Tiêu chuẩn áp dụng TCVN 4199:2012
4.6.1. Đại cương
- Khi xây dựng cơng trình tại một địa điểm nào đĩ thì người ta cần biết khả năng chịu tải của đất nền tại khu vực đĩ. Để đánh giá khả năng chịu lực của đất nền , cần dựa vào các chỉ tiêu sức chống cắt của đất, là gĩc ma sát trong và lực dính c .Để xác định các chỉ tiêu này cĩ thể dùng các phương pháp thí nghiệm sau đây:
Nén đơn (unconfined compression): áp dụng cho các loại đất cĩ lực dính.
Cắt trực tiếp (direct shear test): cĩ thể thực hiện cho cả đất cĩ lực dính và khơng cĩ lực dính.
Nén ba chiều (Triaxial compression test): thí nghiệm này cĩ thể áp dụng được cho cả hai loại đất trên.
- Sức chống cắt τ của đất là phản lực của nĩ đối với ngoại lực ứng với lúc đất bắt đầu phá hoại và trượt lên nhau theo một mặt phẳng nhất định.
- Sức chống cắt của cùng một loại đất sẽ khơng giống nhau, tuỳ theo trạng thái vật lý của nĩ (mức độ phá hoại cấu trúc tự nhiên, độ chặt, độ ẩm) cũng như điều kiện thí nghiệm (phương pháp, cơ cấu máy mĩc, kích thước mẫu thí nghiệm, tốc độ cắt,…)
- Sức chống cắt τ của đất là ứng suất tiếp nhỏ nhất, được tính theo cơng thức (4.24).
Q τ =
F (4.23)
- Với ứng suất này, mẫu đất bị cắt theo một mặt phẳng định trước dưới áp lực thẳng đứng , được tính theo cơng thức (4.25).
P σ =
F (4.24)
Trong đĩ: P và Q: là lực pháp tuyến và tiếp tuyến với mặt cắt; F: là diện
- Quan hệ giữa sức chống cắt τ và áp lực thẳng đứng trên mặt phẳng cắt được biểu diễn trên phương trình (4.26).
τ = σtgφ + c (4.25)
Trong đĩ: là gĩc ma sát trong của đất; c là lực dính đơn vị của đất loại
sét, hay thơng số tuyến tính của đất loại cát.
- Để xác định giá trị tgφ và c của đất, cần phải tiến hành xác định τ ứng với ít nhất là ba trị số khác nhau đối với cùng một phương pháp thí nghiệm.
Hình 4.15: Biểu đồ quan hệ giữa ứng suất pháp và ứng suất tiếp τ
- Tùy theo tương quan giữa tốc độ truyền nén và lực cắt, cùng với điều kiện thốt nước của mẫu đất khi thí nghiệm, cĩ thể phân biệt các phương pháp (sơ đồ) chính sau đây để xác định sức chống cắt:
Khơng thốt nước – khơng cố kết : sau khi đặt áp lực thẳng đứng, sức cắt được đặt nhanh để cho nước trong mẫu khơng kịp thốt ra ngồi.
Thốt nước – cố kết: sau khi đặt áp lực thẳng đứng, tạo lực cắt chậm , nước thốt ra được. Áp suất nước triệt tiêu,
chỉ cịn áp suất hỗ tương giữa các hạt.
Thốt nước – khơng cố kết: đặt áp lực thẳng đứng một khoảng
thời gian, sau đĩ cắt nhanh để nước khơng thốt kịp. - Cấp áp lực nén được xác định dựa vào độ bền kiến trúc và trạng
thái của đất: Cấp áp lực nén lớn nhất được xác định như sau:
Đối với đất dẻo cứng, nửa cứng: 2-3 daN/cm2 , cĩ thể lên đến 6 daN/cm2
Giá trị tham khảo: 0.25; 0.5; 1.0 daN/cm2 đối với đất yếu và vừa 1.0; 2.0; 3.0 daN/cm2 đối với đất tốt hơn
- Các kết quả thí nghiệm xác định τ cũng như việc tính tốn tgφ và c được biểu diễn với độ chính xác hai số lẻ thập phân; φ - với độ chính xác đến 1o.
4.6.2. Thiết bị thí nghiệm
Máy cắt trực tiếp
Hình 4.16: Máy cắt trực tiếp
- Hộp cắt: cĩ hai thớt – thớt trên và thớt dưới; một trong hai thớt sẽ được giữ cố định (thơng thường thớt trên cố định, thớt dưới di động).
Hình 4.17: Hộp cắt và dao vịng
Hình 4.18: Vịng ứng lực và đồng hồ đo biến dạng
- Đá thấm, giấy thấm.
- Quả cân với các khối lượng khác nhau. - Đồng hồ đo biến dạng đứng và ngang. - Vịng ứng biến.
- Dao vịng.
- Hộp làm bão hồ mẫu.
Lưu ý:
Trước khi thí nghiệm, máy cắt ứng biến phải được kiểm tra về mức nằm ngang của máy, của dây cáp, điểm truyền lực ngang và
mặt cắt, độ thăng bằng và độ nhạy của các cánh tay địn truyền lực đứng và lực ngang
Hàng năm đều phải hiệu chỉnh cánh tay địn của máy cắt và ma sát giữa hai thớt của hộp cắt để đảm bảo độ chính xác.