3.3.1. Mục đích thí nghiệm
Mục đích:
Xác định sức kháng cắt khơng thốt nước Su, và độ nhạy của đất.
Khái niệm:
- Sức kháng cắt khơng thốt nước: là mối tương quan giữa tốc độ
cắt và tốc độ thoát nước (tốc độ cắt >> tốc độ thoát nước).
- Độ nhạy là mức độ ổn định của kết cấu đất dưới tác dụng của
- Nếu mơ tả bằng tốn học: độ nhạy St = Su,max/Su,min, Su,max là sức kháng cắt khơng thốt nước ở trạng thái nguyên dạng, Su,min là sức kháng cắt khơng thốt nước ở trạng thái phá hủy.
- Sức kháng cắt khơng thốt nước phụ thuộc vào độ sâu: Do
tính khơng đồng nhất về ứng suất do trọng lượng bản thân Hệ số rỗng giảm theo độ sâu Hệ số thấm giảm Sức kháng cắt
khơng thốt nước tăng.
3.3.2. Ngun lý đo đạc
Ý tưởng: Sức kháng cắt là ứng suất tiếp chống lại sự cắt trên bề mặt
của khối trụ tròn trong quá trình xoay.
Mơ hình cần đo: Cần xác định lực gây ra biến hình cho đất Cánh
cắt và bộ phận tạo mô men xoắn.
3.3.3. Phạm vi sử dụng và khối lượng thí nghiệm
Phạm vi sử dụng: Chỉ thích hợp cho các loại đất sét, trạng thái mềm
có Su < 200 kPa.
Khối lượng thí nghiệm:
- Đối với cơng trình bố trí theo tuyến như đường sắt, đường bộ, bờ kè, …theo dọc tuyến từ 50m đến 100m bố trí một vị trí thí nghiệm và theo chiều sâu đất yếu từ 0.5m đến 1m có một điểm thí nghiệm cắt cánh.
- Đối với cơng trình bố trí theo khu vực như sân bay, bến cảng, nhà kho, …từ 250m2 đến 500m2 bố trí một điểm thí nghiệm và theo chiều sâu đất yếu từ 0.5m đến 1m có một điểm thí nghiệm cắt cánh.
3.3.4. Dụng cụ thí nghiệm
Cánh cắt: Tùy theo mức độ nhạy, ta chế hai hai loại cánh cắt: Cánh không vát (dùng cho đất mềm, khá nhạy), cánh có vát (dùng cho đất dẻo
Bộ phận tạo mơ-men xoắn Bộ phận ghi dữ liệu
Bộ phận tạo lỗ (nếu thực hiện thí nghiệm trong hố khoan)
Hình 3.7: Cấu tạo hai loại cánh cắt 3.3.5. Quy trình thực hiện 3.3.5. Quy trình thực hiện
Bước 1: Tạo hố khoan (nếu có).
Bước 2: Ấn cánh cắt ngập vào trong đất.
Bước 3: Tiến hành cắt với tốc độ 6-18 độ/phút, cắt đến khi đất phá hoại
hoàn toàn Su,max
Bước 4: Dừng lại để đất phục hồi khoảng 8 -10 phút, rồi tiến hành cắt
Su,min
Bước 5: Lặp lại ở các độ sâu khác Vẽ biểu đồ Su,max và Su,min theo độ sâu.
3.3.6. Kết quả thí nghiệm và hiệu chỉnh kết quả thí nghiệm
3.3.6.1. Kết quả thí nghiệm
- Sức chống cắt khơng thốt nước được tính tốn trên cơ sở giả
định rằng sức chống cắt không thốt nước là đồng nhất trên tồn bộ bề mặt cắt và được xác định theo công thức sau:
max u M S K (3.15) Khi cánh hình chữ nhật: 2 3 3 D H D 7 D K , H 2D, K 2 6 6 (3.16) Khi cánh hơi bị vát: 2 T B D D D K 6H 12 cos i cos i Với iT và iB là góc vát phía. (3.17)
- Kết quả tính tốn thường được thể hiện bằng bảng biểu và biểu đồ thể hiện sự biến thiên của sức chống cắt khơng thốt
nước Su theo độ sâu cho trường hợp đất nguyên dạng và phá hoại, từ đó xác định độ nhạy của đất.
Hình 3.9: Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp
3.3.6.2. Hiệu chỉnh thí nghiệm cắt cánh [16]
Đối với các lớp đất yếu nằm trên nền đắp, sử dụng kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường, trị số sức kháng cắt được hiệu chỉnh Su,corr
u,corr u
S S (3.18)
- hệ số hiệu chỉnh theo Bjerum xét đến ảnh hưởng bất đẳng hướng của
đất, tốc độ cắt và tính phá hoại liên tiếp của nền đất tùy thuộc vào chỉ số dẻo của đất như bảng dưới đây.
Bảng 3.6: Quan hệ giữa trị số dẻo Ip và hệ số hiệu chỉnh
IP 10 20 30 40 50 60 70
1.09 1 0.9255 0.86 0.8 0.75 0.7
3.3.7. Ứng dụng kết quả thí nghiệm
- Xác định sức kháng cắt khơng thốt nước Đánh giá mức độ ổn định mái dốc.
- Tính tốn sức chịu tải cọc trên nền sét bão hòa nước. - Chọn chiều cao đắp tối đa trên nền sét bão hòa nước.