Đang tải... (xem toàn văn)
PHƯƠNG PHÁP THỬ ĐỘNG BlẾN DẠNG NHỞ.. 1..[r]
(1)Chưưng 4
PHƯƠNG PHÁP THỬ ĐỘNG BlẾN DẠNG NHỞ
1 NGUYÊN LÝ
Phươrm pháp thư độiií: biến dạnu nhỏ dựa nguyên lý phản xạ gặp trở kháng ihay đổi sónu ứniĩ suất, iiây bỏi tác độnc lực xune đầu cọc, truyền dọc theo thân cọc
Nguycii lý làm việc ihiết bị dùng troim phương pháp trình bày hình 4.1 với trình tư Ihực chủ ycu sau :
- Dùim húa tay c ó ‘4ắ n dáu đ o l ự c n õ lên đ ầ u c ọ c
- Ghi lại h ì n h són u lực XLinií làm s ố liệu đầu vào
- Lực cán ma sál ứ mặl cọc dược mõ theo quy luật tắt dần tuyến tính, lực cản mũi cọc đu’ọ’c mơ |ìhỏMg iheo lực lò xo tát dần
- Dùnc tluini số tĩiá dịnh đất dế tínỉi phương pháp lặp điều chỉnh trở kháng clio hinli sónu tính lốii lirưim dối khớp với liình sóng đo từ thực tế, lừ plián đốn dưọX' vị In' (lộ lớn kluivết tật IVêii hình 4.2 trình bày sơ đồ khối q trình tính lốn nhép hình sổne Iroim tliử độnẹ biến dạng nhỏ theo TNO - H Lan
ì hiẻt bỊ va chạm
ThiẻỊ bị đàu đổ họa
Thiết bị lưu giữ số liệu lảu dải (Trong phịng)
(2)H ì n h 4.2 : Sơ đồ khối q írìiiìi 'ịììép lììiili són^ theo T N O - H ù Laii
T ro n g thử đ ộ n g b iến d n g n h ỏ c ò n phàn b iệt hai p h o n g pháp thí n g h iệ m sau :
(a) Phương, pháp phản hồi xung (P u ls e e c h o m e th o d - P E M ) :
(3)tbi P^hicơìì'^ plìáp ứ/ìíị x nlicinli (Transicnt rcspoiisc nielhod - TR M)
Tlií n í i h i ệ m troiiíi đ ó tv s h iến dối tố c đ ộ b iến đối lực ( p h é p đ o lực y ê u cầu bắt
bưóc I đ ược đánh giá nhu’ hàm tần số
Ncu vén lắc sứ dụns số liệu thu phưoìie pháp phản hồi xung để đánh Ìá độ neuyên vẹn cọc cũn<z tươns tự troníí phương pháp thử động biến dạng lớn ( x e m Chươntz 3:Phưưim pháp t li đ ộ n s biến dạng lớn)
P hư o ' n g p h p LÌTIÍỈ x n h a n h tliu đ ợ c c h u y ê n d ị c h l ực đ ầ u c ọ c n h m ộ t h m c ủ a
tliòi giam Dựa theo sơ liệu dó xây dựng đồ thị quan hệ phó tần số tỷ số tốc độ lực Nó aọi dộ ổn định imhịch đào irỏ' khánc, số ihể phan ứng ciia lốc dộ cọc V((0) lực đặt dầu cọc F((0) :
M(co) = V((0) / F((0) (4-1)
Một đinh cua ổn định xẩy lại lần số tương ứng với thời điểm thay đối lốc độ gây phán xạ từ mũi cọc tìr chỗ thay đối trỏ' kháng ỏ' thân cọc ( ’ác đỉ nh ổn định xẩy klioang đcu gọi lần số trội Af Độ sâu tương ứng (L; - Lị troiiii hình 4.3) lai đỏ \ a v sư thav đối, lính theo :
X = c / A f ( - )
Khi chia tốc độ cho tần số ta có chuycn vị Chia lực cho chuyển vị tần số cho có dại lirọìm oọi độ cứnu động :
E, (I) ỉ-(u)) / V(10) 2jif / M((0) (4-3)
ớ cl.ày (I) v f l ầ n s ố t í n h
theo raidian/giây H/ tươim ứng Tirong thực tế, ciá trị tần số hấp chia cho độ ốn tlịnh kèm gọi độ cứng độim Ej Giá trị tăiig theo giảni cùa phản xạ mCli cọc Phàn x-ạ mũi cọc thấp thường kết quải sức ns đất cao l'uy nh iên, điều â'y cũns xẩy rdo đặc trưng cọc thay đ(5i lớn sức cán động v;ật liệu cọc chí liên quan g ián liếp đến sức chịu tải
(4)toán để cung cấp m ột kết m an g tính định hrợng đánh giá chất lượng cọc Trên hình 4.3 trình bày ví dụ vể độ ốn dịnh mũi cọc giá Irị E,| tirong ứng với lần số khác
2 P H Ạ M VI ÚNG D Ụ NG
Phương pháp thí nghiệm biến dạng nhỏ d ùn g đế xác định độ nguyên vẹn cíia c-ọc đcfn thẳng đứng nghiêng Nó áp dụn g cho phận kết cấu dài có chức tưong lự cọc móng, khơng xél đến phương pháp thi cơng m iễ n tiếp nhận thí nghi ệm va c h m biến n g nhỏ (có thê liếp cận đế thực thí nghiệm)
Do va chạm tạo có lưọng nhỏ nên thí naliiệni có hiệu cọc có tỷ số L/D < 30, L chiều dài cọc; D đườiis kính cọc
Do đặc tính thu nhận phản xạ sóng ứng sLiâì <iặp cliỗ thay đối trở khán g
c ủ a c ọ c , n ế u c ó n h i ề u c h ỗ i h a y đ ố i x ẩ y CÍÌC vị Irí k l i c n h a u c h o c ọ c , t ín h i ệ u Ihu
nhận rấl khó phân tích để tách vị trí mức độ khuyết lậl Hơn vị trí thay đổi trở khán g có Ihể xẩy từ từ, nên tín hiệu phản xạ phức tạp hofn nhiều, khó phân tích cách rõ ràng khuyết tật Vì vậy, thực lê' phương pháp thí nghịệm biến n g nhỏ thường c ho kết iưig dối xác vé vỊ trí mức độ cúa khuyết tậi kế từ đầu cọc Nó cũ ng ihuờng dù ng đê’ xác định sơ chất lượiig cọc, có nghi n g dùn g phưo'ng pháp khác có độ tin cậy cao đổ kiổm tra lại Ví dụ nh d ù ng phưưng pliáp ihử độiig biến n g lỏu, hay dùng phuơng pháp khoan lấy lõi Tron g nhiều trường liợp tiến hành kiếm tra lại hồ sơ thi công cọc có nglii ngờ để xác định rõ nguyên nhân khuyết tật
3 THIẾT BỊ
Hiện nay, th ế giới có số hã ng sản xuất thiết bị thí nghi ệm biến dạng nhỏ Pile Dynamic Inc (PDI) - Mỹ, T N O - Hà Lan NliLiTig thiết bị sử
d ụ ng rộng rãi đưa v o tiêu ch u ẩ n M ỹ A S T M D 8 - : “ T iêu
chuẩn phương pháp thử : Thí ng hi ệm biến dạng nhỏ c ho c ọ c ” thiết bị Pile
Intergrity T ester - PIT H ã n g PDI C le v e la n d O h i o M ỹ
T h e o A S T M D 8 - yêu cẩu m ộ t b ộ ihiết bị thí n g h iệ m biên d n g n h ỏ c ó c c đặc tính k ỹ thuật sau :
(a) Thiết hi tạo lực va chạm
(5)(h) Tlììểt hị tìm ììliận sô'liệit
- Đo tốc độ ; Dùna mỏl nliiểu các 2Ìa lốc kế đế thu nhận số liệu tốc độ,
tín h i ệ u g i a t ố c n hậ n đ ợ c sau đ ó l í c h p hâ n t hà nh t ố c đ ộ Irong c c thiết bị x l ý s ố liệu.
Các gia tốc kế dirợc đậl (hoặc gần) đầu cọc có trục cảm ứng song song với trục coc Các eia tốc kế cần luyến línỉi lì đến 2ƠOu Có cỉùng hai loại A/C D/C Nếu dùim loại A/C,
Va cham ửng xừ mũi
0 in h
8.0
Mũi lOOOOm 3800 m/s
Hình 4.4: D th ị rổc d ộ liên hiểit lạo h i thiết hi tlìii n h ậ n sâ liệu (Ỉộìiíỉ.
hàng số ihời ciaii 30.000 Hz Nếu dùng loại D/C chúng cán có ciái tần số
c h o đến 0 Hz với đ ộ SU}'
eiám nhị - 3dFl Có ihê chọn dùng đầu tốc độ chiiycn vị dê thu nhận tốc dộ, chúng iưưnR iư đế tạo thành sia lốc kế chuyên dụng Hiẹu chinli dầu đo nàv có clộ cliính xác 5% dái Nếu Ironíi sử dụng xíiv hư hỏ n <4 phải hiệu chíiili lại ihiiy thê gia lốc kc
- Đo lực (tuỳ t h e o ycu cáu) ']’hiốt bị va cliạm có thc lực va chạm
hàm thời gian Búa có hộp lái Irọne đo lực nằm giĩra đầu thân búa, búa có gia lốc k ế ỵắiì vào gia tốc đo đưọc chuyến thành lực tính đến khối lượnc búa Miệu chinh lực cần nằm phạm vị 5% Biìa cần phái hồi trở lại cho biến dối 1'ourier lực đo đưực có phổ trơn khơng có đính cục
- Gắn đầu - sensor chuyổn vị đưọ'c aắn gán đầu cọc b ằ n g cách dùng vật liệu
bám dính thích hợp tạm ihời (như !à sáp vaclơlin ) cho đảm bíío đo xác chuycn dịch dọc trục cọc (trục cảm ứne đầu đo Ihẳng hàng với trục cọc) Nói chuns sensor chuyên vị íắii gần tâm cọc Cần cân nhắc vị trí bổ sung cọc có đườne kính ló'n 500 mm Vị trí va đập biến dạng nhỏ đặt vào đẩu cọc vịiiíi khốiiíĩ 300 mm kể từ sensor chuyển vị Nếu khơng tiếp cận với đấu cọc, íỉắn với kết cấu, sensor gắn vào bề mặt thân cọc
(c) Triíycn tín hiện
(6)(cl) T hiết hị íịIi ì, x ì ý ỉrìiìh diễu s ố ì i ệ i i
- T ổ n g quát :
Các tín hiệu từ sensor c h uy ển vị lực (luỳ theo yêu cầu) , chuy ển đến thiết bị ghi, biến đổi trình diễn sỏ' liệu theo dạng mộl hàm thòi gian Thiết bị b ao gổin m àn hình đồ thị tốc độ lực (tuỳ theo yêu cầu) khả lim giữ số liệu để Ihu nh ận ghi ch ép dùns: cho phân tích sau l l i i ế t bị có k nàng tính trung bình số liệu nhiều nhát búa kh uế ch đại t h ô n s tin, chép lại ành hưởng đấl cọc đổ ng thời giảm ảnh hư nẹ nhiễu ngẫu nhiên C ó khả tăng cường độ kh u y ếch đại tín hiệu chuy ến vị với ihời gian sau va ch ạm để nâng cao tính giải thích c h uyê n vị đo m chún g dã bị bicìi đổi sức cán động đất vật liệu cọc Thiết bị phái có n ă n c lọc giới hạn lần số khác để loại thành phần tín hiệu tần số cao hay tần số thấp hai Thiết bị có khả nă ng truyền tồn số liệu đến mơi trường lưu giữ c ố định Tliiết bị có khả nàng xuất số liệu dạnỉĩ đồ ihị làu dài Ng uy ê n lắc bơ' trí cúa ihiếl bị thê’ hình 4.1
- Thiết bị ghi :
Các tín hiệu tương tự lừ sensor c hu yển vị số hoá Irực tiếp biến đổi từ tương tự sang số với độ phân giải 12 bit c h o thành phần tín hiệu có tần số thấp 15000 Hz (-3dB) giũ' lại Khi số hoá tần số mẫu, -sensor chuy ển vị 30 00 Hz, búa gắn ihiết bị theo yêu cầu sử dụng Sự đ ồn g độ xác lần số lấy mẫu dược số hoá quan trọng; đ ộ nhậy đổ ng h (độ xác tần sô' lấy m ẫ u ) cần khoả ng 0,01% Hệ thống thu nhận số liệu tươiig lự bảo vệ đặc biệt Gắn vào số hố xác định tên m ô tả thông tin ih ôn g số khuế ch đại xử lý tín hiệu, dấ u hiệu ng ày thời gian
- Thiết bị để xử lý số liệu - Thiết bị để xử lý tín hiệu từ đầu đo m y tính số phận vi xử lý có chức sau ;
- Số liệu tốc độ - Nếu dùnỉỊ gia tốc k ế (xem mục b) thiết bị chuẩn hoá hiệu chỉnh tín hiệu tích phân gia tốc để nhận đirợc tốc độ Thiết bị cân b ằ n g tín hiệu tốc độ k h ô ng lần va chạm
- Đ o lực - Thiết bị tiến hành chuẩn hố, khuếch đại tín hiệu hiệu chỉnh p h é p đo lực Số liệu lực cân k h ôn g giũa lần va chạm
- Chuẩ n tín hiệu - Chuẩn hố lín hiệu lực lốc độ có đường c o n g ứng xử tần số nh nh au để tránh lệch pha lương đối khác biệt biên độ
(7)nhát búa lliiết bị ly có llic nhận đirực tín hiệu sau chúng xử lý ihiêì bị biên đơí số liệu Nó sc trình diễn số liệu số hoá tượng va
c h m h o ặ c d o n u u i sử d ụ n c g ọ i lại từ lưu gÌLÌ H i ệ u c h í n h thiết bị n y đ ể t o lại m ộ t tín hiổLi c ó dai nằm iroim k h o a im từ dến nis Đ m bảo thiết bị c ó th ế trình d iễn tín
hiộu đf3 lừ ns nhát búa lựa chọn mộl chu kỳ tối ihiểu 30s 4 TRÌNH TựTHỤt: HIỆN THÍ NGHIỆM
4.1 Tổng qt
Ghi thơng tin dự án có llic vào ihiết bị uhi thích họp (xein mục đây) Gắn scnsor chuyên vị thích hợp (xem 4.3 (b)) lên đầu cọc ^hi số liệu từ nhát đập Lấy trirn" bình sị !iộu lừ nhiều nhái đập tạo khuếch đại cán thiết số liệu trung bình Các số liệu lừ nhái dập riêng rẽ lấy trung bình, hai, cần
được lưLi giữ’ (xcni 4.3(d)) Số liệu ítã lấy trunu bình, khuếc h đại d ù n g để
đáiiĩi giá độ nỵuỵcn vẹn cọc
4.2 Chuán bị
Đối với cọc bê tỏim cõi thép dổ chỗ cọc ống nhồi bê tơng, tiến hành thí
n g h i ệ m đ ộ n g u y ê n v ẹ n k h n g S Ĩ H Ì h n n c y s a u k h i đ ổ , h o ặ c s a u k h i c n g đ ộ b ê
tơng đạl 15% ihict kế Đáni biío rủim bổ mặi đầu cọc có thê tiếp cận được, bên mặt nu'ó’c khơnu có mảnh vụn bé tỏns, đất vật liệu khác thi công gây Nếu dầu cọc bị hu' liỏim, bó mộl đoạn cọc ihích hợp đê đạt đến chỗ bê tống lơì Klú cần llúíl, chuấn bị diẻn tích nliỏ bàng dục tay lạo bề mặt nhắn để gắn scnsor chuyên vị đạp búa Gán chặi scnsor chun vị vật liệu thích hợp vị trí lựa chọn tránh xa gờ ngồi đầu cọc Đối vói cọc có đường kính lớn 500 inni, gắn íĩia lơc kế nhâì vị trí, cho đánh giá độ nguyên vẹn gần đầu cọc có ihế làm cho lừng doạn cíia cọc Đặt thiết bị lạo lực va chạm cho va chạm đặt dọc trục cọc có khốiiỉ: cách khơng lớn 300 nim kc từ gia tốc kế Bố trí thiêì bị ghi, biến đổi Irìnỉi diễn số liệu CÌK) dễ thao tác tín hiệu lực, tốc độ trị số không
4.3 Cá c ghi chép t r n g
Gổm thông tin sau số liệu chi tiết, cho lừns: cọc thí nghiệm: - Số hiệu cọc, chiều dài đưịìm kính đầu cọc theo quy định thực tế
- Ngày phirons pháp đổ bê tône
' Các hình vẽ thê khối lưọng bơ tơng tống cộng, đưịng kính quy định thực tế theo chiều sâu, ống vách để lại hay lạm thời, cốt Ihép
- Cột địa lầng
(8)- VỊ trí củíi đầu đo đỉnh cọc pliép đo tương ihií; - Ngày thử cọc
4.4 Tiến hành đo
Tạo số va chạm shi lại lừnỉỉ va chạm riêns lẻ lấy trung bình, có u cầu, hai Nếu chi ahi va ch ạm riêng Ic, cần dám báo thiết bị ghi, biến đổi trình diễn số liệu có khả lấy trung bình đến 10 số liệu riêng lẻ Ghi lại số liệu va chạm niộl số liệu trung bình chí định Tiến hành ghi trình diễn loạt số liệu tốc độ lực (tLiỳ theo yêu cầu)
4.5 Kiểm tra chất luựng sò liệu
Để khẳng định chất lưọng số liệu, người đo kiểm tra lại tốc độ lực (tuỳ theo yêu cầu), từ nhiều va chạm, tính quán Đả m bảo Ihiết bị ghi, biến đổi trình diễn số liệu có khả xác định ngưỡng tải ihiết bị đo K h ông dù ng sơ' liệu lẩn va chạm mà gây cho thiết bị đo bị tải Các số liệu quán kết va ch ạm đồng Irên bê tơng lơì, hệ thống đầu đo hoạt đ ộn g đúng, sensor chuyển dịch gắn chặt, thiết bị ghi, biến đổi trình diễn số liệu hoạt độn g Nếu số liệu kh ôn g lặp lại k h ôn g dùng số liệu Nếu nguyên nhân số liệu tồi vấn đề gắn sensor chuyển dịch, mà đầu đo hoạt độn g ké m cần sửa chữa hiệu chỉnh lại ch ú ng trước dù ng liếp
Cần lưu ý phận cử-a'thiết bị thu nhận số liệu đ ộn g thiết 16ị ghi biến đổi, trình diễn số liệu phải hiệu dríu hiệu ch o thấy thống hoạt động
4.6 Phân tích sơ liệu
- Trong ph ương pháp phản hòi x u n g (P E M ), tốc đ ộ đầu c ọ c đ o s ẽ phân tích như
một hà m thời gian Tliường Ihưòfng phương pháp cho thông tin đầy đủ để đánh giá độ nguyên vẹn Tuỳ theo yêu cầu, lực đầu cọc có thê’ đo T ổ hợp lực tốc độ cho thơng tin bổ sung đê xem xét độ nguyên vẹn cọc gầ n đầu cọc Phương pháp ứng xử nhanh ( T R M ) đòi hỏi đo hai tốc độ lực đ ầu cọc Đối với hai phương pháp, số liệu đánh giá hai phạm vi thời gian tần số
- Thu nhận tốc độ lực (tuỳ theo yêu cầu) từ phận đọc c ủ a thiết bị biến đổi sô'
liệu ( x e m ) h o ặ c từ thiết bị trình diễn ( x e m ) T ron g phân tích t h e o phạm vi thời
gian (PEM) việc đánh giá độ n g a y ê n vẹn cọc dựa tăng hay giảm tưoíig đối tốc độ sau xung va chạm ban đầu (hình 4.5)
Sơ' liệu trình diễn bao gồ m số liệu tốc độ lực (tuỳ theo yêu cầu) theo thời gian, dẫn chiều dài cọc tốc độ sóng vật liệu giả định, thể hình dạng biên độ h m khuếch đại sử dụng.Khi va chạm đầu cọc thường có chuyển
vị N ó i c h u n g sử dụn^ độ khuế( h đại đ ể phản ứng m ũi c ọ c c ó b iê n đ ộ tươĩig tự Các
(9)5 -PPC’ : ĩố c dò
16 20
1
Đ ;ỉìh c
60.0 Mùi 29,0ũm 4150 m s
tương đối Irỏ' kháim Phản /\ạ tín hiệu ngược
lại l o tăn" trò' kháng. So s m c c kêì lừ nhiều c ọ c h:ện ir ị ìis ihi
cổiiíi 'ươim lự sc dùnc dơ đánh '4Ìá ứnẹ xử điến hình
với c ù n g hệ s ố k h u ế c h đại được áp d ụ n s c h o lâì cá các c ọ c c ó cìiim c h iề u dài Sự ihc hiện hình ánh c ó chát
Ịương tốt kha ihl dối vói
các cọc dược ih í n gliiện i lliiili '.ai : So liệìi !óc cỉộ cíiéiì hình
khác, siúp cho sư dánh giá i h(i I.iíiv ỈIKÌI ( Ọi Iiliiii (iiiiiii’ iiiỊiiỉi vẹn
kỹ tllLlâl đ íin s dắn (111) /v Iiiiy (tieii kiẹii (lất tliíiv dơi từ từ }
- SỐ liệu ízhi dược có ihể dùna đc phàn lích licỊ') ihco tioiiii máy lính đế định lượng tốt
hon phạm vi củ a m ột khuyết tật xuất h iện C ac kci C|ua cua phán lích c ó thể b a o g m m ột đánh t;iá định luựno vé dộ nuLiyèn vẹn cua c o c V iẹ c giai thích sử d ụ n g ch i tiết hơn sơ liệu d ó c i i ẹ v iệ c dịi hói c ó kinh Iiiiliiọu! phán đốn c h u y ê n m ơn
- Các k ỹ su' c ó kiiih im h iện i c h iiy c n niỏn Iioiii: linh vực nà) sc thực v iệ c đánh Liiá cuối cLÌim ctỏ n m iyêii v en Sử ciiiim \'ièc chínli ttỏ im uvén ven củ a thí n íỉh iêm biến
dạnu n h o c ù n u với c c lliỏim liii khác uổni liìiili lự ilii CĨII^ c ọ c c c q uan sát, c c
ihơng tin \'C d;ít,các u cầu chịu tai dê’ ntiliiộni ihu cọc.Việc đánh giá độ nguyên vẹn
biêìi dạng Iiliỏ kliơni; d ù n a nỈHi' m ột yếu tỏ dii_\ Iiliáì (Ic xác địíih v iệ c loại b ỏ c ọ c Cần c ó niộl k ế htch b ổ su ng c lio phép nguừi kỹ MI có Ihc IìCmi hàiih c c thí n g h iệ m khác
hoãc lệnh sửa chữa, lliav ihế trước thí nghiệm
dộ nuiiycn v ẹn ,tr o n g trường
họp xác định dược hư
hóng n g h iê m trọng.
- Trong thí nehiệm độ
im uyên vẹn biến d n g n h ỏ c ó
các hạn ch ế định mang tính cò hữu Cán phải hiểu rõ hạn chế cân nhắc càn ihận đánh giá cuối
cùng d ộ n g u y ê n vẹn V iệ c
Hì nh 4.5 (b) - Sơlieu ĩôr <ln ncii hieu cho thux ,/r giá đ ộ n g u y ô n vẹn c ủ a
íhav ctới lớỉi vé írỡkliáììi' (lilỉiừn hư liị/r^ I !i(ỉ ỉììoi ( /í/ nửíi pllân đoạn c ọ c phía m ột
3X
Bièn dỏ trun g b inh lố c đò
Kh uyết ĩảt ^
(10)vết nứt cắt hoàn toàn qua diện tich tiết diện ngaim cọc mộl mối nối khí c h ế tạo kh ơn g thể sóng va chạm phản hồi hồn tồn lại chỗ khơng liên tục Cọc có tiết diện ngang thay đổi nhiều có nhiều mối nối eạp khó khăn đánh giá Trong số trường hợp gặp khó khăn phân biệt ímg xử đất từ ứng x cọc Phươno pháp nói chung khơng ihích hợp đổ thí imhiệm cọc bản, chữ H cọc ống không nhồi Nếu phản xạ mũi cọc k h ô n g thấy rõ số liệu, việc đánh oiá độ ngun vẹn khơng thuyết phục bị hạn c h ế đến m ột độ sâu định Hạn c h ế xẩy với cọc dài hay thay đổi nhiều cọc đất có m a sát cao Cọc nối cứng với m óng kết cấu bên Irên đơi thí nghiệm thành cơng việc đánh giá thường khó khăn khơng m an g tính thuyết phục.Mộl số trường liợp có liên kết với kết cấu bên trên, cần dùn g đầu đo chuyển vị gắn vào hai vị Irí khác dọc iheo thân cọc
- Thí nghiệm độ ngun vẹn khơng xác định lất khuyết tật, cơng cụ có ích việc xác định hư hỏng phạm vi chiều dài có hiệu 'Plií nghiệm cịn xác định biến đối trở kh án g nhỏ kh ôn g ảnh hưỏfng đến sức chịu tái cúa cọc Đối với nhữim cọc có biến đối n hỏ trở kháng, người kỹ sư phán đoán khả nãng chấp nhận cọc xem xét yếu tố khác phân b ố lại tải trọng đến cọc bên cạnh, truyền tải trọng lên đất bên chỗ khuyết tật, áp dụng hệ số an loàn, yêu cầu chịu tái cúa kết cấu
5 N Ộ I D U N G B Á O C Á O T HÍ N G H I Ệ M BIÊN D Ạ N G N H Ó
Các mô tả thông lin giúp cho việc đánh giá chất lượng cọc bao g m : - Tổng quái
Tên địa điểm dự án
Địa tầng bên cạnh thí nghiệm khoan đất tiêu biểu - Thiết bị thi công cọc
Mô tả thiết bị thi công cọc dùng cho cọc đóng, cọc khoan có liên quan đến việc khảo sát độ nguyên vẹn, bao gồm kích thiróc, loại, mức thực thao tác hay áp suất, kích thước bơm, ihiết bị thi cơng chuyên dụng m ô tả chúng loại để khoan trước hay phun vữa
- Cọc thí nghiệm
Số hiệu (tên ký hiệu) cọc thử
Loại kích thước cọc, bao gồm chiều dài, đường kính yêu cầu
Ngày thử cọc, đổ bê tỏng cọc đóng, gia cường trụ bê tông cá hai
M ô tả c ố t thép n goài d ù ng c h o c ọ c thử (kích thước, c h iề u dài b ố trí
(11)Mơ tả vị trí, mối nối
Các quan sát cọc bao uổni cliỗ bị vỡ, vcì nứt tình trạng bề mặt đầu cọc - Thi cơng cọc
Ngàv thi công
Đối voi cọc khoan nhồi bao cồm kích thước gầu khoan, khối lượng bê tông vCva dùng cho cọc (khối lượno; iheo chiều sâu, có ihể), áp lực vữa dùng mơ tả trình tự Ihi cơim đặc biệt dùna đặi rút ốn s vách hai
Đối vói cọc đóna (khi q trình đóim bị 2Ìán đoạn hư hịng) bao gồm thông tin đệm búa, đệm cọc; ehi chép đóiií; cọc íiồm số nhát búa độ nẩy búa mức hoạt đónỵ đối vói đơn vị chicLi dài xuvên cuối
Nguyèn nhàn thò'i uian imừim ihi cổng cọc, có liên quan đến việc khảo sát
Ghi bãì đieu bâì thưịng xáv q trình thi cơng đào đất, cá hai, mà liên quan đến việc khảo sát độ nguyên vẹn
- Thí imhiộm độ niiuvên vẹn
Mỏ ta c ác thièì bị ihu Iihận C í k ' đạc độna thiết bị ghi, biến đổi, trình diễn số
liệu, trìnli tự Ihí nghiệm bao gồm việc mơ ta vị trí việc gắn scnsor chuyển vị Nềy thí nghiệm
Sỗ liiệu cọc lliừ
Các trình diễn đổ thị số liệu chuyến vị lực (iLiỳ theo yẽu cầu) theo thời gian gồm cá khucch đại số liệu đirực dùng Ironíi việc đánh giá; việc trình diễn theo tần số tuỳ chọn đối vói dáiili giá llico PEM bắt buộc đánh eiá theo TRM
Tốc dộ sóng cọc ihừ, cách xác định ước tính;
Chiều dài cọc dóng đố lại chỗ,chơn đất bên thiết bị thu nhận số liệu đo độníí
Phương pháp dùng dể đánh uiá số liệu;
Bình luận độ nguyên \ẹn cua cọc bao gồm điều kiện đất phương pháp thi cịng hai, có ảnh hưỏng thê đến thân cọc thi công, xác định qua số liệu
6, M Ộ T SỐ KẾT QUẢ THỤC TẾ
(a) Các kết thực tếCỉia Viện KHCN Xây dựng
(12)sâu ^ 5in tăng nhanh phạm vi -í- lOm Nmiyèn nhân cùa k h u y ế t lậl n ày vách lỗ cọc bị sập irình đố bê tỏiis Tra cứu theo nhậl ký thi công cọc cho thấy Iưọìig bê tơng nhiều hon cọc bình ih u ừn c khoảna, 159f
4 0 's
4 m
Hình 4,6: Kc! (/lui d o phân /icli (l ì o i Ọ( G - Ổ B
- Đã tiến hành thử PIT cho cọc khoan nhồi đường kính Im, dìii 44m dùng cho nhà cône, nghiệp đồng sông Qiii Long Trên hình 4.7 ị.'ỏ biểu đồ truyền sóng hai cọc ký hiệu X A l XB17 Sóng phản xạ từ khuyết tật thay dổi mạnh cho phép dễ dàng xác định mức độ vị trí khuyết lật cọc Kết phân tích b^iig
phần mềm CAPWAP cho thấy trỏf
kháng cọc X A l giảm yếu 30% độ sâu 12 13m, cịn đối vói cọc XB17 giảm yếu 28% độ sàu 5,5m Để kiểm chứng tiến hành đào cọc XB17 thấy độ SÍ’L1 5m, đất lẫn nliiều vào oe
tông ửiân cọc, sau ch o phép gia cưịng ửiân cọc mà kh ôiT phải làm cọc khác thay thế.
0 : ; '18 - ■ 97
, ,
1_
10
L 5C
■ 1
450m ,Om 4000 m/s
H ỉ n h J : Biỏii d són\ị cọ c XAI
0 : : 2 - •• 97
20
45.0m 2.0m 4000 m/s
(13)ị b ) C ô n g t r ì nh c ầ u t u sở c ấ n g Ti ên S - Đ N ẩ n g
Dưới đâv kết kicin tra cọc khoan nhồi đưịng kính 55 cm Đã sử dụng phần mém PITVVAP đế phàn tích thay đối trứ kháng đánh giá m ức độ, phạm vi
của khuyết tật Trong hình 4.9a,b,c,d căc biếu đồ sóng phân tích hình dạng trở kháim cho cọc H88, 138, H92 186 Trên sở phân tích đưa nhận xét kết luân Irong báng sau
Thứ
tư Sô hiệu cọc
Chiều dài
kiếm tra Kết luận
1 H88 19.66
Phán đầu cọc chất lượn" ííiám
Thản cọc có số thay đổi tiết diện Mũi cọc lốt
Độ nguyên dụng toàn cọc đạt yêu cầu
1 13X 12.S5
Plián đẩu cọc chất lượng giám
j Thfm cọc có mộl số thay đổi tiết diện Mũi coc bi tỉui nhó
Độ imuyêii dạim toàn cọc đạl yêu cầu
3 H92
!
18.35
Thân cọc có mộl sơ ihay đổi vể tiết diện Mũi cọc lớt
Độ nguyên dạiiíí tồn cọc đạt u cầu
4 186
1
20.07
'Ịlìán cọc có nìột số thay đối vé tiết diện Mũi cọc đạt ycu cấu
Độ ngu}'cn dạng loàn cọc đat yêu cầu
cắ u 3- Càng Tièn Sa, C Ồ CH86 ngay 16-06-98
C ắ u ■ C T ién Sa, CỌC138 N g y 16-06-98
U(I n$d
IVI Cpt
Fy
L/c (
-?.50 Jl ;
“ p i i l l i !
Hin 96 Ì - i 12.9 «
l*fl It-đ
lyi '>t
ĩ fr t( ị ỉd flsd ĩọ t
lí MỆSG22 nnm
ìì S5fl448e mmi 5Í 1N1525Ỉ0023Ĩ21
Tĩ lESí^íS
V l«3?E95 IS3MW ì.^ỉ
sn
h - Cọc 138
Ed M M ■ r
n wmì
M
Tĩ mwỉ r9;i;
(14)cầu 3- Cảng Tièn Sa, cọc H92 ngày 16-06-98
Cầu 3- Cảng Tièn Sa, cọc H186 ngáy 16-06-98
Í4tiĩ4 fffO Í 't p t
m m ?5?:ĩíi9
n m i t ỵ Ỉ Ì ỈI M Ỉ 19
39 v s m < : n 5e?E!33 5?s< iỉìl
Ỉ8 3GW255IB6?5ĨÍỈ
/ Ỉ8 SllSiTỈ K ỉ r ỉ l l
78 4ĨÍ8916 IW Ỉ6 Ĩ / ?8 i I S l ? « l H ĩ m ỉ V 595705
!W líM Hí
c - Cọc H d - C ọ c 186
(15)C h n g
PHƯƠNG PHÁP T H Ử TĨNH ĐỘNG STATNAMIC
1 MỞ Đ Ầ U
Như trình bày chương 3, phương pháp thử động biến dạng lớn bên cạnh ưu điểm có nhĩrng nhược điểm hay khó khăn hiểu biết ứng xử động hệ cọc - đất cịn có nhiều hạn chế Do nẩy sinh nhu cầu
tìm m ộ t phương pháp đánh giá sức chịu tải cọc k h ô n g tốn k é m thử tĩnh m lại k h ắc phục hạn c h ế thử đ ộ n g biến dạng lớn.
N ã m 1988, nhũng thí nghiệm tiến hành thành công phương pháp STATNAMIC hay gọi phương pháp thử tĩnh đ ộ n g đời bắt đầu ứng dụng
trong thực tế nãm 1989 Canada, Hà Lan Nhật Bản Năm 1995, Hội nghị quốc tế lần thứ S J A T N A M I C họp từ 27 -ỉ- 30/9/1995 Vancouver - Canada tập hợp gần 0 nhà khoa học giới Trong Hội nghị thông báo nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm tiến hành nhiều nước, dịp trao đổi để hoàn thiện hofn phương pháp Năm 1999, Hội nghị quốc tế lần thứ S T A TNAMIC họp Tokio -
Nhật B ản, liếp lục thông b áo kết ngliiên cứu ứng dụ ng SĨỈKĨN AM IC trong
nhiều loại hình cọc ở số nước giới chuẩn bị để tiến tới dự thảo tiêu
chuẩn q u ố c tế phương pháp này.
Để viết chương này, tác giả dựa chủ yếu vắo báo, sách tham khảo công b ố hai Hội nghị trên, Hội nghị áp dụng sóng ứng suất Orlando - Mỹ, 1996 Hãng TNO, Hãng nghiên cứu kỹ thuật xây dựng Hà Lan đa ng đẩu việc nghiên cứu ứng dụng S T A T N A M I C
2 C Á C C SỞ VẬT LÝ VÀ GIẢ T H I Ế T
Tliiết bị STATNAMIC (S T N ) đặt trực tiếp lên đỉnh c ọ c thử N h iê n liệu rắn được
đốt cháy buồng áp lực tạo áp lực lớn đẩy khối phản lực lên Một lực
cân bằn g ngược hướng đẩy đầu c ọ c x u ố n g phía dưới.
Nếu khối phản lực 30T gia tốc ban đầu lên phía 20g(g gia tốc
trọng trường) tạo m ộ t lực 0 T tác đ ộ n g lên m ó n g x u ố n g phía K h ối phàn
lực 1/20 (30T/600T = 1/20) hay 5% khối ST N tương đương Tải trọng
(16)Gia tốc Ig cọc nhỏ 100-1000 lần so với thí nghiệm tải trọng đ ộ n a truyền Ihống Đồng thời thời lượng đặt lực lóTi lìoiì lơ đến 20 lần so với nhát búa rơi truyền thống Như ứng xử cọc không bị k hố ng c h ế iruyền sóng ứng suất Thí nghiệm tải trọng đ ộ ng tải trọng va đập thí ngh iệm tải trọng ST N so với cú đẩy tạo lực nén cao suốt cá chiều dài cọc
Có thể mô tả STN cách sử dụng trone định luật chuyển động Newton sau;
Đ ị n h lu ật I : (Định luậl quán lính)
Một vật rắn tiếp lục Irạng ihái ũnh chuyển độn g đểu trừ có ngoại lực làm thay đổi trạng thái
I F = {)
Hình 5.1: Cơ sà vịit lý STATNAMỈC
Trong thí ngh iệm tái irọníí có hai neoại lực lác động lên cọc - lực tái trọng tạo cho cọc chuyển dộng sức kháiiu cọc chốníi lại chuyến động Sức kliáng
c ủ a c ọ c l m ộ l h m s ố c ú a ihê' n ă n g kliQÌ lirợiiíỊ vứi đ ộ cứii íĩ c ọ c đ ộ c ứ n g đ ấ t d ọ c
theo thân cọc mũi cọc Bănu cách cliuyôn vị cọc ihử tái, đo sức k há n f cọc đo mối quan hệ cọc/đát
Đ ị n h l u ậ t : ( Đ ị n h luội vổ íiia l ố c )
Khi chịu tác độníi niộl ncoại lực vậi rắiì đirợc ízia tốc theo phưon s cùa ngoại lực tý lệ với biên độ lực dó
F = 111 a
Trọng thử tái tĩnh, STN dộn<i cùníi lực tác động n hư n s có ihê đirợc đặt vào cọc theo cách khác
So sánh cho niột Irưừns hợp iươnc đối tiêu biếu sau :
Tĩnh F = M g = Mg
S Ĩ A T N A M I C F = M / 20 20g = Mu
Đ ộn g : F = M / 500 500g = Mg
(17)20c uia lốc cúa khối phan lực STN 500 ỈZ c ia lố c búa rơi
Đ ị n h luật : (Tác động phản lực)
Đối với mỏi lác dộna có mộl phán lực bằiiíi nguực hirớim F , : = -F,.:
Tronu tlur tai STN buổnu áp lực lạo inộl lực đáy lên irôn khối phản lực thời lưc cán băim nsưọc hưóiig tác độiiíí lên cọc iheo hướng xuống Hcfn phirưim cua lực dọc ihco irục cùa xilanh nên tái Irọng đặt hoàn toàn
đ iìn e táni.
Hình 5.2: Kỉiịi ĩài lĩiili plìid saii rờ khỏi tời S T N !ifơniỊ (ỉươHíỊ
3 C SỚ LÝ TH U Y ẾT STN 3.1 Thời lượng tải t r ọ n g
- Tải trọng tĩnh
(18)500 1000 Thời gian (ms)
1500
Thời gian (ms)
H ì n h 5.3: Thứ tải tĩnh, ihửtài S T N , thử rải (IỘIIỊJ
- Chất tải độììíị mức độ chậm (STN)
Thời lượng chất tai 120 mili giây Thời lượng này, thử tải ũ nh khôrg đặt ra, tương đối dài so với thử tải trọng động mức độ cao, ánh hưởng mức cộ độ ng có đất thấm, đất dính đo xác dùng n hình cọc/đất có
- Chất tài động mức độ cao ( T h tài cíộiìg)
Tliời lượiig chất tải cọc mili giây.Thời lượng chất tải ngắn lạo sóng iTig suất cọc ảnh hưởng đến quan hệ cọc/đất Sức cản động i h ế c ó ảnh hưcmg mạnh mẽ đến kết thí nghiệm khó định lượng
Middendorp,1995, đưa khái niệm chí số sóng hay cịn gọi sơ sóng N„, xác định sau:
c T
Trong : c - Tốc độ truyền sóng ứng suất tronc vạt liệu cọc T - 7’hời lưọìig đạt tải thí nghiệm
L - Chiều dài cọc
(5-1)
Nếu <
N , , > 1000 N,, = ( 12- f 15)
= 12)
Ihí nghiệm coi động thí nghiệm coi tĩnh thí nehiệm STN
(19)3.2 Cơ học sóng ứng s u ấ t
T r o i m c h ấ t tái ũ n h i r u y é n t h ố n s c ọ c đ ợ c n é n troiiíỉ sLiốt q u trình c h ấ t tải v c ó t hể
được nch iên cứu vậi rắn Khi ihời lượng chất tải giảm xẩy sóng ứng suất c ọ t ảnh hướng đến quan hệ cọc/đất Sóng ứng suất truyền dọc theo cọc với tốc độ âm cọc
c =
(E/p)'^-Trong : c - Tốc độ sóníỉ ứna suất E - Mó đun hệ thốne cọc/đấl p - Mật độ hệ thống cọc/đất
c vào khoáim 3500 đến 4000 ni/s đối vói cọc bỗ tơng cốt thép 5000 m/s đối
với cọ c thép Đố i với cọc tương đối dài 30 in) ứng sLiất ban đầu đỉnh cọc
tới mũi cọc khoáng mili giây, tưoiig ứng với chu kỳ tự nhiên cọc (30/5000 = 0.006)
Châì tải STN dược đặt thời gian 120 mili giây, dài hon chu kỳ tự nhiên cá cọc cứng Do ảnh hưịng sóng ứng suất giảm thiểu, cọc
n g h iê n CIÌII n h m ột vật rắn áp d ụ n g c c p hư ơng pháp giải tích tĩnh truyền th ốn g.
Mậc dầu kết STN cho ihấy rằne ánh hưởng bỏ qua cọc đất cứng cọc chông đá, ánh hưởng cọc đất mồm tương đối lóii có
ảnh hưởng đán a kế dến quan hệ tai trọng chuyến vị M hình điểm dỡ tái, trình bầy phương pháp đơn giản đế phân tích xác định sức chịu tải tĩnh thí nghiệm STN Đồng thời ảnh hướng có
trong thí nghiệm
S T N định lưọng mơ hình điếm dỡ tái
3.3 Kỹ thuật nổ
Đ ể tạo tải trọng STN đặc trung (quan hộ lực theo thời gian trình bày trên),
b u n g áp lực m rộng việc tăng áp lực đốt cháy nhiên liệu : X i lanh S T N
nằm đỉnh buồng nén gia lốc lên theo mức tỷ lệ với việc tăng áp lực Lực hưófng lèn trèn (và chất tải STN hướng xuống dưới) tích số gia tốc khối lượng phản lực tổno cộng Do
T ả itr o n a ÍM N )
(20)F = nia (5-2) Trong đó a = C|.t
C| hệ sò' thực n g h iệm
T h ể tích l ã n s b u n c nén bằn g tích s ố ch u y ển vị xi lanh (cl) diện tích b u n g nén (A ) D o đ ó :
v = A , d = AÍÍa dt (5 - )
V = A (C, l' + r + c , i ) (5 - )
ở a là lích phân k ép irong phương trình (5 - ) đe xác định d.
Cị; Cì c c h ệ s ố ihực n g h iệm
M ức tăng sán phẩm khí nén lích đặc irưng c ủ a n h iên liệu propellant rắn.
5,0
Thời gian (ms)
Hình 5.5: Cluư lái S r / \TTslAMIC Hìiili 5.6: Nliicii Hựii STAThiAMìC
N h iê n liệu S T N b ao g m viên rán Iihỏ có dục lỗ n u ic ch y phụ th u ộc vào nh iều th ơng s ố :
Thành phần h ố học Hình h ọ c viên nhiên liệu N h iệ l độ
• Á p suất