Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình vật lý thu nhỏ
Các thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn và nhĩm cọc cĩ kết hợp đo biến dạng của cọc, trên mơ hình vật lý tỷ lệ nhỏ được sử dụng qui trình thử tải nhanh [17] để giúp giảm thời gian thí nghiệm; giảm chi phí; tránh sai số do hiện tượng từ biến của nền và tồn tại các biến dạng dư trong cọc dưới tác động của việc lưu tải.
Ưu nhược điểm của mơ hình vật lý tỷ lệ nhỏ: Mơ hình vật lý tỷ lệ nhỏ tuy chỉ mơ phỏng được áp lực địa tầng ở cao trình nhất định, nhưng vẫn được sử dụng như một cơng cụ hữu hiệu để nghiên cứu vì giá thành thấp và vẫn mơ phỏng được các thuộc tính nội tại của đất, như: lực dính, lực ma sát…
2.1.1 Cơ sở lý thuyết của các thí nghiệm nén tĩnh cọc 2.1.1.1 Qui trình gia tải nén tĩnh cọc 2.1.1.1 Qui trình gia tải nén tĩnh cọc
Trong phạm vi nghiên cứu của luận án, các thí nghiệm nén tĩnh cọc kết hợp với đo biến dạng dọc trục cọc, được sử dụng qui trình thử tải nhanh [11], nhằm rút ngắn thời gian thí nghiệm; tránh được sai số do hiện tượng từ biến của nền đất và tồn tại các biến dạng dư trong cọc dưới tác động của việc lưu tải. Quy trình thử tải nhanh thực hiện trên nguyên tắc:
- Tải trọng thí nghiệm được gia tải từng cấp, mỗi cấp tải tăng, giảm tải tương đương khoảng 10 đến 25% tải trọng thiết kế. Thời gian giữ tải ở mỗi cấp là 10 phút; - Điều kiện dừng gia tải: tải trọng tăng từng cấp, đến khi chuyển vị đầu cọc (đối với cọc đơn) và của đài cọc (đối với nhĩm cọc) tăng nhanh và đột ngột trong khi tải trọng tác dụng khơng tăng, thì dừng và giữ tải.
13
- Tại cấp tải lớn nhất, tiến hành giữ tải trong 15 phút, ghi kết quả sau mỗi 5 phút. Tiếp theo, thực hiện quá trình giảm tải, ở cấp tải bằng khơng, quan sát chuyển vị trong 10 phút, ghi kết quả sau mỗi 5 phút.
2.1.1.2 Phân tích kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc
Theo [12] khi thí nghiệm nén tĩnh các loại cọc ép hoặc đĩng, sức chịu tải cực hạn qui ước của cọc thường được xác định ứng với khi độ lún tại đầu cọc bằng 10%d (d đường kính) hoặc 10% tiết diện cọc. Với các thí nghiệm nén tĩnh cọc trên mơ hình vật lý tỷ lệ nhỏ, nếu chỉ tác dụng lực nén đến khi độ lún của cọc đạt 10% d, thì cọc chưa thể huy động hết ma sát giữa cọc và đất, do vậy ta sử dụng cơng thức tính giá trị độ lún giới hạn cho cọc thử tĩnh được quy định trong mục 7.3.2 của TCVN 10304:2014.
2.1.2 Thí nghiệm nén tĩnh cọc trên mơ hình vật lý tỷ lệ nhỏ tại hiện trường
Các thí nghiệm nén tĩnh nhĩm cọc tại hiện trường nếu tiến hành trên tỷ lệ lớn hoặc tỷ lệ thật, thì tồn tại một số khĩ khăn và sai số sau:
- Cần sử dụng hệ đối trọng lớn, tương đương với 120% tải trọng phá hoại của nhĩm cọc. Nhiều đối trọng và các thiết bị thi cơng cơ giới đi kèm sẽ dẫn đến chi phí thí nghiệm vượt quá khả năng của nghiên cứu.
- Hệ phản lực với khối lượng đối trọng lớn sẽ gây áp lực lên nền đất yếu xung quanh nhĩm cọc, làm thay đổi ứng suất của lớp đất phía trên bề mặt, dẫn đến các sai lệch kết quả khi thí nghiệm nén tĩnh cọc.
- Sử dụng cọc với tỷ lệ lớn khĩ đáp ứng giả thiết của đề tài nghiên cứu hiệu ứng nhĩm của các nhĩm cọc làm việc trong nền sét đồng nhất.
Do vậy, trong phạm vi nghiên cứu tác giả thực hiện thí nghiệm trên các mơ hình cọc tỷ lệ nhỏ, tiết diện cọc 100x100x2500mm; đảm bảo được các yêu cầu:
- Tiết diện cọc khơng quá lớn để giảm chi phí của các cơng đoạn: ép cọc; nhổ cọc và gia tải nén tĩnh các nhĩm cọc.
- Cọc cĩ tiết diện đủ lớn để khả năng vận chuyển, quá trình ép cọc và lắp đặt các thiết bị đo kiểm khơng bị hư hỏng trong q trình thí nghiệm.
14