3.1. Đặc điểm mối quan hệ ứng suất với biến dạng
Hình 5 thể hiện các modul biến dạng. Modul biến dạng ban đầu E0 được định nghĩa như độ cứng ban đầu trong biến dạng nhỏ hơn εa=0.002%. Modul biến dạng Etan trong tiếp tuyến của đường cong q~εa, nó thể hiện tính phi tuyến của tính chất biến dạng trong quan hệ q~εa. Modul biến dạng Eeq
được định nghĩa khi gia tải và dỡ tải trong suốt quá trình gia
tải đơn điệu. Eeq trong hiệu chỉnh trùng ứng suất được tính toán từ đường dốc của điểm giới hạn dưới và trung điểm trong đường thẳng nối điểm dỡ tải và điểm giao trong đường cong q~εa khi gia tải lại. Eeq thể hiện sự thay đổi của cấp độ phá hoại khi chịu cắt [11,12].
Hình 6 thể hiện kết quả thí nghiệmtrường hợp 1 trong quan hệ giữa ứng suất lệch qmax và E0 với thời gian bảo dưỡng khác nhau của LSS hiện trường được gia cường với vật liệu cốt sợi hàm lượng 20 kg/m3(Pc-20). Kết quả của LSS hiện trường ở tuổi 84 ngày với cùng điều kiện thí nghiệm được thể hiện ở đây chỉ để cung cấp thêm thông tin, nghiên cứu cụ thể sẽ được thực hiện trong thời gian tới. Các giá trị có được từ đường cong q~εa của thí nghiệm CU dưới áp lực hông hiệu quả 98 kPa. Kết quả thể hiện rằng E0 và qmax của mẫu Pc-0 là giảm ở tuổi 56 ngày, tuy nhiên về tổng thể các giá trị này có xu hướng tăng ở tuổi 84 ngày. Giá trị qmax tăng theo thời gian bảo dưỡng là do hiệu quả của xi măng tăng cường độ theo thời gian đã được biết đến. Tuy nhiên giá trị qmax của mẫu Pc-20 giảm ở tuổi 84 ngày mặc dù giá trị E0
của nó tăng. Hiên tượng này là do điều kiện thời tiết ngoài trời, nhiệt độ ngoài trời gần thời gian bảo dưỡng 84 ngày là dưới 00C. Như vậy có thể độ ẩm đã ảnh hưởng đến cường độ của mẫu. Thực vậy, những ảnh hưởng này sẽ cần được thực hiện các nghiên cứu tiếp theo trong thời gian tới.
3.2. Modul biến dạng Etan
Hình 7 thể hiện kết quả thí nghiệm trường hợp 1 trong quan hệ giữa Etan/E0 và q/qmax của cả Pc-0, 20 indoor LSS và in-situ LSS lầ lượt tại thời gian bảo dưỡng 28 ngày và 56 ngày. Các giá trị có được từ đường cong q~ε của thí nghiệm
CU dưới áp lực hông hiệu quả 98 kPa. Hình vẽ chỉ ra rằng tốc độ giảm Etan/E0 của mẫu indoor LSS và in-situ LSS có khung hướng tương tự ở cả hai mẫu Pc-0 và Pc-20 ở tuổi bảo dưỡng 28 ngày và 56 ngày. Nhìn chung, đất được xử lý bằng xi măng đã được báo cáo rằng tính phi tuyến trong đường cong ứng suất biến dạng giảm khi tăng thời gian bảo dưỡng [3]. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này tốc độ giảm của Etan/E0 của mẫu ở tuổi 56 ngày là rộng hơn so với tuổi 28 ngày. Do vậy, kết quả thí nghiệm trong nghiên cứu này dường như tính phi tuyến tăng khi tăng thời gian bảo dưỡng. Như vậy tính chất này cần được nghiên cứu cụ thể hơn trong thời gian tới.
Hình 8 thể hiện kết quả thí nghiệm trường hợp 2 trong quan hệ giữa E /E và q/q của cả Pc-0, 20 indoor LSS
Hình 3. Trường hợp thí nghiệm 1 Hình 4. Trường hợp thí nghiệm 2
Hình 5. Định nghĩa các modul biến dạng Hình 6a. Quan hệ giữa qmax~ ngày bảo dưỡng
Hình7. Quan hệ Etan/E0~q/qmax,TH1 Hình 8. Quan hệ Etan/E0~q/qmax,TH2
và in-situ LSS lầ lượt tại thời gian bảo dưỡng 28 ngày và 56 ngày. Hình vẽ chỉ ra rằng Etan/E0 của cả hai mẫu indoor LSS và in-situ LSS đều tăng tức thì ngay sau khi áp dụng điều kiện trùng ứng suất và khởi tạo một tốc độ biến dạng một trục không đổi mới bất kể ở tuổi bảo dưỡng 28 hay 56 ngày, sau đó dưới tiến trình gia tải sự giảm Etan/E0 có khung hướng rộng hơn. Như vậy độ cứng có khung hướng tăng đột biến tạm thời ngay sau khi thay đổi tốc độ biến dạng hoặc áp dụng trùng ứng suất. Hơn nữa, phạm vi chỉ số giá trị Etan/E0 = 1 có khung hướng rộng hơn trong trường hợp Pc-20 so với Pc-0. Do vậy có thể kết luận rằng phạm vi tuyến tính trong quan hệ q~εa dưới điều kiện thí nghiệm trên là rộng hơn khi vật liệu cốt sợi được trộn vào trong LSS bất kể thời gian bảo dưỡng. Nói cách khác, kết quả thí nghiệm đã tìm ra rằng nhờ hiệu quả gia cường do trộn LSS với vật liệu sợi mà phạm vi tuyến tính trong quan hệ q~εaa của LSS ngoài hiện trường ngay sau khi tác dụng trùng ứng suất được tăng lên.
Hình 9 thể hiện sự phụ thuộc cấp độ biến dạng trong modul biến dạng Etan cho đến điểm đỉnh trong đường cong q~εa của cả hai mẫu Pc-0, Pc-20 indoor LSS và in-situ LSS ở tuổi bảo dưỡng 28 ngày và 56 ngày trong trường hợp 1. Hình vẽ chỉ ra rằng độ cứng ban đầu của in-situ LSS có khung hướng rộng hơn so với indoor LSS. Tuy nhiên không có sự khác nhau đáng kể trong sự phụ thuộc cấp độ biến dạng của Etan.
Hình 10 thể hiện sự phụ thuộc cấp độ biến dạng trong modul biến dạng Etan trong trường hợp 2. Trong cả hai mẫu indoor LSS và in-situ LSS, hình vẽ chỉ ra rằng Etan đều tăng tức thì ngay sau khi áp dụng điều kiện trùng ứng suất kể cả trong cấp độ biến dạng cắt lớn. Hơn nữa, có thể quan sát được phạm vi rộng hơn của Etan tăng gần tới độ cứng ban đầu trong mẫu Pc-20. Thực vậy, suốt quá trình gia tải trước điểm đỉnh trong đường cong q~εa độ cứng của LSS tăng ngay sau khi áp dụng trùng ứng suất thậm trí trong phạm vi của cấp độ bến dạng cắt lớn ở bất kỳ tuổi bảo dưỡng nào. Nhờ hiệu quả của gia cường do sự trộn vật liệu cốt sợi trong LSS thì phạm vi cho độ cứng rộng hơn được tăng lên.
3.3. Modul biến dạng Eeq
Hình 11 thể hiện kết quả thí nghiệm của Eeq/E0 và q/qmax của cả hai mẫu Pc-0, Pc-20 indoor LSS và in-situ LSS ở tuổi bảo dưỡng 28 ngày và 56 ngày. Các giá trị có được từ đường
cong q~εa của thí nghiệm CU dưới áp lực hông hiệu quả 98 kPa. Những nghiên cứu trước nói chung đều báo cáo rằng modul biến dạng ban đầu của đất được xử lý bằng xi măng trong biến dạng nhỏ là không phụ thuộc vào áp lực hông hiệu quả, thực vậy, Eeq/E0 được xem xét là chỉ số thay đổi của cấp độ phá hoại do cắt. ở giai đoạn ban đầu lực cắt làm mẫu bị phá hoại cục bộ, sau đó mẫu bị phá hoại tổng thể do dải cắt hình thành từ tính lũy nhiều phá hoại cắt cục bộ. hiện tượng này là do cấu trúc vi mô giữa các hạt bị phá hoại, và sau đó gây ra sự thay đổi tính chất đàn hồi của vật liệu. Hình vẽ chỉ ra rằng, về tổng thể, tốc độ giảm của Eeq/E0 của mẫu Pc-20 có khung hướng nhỏ hơn so với Pc-0 trong trường hợp indoor LSS. Thực vậy, vật liệu cốt sợi trong LSS đã làm giảm phá hoại cục bộ do cắt. Tuy nhiên trong trường hợp in- situ LSS, tốc độ giảm của Eeq/E0 của mẫu Pc-20 ở tuổi bảo dưỡng 56 ngày lại rộng hơn. Hiện tượng này có thể do ảnh hưởng môi trường bảo dưỡng và tác động trong quá trình lấy mẫu không nguyên vẹn. Với kết quả này cần phải thực hiện các nghiên cứu cụ thể hơn trong thời gian tới.
4. Kết luận
Để nghiên cứu đặc tính biến dạng của LSS trộn với vật liệu cốt sợi dưới điều kiện bảo dưỡng trong phòng và hiện trường, một loạt các thí nghiệm nén ba trục không thoát nước cố kết đã được thực hiện trong hai trường hợp của tốc độ biến dạng dọc trục cho cả hai loại mẫu được tách từ nền đất mô hình theo phương pháp tách mẫu khối và mẫu được bảo dưỡng trong phòng, thời gian bảo dưỡng lần lượt là 28 và 56 ngày. Các kết luận sau đây được đưa ra dựa trên kết quả thí nghệm.
- Quan hệ Eeq/E0 và q/qmax của cả hai mẫu được bảo dưỡng trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường thể hiên tương tự nhau. Hơn nữa tinh phi tuyến trong đường cong q~εa của LSS bị yếu đi do hiệu quả của gia cường.
- Kết quả thí nghiệm cũng thể hiện rằng vùng tuyến tính rộng hơn ngay sau khi áp dụng trùng ứng suất trong quá trình cắt, điều này là do hiệu quả gia cường khi thêm vật liệu cốt sợi trong LSS thi công ngoại hiện trường.
- Kết quả nghiên cứu này cho thêm một dẫn chứng rằng, sự ứng dụng LSS trộn với vật liệu cốt sợi cho nền đất lấp ngoài hiện trường có thể tạo ra một nền đất với đặt tính dẻo dai được cải thiện./.
Hình 11. Quan hệ Eeq/E0~q/qmax