MỞ ĐẦU Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Thí nghiệm nén ngang được phát minh từ những năm 1933 do Kogler nhưng sau đó không được ông tiếp tục nghiên cứu phát triển. Đến năm 1955, Menard tiến hành thí nghiệm nén ngang trong hồ khoan dé đo thành phan biến dạng ở hiện trường va bắt đầu các hoàn chỉnh tại công ty của ông. Kế đến, vào năm 1959 Fukuoka tìm ra giá trị K va module biến dạng ngang của đất. Những năm kế tiếp, Menard đã đưa ra những phương trình và những mối tương quan trực tiếp từ kết quả nén ngang với độ lún và khả năng chịu tải của nên.
Những kết quả dat được vẻ thiết bị, đã tạo ra sự đa dạng về thiết bi và phương thức thí nghiệm nén ngang. Ở phòng thí nghiệm cau đường Pháp (Laboratoire des Ponts et Chaussees), năm 1965, Jezequel đã phát triển thiết bi SBPMT (Selfboring Pressuremeter Menard Test). Năm 1988, tiêu chuẩn thí nghiệm nén ngang được phát hành (ASTM D4719- 87). Thí nghiệm nén ngang cho phép xác định các thông số nén ép của dat tại hiện trường như: Eo, Er, PL, Cou, Su, Ko từ đó có thé tién hanh so sanh va dua ra những tương quan với các thí nghiệm hiện trường và trong phòng khác.
Trên cơ sở các kết quả thí nghiệm nén ngang ở khu vực Thanh Phố Hỗ Chí Minh (TPHCM), tiến hành phân tích, xây dựng các tương quan với các đặc trưng cơ lý khác nhau và với các kết quả của thí nghiệm khác. Các tương quan theo loại đất và độ sâu phân bố cho phép nhận định đúng đắn hơn vé các đặc trưng cơ lý của dat nên cũng như là các cơ sở dữ liệu can thiết phục vụ tính toán thiết kế hay nghiên cứu. Kết quả phân tích có ý nghĩa thực tiễn trong đánh giá điều kiện địa chất công trình của khu vực cũng như là cơ sở cho các nghiên cứu chọn lựa đặc trưng hợp lý phục vụ đánh giá các van dé địa kỹ thuật. Mục đích và nhiệm vụ của luận văn Tổng hợp và phân tích đánh giá các đặc trưng thu thập được từ kết quả thí nghiệm nén ngang theo loại đất và độ sâu phân bô.
Xây dựng các tương quan của đặc trưng biến dạng và độ bên. Phân tích so sánh với các kết quả thí nghiệm khác. Dữ liệu phục vụ cho nội dung phân tích của luận văn bao gồm: Dữ liệu thu thập từ thí nghiệm nén ngang và các thí nghiệm khác trong các dự án của khu vực TPHCM và lân cận từ năm 2003 đến nay. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THONG SO TỪ KET QUA THÍ NGHIỆM NÉN NGANG Ngoài các đặc trưng cơ bản có thé thu nhận trực tiếp từ thí nghiệm nén ngang như Eo, py hay Ko, các đặc trưng về độ bền hay các đặc trưng khác cũng có thé được đánh giá thông qua các tương quan thiết lập.
Các tương quan này đã được đề cập nghiên cứu thông qua các tương quan thí nghiệm hay căn cứ trên cơ sở lý thuyết. MỘT SO NGHIÊN CỨU SỬ DUNG KET QUA THÍ NGHIEM NEN NGANG ĐÈ ĐÁNH GIÁ SỨC CHÓNG CẮT CỦA ĐẤT DÍNH Có nhiều phương pháp để xác định cường độ sức chống cat không thoát nước của đất dính từ kết quả thí nghiệm nén ngang. Các phương pháp sử dung pho biến bao gom: - Phương pháp áp lực giới han. - Phương pháp tương quan theo kinh nghiệm.
- Phương pháp đường cong áp lực. - Phương pháp Gibson-Anderson. - Phương pháp đường cong cắt. Phương pháp áp lực giới hạn Ap lực giới hạn theo phương pháp được thé hiện đưới dang biểu thức sau: InG Py = Fon + Sul +—— ) (1.1) u Trong đó: DL- áp lực giới hạn.
Con - tong ứng suất tĩnh theo phương ngang. S, - cường độ sức chống cắt không thoát nước của đất dính.2) Năm 1970, Menard đã dé xuất lay B = 5,5. Trong thực tế, hệ số B phụ thuộc vào tỉ số module cắt G và cường độ sức chống cắt không thoát nước S, tức là tỉ số G/S, và tỉ số G/S, thay đổi phụ thuộc vào tỉ số quá cỗ kết (OCR). Một số nhà nghiên cứu cho răng G/S, dao động từ 100 đến 600.
Điều này đã dẫn đến giá trị của thay doi trong khoảng giữa 5,6 đến 7,4 va giá trị trung bình là 6,5. Phương trình (1.2) dựa trên giả thuyết: áp lực nén ngang là vô hạn. Vân dé này được Briaud và đông nghiệp (1986) cho răng: áp lực giới hạn hinh cầu bang 1,33 lần áp lực giới han của hình trụ dài vô hạn. Do đó, áp lực giới hạn đạt được là cao hơn áp lực giới hạn theo phương trình (1.
Cho nên, kết quả trung bình của B là cao hơn 6,5. Từ những nhận định ở trên và dựa trên những dt liệu nghiên cứu, Baguelin và đồng nghiệp (1978); Briaud và đồng nghiệp (1985) đã đưa ra biểu thức: „ 0,75 Su =0 21|L (13) Đa Đa Trong đó: Da - áp suất khí quyén x Đị = Dị —Ơowg (1.4) * P;,- ap lực giới hạn ròng. Từ những kết quả thí nghiệm thực tế một số tác giả đã đưa ra bảng tính giá trị S, cho đất loại sét ở các trạng thái khác nhau. Kết quả tính phụ thuộc chủ yếu vào việc xác định giá trị áp lực giới hạn (p,) và ứng suất tĩnh theo phương ngang (Gow hay po).
Các phương trình tính toán được thé hiện qua bảng 1.1 Quan hệ giữa cường độ chống cắt không thoát nước và áp lực giới han Stt Su Loai dat Tac gia 1 (pr-Gon)/k K=2 đến 5 Ménard (1975) : Cassan (1972), Amar và 3 (PL-Gon}⁄S Sét dẻo mêm — dẻo cứng Jézéquel (1972) 4 (PL-Gon}⁄15 Sét dẻo cứng — nửa cứng 5 (PL-Øon)/6,8 Sét dẻo cứng Marsland và Randolph (1977) , Lukas va LeClerc de Bussy 6 (PL-Øon)/5,l Tât cả các loại sét (1972) 7 (PL-Gon)/10+25 Martin và Jézéquel (1986) 8 (DPL-Gon)/10 Sét dẻo cứng Martin và Drahos (1986) 9 (pu/10)+25 Sét chảy dén dẻo cứng Johnson (1986) 1. Phương pháp đường cong áp lực Phương pháp này sử dụng biểu thức lý thuyết của đường cong áp lực Py- Py = Sout Sy (1.5) Hoac: Su = Py - Son (1.6) Ca hai gia tri py và Oon nhận được từ thi nghiệm nén ngang. Áp lực py được xác định tại điểm cuối cùng của đường thăng (hình 1. Phương pháp nay cho giá trị S„ quá cao, có thé do py được xác định từ đường cong nén ngang cao (sự nén lại của đất) hoặc bởi vì tỉ số L/D của buồng nén PMT (Pressuremeter Menard Testing) là vô hạn (Las-Soudiere và Zanier, 1986) hoặc coy quá thấp.
Quá trình gia tăng áp lực nén và sự thay đổi thé tích trong khi thí nghiệm nén ngang được thể hiện qua hinh 1. Ao, 1 B, 758 1S, OH ARo Rop {> Hình 1.1 Đường cong nén ngang PMT (Pressuremeter Menard Test) (KGtent) (KG/crb Áplnéực, lAnựépc, +> i V60 (cm’) V60 -V30 (cm”) Hình 1.2: Quá trình gia tang ap lực nén 1. Phương pháp Gibson-Anderson Phương pháp Gibson-Aderson dựa vào phương trình đường cong áp lực nén va sau khi đạt ap lực dẻo py. G „AV Opp = Py +S, ln(——*——) (1.7) Trong đó: Ø,;- áp lực nén.
Py - áp lực dẻo. S, - sức chống cắt không thoát nước. AV- số gia thay đồi thể tích. V - thể tích thực của buông.
Biểu đồ quan hệ giữa ø„ và InAV/V cho những điểm dit liệu PMT đã vượt qua áp lực dẻo P, có dạng đường thăng và độ dốc của đường cong nay chính là S, (hình 1. Or Or A A ^_ z UnGŒ, LnAV Orr = Py +S„( 5, + 7 ) ` Py | OoH 1 AV AV , iar .3 Phuong pháp Gibson — Anderson (1961) Phương trình (1.7) có thé được viết lại dưới dang: LnG LnAVv Orr = Py + Sy ( 3 tH ) (1. Phuong phap biéu dé cat Phương pháp nay dựa trên biểu đồ quan hệ giữa áp lực xuyên tâm va biến dang từ đường cong thí nghiệm nén ngang (Baguelin và đồng nghiệp, 1972; Ladangi, 1972; Palmer, 1972). Kết quả từ sự phân tích đã dẫn đến lời giải của biéu đồ thuần túy và thường được gọi là phương pháp tiếp ảnh (hình 1.
Theo biểu đồ đường cong quan hệ biến dạng và áp lực cắt, đỉnh của đường cong này là S„. Phương pháp này không được dé cập đến đối với Preboring Pressuremeter Test (PBPMT) vi cho giá trị S„ quá lớn. Đây là nguyên nhân chính dẫn đến sự phối hợp giữa độ cong biến dạng của phần đầu biểu đồ PMT (sự nén lại của đất) và nghiệm của đồ thị. Điều này đúng với tỉ số L/D của buông nén là vô hạn (Lassoudiere và Zanier, 1986).4, biểu đồ áp lực xuyên tâm và biến dang xuất phát từ đường cong PMT thé hiện cường độ S, dư là thấp hơn nhiều so với cường độ sức chống cắt không thoát nước S, đỉnh.
Từ việc xác định sức chông cat theo biêu đô kêt quả thí nghiệm, có thê rút ra các nhận định sau: - Ở hình 1.4, áp lực giới hạn py, có mối quan hệ với đường cong sức chống cắt dư. Nếu dat sét cô kết thường, phương pháp Gibson-Anderson cho giá trị S„ đỉnh. - Giá trị B không là duy nhất theo phương trình (1.2) và gia tăng khi hệ số quá cố kết tăng. Diéu này giải thích thỏa đáng hơn về quan hệ phi tuyến ở phương trình (1.
Quan hệ giữa pạ và S, đỉnh là chính xác hơn quan hệ giữa p, và S,. Các phương pháp được thảo luận ở trên. Cho thấy răng phương trình (1.2) cho giá trị phù hợp nhất. Giá trị S„ thu được từ thí nghiệm PMT được sử dụng đặc biệt cho những loại đất sét quá cô kết.
oA Đồ thị PMT oA ¬. Ww On W D6 thi PMT. Đường cong cắt A : ¬ Dinh Z Đường cong cất B A A ⁄ 1 Nự s Dư ⁄ LAV LAV | B B Hình 1.4 Phương pháp biểu đô cắt 1. MỘT SO NGHIÊN CỨU SU DUNG KET QUA THÍ NGHIEM NEN NGANG DE DANH GIA SUC CHONG CAT CUA DAT ROI Phan nay giới thiệu một số phương pháp xác định góc ma sat trong © của dat rời.
Các phương pháp cơ bản thường được sử dụng là: - Phương pháp biểu đồ áp lực. - Phương pháp Hughes —Wroth —Windle. - Phương pháp tương quan theo kinh nghiệm. Phương pháp đồ thị áp lực Sử dụng phương trình: Py =Øo¿w (1+sing) (1.9) Trong đó: Ø`ou - ứng suất tĩnh có hiệu theo phương ngang.
Phương pháp nay không được sử dụng rộng rãi vì việc xác định p’, gap nhiều khó khăn đồng thời độ chính xác không cao dé có thé dự đoán ọ. Phương pháp áp lực giới han Phương pháp nay sử dụng áp lực giới hạn và ứng suất có hiệu. Phương trình có dang sau: 28a) P, = Con (i+ 9) ổn | (1.