CHƯƠNG 3 : NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.5 Thí nghiệm độ chặt tiêu chuẩn của đất trongphịng thí nghiệm
3.6.3 Chuẩn bị thí nghiệm
Phơi khô đất dùng chày giã đất nhỏ ra trên khay
Sàng qua rây 5mm loại bỏ những phần đất nằm trên rây
Trộn đất ở độ ẩm tối ưu từ kết quả thí nghiệm đầm chặt, bỏ vào túi zip để trong 48 giờ cho đất trộn đạt độ ẩm đồng nhất.
3.6.4 Trình tự thí nghiệm
1. Xác định kích thước dao vịng
2. Xác định khối lượng đất ở độ chặt K80 so với kích thước dao vịng
3. Đầm chặt đất ở K80, ấn dao vòng vào mẫu đất và dùng dao trộn gạt bằng mặt. Kiểm tra lại trọng lượng đất trong dao vòng để đạt K80
4. Cho mẫu đất và dao vòng vào hộp nén và đặt giữa 2 tấm đá bọt. 5. Cho đầy nước vào hộp nén để trong 24h để đất hồn tồn bão hịa 6. Chỉnh đồng hồ đo về 0
7. Chất tải theo từng cấp 20kPa, 50kPa, 100kPa, 200kPa
8. Đọc số liệu từng cấp áp lực ở các thời điểm 0,1; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 8; 15; 30; 60; 120; 240; 480; 960; 1440 phút.
9. Sau khi dỡ tải lấy mẫu đất và dao vòng ra, lau khô nhẹ nhàng cân lại khối lượng sau khi nén
10. Đưa mẫu vào tử sấy, sấy khơ tính tốn độ ẩm của mẫu
11. Đối với trường hợp nén cố kết kết hợp vải địa kỹ thuật, vải địa kỹ thuật + xỉ lò ta thực hiện các bước tương tự như trên sau khi trừ bề dày lớp vải, lớp xỉ.
Hình 3.12 Chế bị mẫu nén cố kết.
a) Mẫu không gia cường, b) Mẫu gia cường vải địa kỹ thuật, c) Mẫu gia cường vải địa kỹ thuật và đệm xỉ, d) Mẫu gia cường vải địa kỹ thuật và đệm xỉ sau thí nghiệm
3.6.5 Tính tốn
1. Độ ẩm trước khi thí nghiệm (W0) được tính bằng phần trăm:
2. Độ ẩm sau khi thí nghiệm (Wk) được tính bằng phần trăm:
3. Khối lượng thể tích trước khi thí nghiệm (o) (g/cm³):
4. Khối lượng thể tích sau khi thí nghiệm (k) (g/cm³) :
75 mm 2 0 m m 75 mm 2 0 m m 75 mm 2 0 m m Đất Đất Đất Đất Đất Vải địa kỹ thuật Đệm xỉ Vải địa kỹ thuật Vải địa kỹ thuật a) b) c) d) Đất Đệm xỉ Vải địa kỹ thuật
5. Hệ số rỗng ban đầu của đất (e0):
Trong đó:
md là khối lượng dao vịng, tính bằng gam (g);
m1 là khối lượng dao vịng có đất trước khi thí nghiệm, tính bằng gam (g);
m2 là khối lượng dao vịng có đất sau khi thí nghiệm, tính bằng gam (g);
m3 là khối lượng dao vịng có đất sau khi sấy khơ, tính bằng gam (g);
p là khối lượng riêng của đất, tính bằng gam trên xentimét khối (g/cm³);
V là thể tích dao vịng, tính bằng xentimét khối (cm³).
6. Tính tốn sự thay đổi của hệ số rỗng (en) đối với mỗi áp lực:
7. Hệ số rỗng (en) ứng với cấp áp lực đó:
Trong đó:
h0 là chiều cao mẫu đất trước khi thí nghiệm (mm);
e0 là hệ số rỗng của đất trước khi thí nghiệm;
hn là biến dạng của mẫu đất dưới cấp áp lực thứ n (mm);
ek là hệ số rỗng của đất ứng với cấp áp lực cuối cùng;
ek là lượng biến đổi (giảm) hệ số rỗng ứng với cấp áp lực cuối cùng; hk là biến dạng của mẫu đất dưới cấp áp lực cuối cùng (mm).
9. Từ các kết quả đo biến dạng nén lún của mẫu đất dưới mỗi cấp áp lực ở các thời gian khác nhau, vẽ đường cố kết trong tọa độ biến dạng nén (h, mm) và căn số bậc hai của thời gian ( t, min) theo phương pháp D.Taylor (Hình 3.8). Kéo dài đoạn thẳng lên phía trên, cho cắt trục tung tại điểm A; điểm này được xem là điểm gốc của giai đoạn cố kết thấm, ứng với mức độ cố kết U = 0 theo lý thuyết. Từ điểm A vẽ đường thứ hai có hồnh độ mọi điểm đều bằng 1,15 hoành độ của các điểm tương ứng trên đường thẳng thứ nhất. Điểm B, giao điểm giữa đường thẳng thứ hai và đường cong, là điểm ứng với mức độ cố kết thấm U = 90 % (Hình 3.13).
10. Điểm kết thúc của cố kết thấm (U = 100 %) được xác định theo phương pháp A. Casagrande: lập biểu đồ liên hệ h - lgt (Hình 3.14). Giao điểm của phần dưới đường cố kết thấm (được coi là thẳng) với đoạn thẳng ứng với cố kết thứ cấp (rão của cốt đất) sẽ ứng với thời điểm t100. Sau khi xác định được t0 và t100, có thể suy ra các thời điểm ứng với mức độ cố kết bất kỳ, chẳng hạn t50, t80,...; đối chiếu với t90 đã xác định được theo phương pháp D.Taylor.
Hình 3.13 Đường cong cố kết. Phương pháp xác định điểm có độ cố kết U = 90 %
3.7 Thí nghiệm nén 3 trục
Kết quả thí nghiệm nén 3 trục được tham khảo dựa trên các tài liệu tham khảo gồm có Yang et al.(2016) và Yang et al.(2015). Ngoài ra một số kết quả nghiên cứu khác cũng được tham khảo trong luận văn này.
3.7.1 Vật liệu
Bảng 3.9 Thơng số đất và vải địa thí nghiệm nén 3 trục. Chỉ tiêu đất Giá trị Chỉ tiêu đất Giá trị Loại đất CL Phần trăm hạt mịn (%) 67,6 Tỷ trọng của đất, Gs 2,7 Giới hạn nhão LL (%) 42 Giới hạn dẻo PL (%) 21 Chỉ số dẻo PI (%) 21
Độ ẩm tối ưu wopt (%) 19,2
Dung trọng khô dmax (kN/m3) 15,1
Sức kháng cắt c (kPa) 59,3
Góc ma sát trong (o) 15,6 Sức kháng cắt hữu hiệu c’ (kPa) 11 Góc ma sát trong hữu hiệu ’ (o) 29,7 Hệ số thấm của đất ksat (m/s) 1,3x10-10
Chỉ tiêu vải địa Giá trị
Khối lượng (g/m2) 200
Độ dày t (mm) 1,78
Độ mở hiệu quả AOS (mm) 0,11
Hệ số thấm k (m/s) 3,5x10-3
Khả năng chịu kéo Tult (kN/m) 9,28 và 7,08 Biến dạng kéo khi phá hoại (%) 84,1 và 117,8
3.7.2 Mơ hình thí nghiệm
Thí nghiệm chỉ gia cường vải địa kỹ thuật điều kiện CU (mẫu được giữ trong trạng thái bão hịa suốt q trình thí nghiệm) được tiến hành thực hiện thành 4 nhóm mẫu bao gồm nén đất không gia cường, nén đất gia cường một lớp vải địa kỹ thuật, nén đất gia cường 2 lớp vải địa kỹ thuật và gia cường 3 lớp vải địa kỹ thuật. Bố trí mẫu thí nghiệm như Hình 3.15.
Thí nghiệm gia cường vải địa kỹ thuật kết hợp lớp cát được tiến hành trong điều kiện UU (mẫu khơng được bão hịa) thực hiện thành 5 nhóm mẫu bao gồm nén đất không gia cường, nén đất gia cường một lớp vải địa kỹ thuật, nén đất gia cường 2 lớp vải địa kỹ thuật, nén đất gia cường 3 lớp vải địa kỹ thuật và nến đất gia cường lớp vải địa ở giữa 2 lớp cát 2 bên. Bố trí mẫu thí nghiệm như Hình 3.16.