Xác định Hệ số cố kết Cv theo TCVN 4200:2012
Theo tiêu chuẩn này thì
4.4.9 Khi cần tính toán độ lún của công trình theo thời gian, phải tiến hành xử lý số liệu thí nghiệm theo phương pháp riêng.
Từ các kết quả đo biến dạng nén lún của mẫu đất dưới mỗi cấp áp lực ở các thời gian khác nhau, vẽ đường cố kết trong tọa độ biến dạng nén (Dh, mm) và căn số bậc hai của thời gian (
, min) theo phương pháp D.Taylor (Hình 1). Kéo dài đoạn thẳng lên phía trên, cho cắt trục tung tại điểm A; điểm này được xem là điểm gốc của giai đoạn cố kết thấm, ứng với mức độ cố kết U = 0 theo lý thuyết. Từ điểm A vẽ đường thứ hai có hoành độ mọi điểm đều bằng 1,15 hoành độ của các điểm tương ứng trên đường thẳng thứ nhất. Điểm B, giao điểm giữa đường thẳng thứ hai và đường cong, là điểm ứng với mức độ cố kết thấm U = 90 % (Hình 1). Điểm kết thúc của cố kết thấm (U = 100 %) được xác định theo phương pháp A. Casagrande: lập biểu đồ liên hệ Dh - lgt (Hình 2). Giao điểm của phần dưới đường cố kết thấm (được coi là thẳng) với đoạn thẳng ứng với cố kết thứ cấp (rão của cốt đất) sẽ ứng với thời điểm t100. Sau khi xác định được t0 và t100, có thể suy ra các thời điểm ứng với mức độ cố kết bất kỳ, chẳng hạn t50, t80,...; đối chiếu với t90 đã xác định được theo phương pháp D.Taylor. Hệ số cố kết (Cv) được tính bằng mét vuông trên giây (m2/s), theo công thức (23):
trong đó:
0,848 là yếu tố thời gian (thường vẫn được ký hiệu là t90) ứng với mức độ cố kết thấm 90 %;
H là chiều cao của mẫu, tính bằng xentimét (cm);
t90 là thời gian ứng với 90 % cố kết thấm, xác định theo phương pháp
(phương pháp D.Taylor), tính bằng phút (min).
Hệ số thấm của đất dưới mỗi cấp áp lực (Kp) được tính bằng mét trên giây (m/s), theo công thức (24):
Trong đó
rn là khối lượng riêng của nước, tính bằng gam trên xentimét khối (g/cm³);
Cv là hệ số cố kết, tính bằng mét vuông trên giây (m2/s);
a là hệ số nén lún của đất trong khoảng áp lực thí nghiệm,tính bằng một trên kilopascan(kPa-1);
etb là hệ số rỗng trung bình trong khoảng áp lực thí nghiệm được tính theo công thức (25):
4.4.10 Kèm theo các kết quả xác định phải ghi phương pháp thí nghiệm và các tính chất đặc biệt của đất.
4.4.11 Có thể tiến hành ghi chép và trình bày kết quả thí nghiệm theo phương pháp khác: căn cứ vào số liệu gốc, lần lượt lập các biểu đồ liên hệ giữa phần trăm nén lún với tải trọng; giữa hệ số rỗng (tỷ lệ khe hở) với logarit tải trọng; giữa lượng lún cộng dồn với logarit thời gian cho từng giá trị tải trọng. Từ đó xác định được thời gian bắt đầu cố kết thấm t0 và biến dạng tương ứng d0; thời gian kết thúc cố kết thấm t100 và biến dạng tương ứng d100, thời gian đạt mức độ cố kết 50 %, tức t50,........
Hình 1 - Đường cong cố kết.
Phương pháp xác định điểm có độ cố kết U = 90 %
CHÚ DẪN:
a) Bắt đầu cố kết thấm
b) Kết thúc cố kết thấm
Hình 2 - Xác định giai đoạn cố kết thấm của đất bão hòa nước
Câu hỏi đặt ra là liệu với số liệu chỉ có kết quả thí nghiệm nén lún, có thể xác định được Cv để tính toán lún theo tiêu chuẩn TCN 262-2000 không
III. CÁC YÊU CẦU VỀ KHẢO SÁT PHỤC VỤ VIỆC THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG QUA VÙNG ĐẤT YẾU
III.1 Các yêu cầu chung
Các chỉ tiêu phục vụ cho việc tính toán dự báo độ lún tổng cộng và độ lún cố kết theo thời gian thông qua thí nghiệm xác định nén lún trong điều kiện không nở hông, hệ số rỗng ban đầu eo, chỉ số nén lún Cr và Cc, hệ số cố kết theo phương thẳng đứng Cv (cm2/giây) và áp lực tiền cố kết sp. Các chỉ tiêu này cũng phải được xác định riêng cho mỗi lớp đất yếu khác nhau (ý nghĩa ký hiệu các chỉ tiêu nói trên xem ở mục VI).
VI.3 Dự tính độ lún cố kết theo thời gian trong trường hợp thoát nước một chiều theo phương thẳng đứng
VI.3.1 Trong trường hợp này độ cố kết U của đất yếu đạt được sau thời gian t kể từ lúc đắp xong nền đường thiết kế và đắp xong phần đắp gia tải trước (nếu có) được xác định tùy thuộc vào nhân tố thời gian Tv như bảng VI.1.
Trong đó:
là hệ số cố kết trung bình theo phương thẳng đứng của các lớp đất yếu trong phạm vi chiều sâu chịu lún za (xem ý nghĩa ở điều VI.1.3)
Với hi là bề dày các lớp đất yếu nằm trong phạm vi za (za = ∑hi) có hệ số cố kết khác nhau Cvi
Cvi xác định thông qua thí nghiệm nén lún không nở hông đối với các mẫu nguyên dạng đại diện cho lớp đất yếu i theo TCVN 4200-86 tương ứng với áp lực trung bình
mà lớp đất yếu I phải chịu trong quá trình cố kết
H là chiều sâu thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng, nếu chỉ có một mặt thoát nước ở phía trên thì H = za còn nếu hai mặt thoát nước cả trên và dưới (dưới lớp có đất cát hoặc thấu kính cát) thì H = 1/2 za
Lý do đặt câu hỏi là bên thí nghiệm chỉ có thí nghiệm nén lún, không có thí nghiệm nén cố kết
Theo tiêu chuẩn này thì
4.4.9 Khi cần tính toán độ lún của công trình theo thời gian, phải tiến hành xử lý số liệu thí nghiệm theo phương pháp riêng.
Từ các kết quả đo biến dạng nén lún của mẫu đất dưới mỗi cấp áp lực ở các thời gian khác nhau, vẽ đường cố kết trong tọa độ biến dạng nén (Dh, mm) và căn số bậc hai của thời gian (
trong đó:
0,848 là yếu tố thời gian (thường vẫn được ký hiệu là t90) ứng với mức độ cố kết thấm 90 %;
H là chiều cao của mẫu, tính bằng xentimét (cm);
t90 là thời gian ứng với 90 % cố kết thấm, xác định theo phương pháp
Hệ số thấm của đất dưới mỗi cấp áp lực (Kp) được tính bằng mét trên giây (m/s), theo công thức (24):
Trong đó
rn là khối lượng riêng của nước, tính bằng gam trên xentimét khối (g/cm³);
Cv là hệ số cố kết, tính bằng mét vuông trên giây (m2/s);
a là hệ số nén lún của đất trong khoảng áp lực thí nghiệm,tính bằng một trên kilopascan(kPa-1);
etb là hệ số rỗng trung bình trong khoảng áp lực thí nghiệm được tính theo công thức (25):
4.4.10 Kèm theo các kết quả xác định phải ghi phương pháp thí nghiệm và các tính chất đặc biệt của đất.
4.4.11 Có thể tiến hành ghi chép và trình bày kết quả thí nghiệm theo phương pháp khác: căn cứ vào số liệu gốc, lần lượt lập các biểu đồ liên hệ giữa phần trăm nén lún với tải trọng; giữa hệ số rỗng (tỷ lệ khe hở) với logarit tải trọng; giữa lượng lún cộng dồn với logarit thời gian cho từng giá trị tải trọng. Từ đó xác định được thời gian bắt đầu cố kết thấm t0 và biến dạng tương ứng d0; thời gian kết thúc cố kết thấm t100 và biến dạng tương ứng d100, thời gian đạt mức độ cố kết 50 %, tức t50,........
Hình 1 - Đường cong cố kết.
Phương pháp xác định điểm có độ cố kết U = 90 %
CHÚ DẪN:
a) Bắt đầu cố kết thấm
b) Kết thúc cố kết thấm
Hình 2 - Xác định giai đoạn cố kết thấm của đất bão hòa nước
Câu hỏi đặt ra là liệu với số liệu chỉ có kết quả thí nghiệm nén lún, có thể xác định được Cv để tính toán lún theo tiêu chuẩn TCN 262-2000 không
III. CÁC YÊU CẦU VỀ KHẢO SÁT PHỤC VỤ VIỆC THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG QUA VÙNG ĐẤT YẾU
III.1 Các yêu cầu chung
Các chỉ tiêu phục vụ cho việc tính toán dự báo độ lún tổng cộng và độ lún cố kết theo thời gian thông qua thí nghiệm xác định nén lún trong điều kiện không nở hông, hệ số rỗng ban đầu eo, chỉ số nén lún Cr và Cc, hệ số cố kết theo phương thẳng đứng Cv (cm2/giây) và áp lực tiền cố kết sp. Các chỉ tiêu này cũng phải được xác định riêng cho mỗi lớp đất yếu khác nhau (ý nghĩa ký hiệu các chỉ tiêu nói trên xem ở mục VI).
VI.3 Dự tính độ lún cố kết theo thời gian trong trường hợp thoát nước một chiều theo phương thẳng đứng
VI.3.1 Trong trường hợp này độ cố kết U của đất yếu đạt được sau thời gian t kể từ lúc đắp xong nền đường thiết kế và đắp xong phần đắp gia tải trước (nếu có) được xác định tùy thuộc vào nhân tố thời gian Tv như bảng VI.1.
Trong đó:
Với hi là bề dày các lớp đất yếu nằm trong phạm vi za (za = ∑hi) có hệ số cố kết khác nhau Cvi
Cvi xác định thông qua thí nghiệm nén lún không nở hông đối với các mẫu nguyên dạng đại diện cho lớp đất yếu i theo TCVN 4200-86 tương ứng với áp lực trung bình
H là chiều sâu thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng, nếu chỉ có một mặt thoát nước ở phía trên thì H = za còn nếu hai mặt thoát nước cả trên và dưới (dưới lớp có đất cát hoặc thấu kính cát) thì H = 1/2 za
Lý do đặt câu hỏi là bên thí nghiệm chỉ có thí nghiệm nén lún, không có thí nghiệm nén cố kết
