2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TƯỜNG TRONG ĐẤT
3.1.3. Thớ nghieọm neựn ba truùc 1. Giới thiệu
3.1.3.2. Trình tự thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ cố kết – cắt không thoát nước (C-U)
a. Chuaồn bũ maóu thớ nghieọm
Các mẫu phải có chiều cao gấp khoảng 2 lần đường kính, hai đầu phải phẳng, vuông góc với trục. Đường kính hạt lớn nhất không quá 1/5 của đường kính mẫu. Nếu sau khi thí nghiệm xong mà phát hiện thấy trong mẫu có các hạt lớn hơn thì phải ghi chép lại kích thước và trọng lượng các hạt lớn đó.
Các mẫu thí nghiệm phải được lấy từ các mẫu đất nguyên trạng.
Việc chuẩn bị cẩn thận các mẫu thí nghiệm là rất cần thiết để hạn chế đến mức tối thiểu tác dụng phá hoại mẫu.
Các mẫu nguyên trạng được chuẩn bị sao cho kiến trúc và độ ẩm của mẫu ít bị biến đổi nhất (bằng cách bọc mẫu bằng nilong và parafin).
78
Khi lấy đất ra khỏi ống mẫu cần quan sát kỹ để nắm được tình trạng của mẫu. Bất cứ một phát hiện nào: như đất bị hóa mềm cục bộ, bị đảo lộn, có hạt lớn, hoặc bất bình thường khác đều phải ghi chép lại.
Chuẩn bị mẫu thí nghiệm nguyên trạng từ ống mẫu có đường kính lớn hơn đường kính mẫu thí nghiệm.
Tạo mẫu bằng dao vòng hoặc bằng dụng cụ gọt mẫu, nên tạo mẫu bằng cách gọt mẫu vì ít làm xáo trộn mẫu.
Đo mẫu: Đo các thông số của mẫu đã chuẩn bị với độ chính xác ±1%
+ Chiều dài ( lo), mm + Đường kính ( do), mm + Khối lượng m (g).
b. Lắp đặt mẫu thí nghiệm Lắp đặt mẫu thí nghiệm vào buồng gồm các bước sau:
+Bước 1: Đặt đĩa đục lỗ đã bão hòa nước bằng cách đẩy trượt nó trên lớp nước trong bệ đáy của buồng 3 trục để tránh không khí bị lọt vào. Gạn hết nước thừa ra.
+Bước 2: Đặt nhanh mẫu đất lên dĩa và không để cho không khí lọt vào.
Hình 3.2: Buoàng neùn maãu
+Bước 3: Nếu có sử dụng giấy thấm thoát nước theo phương đứng(thường đặt giấy thấm trước khi đặt mẫu lên bệ đáy), thì cho phép nước thừa chảy qua giấy thấm đã bão hòa nước và đặt nó vào mặt cong của mẫu thí nghiệm.
+Bước 4: Sử dụng vòng căng màng ống, cuộn vòng cao su xung quanh mẫu thí nghiệm sau khi đã chắt hết nước thừa ra. Dùng 2 vòng cao su để vít chặt màng
79
vào bệ đáy. Gõ nhẹ ngược lên để mẫu thí nghiệm và màng thoát ra hết. Không để cho một tí nước nào len thêm giữa mẫu và màng.
+Bước 5: Đặt 2 vòng cao su quanh đầu ống thoát nước ở nơi nối với nắp trên đầu buồng.
+Bước 6: Mở van áp lực ngược ( back pressure), thấm ướt sơ qua nắp trên rồi đóng nắp đĩa đục lỗ, không để cho không khí lọt vào. Thắt chặt màng cao su.
+Bước 7: Đảm bảo mẫu được đặt thẳng đứng và đường thoát nước từ mũ nắp buồng không cản trở việc lắp thân buồng.
+Bước 8: Lắp thân buồng có pittong truyền tải thật khớp với mũ đặt trên đầu mẫu thí nghiệm. Kiểm tra sự thẳng đứng bằng cách cho pittong di động chậm cho tới lúc chạm vào bề mặt mũ nắp, sau đó kéo lùi pittong lại. Nếu cần thiết thì tháo buồng ra để chỉnh cho hết độ lệch tâm.
+Bước 9: Đổ đầy nước đã khử bọt khí vào buồng 3 trục.
+Bước 10: Vẫn để van thoát khí mở cho tới khi nước vào đầy buồng.
+Bước 11: Nâng áp lực buồng lên cấp đầu tiên để làm bão hòa mẫu.
c. Bão hoà mẫu
- Mục đích: Việc làm bão hòa mẫu là làm cho tất cả các lỗ rỗng được lấp đầy bằng nước.
- Các yêu cầu cơ bản:
+ Nước dùng để ngâm mẫu đất lấy từ hệ thống áp lực ngược phải là nước sạch, đã khử khí.
+ Mỗi cấp tăng áp lực buồng không được vượt quá 50kPa, hoặc ứng suất hieọu duùng.
+ Sự chênh lệch giữa áp lực buồng và áp lực ngược không vượt quá áp lực thí nghiệm hiệu dụng cần thiết hoặc 20kPa, nếu nhỏ hơn thì không được nhỏ hơn 5kPa.
80
+ Đối với đất có khả năng trương nở, độ chênh lệch áp lực thường không được nhỏ hơn ứng suất hữu hiệu cần thiết để tránh hiện tượng trương nở, hoặc không nhỏ hơn 5kPa.
- Các bước làm bão hòa mẫu (làm bão hòa trong điều kiện độ ẩm không đổi)
Trong phương pháp này, việc tăng áp lực buồng và áp lực ngược được thực hieọn luaõn phieõn nhau
+Bước 1: Nâng áp lực buồng đến giá trị danh định như 50kPa hoặc 100kPa +Bước 2: Cho áp lực lỗ rỗng đạt đến giá trị cân bằng.
+Bước 3: Tăng các cấp áp lực buồng đều nhau, ghi lại giá trị áp lực lỗ rỗng phát sinh và tính giá trị B tương ứng.
+Bước 4: Mẫu được coi là bão hòa khi B≥0.95.
d. Neùn coá keát - Giới thiệu chung:
+ Đây là giai đọan tiếp theo sau quá trình bão hòa.
+ Mục tiêu của giai đọan cố kết là đưa mẫu đất đến trạng thái ứng suất hữu hiệu cần thiết để thí nghiệm.
- Trình tự cố kết
Sau khi kết thúc giai đọan bão hòa, trong khi van áp lực ngược vẫn đóng, ghi lại số đo áp lực nước lỗ rỗng và số đo biến dạng thể tích cuối cùng.
+Bước 1: Tăng áp lực σ3 trong tuyến áp lực buồng và điều chỉnh áp lực ngược nếu cần, để tạo sự chênh lệch bằng áp lực cố kết hữu hiệu cần thiết( σ’3), tức là: σ’3 = σ3 - u
+Bước 2: Ghi lại áp lực lỗ rỗng khi đạt đến độ ổn định (ui, kPa)
81
+Bước 3: Ghi lại số đọc của đồng hồ thay đổi thể tích. Tại thời điểm thích hợp ( điểm 0) cho bắt đầu giai đoạn cố kết bằng cách mở một hoặc một số van áp lực ngược.
+Bước 4: Ghi các số đọc của burette tại những thời điểm thích hợp.
Chờ tới khi áp lực nước lỗ rỗng giảm về 0 (nước trong mẫu không còn thoát ra ngoài), nghĩa là mẫu đã cố kết hoàn toàn. Tùy theo loại đất mà thời gian cố kết khác nhau, thông thường đối với mẫu đất sét có hệ số thấm nhỏ thì thời gian cố kết khoảng 24h.
e. Giai đoạn nén
+Bước 1: Khóa van số 7 (van thoát nước từ mẫu ra ngoài)
+Bước 2: Xem lại áp lực buồng đúng với áp lực nén (trong quá trình cố kết và cắt thì áp lực buồng được điều chỉnh bằng hệ thống điều áp)
+Bước 3: Tiến hành thí nghiệm với tốc độ biến dạng là: 0.5 ÷1.5mm/min.
Dùng biểu mẫu ghi nhận kết quả áp lực trên đồng hồ tương ứng với biến dạng là : 0 ;25; 50; 75; 100; 125; 150;,…
Và ghi sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng trong mẫu trong quá trình nén..
* Chuù yù:
• Luôn điều chỉnh áp lực σ3 cho ổn định (trong quá trình cố kết và cắt thì áp lực buồng được điều chỉnh bằng hệ thống điều áp).
• Số đọc sẽ kết thúc khi:
+ Áp lực đạt cực đại và giảm xuống 3 lần liên tiếp.
+ Biến dạng mẫu đạt 20%
+ Áp lực giữ ổn định sau 3-4 lần đọc liên tiếp
+Bước 4: Khóa van số 3 và van số 4 (các van từ áp hệ thống tạo áp đến buồng nén) . Sau đó, mở van 1 van 2(hệ thống van từ buồng lên thùng chứa) để bơm nước lên thùng chứa.
82
+Bước 5: Lấy mẫu đất ra, ghi lại hình dạng mẫu bị phá hoại, lấy mẫu để xác định độ ẩm sau khi thí nghiệm ba trục.