KHI GIA TẢI TRƯỚC
3.3 CƠ SỞ NGHIÊN CỨU VỀ ỨNG SUẤT CỦA ĐẤT
3.3.2 Lộ trình ứng suất khi tiến hành gia tải bằng đất đắp
3.3.2.3 Lộ trình ứng suất trong thí nghiệm nén ba trục
Trong khuôn khổ luận văn chỉ nghiên cứu lộ trình ứng suất của loại đất sét cố kết thường.
Lộ trình ứng suất tổng.
Lộ trình ứng suất tổng trong hệ tọa độ (t,s) theo hình vẽ dưới đây là đường AP, xuất phát từ điểm A và nghiêng một góc 45o so vớt trục hoành
A là điểm có trị số áp lực hông là σ3
P là điểm có độ lệch ứng suất lớn nhất.
Khi độ lệch ứng suất đã đạt đến giá trị không đổi mà biến dạng vẫn tiếp tục tăng thì lộ trình ứng suất vẫn dừng lại ở điểm O. Khi độ lệch ứng suất giảm, lộ trình ứng suất sẽ quay lại đường PQ
Hình 3.7 Lộ trình ứng suất tổng
(a)Đường bao của các đường ứng suất tổng
(b) Đường bao của các đường ứng suất hữu hiệu từ thí nghiệm không thoát nước
Lộ trình ứng suất trong thí nghiệm thoát nước đối với đất sét cố kết thường.
Trong khi tiến hành thí nghiệm này phải đảm bảo tốc độ cắt đủ chậm để không tạo ra áp lực nước lỗ thặng dư. Các thông số s, s’ gia tăng theo độ gia tăng của lực tác động dọc trục. Lộ trình ứng suất tổng (TSP) là đường AP nghiêng với trục hoành một góc 45o. Lộ trình ứng suất có hiệu (ESP) là đường A1P1 song song đường AP và dời về phía bên trái trục hòanh một khoảng bằng áp lực nước lỗ rỗng ub
Lộ trình ứng suất tổng (TSP)và lộ trình ứng suất có hiệu (ESP) trong hệ tọa độ Cambridge (p,q) các đường thẳng có độ dốc là 3:1 và cũng cách nhau một khoảng bằng giá trị áp lực nước lỗ rỗng.
Hình 3.8 Lộ trình ứng suất tổng và ứng suất hữu hiệu trong thí nghiệm nén ba trục có thoát nước
Lộ trình ứng suất trong thí nghiệm không thoát nước đối với đất sét cố kết thường.
Lộ trình ứng suất tổng (TSP) là đường AP nghiêng với trục hoành một góc 45o. Độ gia tăng của áp lực nước lỗ rỗng ở mỗi thời điểm tạo ra sự khác biệt giữa lộ trình ứng suất tổng (TSP) và lộ trình ứng suất có hiệu (ESP). Do đó cần phải đo áp lực nước lỗ rỗng ban đầu u0 và độ gia tăng áp lực nước lỗ rỗng ∆u theo sự gia tăng của ứng suất lệch trong quá trình thí nghiệm.
Do t = (σ1 - σ2)/2 nên hệ số áp lực nước lỗ rỗng A tại mọi thời điểm bằng
∆u/2t. Khi bị phá hoại, áp lực nước lỗ rỗng đạt được là ∆uf và Af = ∆uf /2tf.
Hình 39 Lộ trình ứng suất tổng và ứng suất hữu hiệu trong thí nghiệm nén ba trục không thoát nước của loại đất sét cố kết thường
Lộ trình ứng suất trong thí nghiệm không thoát nước đối với đất sét cố kết thường khi được cố kết trước dưới điều kiện Ko:
OB: Lộ trình ứng suất khi mẫu được dỡ tải ngoài hiện trường . Khi đó điểm A sẽ có áp lực nước lỗ rỗng âm do khuynh hướng bị nở ra của mẫu.
C: Điểm kết thúc quá trình cố kết dưới điều kiện Ko, tức điều kiện thực tế ngoài hiện trường. C thể hiện ứng suất hữu hiệu.
CD: Lộ trình ứng suất tổng
CE: Lộ trình ứng suất hữu hiệu có được do kết quả đo áp lực nước lỗ rỗng.
OE: Đường bao phá hoại của ứng suất hữu hiệu (Kf). Đối với loại đất sét cố kết thường, cũng giống như đường Ko, đường Kf sẽ đi qua gốc tọa độ.
Hình 3.10 Lộ trình ứng suất trong thí nghiệm không thoát nước đối với đất sét cố kết thường khi được cố kết trước dưới điều kiện Ko
3.3.2.4 Lộ trình ứng suất và trạng thái tới hạn của đất.
Trạng thái tới hạn là trạng thái mà ở đó đất chuyển từ trạng thái đàn hồi thuần túy sang trạng thái đàn – dẻo. Sự dẻo hoặc trượt cắt xảy ra do tổ hợp của các ứng suất hữu hiệu (σ’1,σ’2,σ’3 ) và thể tích biên trùng với một mặt trạng thái biên.
Mặt trạng thái biên này có thể xem là tương tự ba chiều của đường phá hoại theo tiêu chuẩn Morh – Coulomb. Lý thuyết trạng thái tới hạn đầu tiên được nêu ra vào năm 1958 do Roscoe, Scholfield và Worth trong bài báo nói về sự dẻo của đất.
Những công trình nghiên cứu tiếp sau chủ yếu của các tác giả trường Đại học Cambridge như : Parry (1960), Roscoe và Burland (1968), Scholfield và Worth (1968), Atkinson và Bransby (1978), Atkinson (1981).
Nghiên cứu một nhóm gồm 6 mẫu nén ba trục của cùng một loại đất sét cố kết thường , trong đó từng cặp mẫu được cố kết với cùng một giá trị đẳng ứng suất (p’o) trước khi tăng ứng suất chính lớn nhất tới điểm dẻo.
Hình 3.11 Các đường ứng suất liên quan đến trạng thái tới hạn của đất Các giai đoạn cố kết O – C1; O – C2; O – C3
Những mẫu không thoát nước: C1 – U1; C2 – U2; C3 – U3.
Những mẫu C1 – D1; C2 – D2; C3 – D3.
Các đường ứng suất kết thúc trên cùng một đường phá hoại (q’ = Mp’) tại các điểm dẻo tương ứng. Khi tăng σ1 , ở các thí nghiệm không thoát nước thể tích không thay đổi, còn ở các thí nghiệm thoát nước sẽ có hiện tượng thay đổi thể tích.
Khi cố kết dưới tác dụng đẳng ứng suất, đường thay đổi thể tích sẽ dịch chuyển theo đường cố kết bình thường (NCL). Các đường C – D chỉ sự giảm thể tích còn các đường C-U chỉ sự không giảm thể tích. Đường cong vẽ qua các điểm U1,D1 , U2,D2 , U3,D3 là đường trạng thái tới hạn (CSL)