CHƯƠNG 4. TƯƠNG QUAN SỨC CHỐNG CẮT KHÔNG THOÁT NƯỚC CỦA SÉT MỀM THEO ĐỘ SÂU VÀ MỨC ĐỘ NÉN CHẶT 4.1. Đặc điểm sức chống cắt không thoát nước của sét mềm bão hòa nước khu vực nghiên cứu
4.2. Đặc điểm quá cố kết của sét mềm theo độ sâu
Như đã biết, độ bền chống cắt không thoát nước của đất Su được xác định từ thí nghiệm trong điều kiện hệ kín, tức là trong điều kiện ứng suất tổng. Trong đất sét mềm bão hoà, kết quả thí nghiệm theo sơ đồ cắt nhanh không thoát nước cho thấy giá trị góc ma sát trong không đáng kể, sức chống cắt chủ yếu là lực dính không thoát nước cu (hay Su). Trong điều kiện không thoát nước, sự thay đổi thể tích đất được xem như không xảy ra, khi đó: ’. Do đó, sự tăng ứng suất pháp tổng sẽ dẫn tới sự gia tăng tương ứng giá trị áp lực nước lỗ rỗng (thặng dư), ứng suất pháp hữu hiệu luôn là hằng số.
Giá trị Su thích ứng cho khối đất ứng xử không thoát nước tương ứng với độ ẩm riêng biệt (hoặc thể tích riêng v= 1+e). Như vậy, tương ứng với một độ ẩm (hoặc thể tích riêng) sẽ có một giá trị độ bền chống cắt không thoát nước, nói cách khác giá trị Su phụ thuộc độ chặt của đất và các yếu tố khác như thành phần hạt, thành phần khoáng,…
Cường độ sức chống cắt không thoát nước Su (hay cu) là thông số quan trọng để dự tính chiều cao và kích thước khối đắp, phân tích ổn định trong quá trình thi công, ma sát giữa cọc và đất và một số bài toán địa kỹ thuật khác.
Như vậy, sức chống cắt không thoát nước Su của đất sét bão hòa nước khác nhau theo các phương pháp thí nghiệm khác nhau với các sơ đồ khác nhau và phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố như điều kiện thí nghiệm, lịch sử ứng suất (thông qua giá trị OCR), tính giãn nở (thông qua giá trị Af), tính bất đẳng hướng (điều kiện trầm tích).
Hàng loạt kết quả nghiên cứu đã có chỉ ra rằng giá trị Su phụ thuộc vào giá trị OCR.
Như kết luận và phân tích theo các tài liệu nghiên cứu đã có cho đất sét mềm bão hoà nước, sức chống cắt không thoát nước phụ thuộc đáng kể vào trạng thái ứng suất nén ban đầu và mức độ cố kết trước. Ứng suất nén ban đầu tại một vị trí
bất kỳ trong nền đất chủ yếu là do trọng lượng bản thân còn mức độ cố kết có thể được đánh giá thông qua giá trị hệ số quá cố kết OCR.
Tổng hợp giá trị áp lực tiền cố kết ’p từ kết quả nén cố kết của 157 mẫu ở các độ sâu khác nhau (có áp lực bản thân hữu hiệu ’vo tương ứng), mức độ cố kết trước của lớp sét yếu khu vực được xem xét và đánh giá. Biểu đồ ứng suất do trọng lượng bản thân và áp lực tiền cố kết theo độ sâu được thể hiện như hình 4.1. Hình 4.2 thể hiện giá trị hệ số quá cố kết OCR theo độ sâu.
Phân tích Pc, ứng suất bản thân theo độ sâu
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0
0 50 100 150 200
Áp lực Pc Ứng suất bản thân Linear (Ứng suất bản thân)
Hình 4.1. Áp lực tiền cố kết và ứng suất do trọng lượng bản thân theo độ sâu
Hệ số OCR theo độ sâu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
Hình 4.2. Hệ số OCR theo độ sâu z
Mẫu đất ở độ sâu z chịu tác dụng của áp lực bản thân ’vo sẽ có độ chặt (thông qua giá trị e hay d) tương ứng. Khi đem lên khỏi mặt đất và đưa về thí nghiệm trong phòng, độ chặt của mẫu đất khi đó tương ứng với trạng thái ứng suất
’vo ~ 0 (được dỡ tải hoàn toàn). Nén cố kết với cấp áp lực tương ứng với áp lực bản thân hiện trường nhằm mục đích đưa mẫu đất về độ chặt trước đó như khi nó còn nằm trong nền đất.
Từ kết quả tổng hợp ở hình 4.2 có thể thấy rằng từ độ sâu 10m trở lại, OCR có giá trị lớn hơn 1. Trong trường hợp này, giá trị OCR lớn nhất ở gần bề mặt và giảm dần đến giá trị 1 đến độ sâu 10m. Từ độ sâu 10m trở đi OCR có giá trị xấp xỉ 1. Một số kết quả thí nghiệm ở đây còn cho thấy từ 10m trở xuống OCR có khi còn có giá trị < 1.