2. Ph-ơng pháp phần tử hữu hạn
4.3.6. Khả năng tăng độ bền cắt của đất do cố kết
Độ bền cắt của đất dính yếu đ-ợc tăng trong và sau khi thi công khối đất đắp, bể chứa hay móng công trình trên đất này. Độ chênh ứng suất do tải trọng ngoài sẽ làm gia tăng áp lực n-ớc lỗ rỗng, tiếp đó quá trình cố kết thoát n-ớc sẽ kéo theo khả năng gia tăng độ bền kháng cắt của đất nền. Tốc độ thi công nền đất đắp th-ờng đ-ợc kiểm tra để cho phép độ bền cắt của nền đất yếu tăng lên sao cho bảo đảm đ-ợc hệ số an toàn cho công trình trên nó ổn định (Xem ch-ơng 5)
Độ bền cắt không thoát n-ớc của đất sét cố kết bình th-ờng có thể tăng lên một cách tuyến tính với áp lực hữu hiệu tầng phủ (Leonards, G.A 1962) nh- chỉ ra trên hình 4.19.
Đối với loại đất mềm dính, độ bền cắt không thoát n-ớc có thể đ-ợc biểu diễn nh- sau: C = K1. '0 (4.26) Trong đó: C : là độ bền cắt không thoát n-ớc; '0: là áp lực hữu hiệu tầng phủ; K1: là hằng số tỷ lệ: K1 = 0 C .
Một loại đất dính có trị số gia tăng độ bền cắt một cách tuyến tính theo '0 thì số gia tăng độ bền cắt không thoát n-ớc theo thời gian ( Ct) do quá trình cố kết của nền đất đ-ợc gia c-ờng bằng cọc cát có thể đ-ợc biểu diễn d-ới dạng: Ct = Kt.( . c). (U) = 0 C .( . c).(U) (4.27) Trong đó:
Ct: là số gia độ bền cắt tại thời điểm t của đất sét do cố kết sinh ra. : là số gia ứng suất thẳng đứng trung bình trong một trụ đơn vị tại vị trí bề mặt tr-ợt do tải trọng ngoài gây ra.
c: là hệ số tập trung ứng suất trong đất sét tại thời điểm t. U: là mức độ cố kết của đất sét tại thời điểm t.
Ph-ơng trình (4.27) là một biểu thức rất thuận tiện cho việc xác định trị số gia tăng độ bền cắt của đất dính tại thời gian bất kỳ sau khi có đ-ợc K1 từ thí nghiệm hiện tr-ờng.
Ph-ơng trình thực nghiệm xác định độ bền cắt của đất mềm dính tăng lên do cố kết đ-ợc viết:
t = Cu + 0,22. ( ). (U) (4.28) Trong đó: 0,22 là hệ số thực nghiệm.
Đối với các trầm tích sét tự nhiên cố kết bình th-ờng, Skempton (1957) đã đ-a ra t-ơng qua giữa độ bền cắt không thoát n-ớc với áp lực hữu hiệu tầng phủ d-ới dạng biểu thức sau:
Pu u I C . 0037 , 0 11 , 0 0 (4.29) Trong đó:
Cu : là lực dính không thoát n-ớc của đất '0 : là áp lực hữu hiệu tầng phủ
IP : là chỉ số dẻo
Biến thiên của hệ số độ bền cắt (
0 '
u
C
) theo chỉ số dẻo (IP) của đất sét cố kết bình th-ờng đ-ợc giới thiệu trên hình 4.18 (Slempton, A. W. 1957).
0 0.2 0.4 0.6 0 20 40 60 80 100 120 Ip Cu/
Hình 4.18. Biến thiên của hệ số độ bền cắt ( o u C ) theo chỉ số dẻo IP - Đất sét cố kết bình th-ờng (Skempton, AW, 1957). 4.4. kết luận
Ph-ơng pháp cọc cát là một ph-ơng pháp gia c-ờng nền đất yếu mang lại nhiều hiệu quả kỹ thuật nh- tăng khả năng chịu tải của nền đất, giảm thời gian lún cố kết, giảm độ lún cuối cùng .... Các -u điểm này đã đ-ợc minh chứng trên các công tr-ờng của thế giới từ Mỹ, Nhật đến Châu Âu, cũng qua đó các lý thuyết tính toán đã đ-ợc xây dựng đầy đủ để đánh giá hiệu quả của ph-ơng pháp này.
Tuy vậy, các ph-ơng pháp đánh giá ch-a mang lại kết quả đầy đủ do ch-a đánh giá đ-ợc hết phạm vi áp dụng của ph-ơng pháp này. Ví dụ nh- khi tính khả năng giảm độ lún, ph-ơng pháp phần tử hữu hạn là ph-ơng pháp tiên tiến nhất hiện nay đã đề cập đến vấn đề mô hình đàn hồi tuyến tính phù hợp với đất không quá yếu tuy nhiên vẫn đ-a ra biểu đồ tính cho những nền đất có tỉ số
CS S
E E
là rất lớn lên đến 40. Nh- vậy là trái ng-ợc với ngay lý thuyết do ph-ơng pháp đó đề ra.
Ch-ơng 5:
ph-ơng pháp tính toán - thiết kế và các kết quả nghiên cứu thực tế