Thí nghiệm nén ba trục

Đang đợi chém đây. PRO nào post bài đi chứ. hehe.

Chưa ai cả! Mấy hắn bận đi ăn cơm rồi! Tớ cũng đang chuẩn bị đây!
Chiều chém tiếp nhé Vinh, thông cảm hơi nhiều việc nên Vinh phải chịu khó chờ vậy!

Chả nhớ lượm được cuốn này hồi nào, nhưng giờ thấy cần nên ... Khổ không có file mềm nên đành cạch cạch, toàn bộ kết quả cạch cạch như sau:
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1. KHÁI NIỆM CHUNG

1.1. Các khái niệm cơ bản về thí nghiệm nén ba trục

1.1.1. Các sơ đồ thí nghiệm cơ bản

Tuỳ theo trạng thái của mẫu trước khi nén (“đã cố kết” hay “chưa cố kết”) và điều kiện thoát nước trong khi nén (“có thoát nước” hay “không thoát nước”), thí nghiệm nén ba trục có các sơ đồ thí nghiệm sau:
a) UU (Unconsolidated –Undarained): Sơ đồ thí nghiệm không cố kết – không thoát nước
b) CU (Consolidated – Undrained): Sơ đồ thí nghiệm cố kết – không thoát nước
c) CD (Consilidated – Drained): Sơ đồ thí nghiệm cố kết – thoát nước

1.1.2. Kích thước mẫu thí nghiệm
Mẫu đất dùng cho thí nghiệm nén ba trục có dạng hình trụ, tỷ lệ chiều cao : đường kính là 2:1 hoặc 2.5:1.
Nếu tỷ số này nhỏ hơn 2:1 thì kết quả thí nghiệm bị ảnh hưởng bởi ma sát hai đầu mẫu.
Nếu tỷ số này lớn hơn 2.5:1 thì mẫu có nguy cơ bị uốn trong quá trình nén.

Các cỡ đường kính mẫu thường được sử dụng:
______________________________________________________________________
Đường kính mẫu (mm) | Nơi sử dụng
______________________________________________________________________
35 | Châu Âu
38 | Anh (theo hệ thống SI)
50 | Scandinavia (lấy từ ống mẫu Ø54 mm)
50.8 | Canada
71.2 | Mỹ
100 | Anh (theo hệ thống SI)
150 | Anh (theo hệ thống SI, lấy từ ống mẫu piston 6 in)

Cỡ hạt lớn nhất có trong mẫu đất:
Thí nghiệm nén ba trục thường được sử dụng cho đất hạt mịn, đồng nhất. Đối với mỗi cỡ mẫu kích thước hạt lớn nhất có trong mẫu đất không vượt quá:
- 1/5 đường kính mẫu (theo BS) hoặc
- 1/6 đường kính mẫu (theo ASTM)
Bảng dưới đây trình bày các cỡ hạt lớn nhất đối với từng cỡ mẫu:
----------------------------------------------------------------
Kích thước mẫu (mm) | Kích thước hạt lớn nhất (mm)
----------------------------------------------------------------
38 × 76 | 6.3
50 × 100 | 10
70 × 140 | 14
100 × 200 | 20
150 × 300 | 28

1.1.3. Các dạng ứng suất tác dụng lên mẫu nén
Trong thí nghiệm nén ba trục, mẫu đất sẽ chịu tác dụng của :
a) áp lực xung quanh (áp lực buồng) σ3 : luôn giữ ở một giá trị cố định ;
b) áp lực nén dọc trục σ1 : được tăng dần đến khi mẫu bị phá huỷ.

1.1.4. Áp lực buồng
Trong khí thí nghiệm nén ba trục, mỗi mẫu đất thường được nén ở ba cấp áp lực buồng khác nhau. Khi lựa chọn cấp áp lực buồng, cần tính đến điều kiện làm việc của mẫu đất tại hiện trường. Thông thường, các cấp áp lực buồng được chọn là : 0.5σv , σv , 2σv (σv là tải trọng cột đất tại hiện trường)
Đối với sét quá cố kết, cấp áp lực buồng nhỏ nhất không được thấp hơn σv

1.1.5. Tốc độ biến dạng/tốc độ nén mẫu
Đối với sơ đồ UU : Tốc độ nén mẫu thường được chọn là [1% ÷ 2% chiều cao mẫu]/phút. Tốc độ nén không đòi hỏi tuân thủ nghiêm ngặt nhưng cần được chọn sao cho thời gian nén đến khi mẫu bị phá huỷ là khá ngắn khoảng năm đến 15 phút.
Đối với sơ đồ CU : Tốc độ nén được tính toán dựa trên tốc độ cố kết của mẫu, nhưng không ít hơn 120 phút.
Đối với sơ đồ CD : Để đảm bảo không xuất hiện áp lực nước lỗ rỗng thặng dư nên tốc độ nén rất chậm.
Các hệ số áp lực nước lỗ rỗng A và B
Skempton (1954) đã đưa ra các hệ số áp lực nước lỗ rỗng theo phương trình sau :
Δσ = B[Δσ3 + A(Δσ1- Δσ3)]
Hệ số A phụ thuộc vào mức độ quá cố kết (OCR) của mẫu đất. Mẫu đất có trạng thái cố kết bình thường thì A =1. Mẫu đất quá cố kết thì hệ số A có giá trị âm (hình 1a)
Khi mẫu bị nén đến phá huỷ, hệ số A tại thời điểm mẫu bị phá huỷ được gọi là Af và được tính theo công thức:

Af = Δu/(Δσ1 - Δσ3)


Đất loại sét | Af
-----------------------------------------------
Rất quá cố kết | -0.5 ~ 0
Hơi quá cố kết | 0 ~ +0.5
Cố kết bình thường | +0.5 ~ +1.0
--------------------------------------------------
-------------------------------------------------
Đất loại cát | Af
--------------------------------------------------
Cát chặt | -0.3 ~ 0
Cát chặt trung bình | 0 ~ +10
Cát xốp | +2.0 ~ +3.0
------------------------------------------------


Hệ số B phụ thuộc vào mức độ bão hoà mẫu đất. nếu mẫu đất bão hoà hoàn toàn, B ≈ 1 (xem hình 1b)
Trong thí nghiệm nén ba trục, hệ số B được dùng để đánh giá mức độ bão hoà của mẫu đất :

B = Δu/Δσ3

1.1.6. Vòng lực
Vòng lực để nén mẫu phải đủ độ cứng để mức độ biến dạng của mẫu khi phá huỷ vẫn nằm trong phạm vị biến dạng cho phép của vòng lực.
Vòng lực cần có hệ số vòng thích hợp với trạng thái của mẫu đất. Một vòng lực 2 kN với hệ số vòng là (1 ~ 1.5 vạch chia) là phù hợp cho hầu hết các loại đất.

1.1.7. Màng cao su
Màng cao su được sử dụng cho thí nghiệm nén ba trục phải thoả mãn các yêu cầu :
Chiều dày không vượt quá 1% đường kính mẫu. Đối với mẫu nén có đường kính đến 50 mm thì màng cao su có chiều dày 0.2 mm là phù hợp.
Đường kính trong của màng không nhỏ hơn 90% đường kính mẫu và không lớn hơn đường kính mẫu.
Vì màng cao su ảnh hưởng đến giá trị ứng suất lệch nên cần phải hiệu chỉnh màng cao su. Cách xác định giá trị hiệu chỉnh màng cao su như sau :
Đối với mẫu có đường kính 38 mm, màng cao su dày 0.2 mm, giá trị hiệu chỉnh màng được tra trên đồ thị (hình 2) hoặc có thể tính theo phương trình :
σmb = 0.000112×ε3 – 0.005143×ε2+ 0.15798 × ε
σmb : Giá trị hiệu chỉnh màng cao su (kPa)
ε là hệ số biến dạng dọc trục (%)
Đối với mẫu có đường kính bất kỳ hoặc màng cao su có chiều dài khác 0.2 mm. Giá trị hiệu chỉnh màng chính là giá trị hiệu chỉnh màng tính bước trên nhân hệ số R :
σ*mb = σmb × R
σ*mb : giá trị hiệu chỉnh màng cao su cho mẫu có đường kính bất kỳ hoặc màng có chiều dày màng khác 0.2 mm.
σmb : giá trị hiệu chỉnh màng cao su có đường kính 38 mm, màng có chiều dày 0.2 mm.
R : Hệ số chuyển đổi : R =(38/D) x (t/0.2) với D là đường kính mẫu, t là chiều dày màng cao su (mm)

1.2. Sơ đồ máy nén ba trục
Máy nén ba trục thường bao gồm các bộ phận sau :
o Bộ phận tạo áp lực nén dọc trục
o Bộ phận tạo/đo áp lực buồng σ3
o Bộ phận tạo/đo áp lực ngược ub
o Bộ phận đo áp lực nước lỗ rỗng u
o Bộ phận đo biến đổi thể tích ΔV
Ngoài ra còn có các dụng cụ đi kèm :
o Dụng cụ gia công mẫu
o Ống căng màng cao su
o Ống hai mảnh để gia công mẫu rời
o Đá thấm, mũ nhựa, …

Phù, ... Mới cạch cạch được phần 1, mời các bác sài đỡ để làm nguyên liệu chém, có hay thì "Thanks" cái mai tớ cạch cạch tiếp nhé!

Thế bác ứng dụng UU, CU, CD vào những trường hợp nào bác.. Cái này chém nhẹ nhàng nhỉ..kekke

Tớ sẽ suy nghĩ và sẽ trả lời sau! Nhưng tớ thích bà Khuê ("chiếp - láp - bờ - rô - tơ - ry") có nhiều kinh nghiệm làm thí nghiệm trong phòng sẽ trả lời câu hỏi này! Anh em thử đợi xem sao nhá!

Heheh. Vậy chờ đợi cao thủ vậy..kekek

Chán quá! Cứ cái đà này thì chỉ tớ với Vinh giao dịch quá! Nãy mới thấy cu Khánh được tý, lại biến mất
Mấy hôm nay lên FB bọn chúng cũng đâu cả rồi.

Có lẽ phải tin vào "niềm tin" và "hy vọng" thôi Vinh ơi!
Vinh coi hô hào được thằng nào bên Dầu khí nó làm mod dùm chứ cái vụ này tớ bó!

Ai cũng bận rộn đi làm, lại có việc riêng. Lại lười nữa heheh nên có vào đọc cũng lười trả lời.

Ah, cuoi tháng 12 mình có tổ chức 1 buổi OFFLINE lần 2 của diễn đàn ketcau, anh em nào rãnh tham gia cho vui.

Tớ có ghé ketcau.com cũng thấy Vinh thông báo về thông tin này. Để coi anh em có ai rảnh không? Công việc bọn mình bị động lắm, cũng khó nói trước được lắm . Công việc của Vinh thế nào? Chắc là dễ thở hơn bọn này chứ hả?

UHm, đây là lần 2 tổ chức. Lần 1 cũng thành công lắm, gặp khá nhiều cao thủ và ướng khá nhiều bia kekekke. Hi vọng lần này cũng thế.

CÔng việc của Vinh, (theo Vinh) thì phù hợp với bản thân Vinh. Còn dể thở hay không thì không dám đanh giá.
Công việc chính: Thiết kế, theo dõi số liệu thi công,tiến độ, monitoring, trả lời comment thiết kế, thi công, chạy vòng vòng mấy site họp. Đang làm 3 site 1 lúc, bác nghỉ dể thở hem

Trở lại chủ đề thí nghiệm ba trục:
Thí nghiệm theo sơ đồ UU: Nén ba trục không cố kết, không thoát nước, mục đích cuối cùng là:
+ Xác định sức kháng cắt không thoát nước Cuu (cái này hình như có bà con với Su ở thí nghiệm cắt cánh), công thức tính Cuu (tớ học lỏm được) nó như sau:
trong đó (σ1-σ3) là giá trị ứng suất lệch.
Tớ cũng chưa hiểu cái ứng suất lệch này lắm, có Pác nào chuyên cái này giải đáp hộ cái (hình như CAO CHÍ HẢO) và tại sao lại có cái công thức như tớ đã nêu?
+ Vẽ vòng tròn Mohr và từ đó xác định góc ma sát φuu.

Ai chuyên về cái này chém mấy phát rồi tớ phụ hoạ tiếp nhé!

Về ứng suất lệch: các bác tham khảo trong sách địa kỹ thuật 1, đệ sẽ tìm lại tài liệu ba trục và nói thêm về vấn đề này, vì vừa rồi mới mất máy mà hee
Về Su và Cuu: hai thằng này khác nhau bác àh, Su về bản chất nó như thằng Cu đều là cắt không thoát nước, Còn Cuu xét thêm trường hợp không cố kết.
Chác các bác sẽ hỏi thêm tại sao trong cắt cánh nó không cố kết đâu mà sao khi thí nghiệm không cho Suu mà chỉ cho Su?

THe ke nhu em hoi tai sao di, ban hieugeotech noi dum em tai sao ko co Suu voi..?

The cuoi cung Su voi Cuu khc hay giong nhau nhi? va chung ta nen su dung nhu the nao bac..?

Chú Hiếu nhà mình mấy bữa nay đâu mà không thấy ló mặt trả lời đại ca Vinh với anh em nhỉ? Tớ phụ họa nhé!
Ứng suất lệch: Tớ muốn hỏi về cái ứng suất lệch nó có ý nghĩa cơ học như thế nào kìa, nghĩa là tại sao lại có cái công thức quái đản này:

Code:

Cuu = 1/2*(σ1-σ3)

, chứ không tớ thích tớ lấy σ2-σ3 được không? hay đại loại là "khoai - sắn" thì có được không?

Cuu và Su: Cái Cuu và Su nó giống nhau ở chữ u còn khác nhau ở chữ C và chữ S!

UU: Unconsolidate and undrain.
Su: undrain, còn S hình như là Share, chắc các cụ lấy kí hiệu S cho dễ nhớ đặc trưng trong thí nghiệm nào thôi.
Thực ra Cu hay Su về bản chất như nhau, nhưng trong cắt cánh khi nói đến sức kháng cắt người ta cũng hay đề cập đến kí hiệu Cu còn Su thì không, nhưng có đề cập đến St = Cumax/ Cumin. Tức là tỷ số sức kháng cắt của đất ở 2 trạng thái nguyên dạng và xáo động.
Theo đệ biết: lúc ban đầu các ứng suất bằng nhau, tức là: σ1= σ2 = σ3, khi gia tăng ứng suất thì, thằng σ2 = σ3 (không biết các vị nghĩ thế nào nhưng cho là vậy), còn σ1 sẽ tăng tỉ lệ nghịch với 2 thằng σ2 và σ3. Khi đó ứng suất tổng sinh ra ứng suất lệch, tức là ứng lực lớn nhất và ứng lực nhỏ nhất tại thời điểm mẫu được cố kết, không thoát nước và đã có sự gia tăng ứng suất σ1. Khi đến thời điểm nào đó nó không tăng nữa và ứng suất dọc trục lúc này là lớn nhất tức là σ1max.

UU: Unconsolidate and undrain.
Su: undrain, còn S hình như là Share, chắc các cụ lấy kí hiệu S cho dễ nhớ đặc trưng trong thí nghiệm nào thôi.
Thực ra Cu hay Su về bản chất như nhau, nhưng trong cắt cánh khi nói đến sức kháng cắt người ta cũng hay đề cập đến kí hiệu Cu còn Su thì không, nhưng có đề cập đến St = Cumax/ Cumin. Tức là tỷ số sức kháng cắt của đất ở 2 trạng thái nguyên dạng và xáo động.
Theo đệ biết: lúc ban đầu các ứng suất bằng nhau, tức là: σ1= σ2 = σ3, khi gia tăng ứng suất thì, thằng σ2 = σ3 (không biết các vị nghĩ thế nào nhưng cho là vậy), còn σ1 sẽ tăng tỉ lệ nghịch với 2 thằng σ2 và σ3. Khi đó ứng suất tổng sinh ra ứng suất lệch, tức là ứng lực lớn nhất và ứng lực nhỏ nhất tại thời điểm mẫu được cố kết, không thoát nước và đã có sự gia tăng ứng suất σ1. Khi đến thời điểm nào đó nó không tăng nữa và ứng suất dọc trục lúc này là lớn nhất tức là σ1max.

hieugeotech đã viết:

Theo đệ biết: lúc ban đầu các ứng suất bằng nhau, tức là: σ1= σ2 = σ3, khi gia tăng ứng suất thì, thằng σ2 = σ3 (không biết các vị nghĩ thế nào nhưng cho là vậy), còn σ1 sẽ tăng tỉ lệ nghịch với 2 thằng σ2 và σ3 . Khi đó ứng suất tổng sinh ra ứng suất lệch, tức là ứng lực lớn nhất và ứng lực nhỏ nhất tại thời điểm mẫu được cố kết, không thoát nước và đã có sự gia tăng ứng suất σ1. Khi đến thời điểm nào đó nó không tăng nữa và ứng suất dọc trục lúc này là lớn nhất tức là σ1max.

Tớ nghĩ khác:
Khi tăng ứng suất dọc trục σ1 (phải rõ ra thế ), vì lúc này σ2 = σ3 = áp lực buồng và không đổi.
Cái màu đỏ chưa đúng: thằng σ1 cứ thế mà tăng (điểm đầu của nó = σ3) cho đến khi phá hủy (hoặc tới hạn). Do đó khoảng gia tăng áp lực chỉ tính từ cái điểm σ1 = σ3, vì thế nên mới có khái niệm ứng suất lệch (các cụ cứ vẽ chứ cần quái gì phải gọi nó là ỨS lệch, cứ gọi là σ1 - σ3 thì chắc ít người lầm lẫn nhỉ!).
Cái màu xanh: Chú đọc lại thử xem, cái Ứng suất tổng có sinh ra ứng suất lệch không??? . Và trong thí nghiệm UU có cố kết không??? Nếu có thì có lẽ họ gọi là CU nhỉ? Còn nếu không thì chẳng lẽ không tính được ứng suất lệch?

Thân mến!

Trả lời bác: σ1 sẽ tăng tỉ lệ nghịch với 2 thằng σ2 và σ3 (vì thằng σ2 = σ3 mà).
Đính chính rõ hơn cho các bác: "ứng suất tổng sinh ra ứng suất lệch, tức là ứng lực lớn nhất và ứng lực nhỏ nhất tại thời điểm mẫu được cố kết". Khi nén độ lệch ứng suất gây ra biến dạng dọc trục, đến thời điểm nào đó nó không tăng nữa và bắt đầu giảm (biến dạng dọc trục không tăng - mẫu đã cố kết), độ lệch ứng suất tại đó sẽ lớn nhất, và ứng suất giảm đó là ứng suất dư.