Nghiên cứu xác định biến dạng ngang của đất bằng thí nghiệm ba trục

Hiện nay, tính toán biến dạng lún của nền đất dưới tác dụng của tải trọng công trình hầu hết dựa vào kết quả thí nghiệm nén một trục không nở hông cùng các hệ số xét tới sự nở hông của đất
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu xác định biến dạng ngang của đất bằng thí nghiệm ba trục Hội nghị Khoa học kỷ niệm 50 năm thành lập Viện KHCN Xây dựng NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH BIẾN DẠNG NGANG CỦA ĐẤT BẰNG THÍ NGHIỆM BA TRỤC *Hoàng Thị Bích Hằng , Trần ThươngBìnhTÓM TẮT: Hiện nay, tính toán biến dạng lún của nền đất dưới tác dụng của tải trọng công trìnhhầu hết dựa vào kết quả thí nghiệm nén một trục không nở hông cùng các hệ số xét tới sự nở hôngcủa đất. Các hệ số đó, được lựa chọn phụ thuộc vào loại đất và các chỉ tiêu vật lý của nó. Do đó, kếtquả tính toán dự báo lún của công trình còn nhiều tranh luận về độ chính xác. Để có những số liệulàm luận cứ khoa học cho chủ đề dự báo lún, nhóm tác giả đã tiến hành thí nghiệm ba trục theophương pháp chất tải không đổi ở các áp lực buồng khác nhau. Kết quả nghiên cứu đã làm sáng tỏmối quan hệ giữa biến dạng thể tích với biến dạng hình dạng của mẫu đất. Từ kết quả này, bướcđầu đã làm sáng tỏ một số vấn đề nở hông của đất trong quá trình biến dạng lún của đất nền khi chịutác dụng của tải trọng công trình.TỪ KHÓA: Thí nghiệm ba trục xác định biến dạng củađất1 ĐẶT VẤN ĐỀBiến dạng của một vật rắn là sự xắp xếp các phần tử cấu tạo vật đó, khi xắp xếp màkhoảng cách giữa các phần tử thay đổi chỉ làm mật độ tăng hoặc giảm thì đó là biến dạng thểtích, còn xắp xếp mà có sự dịch chuyển không theo phương tác dụng thì đó là biến dạnghình dạng. Như thế, khi có tác dụng nén sẽ luôn có biến dạng thể tích và hình dạng xảy ra ởcác mức độ khác nhau tuỳ thuộc vào bản chất của vật.Trường hợp với đất là hệ phân tán khi bị lún do tải trọng, biến dạng dọc sẽ làm chiều cao cộtđất co lại, cùng với biến dạng ngang làm cột đất nở ra. Quan hệ giữa chúng phụ thuộc vào sựxuất hiện biến dạng thể tích.Dưới tác dụng của tải trọng, mọi phân tố trong nền sẽ xảy ra biến dạng theo phương nénthẳng đứng và biến dạng theo phương ngang, và cùng với sự biến dạng ngang sẽ có sự tăngứng suất theo phương ngang. Mối quan hệ giữa các thành phần biến dạng và trạng tháiứng suất là đa chiều phức tạp không thể mô tả đơn giản bằng các hệ số độc lập mà đầyđủ phải là các hàm số của trạng thái và không thể nghiên cứu bằng thí nghiệm nén không nởhông đơn giản mà phải bằng thí nghiệm nén ba trục.2 CƠ SỞ LÝTHUYẾTTrong thí nghiệm nén ba trục, biến dạng dọc chính là biến thiên độ cao của mẫu đất thínghiệm, còn biến dạng ngang là sự biến đổi kích thước các mặt cắt ngang. Nhưng một mẫuđất có vô số các mặt cắt ngang khác nhau, và cho đến nay, đo đạc được biến dạng ngangmẫu đất trong thiết bị ba trục là vấn đề kỹ thuật rất phức tạp. Vì thế, xác định biến dạngngang, có thể dựa trên nguyên lý bất biến thể tích của vật thể khi thay đổi hình dạng mà 145không có thay đổi thể tích toàn phần. Trong đó, thay đổi thể tích toàn phần là bi ến dạng toànphần có tác dụng làm tăng mật độ.*Hoàng Thị Bích Hằng, Trần Thương Bình, Trường ĐH Kiến trúc HàNội 146Đối với đất bào hoà nước, khi bị nén không thoát nước sẽ không xảy ra biến dạng toàn phần.Nguyên lý bất biến thể tích áp dụng cho một mẫu đất được phát biểu như sau:Trong một điều kiện trạng thái ứng suất nhất định, có tác dụng nén gây ra biến dạng dọc chomột mẫu đất thì phần thể tích do mẫu đất bị ngắn lại bằng phần thể tích do biến dạngtoàn phần và biến dạng ngang nở ra. Nguyên lý được biểu diễn bởi biểu thức sau: 2 V = π H .R = (H − H )π (R + ∆ ) 2 +Vtp (1) ∆ RTrong đó, V- thể tích mẫu đất H- Chiều cao mẫu đất R- bán kính mặt cắt ngang mẫu đất ∆H- biến dạng dọc mẫu đất ∆R - biến đổi đường kính mặt ngang trung bình của mẫu đất Vtp- biến dạng thể tích toàn phần.- Trong trường hợp mẫu bão hoà nước, thí nghiệm nén không thoát nước (U.U) biến dạngthểtích toàn phần không xảy ra thì từ biểu thức (1) sẽ có phương trình: 2 0 = H (2R∆ + ∆ ) − 2 (R + 2R∆ + ∆ ) 2 (2) ∆ R R H R RĐưa vào khái niệm biến dạng tỷ đối theo phương dọc e1= ∆H/H và theo phương ngange2=∆R/R 2vào biếu thức (2) bằng cách chia tất cả cho H.R sẽ có phương trình biểu diễn quan hệ giữae1 với e2 2 2 ...