XÂY DỰNG MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC CHỈ TIấU CƠ Lí CỦA VẬT LIỆU XI MĂNG ĐẤT
3.1.1.2 Phương phỏp nộn đất
- Thực hiện nộn mẫu đất với ỏp suất theo ba trục cú cỏc giỏ trị thoả món điều kiện ứng suất giới hạnMonh-coulomb làm cho mẫu đất bị cắt theo mặt phẳng tuỳ ý.
- Tuỳ theo cấu tạo của mỏy cú tỏc dụng ỏp lực hụng lờn mẫu đất hay khụng , mỏy được chia làm hai loại: Mỏy nộn ba trục và mỏy nộn một trục.
* Phương phỏp nộn ba trục:
- Cỏc bộ phận chớnh chủ yếu của mỏy nộn ba trục gồm cú: Buồng ỏp lực, hệ thống thiết bị gia tải đứng, hệ thống thiết bị gia tải hụng, hệ thống đo ỏp lực nước lỗ rỗng. Trong đú buồng ỏp lực là bộ phận chớnh của mỏy . Buồng ỏp lực hỡnh trụ trũn bằng kớnh cú cấu tạo rất kớn, nắp và bệ đỏy bằng kim loại.
Hỡnh3.3- Mỏy nộn ba trục.
- Thớ nghiệm mẫu: Đặt mẫu đất hỡnh trụ cú bọc cao su mỏng vào buồng ỏp lực. Qua van 1 bơm nước vào buổng ỏp lực để thiết lập ứng suất σR3R và giữ nguyờn khụng thay đổi trong xuốt quỏ trỡnh thớ nghiệm. Tiếp đú thụng qua thiết bị gia tải đứng tiến hành tăng ỏp lực đứng σR1R cho tới khi mẫu đất bị phỏ hoại. Cỏc giỏ trị ứng suất σR1R và σR3Rđo được lỳc đú là cỏc giỏ trị giới hạn. Tiếp tục thớ nghiệm như vậy với ớt nhất hai mẫu đất nữa cựng loại, cựng kớch thước cựng chất đất trờn với cỏc giỏ trị σR3R khỏc nhau. Kết quả thớ nghiệm cho phộp vẽ được ba vũng Mohr ứng suất giới hạn. Kẻ đường tiếp tuyến chung của ba
vũng Mohr được đường bao cường độ chống cắt Coulomb cú dạng đường cong. Để đơn giản coi gần đỳng là đường thẳng. Trị số ϕ, C là cỏc giỏ trị thực đo trờn hỡnh ấy.
Hỡnh 3.4- Vũng Mohr ứng suất giới hạn xỏc định ϕ, C.
Trong trường hợp đất rời (C = 0) chỉ cần thớ nghiệm một mẫu đất và vẽ một vũng trũn Mohr là đủ.
*Thiết bị nộn đất một trục.
Về nguyờn lý nộn một trục xõy dựng trờn cựng cơ sở lý thuyết với nộn ba trục, chỉ khỏc là ỏp lực hụng cú giỏ trị bẳng khụng. Vỡ vậy thớ nghiệm này được gọi là thớ nghiệm nộn khụng hạn chế nở hụng.
Khi thớ nghiệm, mẫu đất được nộn thẳng đứng với ỏp lực thẳng đứng p=σR1R tăng dần trong điều kiện ỏp lực hụng σR3R =0 cho tới khi mẫu đất bị phỏ hoại. Giỏ trị ỏp lực thẳng đứng đo được lỳc mẫu bị phỏ hoại gọi là cường độ chống nộn khụng hạn chế nở hụng biểu diễn bằng PRmtR. Pmt =σ1 =2c.tg(450 +ϕ/2) (3-1) Từ đú: ( ) tr mt mt tg P tg P c α ϕ/2 2. 45 . 2 0 = + = (3-2)
Muốn xỏc định c theo cụng thức trờn trước hết cần đo chớnh xỏc gúc αRtrR trờn mẫu thớ nghiệm, sau đú thay αRtrR vào cụng thức (3-2) sẽ tớnh được lực dớnh c. Cũn gúc ma sỏt trong ϕ cú thể rỳt ra từ biểu thức:
2/ / 450 ϕ αtr = + ⇒ ϕ = 2αRtrR - 90P 0 PR
Hỡnh 3.5- Vũng Mohr ứng suất giới hạn xỏc định ϕ, C. Tuy nhiờn việc xỏc định gúc αRtrR trờn mẫu thớ nghiệm là rất khú.
Trong trường hợp đất thuần sột ϕ = 0 cắt nhanh khụng thoỏt nước thỡ αRtrR =45P 0 PRR. Từ đú : 2 2 1 0 σ τ = = Pmt = c
Giỏ trị τR0R cũng cú thể nhận được từ vũng trũn Mohr ứng suất giới hạn hỡnh 3.5
Tuy nhiờn: cỏc tài liệu và tiờu chuẩn thiết kế cọc đất ximăng trong nước và ngoài nước hiện nay đều chỉ yờu cầu thớ nghiệm cường độ nộn nở hụng (qRuRP
28 ngày
P
), mụ đun đàn hồi cú thể cú được trực tiếp trờn mẫu thớ nghiệm
nộn nở hụng. Cỏc chỉ tiờu cũn lại (ϕ, C ) lấy theo cụng thức kinh nghiệm.
Sở dĩ như vậy vỡ vật liệu đất ximăng thuộc loại nửa cứng. Để đo được
ϕ, C phải sử dụng thiết bị nộn 3 trục. Với qRu R< 10 kg/cm2 thỡ cỏc thiết bị nộn 3
trục cú ở cỏc phũng thớ nghiệm địa kỹ thuật hiện nay khụng thực hiện được vỡ quỏ cứng. Cú thể thực hiện trờn mỏy 3 trục cho thớ nghiệm đỏ, nhưng kết quả sẽ khụng chớnh xỏc vỡ cường độ của mẫu nhỏ so với giới hạn đo của mỏy.
Trong trường hợp này, cú thể dựng phương phỏp đo khả năng chịu kộo của mẫu, kết hợp với cường độ nộn nở hụng và xõy dựng vũng trũn Mor ứng
suất để xỏc định ϕ, C. Khả năng chịu kộo của mẫu cú thể đo trờn mỏy kộo.
Tuy nhiờn, việc dỏn cỏc đầu kộo của mỏy vào mẫu khụng thực hiện được vỡ keo dỏn khụng gắn được mẫu đõt ximăng.
Một phương phỏp thớ nghiệm để xỏc định lực cắt của đỏ nửa cứng được thế giới cụng nhận là phương phỏp tỏch vỡ mẫu hỡnh trụ, cũn gọi là phương
phỏp nộn Brazil miờu tả như dưới đõy.
3.1.2 Phương phỏp thớ nghiệm xỏc định chỉ tiờu cơ lý của vật liệu Ximăng đất
Cỏc chỉ tiờu cơ lý của vật liệu XMĐ được xỏc định từ Thớ nghiệm nộn đất một trục như trờn. Mẫu XMĐ được nộn thẳng đứng với ỏp lực thẳng đứng p=σR1R tăng dần trong điều kiện ỏp lực hụng σR3R =0 cho tới khi mẫu đất bị phỏ hoại. Giỏ trị ỏp lực thẳng đứng đo được lỳc mẫu bị phỏ hoại gọi là cường độ chống nộn khụng hạn chế nở hụng qu. Từ giỏ trị σR1R = qu và σR3R =0 vẽ được vũng trũn Mohr thứ nhất.
Để xỏc định chỉ tiờu cơ lý ϕ, C của vật liệu XMĐ, người ta làm thờm thớ nghiệm nộn đường sinh để xỏc định cường độ kộo q’Ru R=σ’R1R = P/F (F=dxh). Từ giỏ trị cường độ kộo này vẽ dược vũng trũn Mohr ứng suất thứ hai. Vẽ đường tiếp tuyến chung của hai vũng trũn Mohr, giỏ trị ϕ, C sẽ được xỏc định từ hỡnh vẽ.
1
h
d
σ τ c ϕ τ0 = σ tgϕ + c σ'1 σ'1 0
Hỡnh 3.6b- Vũng Mohr ứng suất xỏc định ϕ, C của vật liệu XMĐ. Để xỏc định mụduyn đàn hồi E được xỏc định thụng qua đường cong nộn lỳn khi mẫu XMĐ được thớ nghiệm trong mỏy nộn ba trục.Trong quỏ trỡnh nộn ỏp lực buồng σR3R =0.
3.2 MỘT SỐ KẾT QUẢ THÍ NGIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC