CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN SỨC CHỐNG CẮT KHÔNG THOÁT NƯỚC CỦA ĐẤT LOẠI SÉT 1.1. Quan hệ S u theo chỉ số dẻo PI và áp lực bản thân đối với sét cố kết thường
1.3. Ảnh hưởng của giá trị A f lên độ bền chống cắt không thoát nước
Các hệ số áp lực lỗ rỗng theo Skempton thường được sử dụng để tính toán trước áp lực nước lỗ rỗng khi đặt tải công trình nhanh tương ứng với điều kiện không thoát nước như thi công đường trong khu vực nền đất yếu, thời gian thi công rất ngắn so với thời gian cần thiết để nước lỗ rỗng thặng dư tiêu tán hoàn toàn.
Hệ số A và B thường được đo trong thí nghiệm nén ba trục theo lộ trình AC (Axial Compression) thông qua quan hệ áp lực nước lỗ rỗng thặng dư u theo biểu thức sau:
u = B[3 + A(1 - 3)] (1.11) Trong đó: 1, 3 - lượng gia tăng các ứng suất chính.
B, A - hệ số áp lực lỗ rỗng Skempton
Giá trị B của đất bão hòa có thể xem bằng 1. Do đó, sự thay đổi của áp lực nước lỗ rỗng u có thể biểu thị qua hệ số A, tức là:
3
1 3
A u
(1.12)
Đối với thí nghiệm nén ba trục cố kết không thoát nước CU truyền thống, trong giai đoạn nén dọc trục, ứng suất hông của mẫu đều duy trì không đổi, do đó
3=0 , vì trong giai đoạn nén giá trị áp lực buồng 3 được giữ không đổi.
Do đó, khi đạt tới phá hoại, công thức trên được viết lại dưới dạng đơn giản
hơn: f f
a
A u
(1.13)
Trong đó : Af, uf và a lần lượt là hệ số áp lực lỗ rỗng khi phá hoại, áp lực nước lỗ rỗng thặng dư khi phá hoại và lượng gia tăng của ứng suất hướng trục khi phá hoại.
Đối với trường hợp thí nghiệm kéo theo lộ trình AE (Axial Extension) trong CIUE và CAUE, hệ số Af có thể biểu thị bằng công thức sau:
1 f
f
a
A u
(1.14)
Trong giai đoạn cắt không thoát nước, sự thay đổi của áp lực nước lỗ rỗng thặng dư đã khống chế sự thay đổi của ứng suất hữu hiệu của đất khi bị cắt, ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả thí nghiệm cường độ cắt không thoát nước, tham số áp
Chỉ số dẻo PI
lực nước lỗ rỗng khi phá hoại Af cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng quan trọng đến cường độ chống cắt không thoát nước của đất bão hòa.
Giá trị Su có thể ước tính từ kết quả thí nghiệm nén ba trục CU bằng biểu thức:
' sin ) 1 2 ( 1
)]
1 ( {
'
, sin
f
o f o vo
u A
K A
S K (cho sét cố kết thường) (1.15)
Khi nghiên cứu hệ số áp lực lỗ rỗng khi phá hoại Af của loại sét yếu ở vùng trũng Đài Bắc, Lưu Tuyền Chi (1991) nhận thấy rằng: giá trị Af thu được từ các phương thức thí nghiệm khác nhau (trạng thái ứng suất ban đầu và trạng thái ứng suất khi đạt phá hoại khác nhau) cũng có sự khác biệt. Từ quan hệ giữa tỷ số cường độ cắt không thoát nước Su/’vc và Af thu được từ 4 loại thí nghiệm ba trục cố kết không thoát nước (CIUC, CAUC, CIUE, CAUE), ông thiết lập quan hệ Af với chỉ số dẻo PI, như hình 2.9:
Hình 1.6. Quan hệ giữa giá trị Af và giá trị PI theo Lưu Tuyền Chi, 1991 Trong hình 1.6 có thể nhận thấy rằng giá trị Af của thí nghiệm CIUE là lớn nhất, trung bình là 1,22; còn giá trị Af của thí nghiệm CIUC là nhỏ nhất và phụ thuộc vào giá trị PI (Af tăng khi giá trị PI tăng) nằm trong khoảng 0,6 ~ 1,0.
Giá trị Af ngoài việc chịu ảnh hưởng của giá trị PI cũng có liên quan đến giá trị OCR. Sơ đồ hình 1.7 là quan hệ giữa Af trong thí nghiệm CU với OCR. Giá trị Af có được từ thí nghiệm trong phòng có xu thế giảm xuống tùy vào sự tăng lên của giá trị OCR. Nhưng khi OCR = 1 (tiêu biểu cho trạng thái cố kết bình thường), giá trị Af nằm trong khoảng từ 0,5 ÷ 1,2.
Hình 1.7. Quan hệ giữa giá trị Af và giá trị OCR theo Lưu Tuyền Chi, 1991
Ông Âu Chương Dục (1993) cũng đã chỉnh lý quan hệ của Af và OCR (như sơ đồ hình 1.8), giá trị Af ngoài xu thế giảm tùy theo OCR và gần giống sơ đồ hình 1.7 ra thì trong trường hợp OCR = 1, giá trị Af nằm trong khoảng từ 0,36 – 0,64.
Hình 1.8. Quan hệ giữa giá trị Af của thí nghiệm CU và giá trị OCR theo Âu Chương Dục, 1993
Đối với kết quả nghiên cứu của Lưu Tuyền Chi (1991) và Âu Chương Dục (1993), khi OCR vào khoảng 3 – 6, giá trị Af có xu hướng về số âm, điều này rất giống với kết quả chỉnh lý của Mayne và Stewart (1988) (như sơ đồ hình 1.7)
Giá trị trung gian của kết quả thí nghiệm
Các kết quả thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ cố kết không thoát nước CU trên sét yếu bão hòa nước của khu vực cho thấy giá trị Af dao động trong khoảng 0,20 đến 0,68.