Giáo trình cơ học đất part 6

Khi cắt mẫu cát chặt, độ lệch ứng suất chính đạt giá trị lớn nhất, sau đó giảm tới gần giá trị ( 1  )ult của cát rời. Đường cong quan hệ ứng suất-hệ số rỗng cho thấy ban đầu mẫu cát chặt giảm 3 nhẹ thể tích, sau đó phình ra hay nở ra đạt tới e cd (e-chặt). Lưu ý rằng hệ số rỗng lúc phá hoại ecd rất gần với giá trị ecl. Về lý thuyết, cả hai giá trị đó bằng với giá trị hệ số rỗng tới hạn e crit. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình cơ học đất part 6Khi cắt mẫu cát chặt, độ lệch ứng suất chính đạt giá trị lớn nhất, sau đó giảm tới gần giá trị (  - 1 )ult của cát rời. Đường cong quan hệ ứng suất -hệ số rỗng cho thấy ban đầu mẫu cát chặt giảm 3nhẹ thể tích, sau đó phình ra hay nở ra đạt tới e cd (e-chặt). Lưu ý rằng hệ số rỗng lúc phá hoại ecdrất gần với giá trị ecl. Về lý thuyết, cả hai giá trị đó bằng với giá trị hệ số rỗng tới hạn e crit. Tương 156tự, các giá trị của (  - )ult đối với cả hai thí nghiệm phải như nhau. Sự khác biệt là do những 1 3khó khăn trong việc xác định chính xác hệ số rỗng cuối cùng cũng như sự phân bố bất đồng nhấtcủa ứng suất trong các mẫu thí nghiệm (Hirschfeld, 1963). Hiện tượng ứng suất phân bố bất đồngnhất trong mẫu đất được chứng minh bằng nhiều cách khác nhau ở đó các mẫu thường bị pháhuỷ. Mẫu đất rời rạc chỉ phình ra, trong khi đó mẫu đất chặt thường phá hoạt dọc theo một mặtphẳng rõ ràng nghiêng một góc khoảng 450+(‟/2) với phương nằm ngang (trong đó ‟ là gócchống cắt hiệu quả của cát chặt). Lưu ý rằng có thể, ít nhất là về lý thuyết, tạo một mẫu đất với hệsố rỗng ban đầu mà biến đổi thể tích của mẫu tại thời điểm phá hoại bằng không. Hệ số rỗng đótất nhiên là hệ số rỗng tới hạn ecrit.11.4 Ảnh hưởng của hệ số rỗng và áp lực đẳng hướng đến sự thay đổi thểtích Để mô tả sâu hơn ứng xử của hai thí nghiệm nén ba trục thoát nước đối với đất cát rời rạcvà cát chặt thể hiện trong hình 11.3, các đại lượng vật lý sau được đề cập: độ lệch ứng suất chính biến dạng thay đổi thể tích hệ số rỗng tới hạn ecrit và, gián tiếp, độ chặt tương đối (công thức 4 -2 và 4-3) Tránh định nghĩa các khái niệm rời và chặt bởi vì sự thay đổi thể tích trong quá trình cắtmẫu đất không chỉ phụ thuộc vào hệ số rỗng ban đầu và độ chặt tương đối mà còn phụ thuộc vàoáp lực đẳng hướng. Ảnh hưởng của áp lực đẳng hướng đến ứng suất -biến dạng và các đặc trưngthể tích của đất cát trong cắt thoát nước sẽ được trình bày trong mục này. Những ảnh hưởng của  có thể được đánh giá (và, nên nhớ rằng, trong thí nghiệm thoát 3nước  =  , và áp lực nước lỗ rỗng dư luôn bằng không) bằng cách chuẩn bị một s ố mẫu có 1 3cùng hệ số rỗng và thí nghiệm chúng ở các cấp áp lực đẳng hướng khác nhau. Có thể nhận thấysức kháng cắt tăng khi tăng áp lực đẳng hướng  . Một cách thông thường để biểu diễn các số 3liệu giữa độ lệch ứng suất chính với biến dạng là chuẩn hoá số liệu bằng cách vẽ đồ thị quan hệgiữa hệ số ứng suất chính  / với biến dạng. Hiển nhiên trong thí nghiệm thoát nước thì  / 1 3 1 3= ‟ /‟ . Tại thời điểm phá hoại, hệ số ứng suất là ( ‟ /‟ )max. Từ công thức 10 -14 và 10-16, 1 3 1 3có:trong đó ‟ là góc ma sát trong hiệu quả. Độ lệch ứng suất chính và hệ số ứng suất chính có quanhệ như sau:Tại thời điểm phá hoại, quan hệ là: 157Trước tiên hãy cùng xem xét ứng xử của cát rời rạc. Hình 11.4a thể hiện những kết quả thínghiệm nén ba trục điển hình cho cát rời sông Sacramento. Lập đồ thị quan hệ giữa hệ số ứngsuất chính với biến dạng dọc trục cho các áp lực cố kết hiệu quả ‟ khác nhau. Lưu ý rằng ở các 3cmẫu cát rời rạc không có đường cong nào có điểm cực đại rõ ràng và chúng có hình dạng tươngtự đường cong cho cát rời rạc như trong hình 11.3a. Số liệu về thay đổi thể tích cũng được chuẩnhoá bằng cách chia lượng thay đổi thể tích V cho thể tích ban đầu Vo để thu được biến dạng thểtích: biến dạng thể tích, % = (V/Vo).100 (11-4)Để đánh giá chính xác hơn những gì diễn ra trong hình 11.4a, hãy tính độ lệch ứng suất chính( - ) tương ứng với biến dạng dọc trục là 5% với ứng suất cố kết hiệu quả ‟ =3.9 MPa và 1 3 3c0.1 MPa. Các hệ số ứng suất chính tương ứng là 2.0 và 3.5, được biểu thị bằng các mũi tên tronghình 11.4a. Dùng công thức 11 -2, thu được các kết quả như sau:Thật thú vị khi xem xét hình dạng các đường cong quan hệ giữa biến dạng thể tích với biến dạngdọc trục trong hình 11.4b. Khi biến dạng dọc trục tăng, biến dạng thể tích giảm. Điều này phùhợp với ứng xử của đất cát rời, như trong hình 11.3b. Tuy nhiên, ở những cấp áp lực đẳng hướngthấp (ví dụ, 0.1 và 0.2 MPa), biến dạng thể tích có giá trị dương hay nói cách khác thể tích mẫuđất đang nở ra! Vì vậy có thể nói rằng mẫu cát rời ban đầu ứng xử như cát chặt, nghĩa là thể tíchtăng nếu ứng suất ‟ đủ nhỏ! 3c Bây giờ xem xét ứng xử của cát chặt. ...