III. Tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb (tiếp)
1. Thí nghiệm cố kết-thoát nước (CD) – hoặc Cố kết-Cắt chậm
(CU). D ạ ng so sánh c ủ a đườ ng cong
ứng suất - biến dạng của đất sét quá cố kết tại ứng suất cố kết hiệu quả thấp. Sau khi đạt tới điểm ứng suất đỉnh, ứng suất suy giảm trong khi biến dạng tăng (vật liệu hoá mềm).
Đường cong quan hệ áp lực lỗ
rỗng với biến dạng trong quá trình cắt:
Áp lực nước lỗ rỗng dương hình thành trong mẫu cố kết bình thường.
Trong mẫu quá cố kết, ban
đầu áp lực lỗ rỗng tăng nhẹ, sau đó giảm và “âm” – âm là so với áp lực ngược uo.
Một đại lượng khác rất hữu ích khi phân tích kết quả thí nghiệm đó là hệ số ứng suất chính hiệu quả
σ’1/σ’3.
Chú ý: Với cố kết thủy tĩnh,σ’1/σ’3 = 1 khi bắt đầu thí nghiệm;
Với cố kết không-thủy tĩnh,σ’1/σ’3 > 1
áp lực ngược uo
Hình dạng đường bao phá hoại Mohr của thí nghiệm CU như
thế nào?
Vì có thể nhận được cả vòng Mohr ứng suất tổng và ứng suất hiệu quả ở thời điểm phá hoại từ thí nghiệm CU khi đo áp lực nước lỗ rỗng, nên có thể xác định được đường bao phá hoại Mohr ứng suất tổng và ứng suất hiệu quả từ một chuỗi các thí nghiệm ba trục tiến hành với nhiều cấp ứng suất, như trình bày trong hình 2.51 đối với sét cố kết bình thường.
Những vòng Mohr được vẽtheo các điều kiện ứng suất lúc phá hoại của mẫu.
Với đất sét cố kết bình thường: vòng Mohr ứng suất hiệu quả
sẽ di chuyển về phía trái, về gốc toạ độ, bởi vì áp lực lỗ rỗng dương hình thành trong quá trình cắt vàσ’ = σ-Δu.
vòng Mohr ứng suất hiệu quả và ứng suất tổng có cùng kích thước vì mẫu đất phá hoại ở giá trịứng suất lớn nhất (σ1-σ3) = (σ’1–σ’3).
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 95
Khi hai đường bao phá hoại được vẽ, các thông số cường độ
Mohr-Coulomb được xác định, cho cả trường hợp ứng suất tổng (c, φ, hoặc cT, φT) và ứng suất hiệu quả (c’, φ’). Như trong thí nghiệm CD, đường bao phá hoại của đất sét cố kết thường đi qua gốc toạ độ, và vì thế trong thực tế lấy c’ bằng không, điều này cũng đúng với thông số c tương ứng với ứng suất tổng. Lưu ý rằng φT nhỏ hơn φ’, và thường thì bằng khoảng một nửa của φ’. Hình 2.51:Các vòng Mohr lúc phá hoại và các đường bao phá hoại Mohr cho ứng suất tổng (T) và hiệu quả (E) của đất sét cố kết bình thường.
Với đất sét quá cố kết: Vì mẫu đất quá cố kết có xu hướng tăng thể tích khi cắt, áp lực nước lỗ rỗng giảm, thậm chí âm. Do σ’3f= σ3f - (-Δuf) hoặc σ’1f = σ1f - (-Δuf) nên ứng suất hiệu quả lớn hơn ứng suất tổng và vòng Mohr ứng suất hiệu quả lúc phá hoại dịch về bên phải của vòng Mohr ứng suất tổng, như trong hình 2.52 Îđôi khi cho giá trị φ’< φT. Hình 2.52:Các vòng Mohr lúc phá hoại và các đường bao phá hoại Mohr cho cả hai ứng suất tổng (T) và hiệu quả (E) của đất sét quá cố kết.
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 97
αf
Hình 2.53 cho thấy các đường bao phá hoại Mohr trong phạm vi ứng suất khá rộng qua cảứng suất tiền cố kết. Vì thế một số mẫu là quá cố kết và số khác thì cố kết thường. Cần lưu ý rằng ứng suất tại điểm gẫy khúc trên
đường bao ứng suất tổng (điểm z) có giá trị lớn hơn khoảng hai lần σ’pđối với đất sét tiêu biểu (Hirschfeld, 1963). Hai nhóm vòng Mohr trong hình 2.53 tương ứng với hai thí nghiệm trong hình 2.50 cho mẫu “cố kết thường” và mẫu “quá cố kết tại ứng suất σ’hcthấp”. Hình 2.53:Các đường bao phá hoại Mohr trên phạm vi ứng suất mở rộng qua cả ứng suất tiền cố kết.. Góc của mặt phẳng phá hoại (theo giả thuyết phá hoại Mohr)
Chú ý : Vì cường độ kháng cắt được xác định bởi ứng suất hiệu quả trong mẫu lúc phá hoại nên giả thuyết phá hoại Mohr (vềαf ) chỉđúng với ứng suất hiệu quả.