Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm, độ chặt đến môđun đàn hồi của đất dùng đắp nền đường lâm nghiệp

bộ giáo dục & đào tạo nông nghiệp & PTNT Trường đại học lâm nghiệp đặng văn nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm, độ chặt đến mô đun đàn hồi đất dùng đắp đường lâm nghiệp khu vực lương sơn - hoà bình Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hà Tây, năm 2007 giáo dục & đào tạo nông nghiệp & PTNT Trường đại học lâm nghiệp đặng văn nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm, độ chặt đến mô đun đàn hồi đất dùng đắp đường lâm nghiệp khu vực lương sơn - hoà bình Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hoá nông lâm nghiệp MÃ số: 60 52 14 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Cán hướng dẫn: TS Lê quỳnh ts nguyễn văn bỉ Hà Tây, năm 2007 Đặt vấn đề thc hin c c gii hoỏ - đại hoá sản xuất lâm nghiệp, để đảm bảo trì thúc đẩy hoạt động sản xuất lâm nghiệp xây dựng mạng lưới đường công việc cần phải làm trước Đặc biệt thực tế nay, sản xuất lâm nghiệp gắn liền với việc phát triển nông thôn miền núi mạng lưới đường lâm nghiệp khơng có ý nghĩa sản xuất lâm nghiệp cịn có ý nghĩa lớn việc phát triển kinh tế - xã hội nông thôn miền núi Trong xây dựng đường nói chung đường lâm nghiệp nói riêng, công tác đất khâu công việc đặc biệt lưu ý; cơng trình đường nào, dù lớn hay nhỏ sử dụng đất với công dụng như: làm nền, làm lớp móng đơi lớp mặt kết cấu áo đường Nói cách khỏc, đất nơi xây dựng công trình, đất có vững công trình bền lâu Do để có giải pháp đắn cơng tác đất thiết kế, xây dựng cơng trình việc nghiên cứu tính chất lý đất thực cần thiết Khi tính tốn thiết kế kết cấu mặt đường theo lý thuyết hệ đàn hồi nhiều lớp trị số mơ đun đàn hồi đất thơng số tính tốn khơng thể thiếu Trị số quy định với loại áo đường dựa sở đảm bảo cho kết cấu áo đường đạt yêu cầu cường độ độ ổn định cao Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến trị số mô đun đàn hồi loại đất, phải kể đến yếu tố độ ẩm độ chặt đất Để xác định mô đun đàn hồi đất ta phải làm thí nghiệm tương đối phức tạp, tốn nhiều thời gian với thiết bị đắt tiền mà quan đơn vị có đủ điều kiện; độ ẩm độ chặt thông số cần phải xác định để phục vụ cho việc thiết kế, xây dựng đánh giá chất lượng mặt đường việc xác định chúng có phần nhanh với dụng cụ thiết bị đơn giản Vì vậy, việc nghiên cứu tìm mối quan hệ độ ẩm, độ chặt với mô đun đàn hồi loại đất giúp khơng cần làm thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi mà suy từ thơng số dễ xác định độ chặt độ ẩm Với đường lâm nghiệp đất vật liệu xây dựng sử dụng chủ yếu (thường chiếm 60% tổng chi phí xây dựng đường) Với đặc điểm địa hình lâm nghiệp, việc vận chuyển đất vật liệu xây dựng đường từ nơi khác đến hạn chế nên để giảm giá thành vấn đề sử dụng đất chỗ xây dựng đường lâm nghiệp yêu cầu đặc biệt quan trọng Lâm trường Lương Sơn – Hồ Bình thời kỳ phát triển, hệ thống sở hạ tầng nói chung đường lâm nghiệp nói riêng chưa đầu tư xây dựng thích đáng Hơn nữa, địa hình khu vực bị chia cắt nhiều nên hầu hết tuyến đường thường có độ dốc lớn hay bị hư hỏng có mưa lũ, việc cải tạo, nâng cấp mạng lưới đường công việc phải làm thường xuyên nhằm đáp ứng nhu cầu lại người lao động vận chuyển sản phẩm nông, lâm nghiệp Lâm trường nhân dân khu vực Xuất phát từ yêu cầu thực trạng đó, nhằm tìm mối quan hệ độ ẩm, độ chặt mơ đun đàn hồi đất, góp phần tạo điều kiện thuận lợi cho việc khai thác sử dụng đất chỗ để xây dựng đường lâm nghiệp nói riêng sở hạ tầng khu vực Lâm trường Lương Sơn – Hồ Bình nói chung thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm, độ chặt đến mô đun đàn hồi đất dùng đắp đường lâm nghiệp khu vực Lương Sơn - Hịa Bình” Chương tỉng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Phng phỏp xỏc nh mô đun đàn hồi đất đường Để xác định mô đun đàn hồi E đất đường dùng thí nghiệm nén mẫu hình trụ phịng thí nghiệm nén ép ngồi trường - Ở nước XHCN Liên Xô Quy trình thiết kế áo đường mềm Việt Nam quy định phải xác định mô đun đàn hồi đất cách đo ép trường máng thí nghiệm với ép lớn thời kỳ bất lợi (đường kính ép từ 30 – 34cm) Tại trường, sau lắp đặt thiết bị xong tiến hành gia tải đến tải trọng P lớn (từ 2,5daN/cm2) giữ tải trọng phút dỡ tải trọng biến dạng phục hồi hết (đây bước gia tải chuẩn bị) Bước vào thí nghiệm thức, việc gia tải thực với – cấp tải trọng P cấp cuối Khi gia tải cấp cấp đợi biến dạng ổn định ta dỡ tải đợi biến dạng phục hồi ổn định ghi số đọc chuyển vị kế để tính trị số biến dạng đàn hồi tương ứng với tải trọng Sau tiếp tục gia tải dỡ tải cấp Bước vẽ đường quan hệ biến dạng phục hồi tải trọng Trị số mô đun đàn hồi thí nghiệm tính cơng thức (1.1) [14]: E  P.D.(1   ) , daN/cm2  (1.1) Trong đó: λ - biến dạng đàn hồi đo thực nghiệm tương ứng với cấp tải trọng P (P = – 2,5daN/cm2), cm; D- đường kính ép, cm; μ - hệ số Poisson (hệ số tính đến đặc điểm đất điều kiện thí nghiệm), với đất nhỏ hạt, nén mẫu nở hơng hạn hạn chế μ = 0,35 Trong trường hợp đo ép trường xác định trị số mô đun đàn hồi đất theo kết thí nghiệm phịng phương pháp nén trục nở hông tự Đặc biệt, không đo ép vào thời kỳ bất lợi chế bị mẫu độ ẩm bất lợi tính tốn để thí nghiệm Trong phịng thí nghiệm, dùng mẫu hình trụ trịn có kích thước đường kính chiều cao 5cm, mẫu lấy nguyên trạng đường vừa thi công xong đường cũ (trường hợp thiết kế tăng cường áo đường cũ) tương ứng với thời gian bất lợi độ ẩm; mẫu chế bị phòng đất dùng để xây dựng đường đất lấy đường cũ cho có độ chặt độ chặt thực tế làm việc có độ ẩm tính tốn Mẫu ép máy nén với ép có đường kính đường kính mẫu khơng có khn (nén trục cho nở hông tự do) Tăng tải cấp trị số – 2,5daN/cm2, sau dỡ tải đo biến dạng đàn hồi λ Khi gia dỡ tải đợi đến lúc biến dạng ổn định (biến dạng không 0,01mm/5phút) đọc ghi trị số biến dạng Tính trị số mơ đun đàn hồi thí nghiệm ETN theo cơng thức (1.2) [15]: ETN  Trong đó: P.H , daN/cm2  (1.2) P – áp lực tác dụng lên mẫu nén, P = – 2,5daN/cm2; H - chiều cao mẫu, cm; λ - biến dạng đàn hồi tương ứng với áp lực P, cm - Cũng theo quy trình Việt Nam, trị số mơ đun đàn hồi thí nghiệm đất xác định theo phương pháp nén lún có hạn chế nở hơng máy nén đòn bẩy, trường hợp đất dính, khơng đúc mẫu để ép theo cách nở hông tự Theo phương pháp này, mẫu chế bị thí nghiệm mẫu đặt khn hình trụ có đường kính khơng nhỏ lần chiều cao không nhỏ lần so với đường kính ép (đường kính ép thường dùng từ – 5cm) Tải trọng truyền qua ép đặt trung tâm mẫu chất tải theo theo cấp (từ – cấp) cấp lớn P = – 2,5daN/cm2 Cứ cấp, đợi cho biến dạng ổn định lại dỡ tải đợi cho biến dạng phục hồi sau cấp Trị số mô đun đàn hồi thí nghiệm mẫu đất xác định theo công thức (1.3) [15]: ETN   P.D.(1   ) , daN/cm2  (1.3) Trong đó: λ - biến dạng đàn hồi đo tương ứng với cấp tải trọng P, cm; D- đường kính ép, cm; μ - hệ số Poisson, lấy 0,35 Mơ đun đàn hồi tính tốn đất điều chỉnh theo công thức: E = Kđc ETN, daN/cm2 (1.4) Trong đó: ETN – trị số mơ đun đàn hồi thí nghiệm phịng, daN/cm2; Kđc - hệ số điều chỉnh xác định theo toán đồ cho - Ở Mỹ, để tính tốn kết cấu áo đường người ta sử dụng tiêu Mô đun đàn hồi hữu hiệu MR (Resilient Modulus) đất Việc xác định Mô đun đàn hồi hữu hiệu MR đất phải thơng qua thí nghiệm, theo hướng dẫn AASHTO T274 – 82 tóm tắt sau: hiệu ứng suất dọc trục gây nên tải trọng lặp lại có độ lớn, chu kỳ tần số cố định đặt lên mẫu thí nghiệm hình trụ Trong lần đặt tải, mẫu thí nghiệm chịu ứng suất tĩnh xung quanh tạo buồng nén trục Biến dạng dọc trục (phục hồi được) mẫu đo đạc dùng để tính tốn mơ đun đàn hồi phụ thuộc ứng suất động Thí nghiệm mơ đun đàn hồi động cho ta phương tiện nhằm đánh giá đất đường điều kiện môi trường trạng thái ứng suất mô gần giống thật điều kiện làm việc đường chịu tải trọng xe chạy [5] - Ở Châu Âu, thí nghiệm nén ép trường người ta xây dựng đường cong quan hệ áp lực - độ lún Khi có nhiều quan điểm khác việc lựa chọn mô đun biến dạng theo theo đường cong ép lún lần chất tải thứ Ev1 hay lần thứ hai Ev2 để đánh giá khả chịu tải đất Ở đường cong chất tải lần đầu khó lựa chọn phạm vi đường cong để tính Ev1, đường cong chất tải lần đầu có nhiều dạng khác nhau, đường cong cong theo dạng chữ S thường khơng có đoạn thẳng Tại Thụy Sỹ, ngồi ép đường kính 30cm người ta cịn dùng ép đường kính 15cm, đại lượng đặc trưng quan trọng mô đun nén tổng cộng Mz xác định theo công thức (1.5) [10]: Mz  D.P S (1.5) Mô đun nén tổng cộng Mz xác định đường cong đầm nén thứ Mô đun biến dạng Ev theo lý thuyết thí nghiệm với nén đường kính khác phải ln ln có giá trị Nhưng điều xảy đất đem thí nghiệm hồn tồn đàn hồi (ví dụ chất tải lặp lại nhiều lần), chất tải lần đầu (Ev1) ngồi biến dạng đàn hồi cịn có biến dạng nén chặt biến dạng chảy dẻo xuất đồng thời Do vậy, đề nghị dùng ép có đường kính 60cm (đặc biệt đất yếu) nhằm mục đích san hay triệt giảm hưởng yếu tố khơng có quy luật Ảnh hưởng độ lớn ép đến mô đun biến dạng đặc biệt rõ không đồng nhất, trường hợp chiều sâu tác dụng ép (thường khoảng 1,5 đến lần đường kính ép) có vai trò quan trọng, độ lún ép lớn chịu ảnh hưởng lớp đất nằm phía Trong tính tốn mặt đường tơ Ev2 phải dùng ép có chiều sâu tác dụng tương đương chiều dày kết cấu áo đường Về vấn đề này, Pháp người ta sử dụng ép có đường kính 60cm tiến hành thí nghiệm theo trình tự sau: Chu kỳ đặt tải đầu tiên, tải trọng chất lên ép với tốc độ 80daN/s thu áp lực trung bình ép 2,5bars (tương ứng với tải trọng tổng cộng 7065daN); đạt áp lực đợi cho độ biến dạng ổn định, sau dỡ tải vòng – giây Ở chu kỳ đặt tải thứ 2, giống chu kỳ đầu: đặt tải lên ép với tốc độ 80 daN/s thu áp lực trung bình ép 2,0bars (tương ứng với tải trọng tổng cộng 5650daN), chờ độ lún ổn định tiến hành dỡ tải Sau chu kỳ ghi giá trị độ lún W1 (chu kỳ đầu) W2 (chu kỳ sau) Từ kết đo được, ta tính tốn mơ đun hai chu kỳ đặt tải theo cơng thức chung tính độ lún tổng cộng bề mặt khối vô hạn, đồng đàn hồi chịu tải trọng tròn cứng [10]: W 1,5.Q.a (1   ) Ev (1.6) Trong đó: W - độ lún khối đất ép, mm; Ev – mô đun biến dạng đất ép, bars; Q – áp lực nén gây biến dạng đất ép, bars; μ - hệ số Poisson 0,35 Xét tới giá trị áp lực trung bình thu coi biểu thức (1 – μ2) = mơ đun biến dạng lần lần thứ tính theo (1.7): Ev1  1125 W1 Ev  900 W2 (1.7) 1.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi đất - Khi nghiên cứu ảnh hưởng nhân tố loại đất, độ ẩm, độ chặt đến đặc trưng cường độ đất, nhà khoa học Nga dựa vào kết thực nghiệm biểu diễn gần phụ thuộc đa thức có dạng (1.8) [3]: E.c.tg0 = A.W3+ B.W2 + C.W + D (1.8) Trong đó: A,B,C,D – thơng số phương trình phụ thuộc vào loại đất, độ chặt đất (được xác định sở thực nghiệm), tra bảng 1.1; E – mô đun đàn hồi đất, daN/cm2; c – cường độ lực dính kết đất, daN/cm2; 53 6.3.2.2 Đất Đội 2: Phương trình tương quan đồ thị quan hệ độ chặt (K) – mô đun đàn hồi (kG/cm2) đất Đội có dạng cơng thức (6.6) hình (6.7): E = 1433K – 925 (6.6) 6.3.2.3 Đất Đội Ao Hà: Phương trình tương quan đồ thị quan hệ độ chặt (K) – mô đun đàn hồi (kG/cm2) đất Đội Ao Hà có dạng cơng thức (6.7) hình (6.8): E = 1607K – 1116 (6.7) Bảng 6.4: Kết thí nghiệm xác định quan hệ độ chặt – mô đun đàn hồi Độ ẩm nén mẫu W = 14% Ký hiệu Công đầm Độ chặt mẫu (búa/lớp) K Lần Lần Lần Mẫu 56 1.0 463 481 500 Mẫu 46 0.98 446 431 417 Mẫu 36 0.96 403 391 431 Mẫu 26 0.94 379 391 391 Mẫu 16 0.92 329 368 338 Mẫu 56 1.0 543 521 500 Mẫu 46 0.98 487 500 446 Mẫu 36 0.96 463 417 417 Mẫu 26 0.94 403 431 417 Mẫu 16 0.92 403 391 431 Mẫu 56 1.0 463 500 521 Mẫu 46 0.98 463 446 463 Đội Mẫu 36 0.96 446 403 417 Ao Hà Mẫu 26 0.94 368 391 403 Mẫu 16 0.92 357 403 347 Tên gọi Đội Đội E(daN/cm2) 54 550 E (daN/cm2) 500 450 400 350 300 250 200 0.92 0.94 0.96 0.98 K Lầ n Lầ n Lầ n Line a r (Lý thuyế t) Hình 6.6: Đồ thị quan hệ độ chặt – mô đun đàn hồi đất Đội 600 550 E (daN/cm2) 500 450 400 350 300 250 200 0.92 0.94 0.96 0.98 K Lầ n Lầ n Lầ n Line a r (Lý thuyế t) Hình 6.7: Đồ thị quan hệ độ chặt – mô đun đàn hồi đất Đội 55 550 E (daN/cm2) 500 450 400 350 300 250 200 0.92 0.94 0.96 0.98 K Lầ n Lầ n Lầ n Line a r (Lý thuyế t) Hình 6.8: Đồ thị quan hệ độ chặt – mô đun đàn hồi đất Đội Ao Hà 6.3.3 Nhận xét Để khẳng định mức độ tin cậy quan hệ độ chặt mô đun đàn hồi tìm được, ta kiểm tra đồng phương sai theo tiêu chuẩn Cochran, kiểm tra mức độ ý nghĩa hệ số phương trình theo tiêu chuẩn Students, kiểm tra tương thích phương trình tương quan theo tiêu chuẩn Fisher [1] Kết kiểm tra cho thấy: phương sai đồng nhất, hệ số phương trình có ý nghĩa mơ hình tương quan chọn tương thích, qua khẳng định: giới hạn định, quan hệ độ chặt mô đun đàn hồi có dạng phương trình tuyến tính bậc với mức độ tin cậy cao Như độ ẩm đất khơng đổi, độ chặt có ảnh hưởng lớn đến mô đun đàn hồi đất: độ chặt tăng mơ đun đàn hồi đất tăng giới hạn phạm vi nghiên cứu (sự biến thiên độ chặt) tương quan chúng có dạng phương trình tuyến tính bậc 56 6.4 Ảnh hưởng độ ẩm đến mô đun đàn hồi (khi độ chặt khơng đổi) 6.4.1 Kết thí nghiệm Các kết thí nghiệm với mẫu đất Lâm trường Lương Sơn – Hồ Bình thể bảng 6.5, số liệu chi tiết ghi phụ lục 05 Bảng 6.5: Kết thí nghiệm xác định quan hệ độ ẩm - mô đun đàn hồi Công đầm nén: 56 búa/lớp Ký hiệu Độ ẩm W mẫu (%) Lần Lần Lần Mẫu 14 391 379 403 Mẫu 18 338 313 329 Mẫu 22 266 255 278 Mẫu 26 231 227 219 Mẫu 30 174 181 169 Mẫu 14 417 391 431 Mẫu 18 357 321 368 Mẫu 22 298 266 278 Mẫu 26 255 250 231 Mẫu 30 219 205 198 Mẫu 14 403 446 417 Mẫu 18 357 403 329 Đội Mẫu 22 298 278 266 Ao Hà Mẫu 26 272 231 240 Mẫu 30 216 212 198 Tên gọi Đội Đội E (daN/cm2) 6.4.2 Vẽ đồ thị lập phương trình tương quan Từ kết thí nghiệm, sơ nhận thấy phạm vi giới hạn nghiên cứu, quan hệ W E cơng đầm nén khơng thay đổi có 57 dạng phương trình tuyến tính bậc Sử dụng phần mềm QHTN kết hợp phần mềm Excel 2003 để xử lý số liệu, đề tài xây dựng quan hệ chúng sau: 6.4.2.1 Đất Đội 1: Phương trình tương quan đồ thị quan hệ độ ẩm W (%) – mô đun đàn hồi E (kG/cm2) đất Đội có dạng cơng thức (6.8) hình (6.9): E = - 13.34 W + 570 (6.8) 450 E (daN/cm2) 400 350 300 250 200 150 100 10 14 18 22 26 30 34 W (%) Lầ n Lầ n Lầ n Line a r (Lý thuyế t) Hình 6.9: Đồ thị quan hệ độ ẩm – mô đun đàn hồi đất Đội 6.4.2.2 Đất Đội 2: Phương trình tương quan đồ thị quan hệ độ ẩm W – E đất Đội có dạng cơng thức (6.9) hình (6.10): E = - 12.67 W + 582 (6.9) 58 450 E (daN/cm2) 400 350 300 250 200 150 100 10 14 18 22 26 30 34 W (%) Lầ n Lầ n Lầ n Line a r (Lý thuyế t) Hình 6.10: Đồ thị quan hệ độ ẩm – mô đun đàn hồi đất Đội 500 450 E (daN/cm2) 400 350 300 250 200 150 100 10 14 18 22 26 30 34 W (%) Lầ n Lầ n Lầ n Line a r (Lý thuyế t) Hình 6.11: Đồ thị quan hệ độ ẩm – mô đun đàn hồi đất Đội Ao Hà 59 6.4.2.3 Đất Đội Ao Hà: Phương trình tương quan đồ thị quan hệ độ ẩm W (%) – mô đun đàn hồi E (kG/cm2) đất Đội Ao Hà có dạng cơng thức (6.10) hình (6.11): E = - 13.55 W + 602 (6.10) 6.4.3 Nhận xét Để khẳng định mức độ tin cậy quan hệ độ ẩm mô đun đàn hồi tìm được, chúng tơi kiểm tra đồng phương sai theo tiêu chuẩn Cochran, kiểm tra mức độ ý nghĩa hệ số phương trình theo tiêu chuẩn Students, kiểm tra tương thích phương trình tương quan theo tiêu chuẩn Fisher [1] Kết kiểm tra cho thấy: phương sai đồng nhất, hệ số phương trình có ý nghĩa mơ hình tương quan chọn tương thích, qua khẳng định: độ chặt khơng đổi, độ ẩm có ảnh hưởng lớn đến mơ đun đàn hồi (độ ẩm giảm mơ đun đàn hồi đất tăng ngược lại độ ẩm tăng mơ đun đàn hồi đất giảm), khoảng giới hạn biến thiên độ ẩm mẫu đất nghiên cứu quan hệ độ ẩm mơ đun đàn hồi đất có dạng phương trình tuyến tính bậc với mức độ tin cậy cao 6.5 Ảnh hưởng đồng thời độ ẩm độ chặt đến mơ đun đàn hồi 6.5.1 Kết thí nghiệm Kết thí nghiệm ảnh hưởng đồng thời độ ẩm độ chặt đến mô đun đàn hồi với mẫu đất khu vực Lâm trường Lương Sơn – Hịa Bình thể bảng 6.6, số liệu chi tiết cụ thể ghi phụ lục 06 6.5.2 Lập phương trình tương quan Sau có kết thí nghiệm, đề tài sử dụng phần mềm QHTN kết hợp phần mềm Excel 2003 để xử lý số liệu xây dựng quan hệ độ ẩm W, độ chặt K mô đun đàn hồi E, kết thu sau: 60 Bảng 6.6: Kết thí nghiệm xác định quan hệ W, K E Độ ẩm W (%) Độ chặt K ETB (daN/cm2) Mẫu 14 0.92 345 Mẫu 30 0.92 161 Mẫu 14 481 Mẫu 30 226 Đất Đội Mẫu 14 0.96 408 Mẫu 30 0.96 203 Mẫu 22 0.92 238 Mẫu 22 324 Mẫu 22 0.96 270 Mẫu 14 0.92 408 Mẫu 30 0.92 197 Mẫu 14 521 Mẫu 30 268 Đất Đội Mẫu 14 0.96 432 Mẫu 30 0.96 226 Mẫu 22 0.92 267 Mẫu 22 349 Mẫu 22 0.96 283 Mẫu 14 0.92 369 Mẫu 30 0.92 174 Đất Đội Mẫu 14 495 Ao Hà Mẫu 30 232 Mẫu 14 0.96 422 Mẫu 30 0.96 212 Mẫu 22 0.92 255 Mẫu 22 322 Mẫu 22 0.96 278 Tên gọi Ký hiệu mẫu 61 6.5.2.1 Đất Đội 1: Phương trình tương quan đồ thị biểu diễn quan hệ W, K E đất Đội có dạng cơng thức (6.11) hình (6.12): E = - 265 + 21.19W + 0.42W2 – 251.79K – 55.21KW + 1388.75K2 (6.11) 500 400 E 300 200 100-200 28 30 24 26 W 22 18 20 16 14 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93 K 0.92 100 200-300 300-400 400-500 Hình 6.12: Đồ thị quan hệ độ ẩm, độ chặt mô đun đàn hồi đất Đội 6.5.2.2 Đất Đội 2: Phương trình tương quan đồ thị quan hệ W, K E đất Đội có dạng cơng thức (6.12) hình (6.13): E = 11324 – 12.02W + 0.67W2 – 23509K – 32.55KW + 13194K2 (6.12) 6.5.2.3 Đất Đội Ao Hà: Phương trình tương quan đồ thị quan hệ W, K E đất Đội Ao Hà có dạng cơng thức (6.13) hình (6.14): E = 478 + 14.96W + 0.5W2 – 1631K – 53.13KW + 2083K2 (6.13) 62 600 500 400 E 300 200 100-200 200-300 30 26 28 W 22 24 20 18 14 16 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93 K 0.92 100 300-400 400-500 500-600 Hình 6.12: Đồ thị quan hệ độ ẩm, độ chặt mô đun đàn hồi đất Đội 500 400 E 300 200 100-200 200-300 28 30 W 24 26 22 20 18 14 16 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 0.92 K 0.93 100 300-400 400-500 Hình 6.14: Đồ thị quan hệ độ ẩm, độ chặt mô đun đàn hồi đất Đội Ao Hà 63 6.5.3 Nhận xét Để khẳng định mức độ tin cậy quan hệ độ ẩm, độ chặt mô đun đàn hồi tìm được, ta tiến hành kiểm tra đồng phương sai theo tiêu chuẩn Cochran, kiểm tra mức độ ý nghĩa hệ số phương trình theo tiêu chuẩn Students, kiểm tra tương thích phương trình tương quan theo tiêu chuẩn Fisher [1] Kết kiểm tra cho thấy: phương sai đồng nhất, hệ số phương trình có ý nghĩa mơ hình tương quan chọn tương thích, qua khẳng định độ ẩm, độ chặt mơ đun đàn hồi đất có quan hệ chặt, phương trình tương quan tìm chấp nhận với mức độ tin cậy cao Như vậy, độ ẩm độ chặt có ảnh hưởng lớn đến mô đun đàn hồi đất, khoảng giới hạn nghiên cứu với mẫu đất khu vực (khoảng biến thiên độ ẩm độ chặt lựa chọn) quan hệ chúng có dạng phương trình (6.11), (6.12) (6.13) 6.5.3 Xác định giá trị độ ẩm độ chặt tối ưu đất Từ kết thí nghiệm, dạng đồ thị phương trình tương quan chúng tơi nhận thấy: độ ẩm đất nhỏ, độ chặt lớn mơ đun đàn hồi đất lớn ngược lại độ ẩm đất lớn, độ chặt nhỏ mơ đun đàn hồi đất nhỏ Trong khoảng giới hạn biến thiên độ ẩm độ chặt mẫu đất nghiên cứu, ta dễ dàng xác định mô đun đàn hồi đất đạt giá trị lớn khi: - Độ ẩm mẫu đất nén: Wtu' = 14%; - Độ chặt mẫu đất nén: K = 1,0 Kết hồn tồn hợp lý, đất loại vật liệu gồm thành phần là: hạt đất, nước khí đất Đất đạt cường độ chịu lực lớn 64 trạng thái cứng với độ chặt lớn (hàm lượng hạt đất lớn, lượng lỗ rỗng nhỏ độ ẩm nhỏ) Như vậy, độ ẩm tối ưu mẫu đất nén ( Wtu' ) để đạt mô đun đàn hồi lớn khác với độ ẩm tối ưu (Wtư) xác định từ thí nghiệm đầm nén đất Độ ẩm tối ưu Wtư cho đảm bảo trình đầm nén hiệu nhất, đất đạt độ chặt lớn (K = 1), độ ẩm tương đối đất lớn, lực dính kết hạt đất nhỏ, chưa đủ để liên kết hạt đất thành khối vững Lúc lấy mẫu đất phải chịu lực nén đương nhiên cường độ mô đun đàn hồi mẫu đạt giá trị lớn Nhưng với mẫu đất có độ chặt này, để khơ dần đến có độ ẩm độ ẩm tối ưu Wtu' (khi liên kết hạt đất chặt) cường độ mơ đun đàn hồi đất đạt giá trị lớn (trong khoảng giới hạn nghiên cứu) 65 KẾT LUẬN Kết nghiên cứu đề tài Qua thời gian dài làm việc nghiêm túc, khẩn trương phương pháp nghiên cứu hợp lý đề tài thu số kết đáp ứng mục tiêu nghiên cứu đề tài đặt ra, cụ thể sau: - Xác định thành phần hạt, giới hạn dẻo giới hạn chảy mẫu đất lấy tuyến đường thuộc đội sản xuất lâm trường Lương Sơn (bảng 6.1 6.2) Qua thông số dựa vào tiêu chuẩn phân loại đất hành, đề tài xác định tên gọi loại đất nghiên cứu (các bảng 6.1, 6.2 hình 6.1, 6.2) - Xác định mối quan hệ độ ẩm đầm nén khối lượng thể tích khơ loại đất nghiên cứu thể qua phương trình tương quan 6.2, 6.3, 6.4 dạng đồ thị hình 6.3, 6.4, 6.5 Từ phương trình tương quan, đề tài xác định giá trị độ ẩm đầm nén tối ưu Wtư khối lượng thể tích khơ lớn γmax tương ứng với loại đất khu vực - Xác định giá trị mô đun đàn hồi E mẫu đất nghiên cứu trạng thái độ ẩm W = 14 ÷ 30% độ chặt K = 0,92 ÷ 1, qua xác định mối quan hệ độ ẩm mô đun đàn hồi đất độ chặt không đổi; mối quan hệ độ chặt mô đun đàn hồi đất độ ẩm không đổi Các mối quan hệ thể qua phương trình tương quan 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 6.10 dạng đồ thị hình 6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 6.10, 6.11 - Đặc biệt, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố đề tài tìm mối quan hệ tổng hợp độ ẩm, độ chặt mô đun đàn hồi loại đất nghiên cứu thể qua các công thức 6.11, 6.12, 6.13 dạng đồ thị hình 6.12, 6.13, 6.14 66 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Đề tài cách xác định mô đun đàn hồi đất phương pháp nén mẫu nở hông tự máy nén lún đòn bẩy Đây tài liệu tham khảo có giá trị cho cơng tác giảng dạy nghiên cứu khoa học lĩnh vực đất xây dựng kỹ thuật cơng trình nói chung - Với phương trình tương quan độ ẩm, độ chặt mơ đun đàn hồi ta tạo bảng tra giá trị mô đun đàn hồi dựa vào thông số độ ẩm độ chặt cho loại đất nghiên cứu loại đất có thành phần hạt tương tự khu vực khác Tiện ích giúp không cần làm thí nghiệm phức tạp nhiều thời gian để xác định mô đun đàn hồi (hoặc không đủ điều kiện để làm thí nghiệm) mà xác định dựa vào thơng số dễ xác định độ chặt độ ẩm - Kết nghiên cứu đề tài giúp cho quan tư vấn thiết kế có thơng tin sát thực với tình hình khả làm việc đất xây dựng khu vực, tạo sở lựa chọn chúng cho đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đường cách hợp lý, mang lại hiệu kinh tế cao cho công tác đầu tư xây dựng nói chung xây dựng đường lâm nghiệp nói riêng Hạn chế đề tài - Đề tài thực việc nghiên cứu số mẫu đất lấy đội sản xuất thuộc lâm trường Lương Sơn điền kiện phịng thí nghiệm mà chưa thực việc nghiên cứu trường để so sánh kiểm nghiệm lại kết - Do điều kiện thời gian, trang thiết bị, máy móc dụng cụ thí nghiệm hạn chế nên đề tài nghiên cứu thay đổi mô đun đàn hồi khoảng biến thiên độ ẩm, độ chặt nhỏ chưa thể toàn điều kiện làm việc thực tế đất đường 67 Hướng nghiên cứu phát triển đề tài - Tiếp tục nghiên cứu trường phương pháp nén ép để so sánh, hiệu chỉnh kết thí nghiệm phịng nhằm đưa giá trị tin cậy dùng tính tốn thiết kế áo đường - Mở rộng khoảng biến thiên độ ẩm độ chặt cho đánh giá toàn trạng thái làm việc thực tế đất đường - Mở rộng phạm vi nghiên cứu cho nhiều loại đất nhiều địa điểm khác nhiều khu vực thuộc tỉnh Hồ Bình miền Bắc Việt Nam; mở rộng nghiên cứu thêm yếu tố ảnh hưởng khác đến mô đun đàn hồi, đặc biệt ảnh hưởng thành phần hạt đất; kết hợp nghiên cứu đồng tiêu khác góc nội ma sát lực dính kết đất; để từ có đánh giá tổng hợp toàn diện hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế xây dựng cơng trình lập dự án xây dựng sở hạ tầng khu vực ... tiêu nghiên cứu Đề tài thực nhằm xác định ảnh hưởng độ ẩm, độ chặt đến mô đun đàn hồi (được thể mối quan hệ toán học độ ẩm, độ chặt mô đun đàn hồi) đất dùng đắp đường lâm nghiệp khu vực Lâm trường... lớn độ ẩm đầm nén tối ưu loại đất nghiên cứu 36 Chương NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ CHẶT VÀ ĐỘ ẨM ĐẾN MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA ĐẤT 5.1 Lựa chọn phương pháp xác định mô đun đàn hồi đất Trên sở nghiên cứu. ..bộ giáo dục & đào tạo nông nghiệp & PTNT Trường đại học lâm nghiệp đặng văn nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm, độ chặt đến mô đun đàn hồi đất dùng đắp đường lâm nghiệp khu vực lương sơn - hoà bình