xanh, xám đen, dẻo mềm Khu đô thị Tây Nam, đường Trung Kính Khu thị Tây Nam, đường Trung Kính Nhà Bộ tư lệnh Thủ đô, Yên Nghĩa xã Liên Ninh, Thanh Trì 80-Núi Trúc Khu thị Tây Nam, đường Trung Kính Minh Khai, Hồng Mai Sét, xám đen, dẻo chảy Minh Khai, Hoàng Mai Sét pha, xém đen, dẻo Minh Khai, Hoàng Mai chảy Minh Khai, Hoàng Mai Y5 Bùn sét pha, xám đen Minh Khai, Hoàng Mai 2-5 5-8 2-10 17 4-6 13 8-10 19 10-15 7-10 4-7 16-20 11-16 Sét pha, xám xanh, xám 80-Núi Trúc 9-15 trắng, dẻo cứng Vĩnh Sét pha, nâu gụ, nửa Khu đô thị Tây Nam, S9 18-23 Phúc cứng đường Trung Kính Khu thị Tây Nam, 10 C1 Cát mịn, xám vàng 27 đường Trung Kính S2 13 Bảng Các cặp số liệu dùng cho xây dựng tương quan Mẫu S7 S8 Y8 C2 S10 Y1 Y4 Y3 Y6 Y5 S2 S9 C1 Giai đoạn tuyến tính gh1 Ed (kPa) (kPa) 10 39606 13 21378 17677 15 40315 15 22806 9 25107 29297 42 109339 Giai đoạn phi tuyến gh2 Ed (kPa) (kPa) 32 13507 27 5868 21 7200 27598 27 6557 9.5 5546 3296 23 4824 17 11167 11 3704 10250 95 32942 25 28986 Lực dính Góc ma sát c (kPa) 30 24 10 (độ) a0-0,5 14,3 0,056 16,5 0,063 0,110 20 12,8 16 13,4 12,2 15,8 28,6 102 10 6,51 12,2 9,8 6,52 12,2 13,7 21 Hệ số nén lún (cm2/kG) 0,07 0,134 0,332 0,208 0,090 0,248 0,137 0,014 a1-2 0,038 0,039 0,044 0,040 0,067 0,092 0,067 0,031 0,094 0,031 0,012 N30 10 16 12 26 33 Quan hệ tương quan tiêu học động với kết thí nghiệm phòng ngồi trời a) Quan hệ thực nghiệm xác định môđun biến dạng động động Ed Mô đun biến dạng động Ed tiêu phụ thuộc lớn vào mức độ biến dạng [4] (giai đoạn làm việc) Vì vậy, quan hệ tương quan xây dựng theo đặc trưng đại diện cho giai đoạn làm việc đất - Theo kết thí nghiệm ngồi trời (SPT): Kết xây dựng tương quan Ed với N30 biểu diễn hình Ed (kPa) 120000 100000 Ed = 3715.N 30 R = 0.8418 80000 60000 40000 20000 N30 (búa) 10 15 20 25 30 Hình Quan hệ thực nghiệm Ed giai đoạn tuyến tính với trị số SPT Ed (kPa) 40000 35000 30000 Ed = 1287.N30 R2 = 0.8288 25000 20000 15000 10000 5000 N30 (búa) 10 15 20 25 30 Hình Quan hệ thực nghiệm Ed giai đoạn phi tuyến với trị số SPT - Theo kết thí nghiệm nén trục khơng nở hơng: Do đặc trưng biến dạng động tính nén lún đất thay đổi theo mức độ biến dạng, nên quan hệ Ed giai đoạn tuyến tính với a0-0,5 (hệ số nén lún cấp áp lực 0÷0,5 kG/cm2) Ed giai đoạn dẻo với a1-2 (hệ số nén lún 34 cấp áp lực 1÷2 kG/cm2) lựa chọn xây dựng tương quan để phù hợp với giai đoạn làm việc đất Kết biểu diễn hình b) Quan hệ thực nghiệm xác định biên độ ứng suất động giới hạn (gh) Biên độ ứng suất động giới hạn biên độ ứng suất động lớn tác dụng lên đất mà không gây phá hủy hay ảnh hưởng đến điều kiện làm việc bình thường đất Có hai giá trị giới hạn ứng suất động giới hạn tuyến tính (gh1) ứng suất động giới hạn trượt (gh2). Theo kết thí nghiệm SPT, quan hệ tương quan gh1, gh2 với trị số N30 xây dựng biểu diễn hình 5, Ed (kPa) 120000 100000 80000 Ed = (1381/a0-0,5) +9380 R2 = 0.9533 60000 40000 20000 1/a0-0,5 (kG/cm ) 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 Hình Quan hệ thực nghiệm Ed giai đoạn tuyến tính với hệ số nén lún d (kPa) 35000 30000 25000 d = 369/a1-2 R2 = 0.937 20000 15000 10000 5000 0.00 1/a1-2 (kG/cm2) 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 Hình Quan hệ thực nghiệm Ed giai đoạn phi tuyến với hệ số nén lún 35  gh1 (kPa) 45 40  gh1 = 1.45.N 30 35 R2 = 0.8238 30 25 20 15 10 N30 (búa) 0 10 15 20 25 30 Hình Quan hệ thực nghiệm ứng suất động giới hạn tuyến tính (gh1) với giá trị N30  gh2 (kPa) 100 90  gh2 = 3.6.N 30 80 R2 = 0.9456 70 60 50 40 30 20 10 N30 (búa) 0 10 15 20 25 30 Hình Quan hệ thực nghiệm ứng suất động giới hạn phi tuyến (gh2) với giá trị N30 Sử dụng kết thí nghiệm cắt phẳng với kết thí nghiệm ba trục động, biểu thức thực nghiệm xác định gh1, gh2 theo lực dính kết c biểu diễn hình  gh1 (kPa) 45 40 gh1 = 0,36.c + 4,36 35 R2 = 0.953 30 25 20 15 10 c (kPa) 0 20 40 60 80 100 120 Hình Quan hệ thực nghiệm ứng suất động giới hạn tuyến tính với lực dính kết 36  gh2 (kPa) 100 90  gh2 = 0,87.c + 5.9 80 R2 = 0.959 70 60 50 40 30 20 10 c (kPa) 0 20 40 60 80 100 120 Hình Quan hệ thực nghiệm ứng suất động giới hạn trượt với lực dính kết Tổng hợp kết xây dựng tương quan cho bảng Bảng Tổng hợp quan hệ tương quan xác định tính chất học động Giai đoạn làm Hệ số tương Chỉ tiêu Công thức thực nghiệm việc quan (R2) Ed =3715N30 0.8418 Ed (kPa) Ed = 9380+1381/a0-0,5 0.9533 Tuyến tính 0.8238 gh1 = 1,45.N30 gh1 (kPa) 0.953 gh1 = 0,36c + 4,36 Ed =1287N30 0.8288 Ed (kPa) Ed = 369/a1-2 0.937 Phi tuyến 0.9456 gh2 = 3,6.N30 gh2 (kPa) 0.959 gh2 = 0,87c + 5,9 Nhận xét kết luận Độ chặt quan hệ tương quan phản ánh điều kiện làm việc đất Trong đó, độ chặt quan hệ Ed với hệ số nén lún chặt so với N30, thí nghiệm ba trục xác định Ed thí nghiệm nén lún thí nghiệm khơng phá hủy, thí nghiệm SPT thí nghiệm phá hủy Độ chặt quan hệ gh2 với kết thí nghiệm cắt phẳng SPT chặt so với gh1, điều kiện thí nghiệm xác định gh2, lực dính c N30 phá hủy Các công thức thực nghiệm bảng có độ chặt cao, sử dụng để xác định mô đun biến dạng động Ed phù hợp theo mức độ biến dạng tính tốn sơ cơng trình có tải trọng động, xác định gh1, gh2 cho đánh giá ổn định định hướng cho nghiên cứu động học đất khu vực. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ASTM D3999 – 91 (Reapproved 2003), Standard Test Methods for the Determination of the Modulus and Damping Properties of Soils Using the Cyclic Triaxial Apparatus [2] ASTM D5311 – 92 (Reapproved 2004), Standard Test Method for Load Controlled Cyclic Triaxial Strength of Soil [3] Department of Defense, USA (1997), Soil Dynamics and Spencial Design Aspect [4] Eleni A Pavlou (1999), Dynamic Analysis of Systems with Hysteretic Damping, UMI Campany, UK (xem tiếp trang 44) 37 SUMMARY Some correlation between dynamic and static properties of soil in Hanoi area Le Trong Thang, Nguyen Van Phong, Ha Noi University of Mining and Geology Soil dynamic properties are important informations for the design of buildings, but determining such targets directly in our country are facing difficulties due to limited equipment and price This paper introduces some correlation between the dynamic deformation modulus Ed, the extreme dynamic stress gh obtained from cyclic triaxial test with standard penetration value N30, cohesive coefficient c and compression coefficient a, simultaneously make comments and recommendations for the design and soil dynamics studies in the future 38 ... kết Tổng hợp kết xây dựng tương quan cho bảng Bảng Tổng hợp quan hệ tương quan xác định tính chất học động Giai đoạn làm Hệ số tương Chỉ tiêu Công thức thực nghiệm việc quan (R2) Ed =3715N30 0.8418... phòng trời a) Quan hệ thực nghiệm xác định môđun biến dạng động động Ed Mô đun biến dạng động Ed tiêu phụ thuộc lớn vào mức độ biến dạng [4] (giai đoạn làm việc) Vì vậy, quan hệ tương quan xây dựng... Hệ số nén lún (cm2/kG) 0,07 0,134 0,332 0,208 0,090 0,248 0,137 0,014 a1-2 0,038 0,039 0,044 0,040 0,067 0,092 0,067 0,031 0,094 0,031 0,012 N30 10 16 12 26 33 Quan hệ tương quan tiêu học động