5 Cơ sở dữ liệu
2.1.3 Phương pháp xác định các thơng số trong thí nghiệm [1] [7]
Cơng trình cần xử lý nền đất yếu đều phải tính lún và ước tính được tốc độ lún, các đặc điểm về nén lún và cố kết đều được xác định từ thí nghiệm nén cố kết. Đây là thí nghiệm trong phịng phổ biến và lâu đời. Tùy theo độ sâu mẫu mà tiến hành chất tải kết hợp dỡ tải cho mẫu thí nghiệm ở các cấp khác nhau. Ở mỗi cấp áp lực ta lấy số đọc chuyển vị trong 24 giờ.
Hệ số cố kết theo phương thẳng đứng (Cv) được xác định theo hai phương pháp thơng thường:
(a) Phương pháp Taylor hay cịn gọi là phương pháp .
(b) Phương pháp Casagrande hay cịn gọi là phương pháp log(t).
Phương pháp Casagrande để xác định hệ số Cv tương ứng với độ cố kết 50% và phương pháp Taylor dùng để xác định được hệ số Cvtương ứng với độ cố kết 90%.
Phương pháp Casagrande [1] [7]
Nếu sử dụng phương pháp Casagrande thì số đọc đồng hồ đo chuyển vị được biểu diễn trên đồ thị và t biểu diễn trên thang tỷ lệ log. Phương pháp Casagrande khá thơng dụng và việc xác định Cv như sau: xác định 100% độ cố kết sơ cấp là giao điểm của đường AB và CD (Hình 2.5). Qua đĩ xác định được độ biến dạng ở d100 , và qua d0 và d100 ta xác định được d50 và qua d50 chiếu lên trục hồnh xác định được t50. Hệ số Cv
được xác định dựa trên quan hệ sau:
50 2 50 t H T C v v = (2.1) Trong đĩ:
Tv - hệ số thời gian ứng với cố kết 50%, Tv = 0.197
H – chiều dài đường thấm ứng với cố kết 50%, cm
t50 - thời gian cần thiết để đạt đến độ cố kết 50%, phút
Hình 2.11: Xác định hệ số Cv theo phương pháp Casagrande
A
B C
Phương pháp Taylor
Trong phương pháp Taylor, số đọc đồng hồ đo chuyển vị được ghi nhận trong suốt quá trình cố kết và vẽ trên đồ thị theo căn bậc hai thời gian (Hình 2.6). Đoạn đầu của đồ thị là đoạn thẳng cố kết thấm. Kéo dài phần tuyến tính của đoạn đầu đồ thị cắt trục tung tại điểm biến dạng d0.Từ d0 ta dựng một đường thẳng mới cĩ độ dốc gấp 1.15 lần độ dốc của đoạn thẳng cố kết thấm (so với trục tung). Giao điểm của đường thẳng mới dựng như vậy với đường nén theo thời gian sẽ cho ta điểm cĩ độ biến dạng d90 đã cố kết 90%, ứng với nĩ ta cĩ t90. Từ đĩ tính ra hệ số cố kết Cv theo cơng thức sau:
90 2 90 t H T C v v = (2.2) Trong đĩ:
Tv - hệ số thời gian ứng với cố kết 90%, Tv = 0.848
H90– chiều dài đường thấm ứng với độ cố kết 90%, cm
T90 - thời gian cần thiết để đạt đến độ cố kết 90%, phút
Hình 2.12: Xác định hệ số Cv theo phương pháp Taylor
Cách xác định σ’p:
Cĩ nhiều phương pháp xác định ứng suất tiền cố kết σ’p (ứng suất cĩ hiệu lớn nhất mà đất từng trãi qua trong quá khứ) nhưng trong nội dung luận văn này chỉ giới thiệu hai phương pháp xác định σ’p từ đường cong e - logσ’ và chỉ tính tốn theo phương pháp Casagrande 1936 (được quy định trong tiêu chuẩn ASTM 2435).
Phương pháp a (casagrande):
Chọn điểm cĩ độ cong nhỏ nhất trên đường cong cố kết (điểm A trên hình). Vẽ đường ngang AB từ điểm A.
Vẽ AC tiếp tuyến với đường cong cố kết tại điểm A.
Kéo dài EF của nhánh nén lần đầu đến khi cắt đường phân giác AD, giao điểm giữa chúng là M ứng với ứng suất tiền cố kết. (như hình 2-7)
Phương pháp b
Kéo dài EF của nhánh nén lần đầu. Kéo dài GH như chỉ trong hình 2-7.
Giao điểm N ứng với ứng suất tiền cố kết σ’p.
Hình 2.13: Xác định σ’p theo phương pháp ( a) và (b)
Quá trình nén thứ cấp: trên thực tế trong khi áp lực nước lỗ rỗng thặng dư tiêu tán cả hai quá trình nén lún sơ cấp và thứ cấp diễn ra đồng thời và nĩ làm phức tạp cho việc giải thích kết quả thí nghiệm cố kết. Sau này, quá trình nén lún thứ cấp được xem như là khơng đáng kể trong suốt quá trình nén lún nguyên sinh và nĩ được định nghĩa là diễn ra sau khi quá trình nén lún nguyên sinh kết thúc.
Quá trình nén thứ cấp được sử dụng bởi những biểu thức tương tự như trong quá trình nén sơ cấp, kết quả sự thay đổi hệ số rỗng thứ cấp ∆es từ thời gian ts đến t được xác định trong cơng thức sau (Mesriand Godlewski):
(2.3) Với Cαlà chỉ số nén thứ cấp. Biến dạng dọc trục thứ sinh εs tương ứng với ∆es
F C D A M G N H B E
(2.4) Với Cαεlà chỉ số nén thứ cấp hiệu chỉnh, quan hệ với Cα theo cơng thức sau:
(2.5)
es là hệ số rỗng lúc bắt đầu diễn ra qua trình nén thứ cấp. escĩ thể cho băng e0 mà khơng cĩ những lỗi quan trọng
Độ lún thứ cấp:
(2.6)
hs là chiều cao mẫu lúc bắt đầu quá trình nén thứ cấp.
Độ dốc của đường cong biểu diễn quan hệ giữa hệ số rỗng và ứng suất cĩ tên là hệ số nén av.
(2.7)
Nếu kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị biến dạng tương đối và ứng suất cĩ hiệu thì độ dốc của đồ thị được gọi là hệ số biến đổi thể tích.
(2.8)
Hình 2.14: Xác định av từ đồ thị e - σ’
Trên đồ thị hệ số rỗng và ứng suất cĩ hiệu như trên hình 2.8 , độ dốc của đồ thị được gọi là chỉ số nén Cc
(2.9)
Hình 2.15: Xác định Cc từ đồ thị e - logσ’
Nếu kết quả thí nghiệm trên đồ thị biến dạng tương đối và ứng suất cĩ hiệu, độ dốc của đồ thị được gọi là chỉ số nén cải tiến Ccε .
(2.10) POP (pre-overburden pressure): đối với lớp đất mặt trong quá khứ đã nằm mực dao động mực nước ngầm nên lớp đất này trở nên quá cố kết và ta dùng POP thay cho OCR được định nghĩa như sau: POP = |σ’p-σ’vo|