CHƯƠNG 2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÙNG NGHIÊN CỨU
3.4. Các đặc trưng cơ học của đất
3.4.1. Sức kháng cắt
Đất nghiên cứu thuộc đất yếu (bùn). Vì vậy, sức kháng cắt của đất sẽ được thực hiện trong phòng bằng thí nghiệm nén ba trục theo các sơ đồ UU và CU, ngoài hiện trường bằng thí nghiệm cắt cánh.
Thí nghiệm nén ba trục không cố kết - không thoát nước theo sơ đồ UU được tiến hành với ba thỏi mẫu hình trụ thẳng có chiều cao bằng hai lần đường kính mẫu. Mẫu được nén với tốc độ biến dạng dọc trục từ 0,3-1,0%/phút, thời gian phá hủy mẫu nhỏ hơn 15-20 phút (phụ lục 22, 23, 24).
Thí nghiệm cắt cánh hiện trường xác định sức kháng cắt không thoát nước của các loại đất dính mềm yếu, bão hoà nước. Thí nghiệm thực hiện trong điều kiện tự nhiên, ít gây ra sự phá hoại tính nguyên dạng của đất. Đối với đất sét có độ dẻo cao, khi thí nghiệm bằng phương pháp này cho sức kháng cắt cao hơn so với kết quả thí nghiệm trong phòng. Thí nghiệm cắt cánh hiện trường (ASTM 2573-94, BS 1377-1990) thực hiện với tốc độ quay cánh cắt khoảng 0,1-0,20/giây. Giai đoạn đầu, khi mômen xoắn của cánh cắt tăng lên, cứ 1-20 đọc giá trị mô men xoắn một lần. Giai đoạn sau, khi đất bị cắt, mô men xoắn giảm thì cứ 3-40 đọc giá trị mô men xoắn một lần. Tiếp tục quay cánh cắt cho đến khi số đọc mô men xoắn đạt giá trị ổn định. Kết quả xác định được sức kháng cắt không thoát nước (Su) của đất yếu.
Thí nghiệm nén ba trục cố kết - không thoát nước theo sơ đồ (CU): Mẫu được cố kết trong điều kiện ứng suất đẳng hướng không đổi, thoát nước hoàn toàn (giai đoạn cố kết), sau đó tăng tải trọng dọc trục và không cho thoát nước (giai đoạn nén). Thí nghiệm này được dùng để xác định các thông số tổng (ccu, cu) và thông số hữu hiệu (c’, ') của đất. Mẫu đất được bão hòa bằng cách tăng cả áp lực buồng và áp lực ngược đến khi đạt độ bão hòa lớn hơn 95%. Sau đó, cố kết đẳng hướng, theo dõi sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng và thể tích nước thoát ra cho đến khi áp lực nước lỗ rỗng tiêu tán lớn hơn 95%. Thí nghiệm nén dọc trục được thực hiện theo tốc độ cắt tính toán (tốc độ tăng tải từ 0,03 -0,06 mm/phút). Quá trình nén, áp lực buồng được giữ không đổi và tăng áp lực nén dọc trục cho tới khi mẫu bắt đầu bị phá hủy, theo dõi đồng thời cả áp lực nước lỗ rỗng và lực nén dọc trục. Kết quả xác định được 2 thông số kháng cắt tổng (ccu, cu) và 2 thông số kháng cắt hữu hiệu (ccu’, cu') của đất.
Tổng hợp kết quả thí nghiệm nén ba trục theo các sơ đồ UU, CU và cắt cánh hiện trường được trình bày ở các bảng 3.8 và 3.9.
Bảng 3.8. Sức kháng cắt của đất theo sơ đồ UU
ng Địa điểm lấy mẫu
tầ
H
ệ Địa danh
Đường Phú Mỹ đi Thuận An Bến đò Vĩnh Tu-Quảng Điền Thanh Tiên - Phú Vang Phong Bình - Phong Điền Phú Hội - Tp Huế
Khách sạn Presiden-Tp Huế Hải Thiện - Hải Lăng
pb
Trị trung bình
Quảng Thành- Quảng Điền
2-
1 2
Dưỡng Mong - Phú Vang
am
bQ Nước khoáng nóng Tân Mỹ
Đường Chợ Mai đi Tân Mỹ Hải Thọ-Hải Lăng
Đập ngăn mặn Sông Hiếu 1 Đập ngăn mặn Sông Hiếu 2
Trị trung bình
Đường chợ Mai đi Tân Mỹ
pv
Khách sạn Century Đông Nam - Quảng Trị
-3
2 2 Trị trung bình
am
bQ Hải Thành - Hải Lăng
Đông Nam - Quảng Trị Hải Thọ - Hải Lăng
Trị trung bình
Từ kết quả tổng hợp ở bảng 3.8 cho phép nhận xét:
- Đất thuộc hệ tầng Phú Vang: Cu của bùn á sét thay đổi trong khoảng từ 8,5 đến 13,4 kPa, trung bình 10,2 kPa, thay đổi trong 1 phạm vi hep; tương tự bùn sét -
10,2 đến 12,9 kPa, trung bình 11,23 kPa.
- Chỉ tiêu lực dính ở đất thuộc hệ tầng Phú Vang thường cao hơn so với hệ tầng Phú Bài. Bảng 3.9. Sức kháng cắt theo sơ đồ CU H ệ tầ ng pb -2 1 2 am bQ pv -3 2 2 am bQ pb - 21 2 am bQ p v
Từ bảng 3.9 cho thấy: khi đất đạt độ cố kết U ≥ 95% thì sức kháng cắt của đất tăng lên đáng kể (ph ụ lục 25, 26). Sự gia tăng sức kháng cắt ( cu, ccu) làm tăng TCXD của đất và nâng cao hiệu quả khi cải tạo nền đất yếu.
Sức kháng cắt hữu hiệu đạt giá trị cao: ccu’ = 4,6-13,5; cu’ = 13002’- 20017’ trong bùn á sét và 16020’-21012’; 3,6-9,7 trong bùn sét.