Để giải quyết vấn đề đã nêu ở trên, trước hết cần đề cập tới quan niệm về các đặc trưng sức kháng cắt của đất và từ đó xây dựng các mối quan hệ tương quan giữa sức kháng cắt xác định bằng các phương pháp truyền thống và từ thí nghiệm cắt cánh.
1. Sức kháng cắt của đất
- Sức kháng cắt τ của đất là một đặc trưng cơ học của đất, nó chẳng những phụ thuộc vào bản chất của loại đất mà còn được quyết định bởi trạng thái tồn tại của nó bao gồm chiều sâu và phương cắt cho dù giả thiết đất đồng nhất, đẳng hướng...
- φ, C và τ quan hệ với nhau theo định nghĩa sau: τ = σ tgφ + C
Ở đây σ là áp lực pháp tuyến
Như vậy các thông số φ, C được xác định bởi sức kháng cắt τ và σ thông qua hệ phương trình τi = σi tgφ + C.
Thí nghiệm cắt cánh chỉ xác định được τ không cho biết được giá trị σ tương ứng vì thế không tìm được giá trị của φ và C.
2. Xây dựng các mối quan hệ tương quan giữa Sfv max và C
Trên cơ sở các kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường cùng với các kết quả thí nghiệm cắt phẳng trong phòng tương ứng được thực hiện trên các mẫu đất tại các vùng Hà Nội, ven biển Thanh Hóa - Vinh, vùng duyên hải Thành phố Hồ Chí Minh với số lượng gần 1000 mẫu đã rút ra được một số quy luật như sau:
+ Tại cùng một mẫu thí nghiệm, các giá trị Sfvmin thu được ở những lần cắt liên tiếp là không thay đổi. Về hiện tượng này có thể giải thích như sau:
- Mặt cắt không thay đổi ở các lần cắt kể cả lần cắt ở trạng thái nguyên dạng. - Sau lần cắt nguyên dạng, các lần cắt sau được tiến hành tại mặt cắt đất đã bị phá hủy các mối liên kết. Tuy nhiên cần phải nói rằng theo thời gian và từng loại đất mà khả năng phục hồi các mối liên kết có thể xảy ra ở các mức độ khác nhau.
Từ những nhận định đó có thể đi đến giả thuyết Sfvmin = β N tg φ
Trong đó N là lực pháp tuyến trên mặt cắt
β là một hằng số phụ thuộc vào khả năng phục hồi các mối liên kết kiến trúc, tính chất biến dạng của mặt cắt do các tạp chất gây ra sau lần cắt nguyên dạng.
+ Trong cùng một loại đất lực dính kết C là giá trị không thay đổi theo chiều sâu còn sức kháng cắt Sfv max là giá trị tăng theo chiều sâu vì vậy không thể xây dựng quan hệ tương quan bậc nhất tuyến tính một chiều cho lực dính kết C và sức kháng cắt Sfv max. Giải pháp cho vấn đề này là dựa vào đồng thời 2 thống số Sfv max và Sfvmin theo hướng đó giữa các thông số của thí nghiệm cắt cánh và lực dính kết xác định bằng thí nghiệm cắt phẳng trong phòng có quan hệ tương quan tổng quát như sau:
Sfvmax - Sfvmin = αC + a
Điều này phù hợp với giả thuyết Sfvmin = β N tgφ So với các quan hệ mà các tác giả khác đã thiết lập thì trong quan hệ này C chẳng những phụ thuộc vào Sfv max mà còn phụ thuộc vào Sfv min. Trong công thức trên a là một hằng số phụ thuộc vào mức độ đồng nhất.
Nếu đất đồng nhất a = 0
Nếu đất không đồng nhất a>0. Đối với đất sét hoặc bùn sét pha lẫn vỏ sò vùng Thanh Hóa - Vinh a = 0,05 - 0,15KG/ cm2.
α là hệ số phụ thuộc vào sự phân loại đất. Do các tài liệu để xác định về tuổi và nguồn gốc vùng ven biển Thanh Hóa - Vinh và vùng duyên hải thành phố Hồ Chí Minh chưa đầy đủ nên ở những vùng này không chia ra thành các tuổi nguồn gốc khác nhau mà bước đầu chia ra làm 7 loại đất có các hệ số α như sau:
STT Đất bùn sét, bùn sét pha α a (KG/cm2) 1 Tầng Thái Bình aIV3 tb 1,0 - 1,2 0 2 Tầng Hải Hưng 0,8 - 1,1 0 3 Tầng Vĩnh Phúc 0,7 - 0,9 0 4 Vùng Thanh Hóa - Vinh 0,9 - 1,3 0 5 Vùng duyên hải thành phố Hồ Chí Minh 1,0 - 1,6 0 6 Đất hữu cơ tầng Hải Hưng 0,4 - 1,7 0 7 Đất bùn sét, sét pha lẫn vỏ sò vùng Thanh Hóa - Vinh 0,05 - 0,15
3. Kết luận
1. Thí nghiệm cắt cánh cho phép nhận được lực dính kết C thông qua quan hệ tương quan Sfvmax - Sfvmin = αC + a.
2. Ngoài việc xác định C dựa vào quan hệ tương quan cần lưu ý rằng nhiều tác giả đã lập được những quan hệ giữa Sfv max với chỉ số quá cố kết ORC, với mô đun tổng biến dạng E, hoặc tại Hội nghị cơ học đất và nền móng họp ở Riodejanero tháng 8 năm 1989 đưa ra mối quan hệ giữa sức kháng cắt τ xác định bằng thí nghiệm cắt cánh hiện trường ở ứng suất trước cố kết.
Pc = αFv . Su Fv(KPa)
Xong tất cả những kết quả trên vẫn chưa được thử nghiệm trên nền đất yếu ở Việt Nam.
Như vậy bằng nhiều nghiên cứu tiếp theo thí nghiệm cắt cánh chẳng những giúp tính toán sức chịu tải đất nền mà còn cung cấp những thông số liên quan đến xử lý và cải tạo nền đất yếu như xác định được môđun tổng biến dạng của đất, ứng suất trước cố kết.../.
T¿i lièu tham khÀo
1. Tsytovich N.A Soil Mechanics. 4thed. Moscow Stroiizdat1959-1961.
2. Cục Địa chất Việt Nam – Tài liệu khảo sát thành lập bản đồ địa chất tỷ lệ 1/50.000.
T¿i lièu tham khÀo
1. Ministry of Environment (2012).Installation ofindustrial wastetreatment facilities, situationon theauthorizationof theindustrial waste treatment industry(achievements of 2009), press releasematerial (March 27th, 2012) (in Japanese) 2. Kuno, G.,eds (1997).Liquefied stabilized soil method-
Recycling technologyofconstruction-generated soil and mud. Gihodopublication (in Japanese).
3. Japanese Geotechnical Society (2005). Committee ReportChapter 2,2.1, 2.2 on test methodsandphysical properties ofcement-modified soil.Symposium paperscollection, pp.2-22, on survey,design, construction and properties evaluationmethodsofsolidifying stabilized soil using cement andcement-modified soil (in Japanese).
4. Kohata,Y. (2006). Mechanical characteristicsof liquefied stabilized soil and challenges for the future.JSCEpaperscollection, F, Vol.62, No.4, pp.618-627 (in Japanese).
5. Kohata,Y.,Fujikawa,T.,Ichihara,D.,Kanda,M.,Murata,O. (2002). Strength anddeformation propertiesoffibered materialmixed in liquefied stabilized soil obtained from uniaxial compression test.36thEngineering WorkshopProceedings of Japanese
6. Kohata,Y.,Tsushima,H. (2004). Effect offiberedmaterialmixing in liquefied stabilized soilon thetriaxialshearcharacteristics. 39th Workshopof Japanese Geotechnical Society, pp.721-722 (in Japanese).
7. Kohata,Y., Ichikawa, M., Nguyen, C. Giang., Kato, Y. (2007). Study of damage characteristics of liquefied stabilized soil mixed withfibered material due to triaxialshearing.GeosyntheticsProcee dings,22ndvolume, pp.55-62 (in Japanese).
8. Kohata,Y.,Ito, K., Koyama, Y. (2011). Impact ofcement based solidifyingmaterialon themechanical characteristics of liquefied stabilized soil mixed with fibered material.Japanese Geotechnical SocietyHokkaidoBranchTechnical ReportPapers, Volume 51, pp.131-136 (in Japanese).
9. Omura, S., Kohata, Y. and Duong, H. Q. (2014): Comparison of mechanical property of liquefied stabilized soil mixed with fibered material prepared as laboratory and in-situ specimen, Japanese Geotechnical SocietyHokkaidoBranchTechnical ReportPapers, Vol.54, pp.49-56 (in Japanese)
10. Goto,S., Tatsuoka,F., Shibuya,S., Kim,Y-S., and Sato,T. (1991): A simple gauge for local small strain measurements in the laboratory, Soils and Foundations,Vol.31,No.1,pp.169-180.