W L P IL: Là sệt (chỉ số sệt).
2.12. Hệ số nén lún của đất (nén không nở hông).
2.12.1. Khái niệm.
Khi có tải trọng tác dụng đất sẽ bị lún xuống do các hạt đất dịch chuyển đến vị trí mới dồn đẩy khí và nớc thoát ra chỉ tiêu hệ số nén lún đợc dùng để biểu thị cho mức độ lún ngót dới tác dụng của tải trọng. Hệ số nén lún của đất trong điều kiện không nở hông đợc biểu thị bằng tỷ số của sự thay đổi hệ số rỗng với sự thay đổi lực tác dụng theo công thức :
ε1- ε2 a = ---
P2 - P1
a: Hệ số nén lún không nở hông cm2/daN. P2 P1: áp lực tác dụng lên mẫu đất daN/cm2. ε1ε2: Hệ số rỗng ứng vớp cấp lực P1 , P2
Hệ số nén lún là chỉ tiêu dùng để tính lún. Để xác định đợc hệ số nén lún phải xác định đợc hệ số rỗng ứng với từng cấp lực thông qua thí nghiệm nén lún mẫu đất trong điều kiện không nở hông. Mẫu có kết cấu nguyên dạng, đặt trong dao vòng.
2.12.2. Dụng cụ:
- Máy nén cố kết đòn bẩy. - Dao vòng lấy mẫu.
- Đồng hồ đo biến dạng có độ chính xác tới 0,01mm. - Các dụng cụ để xác định khối lợng thể tích và độ ẩm. - Các dụng cụ cắt gọt tạo mẫu.
2.12.3. Cách tiến hành.
- Lẫy mẫu đất vào dao vòng chuyên dụng xác định khối lợng thể tích và độ ẩm ban đầu của nó.
- Lắp dao vòng vào hộp nén, mặt trên và mặt dới của mẫu có lót 2 tờ giấy thấm nớc và 2 viên đá thấm nớc.
- Đặt hộp nén lên máy lắp đồng hồ để theo dõi lún. Cho tải trọng tác dụng lên mẫu theo từng cấp. Cấp ban đầu lấy bằng 0,5 hoặc 1daN/cm2 ( nếu đất quá yếu thì bằng 0,25daN/cm2). Các cấp sau tăng dần. Số cấp tải trọng từ 4 ữ5 cấp. Cấp lực lớn nhất phải cao hơn cấp tải trọng thiết kế 1 ữ 2daN/cm2. Tải trọng tác dụng lên mẫu là các quả cân đặt lên hệ thống đòn bẩy.
- Sau khi cho tải trọng tác dụng, theo dõi độ lún của mẫu ở các thời điểm sau: 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 60 phút. 2, 3, 6, 12, 24 giờ. Sau đó cứ 12 giờ đọc một lần cho đến khi ổn định mới đặt cấp tải trọng tiếp theo. Đợc coi là ổn định trong khoảng thời gian 12 giờ độ lún của mẫu không vợt quá 0,01mm.
- Sau cấp tải trọng cuối cùng sẽ lần lợt dỡ tải theo từng cấp và theo dõi sự hồi phục biến dạng. Khi sự hồi phục ổn định mới đợc dỡ tải cấp tiếp theo.
2.12.4. Tính toán.
- Hệ số rỗng ban đầu:
γr (1 + W) ε0 = --- - 1
γr: Khối lợng riêng g/cm3. γw: Khối lợng thể tích ớt g/cm3. W: Độ ẩm ( đổi ra số thập phân ).
- Hệ số rỗng của các cấp lực đợc xác định theo công thức: εi = ε0 - σεi
σεi: Là độ giảm hệ số rỗng ở cấp lực thứ i. σHi
σεi = --- (1 +ε0) H0
σHi: Độ lún của mẫu ở cấp lực thứ i. Ho : Chiều cao ban đầu.
Chú ý: Độ lún đọc ở trên đồng hồ còn bao gồm cả sự biến dạng của dụng cụ, do đó phải hiệu chỉnh mới có độ lún thực của mẫu.
- Sau khi có đợc các trị số ε ứng với các cấp áp lực. Từ đó tính đợc hệ số nén lún a theo từng cấp.
Hình 11: Sự thay đổi hệ số rỗng theo áp lực
- Từ kết quả thí nghiệm tính đợc trị số môn đun biến dạng của đất theo công thức: (1 -ξ) ( 1+ 2ξ) 1 + εo E0 = --- x --- 1 + ξ a ε0: Hệ số rỗng ban đầu. a: Hệ số nén lún ở cấp lực đã cho. ξ: Hệ số áp lực hông. Với đất á cát ξ = 0,35 - 0,41. á sét ξ = 0,5 ữ0,70 Sét ξ = 0,7 ữ 0,74. 2.13. Chỉ số sức chịu tải "CBR". 2.13.1. Khái niệm:
Chỉ số sức chịu CBR ( từ viết tắt của California Bearing Ratio) là chỉ số biểu thị sức chịu tải của đất và vật liệu, dùng trong tính toán thiết kế kết cấu của áo đờng theo phơng pháp của AASHTO. Chỉ số CBR đợc tính bằng % theo tỷ số giữa lực tác dụng lên mẫu và lực tiêu chuẩn để ấn mũi xuyên ngập tới độ sâu 0,1 hoặc 0,2 inch ( tơng đơng 2,5 và 5mm ) với độ xuyên là 0,05inch/phút (1,27mm/phút). Lực tiêu chuẩn là giá trị lực thí nghiệm trên mẫu cấp phối đá dăm chuẩn của phòng thí nghiệm đờng bộ California Mỹ. Nh vậy, có thể
hiểu chỉ tiêu CBR là sức chịu của vật liệu nào đó bằng bao nhiêu phần trăm so với vật liệu tiêu chuẩn của phòng thí nghiệm đờng bộ bang California Mỹ.
2.13.2. Dụng cụ:
- Khuôn tạo mẫu hình trụ đờng kính 6 inch, chiều cao 7 inch. - Dụng cụ tạo mẫu ( chày đầm nén ).
- Các đồng hồ đo biến dạng. - Máy nén chuyên dùng CBR. - Thúng ngâm bão hoà mẫu.
- Các dụng cụ thông thờng (cân, tủ sấy). 2.13.3. Cách tiến hành:
- Tạo mẫu thí nghiệm. Mẫu thí nghiệm lấy ở hiện trờng hoặc tạo theo độ chặt nào đó từ đất rời. Mẫu thí nghiệm chỉ sử dụng cỡ hạt lọt qua sàng 3/4inch (19mm). Nếu cỡ hạt lớn hơn thì thay cỡ hạt đó bằng cỡ hạt lọt sàng 3/4inch và nằm trên sàng 4,75 (sàng số 4) với hàm lợng tơng ứng.
- Mẫu đợc đầm chặt đến độ quy định chia làm 3 lớp. Nếu thí nghiệm ở trạng thái bão hoà thì đem ngâm nớc trong 4 ngày, khi ngâm phải dùng các vòng gia tải để đè lên mặt mẫu. Khối lợng vòng gia tải lấy bằng khối lợng các lớp vật liệu nằm ở bên trên và không đ- ợc nhỏ hơn 10lb (4,54kg). Khi ngâm mẫu cần đo kiểm tra mức độ trơng nở của vật liệu.
- Đặt mẫu lên máy nén. Đặt các vòng gia tải. Đặt pít tông nén vào giữa và cho tác dụng trớc 1 lực bằng 10lb. Coi đó là giá trị 0 ban đầu.
- Cho máy nén hoạt động, tốc độ dịch chuyển của píttông là 0,05inch/phút.
- Ghi lấy giá trị lực ứng với độ xuyên sâu là 0,025; 0,05; 0,075; 0,10; 0,20; 0,3; 0,4 và 0,5 inch.
- Sau khi kết thúc thí nghiệm xác định độ ẩm của mẫu.
- Vẽ biểu đồ quan hệ giữa lực ấn pít tông và độ ngập sâu của pít tông trên loại biểu đồ riêng. Từ đó xác định đợc giá trị lực ứng với độ xuyên sâu 0,1 và 0,2 inch.
- Tính trị số CBR theo công thức. P01 P02 CBR = --- hoặc --- PTC 01 PTC 02
P01, P01: Lực xuyên ở độ sâu 0,1 và 0,2inch.
PTC01 PTC02: Lực xuyên tiêu chuẩn ứng với độ sâu xuyên 0,1 hoặc 0,2inch. Giá trị: PTC01 = 1000Psi ≈ 69 daN/cm2
PTC02 = 1500Psi ≈ 103 daN/cm2.
Lấy trị số CBR lớn hơn trong 2 trị số vừa tính làm giá trị đặc trng cho vật liệu đó.