Lời nói đầu

TCVN 8868:2011 do Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải biên soạn, Bộ Giao thông Vận tải đề nghị, Tổng cục
Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Thí nghiệm xác định sức kháng cắt không cố kết – không thoát nước và cố kết – thoát nước của đất dính trên thiết bị nén ba trục

Test method for Unconsolidated – Undrained and Consolidated – Drained for cohesive soils on triaxial compression equipment

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định trình tự thí nghiệm để xác định sức kháng cắt không cố kết – không thoát nước; cố kết – không thoát nước và cố kết – thoát nước của đất dính trên thiết bị nén ba trục.

TIêu chuẩn thí nghiệm này nằm trong hệ thống của tiêu chuẩn thí nghiệm địa chất công trình phục vụ tính toán thiết kế nền móng công trình xây dựng.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng các tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi (nếu có).

TCVN 4195 – Đất xây dựng – Phương pháp xác định khối lượng riêng trong phòng thí nghiệm;

TCVN 4196 – Đất xây dựng – Phương pháp xác định độ ẩm và độ hút ẩm trong phòng thí nghiệm;

TCVN 4202 – Đất xây dựng – Các phương pháp xác định khối lượng thể tích trong phòng thí nghiệm.

3 Thuật ngữ và định nghĩa

3.1 Độ lệch ứng suất (deviator stress):

Độ lệch ứng suất (s₁-s₃) là độ chênh lệch giữa ứng suất chính lớn nhất (s₁) và nhỏ nhất (s₃).

3.2 Biến dạng dọc trục tương đối ( cumulative strain):

Biến dạng dọc trục tương đối (e) là sự thay đổi kích thước được thể hiện bằng tỷ lệ hoặc phần trăm so với kích thước ban đầu.

3.3 Áp lực buồng (cell pressure):

Áp lực buồng (s₃) là áp lực của dung dịch chứa trong buồng để tạo nên một ứng suất đều lên mẫu. Trong thí nghiệm nén hướng trục đó là ứng suất chính nhỏ nhất toàn phần.

3.4 Áp lực nước lỗ rỗng (pore pressure):

Áp lực nước lỗ rỗng (u) là áp lực nước trong các lỗ rỗng giữa các hạt rắn của mẫu đất đo được trong thí nghiệm ba trục.

3.5 Áp lực ngược (back pressure):

Áp lực ngược (u_b) là áp lực tác dụng trực tiếp lên nước trong lỗ rỗng của mẫu.

3.6 Áp lực hông hiệu quả (effective confining pressure): 

Áp lực hông hiệu quả (s₃-u) là sự chênh lệch giữa áp lực buồng và áp lực nước lỗ rỗng.

3.7 Áp lực cố kết hiệu quả (effective consolidation pressure):

Áp lực cố kết hiệu quả (s₃-u_b) là sự chênh lệch giữa áp lực buồng và áp lực nước trong lỗ rỗng mà nhờ đó nước lỗ rỗng thoát ra trong quá trình cố kết.

3.8 Phá hoại (failure).

Tiêu chuẩn cho điều kiện ứng suất tại thời điểm phá hoại là:

(a) Giá trị lớn nhất của ứng suất lệch, là sự khác nhau của các ứng suất chính, kí hiệu (s’₁– s’₃)_f ;

(b) Giá trị lớn nhất của tỉ số ứng suất chính hiệu quả (s’₁– s’₃);

(c) Khi cắt liên tục với áp lực nước lỗ rỗng không thay đổi (không thoát nước) hoặc không có sự thay đổi về thể tích (có thoát nước), trong cả hai trường hợp với ứng suất cắt không thay đổi.

3.9 Độ bền kháng cắt lớn nhất (shear strength):

Độ bền kháng cắt lớn nhất (t₁) là ứng suất cắt trên mặt phẳng phá hoại, là sức kháng cắt cực đại.

3.10 Vòng tròn Mohr ứng suất hiệu quả ( mohr circle of effective stress failure):

Vòng tròn Mohr ứng suất hiệu quả (có hiệu) tại thời điểm phá hoại: Vòng tròn Mohr thể hiện trạng thái của ứng suất hiệu quả tại thời điểm phá hoại, đường kính xác định bởi các điểm đặc trưng cho ứng suất chính hiệu quả lớn nhất và nhỏ nhất tại thời điểm phá huỷ.

3.11 Góc ma sát trong theo ứng suất hiệu quả (angle of shear resistance in terms of effective stress):

Góc ma sát trong theo ứng suất hiệu quả (j’) là độ dốc của đường bao ứng suất hiệu quả Mohr – Coulomb (Xem chú thích 3.13).

3.12 Lực dính kết theo ứng suất hiệu quả (cohesion intercept in terms of effective stress):

Lực dính kết theo ứng suất hiệu quả (c’) là phần bị chặn của đường bao ứng suất hiệu quả Mohr – Coulomb.

CHÚ THÍCH: j’ và c’ cũng được gọi là các thông số của lực kháng cắt hiệu quả.

3.13 Các hệ số áp lực nước lỗ rỗng A và B ( pore pressure coefficients A and B):

Các hệ số áp lực nước lỗ rỗng A và B. Những thay đổi trong ứng suất toàn phần tác động lên mẫu khi cắt không thoát nước gây nên sự thay đổi của áp lực nước lỗ rỗng theo công thức:

                     (1)

trong đó:

Du  là biến đổi áp lực nước lỗ rỗng;

Ds₃  là biến đổi ứng suất chính toàn phần nhỏ nhất;

(Ds₁ – Ds₃)  là biến đổi độ lệch ứng suất;

A và B  là các hệ số áp lực nước lỗ rỗng.

CHÚ THÍCH : Trong đất bão hoà (trừ đất trạng thái cứng), giá trị B theo lý thuyết là bằng 1.

3.14 Hệ số áp lực nước lỗ rỗng tại thời điểm phá hoại (pore pressure coefficients at failure):

Hệ số áp lực nước lỗ rỗng tại thời điểm phá hoại (A_f)  là giá trị hệ số áp lực nước lỗ rỗng tại thời điểm mẫu bị phá hoại.

3.15 Thời gian tới phá hoại theo tính toán (calculated time to failure):

Thời gian tới phá hoại theo tính toán (t_f) là khoảng thời gian bắt đầu nén mẫu tới khi mẫu bị phá hoại.

3.16 Thông số đường ứng suất (stress path parameters):

Thông số đường ứng suất (s’, t’) là các thông số đường ứng suất (theo ứng suất hiệu quả) được xác lập từ công thức sau:

                    (2)

                     (3)

3.17 Thí nghiệm nén ba trục mẫu không cố kết không thoát nước (unconsolidated-undrained triaxial compression test):

Mẫu đất thí nghiệm chịu tác động áp lực hông không đổi, đồng thời chịu tác dụng một tải trọng dọc trục, khi không cho phép thay đổi tổng độ ẩm của mẫu. Thí nghiệm được dùng để xác định độ bền không thoát nước c_u và chỉ thích hợp cho đất sét bão hoà, khi j =0.

3.18 Thí nghiệm nén ba trục mẫu cố kết không thoát nước có kết hợp đo áp lực nước lỗ rỗng (consolidated-undrained triaxial compression test with measurement of pore pressure):

Mẫu đất thí nghiệm trước hết được cho cố kết trong điều kiện ứng suất đẳng hướng là hằng số và thoát nước hoàn toàn (giai đoạn cố kết), sau đó tăng tải trọng dọc trục và không cho thoát nước (giai đoạn nén). Giai đoạn cố kết ban đầu chuyển tới trạng thái thể tích và áp lực nước lỗ rỗng đã quy định, từ đó có thể đo đạc chính xác thay đổi tiếp theo của thể tích hoặc áp lực nước lỗ rỗng.

Thí nghiệm cố kết – không thoát nước được dùng để xác định các thông số độ bền của ứng suất hiệu quả c’ và j’, sự thay đổi thể tích và các đặc trưng độ cứng của đất.

3.19 Thí nghiệm nén ba trục mẫu cố kết thoát nước có đo sự thay đổi của thể tích (consolidated-drained triaxial compression test with measurement of volume change):

Mẫu đất thí nghiệm trước tiên được cố kết trong điều kiện ứng suất đẳng hướng là hằng số và thoát nước hoàn toàn (giai đoạn cố kết). Khi giai đoạn cố kết hoàn thành, tăng tải trọng dọc trục với tốc độ nhỏ đủ để đảm bảo không xảy ra việc tăng áp lực nước lỗ rỗng (giai đoạn nén). Độ tăng ứng suất hiệu quả (Ds’) bằng độ tăng ứng suất tổng (Ds).

Từ thí nghiệm có thể thu được các thông số độ bền cắt c’ và j’ khi mẫu bị phá hoại.

Tải văn bản tại: BẢN WORD (.DOC)     BẢN PDF (.PDF)