Thớt trên, 2)Thớt dưới, 3) Đá thấm và giấy thấm

- Chế tạo hổn hợp

1) Thớt trên, 2)Thớt dưới, 3) Đá thấm và giấy thấm

.2.3.2 Tiến hành thí nghiệm

Áp dụng phương pháp cắt nhanh không cố kết bằng máy cắt phẳng loại B (kiểu ứng biến):

73

Hình 3-7 Máy cắt kiểu ứng biến; hộp cắt đất

- Máy cắt loại B (máy cắt kiểu ứng biến), lực cắt tác động gián tiếp, được tăng liên tuc theo tốc độ cho trước (kiểu truyền lực qua vòng ứng biến và cánh tay đòn).

- Hộp cắt đất (hộp casagrande), bao gồm một phần cố định và một phần di động tự do.

- Đế lắp hộp cắt đất, bộ cối – chày đầm chế bị mẫu.

- Tấm nén truyền lực thẳng đứng lên mẫu, phải đảm bảo là thêm được nước vào mẫu hoặc thoát nước từ mẫu ra dễ dàng.

- Đồng hồ đo biến dạng đứng và biến dạng ngang của mẫu đất, phải được lắp trên đế cứng, độ chính xác đến 0,01mm.

- Các quả cân dùng để tăng cường lực thẳng đứng, phải có các cấp: 0,1 x 105; 0,25 x 105; 0,5 x 105;N/m2 (tương đương 0,1; 0,25; 0,5 và 10Kg/cm2.

- Và các dụng cụ khác.

* Chế bị mẫu thí nghiệm:

Mẫu thí nghiệm là đất Feralit nâu đỏ trên đá bazan, loại sét (sét pha) có kết cấu phá hoại và độ chặt, độ ẩm cho trước được chuẩn bị như sau:

74

- Đổ mẫu đất vào một đĩa đã biết trước khối lượng (đĩa bằng sứ hoặc kim loại), thể tích đất lấy bằng hai lần thể tích dao vòng hộp cắt, nghiền đất bằng chảy bọc cao su để làm vụn các hòn đất lớn hơn 8mm và xác định độ ẩm của đất lúc lẫy mẫu (W0, %) và khối lượng đất (m0,g).

- Tính khối lượng đất (m1. g), ứng với độ ẩm cho trước (W1, %) được

tính toán từ m0 và w0, như sau: 0 1 0 1 01 , 0 1 ) 01 , 0 1 ( E W m m + + =

- Trong đó: W0 – độ ẩm của đất lúc lấy mẫu %;

M0 – khối lượng đất được sử dụng đế thí nghiệm, g;

W1 – độ ẩm cho trước cẩn phải chế bị, %.

Nếu độ ẩm của đất W0 nhỏ hơn độ ẩm cho trước W1 thì cần thêm nước;

nếu lớn hơn thì hong khô đất khô gió cho đến khi khối lượng của nó bằng m1.

* Tiến hành chế bị mẫu:

- Bằng cách lấy một khối lượng đất đã chuẩn bị như trên cho vào dao vòng hộp cắt. Khối lượng đất (m, g) cần để đổ đầy vào dao vòng hộp cắt, ứng với độ chặt (từ hệ số rỗng e) và độ ẩm cho trước (W1,%) được tính như sau:

e W V m + + = 1 ) 01 , 0 1 ( 1 ρ

- Trong đó: W – thể tích trong của dao vòng hộp cắt, cm3; W1 – độ ẩm cho trước của đất, %

e – Hộp số rỗng ứng với độ chặt cho trước (K98);

ρ - khối lượng riêng của đất, g/cm3;

Chú thích:

1) Mẫu đất cát hoặc đất loại sét có kết cấu phá hoại trong dao vòng hộp cắt phải được chế bị thành từng lớp rồi đầm chặt (theo khối lượng tính

75

toán). Khi cần, phải dùng kích để ép. Khi đã đầy, mặt đất trong dao vòng cần phải được gạt bằng và phủ một tờ giấy thấm đã làm ẩm trước.

2) Cho phép chế bị đồng thời một số lớp thuộc mẫu đất loại sét có cùng độ chặt và độ ẩm, trong bình có dung tích bằng thể tích tất cả các mẫu thí nghiệm.

- Đối với các mẫu đất chế bị, cần tính hệ số rỗng (e) và độ bão hòa nước (G) của nó, như sau:

= (1+0,01. ) −1w w W e γ ρ ; =0,01.. . −1 n e W G ρ ρ Trong đó W- độ ẩm của đất, %;

ρ – khối lượng riêng của đất, g/cm3;

ρn – khối lượng riêng của nước, g/cm3;

γw – khối lượng thể tích của đất trong dao vòng (suy ra từ độ

chặt cho trước), g/cm3.

* Tiến hành thí nghiệm:

- Chế bị mẫu thí nghiệm (nén chặt mẫu từng lớp từ khối lượng đất đã xác định theo độ chặt (K98) và độ ẩm cho trước (W1).

- Cho đá nhám vào dưới hộp cắt đất (hộp Casagrande)

- Cho mẫu đất vào hộp Casagrande (bằng cách để dao vòng chứa mẫu trên miệng hộp cắt và dùng đá nhám để ấn nhẹ mẫu đất vào trong hộp)

- Khóa hộp cắt, giữ cho phần trên và dưới cảu hộp cắt thẳng trục và không bị xê dịch

- Đặt hộp Casagrande và máy cắt trực tiếp, kiểm tra sự tiếp xúc giữa hộp cắt và vòng đo áp lực.

76

- Đặt áp lực thẳng đứng vào đá nhám với giá trị ban đầu σ1 (1,0 kG/cm2)

- Tác động lực cắt bằng cách quay vòng áp lực với vận tốc ½ vòng /1 giây

- Đọc trị số trên vòng ghi áp lực, lúc mẫu bị cắt đứt ( trị số cực đại của vòng ghi áp lực), phải theo dõi từng trị số và sau khi qua trị số cực đại thì khả năng chịu cắt của đất giảm nhanh

- Làm thí nghiệm lần lượt với 3 mẫu thử với các cấp áp lực nén thẳng đứng khác nhau:

Áp lực thẳng đứng (kG/cm2)

σ1 σ2 σ3

1,0 2,0 4,0

Ghi chú: Để xác định chính xác giá trị tgφvà C của đất, cần phải tiến hành xác định τ ứng với ít nhất là 3 giá trị số khác nhau của σ đối với cùng một phương pháp thí nghiệm

*) Tính toán kết quả thí nghiệm:

- Biểu thức mô tả sức chống cắt của đất: τ=σ.tgφ+C Trong đó:

τ – sức chống cắt của đất;

σ – áp lực thẳng đứng, kG/cm2

φ – góc nội ma sát của đất, độ;

c – lực dính đơn vị của đất, kG/cm2

- Vẽ đồ thị ứng suất cắt (τ) - ứng suất pháp (σ): Đường bao độ bền chống cắt tương ứng với ứng suất đỉnh và ứng suất cực hạn là phù hợp khi đường thẳng tốt nhất vẽ qua các điểm của đồ thị τ-σ. Số điểm để vẽ đường quan hệ tối thiểu là 3 điểm (3 cấp áp lực)

77

Hình 3-8 Đồ thị ứng suất cắt - ứng suất pháp

- Đối với máy cắt kiểu ứng biến (loại B), ứng suất cắt còn được tính theo công thức sau:

Trong đó:

C – hệ số hiệu chỉnh, thực chất là hằng số đàn hồi của vòng ứng biến, cũng là hệ số chuyển từ biến dạng 0,01mm hoặc 0,001mm sang đơn vị lực N/m2 hay kG/cm2.

R(ΔL) – số đọc trên đồng hồ đo biến dạng trên vòng đo lực ngan (biến dạng của vòng đo ứng biến)

- Xác định góc nội ma sát (φ, độ) và lực dính (C, kG/cm2) từ biểu đồ quan hệ hoặc tính theo công thức:

Trong đó

n – số lần xác định τ;

φ – giá trị góc ma sát trong (tìm cách tra bảng khi đã tính được tgφ, độ;

τi σi – lần lượt là giá trị riêng biệt của sức chống cắt và áp lực thẳng

đứng;

78

c – lực dính của đất, N/m2 hay (kG/cm2)

- Các kết quả tính toán φ và C phải ghi kèm theo phương pháp và sơ đồ thí nghiệm, mô tả và phân loại đất, trạng thái của đất thí nghiệm (phá hoại hay không phá hoại kết cấu) và điều kiện xác định τ (trong điều kiện bão hòa nước có dùng hoặc không dùng vít hãm đối với đất trương nở, giữ độ ẩm tự nhiên hoặc độ ẩm cho trước); trị số σ tác dụng lúc xác định τ và các đặc trưng vật lý: độ rỗng (e), độ bảo hòa (G) và độ ẩm (W) trước và sau khi cắt (hoặc nén trước)

3.2.3.3 Kết quả thí nghiệm

Bảng 3.-6 Kết quả thí nghiệm cắt phẳng xác định (φ, C) chưa gia cố

TT Số hiệu mẫu Lực cắt (kG/cm2) Lực dính (C, kG/cm2) Góc ma sát trong ( φ, độ) τ1 τ2 τ3 1 MC1 0,421 0,710 1,036 0,122 17o10’ 2 MC2 0,438 0,765 1,051 0,136 17o21’ 3 MC3 0,428 0,789 1,043 0,128 17o07’ 4 Trung bình 0,429 0,754 1,043 0,129 17o12’ 3.2.4 Thí nghiệm CBR (22TCN 332:06)

3.2.4.1 Khái niệm và mục tiêu thí nghiệm

- CBR (California Bearing Ratio) là tỷ số (%) giữa áp lực nén (do đầu nén gây ra trên mẫu thí nghiệm và áp lực nén trên mẫu tiêu chuẩn, ứng với cùng một độ siêu ép lún là 0,1 inch (2,54cm) hoặc (5,08cm).

- CBR của vật liệu là một chỉ tiêu để đánh giá chất lượng vật liệu sử dụng làm nền, móng đường và dùng để thiết kế kết cấu mặt đường theo tiêu chuẩn AASHTO.

3.2.4.2 Phương pháp thí nghiệm

- Áp dụng qui trình 22TCN 332:06, quy định thí nghiệm xác định CBR của vật liệu sử dụng làm nền, móng đường.

79

- Độ ẩm tốt nhất (W0) và khối lượng thể tích khô lớn nhất ( mâx k

γ ) được xác định theo 22TCN 333:06; được dùng làm cơ sở để chế bị mẫu CBR

- Công tác đầm tạo mẫu CBR phải sử dụng loại chày đầm và số lớp vật liệu đầm như quy định của phương pháp I-A (đầm nén tiêu chuẩn, loại cối nhỏ), theo 22TCN 333:06; (áp dụng cho loại đất mịn có không quá 40% lượng hạt sót sàng 4,75mm)

3.2.4.3 Chế bị mẫu:

- Mẫu vật liệu được hong khô gió hoặc cho vào tủ sấy ở nhiệt độ không quá 600C (bẻ vỡ mẫu, tách các hạt vật liệu bằng tay hoặc vồ gỗ, tránh làm vỡ các hạt sót sàng 4,75mm)

- Sàng và gia công mẫu: Nếu tất cả các hạt vật liệu lọt qua sàng 19mm thì toàn bộ mẫu sẽ được sử dụng để thí nghiệm. Nếu có hạt vật liệu nằm trên sàng 19 mm thì phải gia công mẫu bằng cách thay thế lượng hạt trên sàng 19mm bằng lượng hạt lọt qua sàng 19mm nằm trên sàng 4,75. Lượng vật liệu dùng để thay thế này được lấy ra từ phần dư của mẫu vật liệu cùng loại.

- Khối lượng mẫu thí nghiệm: Tối thiểu 25kg đối với thí nghiệm CBR, chia 25kg mẫu đã chuẩn bị thành 3 phần, mỗi phần khoảng 7kg để đầm tạo mẫu CBR.

- Tính lượng nước thích hợp cho vào 3 mẫu để đạt được độ ổn định nhất.

- Đầm mẫu: Được thực hiện trong cối CBR. Công đầm quy định tương ứng với 3 mẫu là: Mẫu 1: 65 chày/lớp; mẫu 2 : 30 chày/lớp; mẫu 3: 10 chày/lớp (mỗi mẫu chia làm 3 lớp, theo phương pháp I-A, 22 TCN 333:06).

+ Đầm mẫu 1:

a) Bước 1: Lắp đặt khuôn CBR.

80

c) Bước 3: Cho mẫu vào cối để đầm với 65 chày/lớp (3 lớp), chiều dày các lớp sau khi đầm bằng nhau, chiều cao mẫu sau khi đầm cao hơn miệng cối khoảng 10mm

d) Bước 4: Tháo đai cối ra, dùng thanh thép thẳng cạnh gạt bỏ phần mẫu dư trên miệng cối, nếu chổ nào bị lõm xuống thì lấy hạt mịn để miết lại cho phẳng; nhấc cối ra khỏi đế cối, nhấc tấm đệm ra ngoài, đặt một miếng giấy thấm lên mặt đế cối; lật ngược cối ra (đã có mẫu đầm) và lắp lại vào để cối sao cho mặt mẫu vừa được sửa phẳng tiếp xúc với mặt giấy thấm.

e) Bước 5: lấy mẫu vật liệu rời (ở chảo trộn) trước và sau khi đầm để xác định độ ẩm (vật liệu hạt mịn thì lấy 100gam). Độ ẩm mẫu được tính bằng trung bình cộng của 2 giá trị độ ẩm trước và sau khi đầm.

f) Bước 6: Xác định khối lượng thể tích khô của mẫu đầm: theo hướng dẫn của quy trình đầm nén đất, đá dăm trong phòng thí nghiệm 22TCN 333:06.

+ Đầm nén thứ 2, thứ 3: việc đầm mẫu, xác định độ ẩm, khối lượng thể tích khô được thực hiện theo trình tự như các bước nêu trên, nhưng chỉ khác là mẫu thứ 2, đầm 30 chày/lớp; mẫu thứ 3 đầm 10 chày/lớp.

3.2.4.4 Tiến hành thí nghiệm