Thử nghiệm cắt ba trục trên đất – Thủ tục, Ưu điểm

Kiểm tra độ bền cắt ba trục trên đất đo các tính chất cơ học của đất. Trong thử nghiệm này, mẫu đất phải chịu ứng suất, do đó ứng suất dẫn theo một hướng sẽ khác nhau theo hướng vuông góc. Các đặc tính vật chất của đất như kháng cắt, sự gắn kết và sự căng thẳng dilatancy được xác định từ thử nghiệm này. Bài kiểm tra là sử dụng rộng rãi nhất và phù hợp cho tất cả các loại đất.

Thiết bị thử nghiệm cắt ba trục

Bộ máy quan trọng đối với thí nghiệm cắt ba trục là:

  1. Máy thí nghiệm ba trục hoàn chỉnh với tế bào ba trục: Đơn vị này có quy định chèn một mẫu đất hình trụ được niêm phong bằng màng cao su để hạn chế sự xâm nhập của chất lỏng bên. Áp suất chất lỏng xuyên tâm và ứng suất dọc được áp dụng bằng cách bố trí piston. Đơn vị cũng có điều khoản để ngăn chặn sự thoát nước của mẫu vật. Áp suất chất lỏng trong tế bào có thể được đo bằng máy đo áp suất.
  2. Thiết bị tải
  3. Thiết bị đo tải trọng và biến dạng: Chứng minh được sử dụng để đo ứng dụng tải bằng piston. Một thước đo quay số được sử dụng để đo biến dạng của mẫu vật

Nguyên lý kiểm tra cắt ba trục

Một mẫu hình trụ, thường có tỷ lệ chiều dài / đường kính là 2, được sử dụng trong thử nghiệm và được nhấn mạnh trong các điều kiện đối xứng trục theo cách thể hiện trong hình dưới đây.

Kiểm tra độ bền cắt ba trục - Phân phối áp suất

Hình 1: Sơ đồ Sơ đồ hệ thống căng thẳng tại đất trong thử nghiệm ba trục

Thiết bị kiểm tra ba trục

Hình 2: Thiết bị kiểm tra ba trục

Kích thước bình thường của mẫu sẽ là 76mm x 38mm & 100mm x 50mm. Mẫu phải chịu ba ứng suất chính. Trong số ba căng thẳng này, hai là căng thẳng do áp lực nước nằm trong tế bào giới hạn. Hai giá trị bằng nhau.

Ứng dụng của tải trọng trên đỉnh của tế bào bằng ram như hình trên, là ứng suất thứ ba được áp dụng. Sự căng thẳng này khác với hai căng thẳng khác.

Mẫu được kiểm tra có các đầu được bịt kín bằng nắp trên và bệ dưới bằng vòng chữ O cao su. Nếu những điều này liên quan đến đo áp lực lỗ rỗng, đá xốp có thể được đặt ở dưới cùng và trên cùng của mẫu vật.

Đầu dò áp suất được sử dụng để đo áp suất được phát triển bên trong mẫu thử.

Thử nghiệm cắt ba trục có thể được thực hiện theo hai bước:

Bước 1: Mẫu đất được chuẩn bị và thiết lập trong tế bào ba trục. Sau đó, áp lực giới hạn được áp dụng.

Bước 2: Ở đây, ứng suất phá hủy được áp dụng, đó là ứng suất dọc trục bổ sung. Điều này gây ra ứng suất cắt trong mẫu. Ứng suất dọc trục được tăng lên cho đến khi mẫu đất thất bại.

Ứng suất ứng dụng, biến dạng dọc trục và áp lực nước lỗ rỗng được đo cho cả hai bước trên.

Thủ tục kiểm tra cắt ba trục

Mẫu vật có thể được chuẩn bị hoặc được làm lại hoặc không bị xáo trộn. Đất không bị xáo trộn có thể được thử nghiệm trên đất có đủ độ kết dính. Để làm cho đất tái tạo, đất dính được thu thập và nén đúng cách. Chăm sóc được thực hiện trong khi chuẩn bị sự gắn kết ít đất.

Thử nghiệm cắt ba trục có thể được tiến hành trong các biến thể khác nhau. Các loại thường được sử dụng là:

  1. Thử nghiệm không được củng cố (UU)
  2. Thử nghiệm không hợp nhất (CU)
  3. Thử nghiệm thoát nước hợp nhất (CD)

>> Tham khảo thêm: Chân thăng bằng và chân đúc

1. Thử nghiệm không được củng cố (UU)

Như tên của nó, mẫu đất phải chịu áp lực tế bào mà không có hệ thống thoát nước. Ở đây, áp suất tế bào được duy trì đến một giá trị không đổi và ứng suất phá hủy ứng dụng được tăng lên cho đến khi mẫu thất bại. Điều này được gọi là thử nghiệm nhanh.

2. Thử nghiệm không hợp nhất (CU)

Ở đây, trong quá trình áp dụng tế bào lên mẫu, thoát nước được cho phép. Và ứng suất phá hủy được áp dụng giữ cho áp suất tế bào không đổi và không có sự thoát nước nào nữa.

3. Thử nghiệm thoát nước hợp nhất (CD)

Thử nghiệm này cũng được gọi là thử nghiệm thoát nước hoặc chậm. Ở đây, ứng suất phá hủy được tăng lên bằng cách cho phép thoát nước xảy ra như cũ và áp lực tế bào cũng được giữ không đổi. Ở đây tốc độ tải được áp dụng chậm để áp lực lỗ rỗng quá mức không được phát triển trong mẫu

Mẫu vật được chuẩn bị được bọc trong màng và định vị trong tế bào ba trục. Đối với điều này, áp lực bên mong muốn được áp dụng. Cho đến khi mẫu thử thất bại, áp lực bên được áp dụng. Các biến dạng dọc và các bài đọc tải được ghi lại.

Mục tiêu chính của thử nghiệm là xác định các giá trị của sự gắn kết và góc của ma sát trong. Để xác định các giá trị này, ba giá trị áp suất bên khác nhau phải được kiểm tra trên mẫu.

Tính toán

Mẫu thử phải chịu áp lực xung quanh (). Các căng thẳng áp dụng được. Sau đó tổng ứng suất thẳng đứng là 

ĐƯỜNG BÌNH THƯỜNG

Một vòng tròn của mohr được vẽ bằng cách vẽ  và   trong trục x và ứng suất cắt là trục y. Phong bì vỡ của Mohr có được bằng cách vẽ tiếp tuyến với các vòng tròn thu được. Các tiếp tuyến sẽ chặn tại trục y. Chặn y sẽ cho giá trị của sự gắn kết ( C ). Độ dốc của mặt phẳng thất bại hoặc đường tiếp tuyến sẽ cho góc ma sát trong của đất (ø).

Việc tải có thể làm tăng tiết diện của mẫu đất. Điều này sẽ yêu cầu một sự điều chỉnh cho sự căng thẳng  . Ở đây, việc hiệu chỉnh được áp dụng bằng cách giả sử rằng thể tích của mẫu thử không đổi và diện tích thay đổi. Các căng thẳng sai lệch được sửa chữa là

1 = Tải trọng ứng dụng

o = Diện tích ban đầu của mặt cắt ngang

0 = Mẫu vật Chiều dài ban đầu

l = biến dạng của mẫu vật

Điện trở cắt của mẫu được đưa ra bởi:

THIẾT BỊ CHIẾN LƯỢC
 Xác định tham số ứng suất theo Mohr's Circle

Hình 3: Xác định tham số ứng suất theo Mohr’s Circle

Điều kiện căng thẳng hiệu quả

clip_image023

Các ứng suất hiệu quả tác động lên mẫu đất trong quá trình thử nghiệm được thể hiện trên hình. Trong trường hợp này, ứng suất nguyên lý nhỏ hiệu quả bằng với áp suất tế bào (áp suất chất lỏng) trừ đi áp lực lỗ rỗng. Ứng suất nguyên lý chính bằng với ứng suất phá hủy cộng với áp suất tế bào. Do đó, căng thẳng nguyên tắc chính hiệu quảbằng với ứng suất nguyên lý chính trừ đi áp lực lỗ rỗng.

clip_image024
clip_image025
clip_image026

Đặt các thành phần ứng suất trên mặt phẳng thất bại là  và  và mặt phẳng thất bại nghiêng một góc  đến mặt phẳng nguyên lý chính.

Điều kiện ứng suất trong mẫu đất trong quá trình kiểm tra ba trục

Hình.4. Xác định căng thẳng hiệu quả theo Vòng tròn của Mohr

clip_image028

Hãy để phong bì DF cắt bỏ abscissa ở góc , C là trung tâm của vòng tròn Mohr.

clip_image029
clip_image030

Từ  và  chúng tôi nhận được,

Điều kiện ứng suất trong mẫu đất trong quá trình kiểm tra ba trục

Nguyên tắc nhấn mạnh các mối quan hệ tại thất bại

clip_image032
clip_image033

Tháng 10 

clip_image034

CỦA = 

clip_image035

Một lần nữa từ ,

clip_image036
clip_image037

Khi giải phương trình này, chúng ta nhận được

clip_image038
clip_image039

Nhưng 

clip_image040

Vì thế, 

Từ vòng tròn của Mohr được vẽ, đường thẳng tạo thành mặt phẳng thất bại và giao thoa được tạo là tham số cường độ hiệu quả c ‘của đất. Góc tạo bởi mặt phẳng ø ‘tạo thành góc ma sát. Từ đó, cường độ cắt hiệu quả được cho bởi

SỨC MẠNH hiệu quả

Đo áp lực nước lỗ rỗng

Áp lực nước lỗ rỗng phải được đo trong các điều kiện không có dòng chảy ra hoặc vào mẫu thử, nếu không áp suất chính xác sẽ được điều chỉnh. Có thể đo áp lực nước lỗ rỗng ở một đầu của mẫu trong khi thoát nước đang diễn ra ở đầu kia. Điều kiện không có dòng chảy được duy trì bằng cách sử dụng chỉ báo null, về cơ bản là ống chữ U chứa đầy thủy ngân.

Ưu điểm của Triaxial Test

  1. Sự phân bố ứng suất trên mặt phẳng thất bại là đồng đều.
  2. Mẫu thử có thể tự do thất bại trên mặt phẳng yếu nhất
  3. Có sự kiểm soát hoàn toàn đối với hệ thống thoát nước.
  4. Thay đổi áp lực lỗ rỗng và thay đổi thể tích có thể được đo trực tiếp.
  5. Tình trạng căng thẳng ở tất cả các giai đoạn trung gian cho đến thất bại được biết đến. Vòng tròn Mohr có thể được vẽ ở bất kỳ giai đoạn cắt nào.
  6. Thử nghiệm này phù hợp với công việc nghiên cứu chính xác và bộ máy có thể thích ứng với các yêu cầu đặc biệt như thử nghiệm mở rộng và thử nghiệm cho các đường ứng suất khác nhau.

Nhược điểm của Triaxial Test

  1. Bộ máy được chế tạo công phu, cồng kềnh và tốn kém.
  2. Thử nghiệm thoát nước diễn ra trong một thời gian dài hơn so với thử nghiệm cắt trực tiếp.
  3. Không thể xác định diện tích mặt cắt ngang của mẫu vật ở các chủng lớn hơn, vì giả định rằng mẫu thử vẫn còn hình trụ không giữ được tốt.
  4. Các điều kiện biến dạng trong mẫu thử không đồng nhất do hạn chế ma sát được tạo ra bởi nắp tải và đĩa bệ. Điều này dẫn đến sự hình thành các vùng chết ở mỗi đầu của mẫu vật.
  5. Sự hợp nhất của mẫu thử trong phép thử là đẳng hướng, trong khi ở hiện trường, sự hợp nhất nói chung là bất đẳng hướng.

>> Tham khảo: Nguyên nhân gây ra lỗi nền móng trong các tòa nhà là gì?

Thử nghiệm cắt ba trục trên đất – Thủ tục, Ưu điểm

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Chuyển lên trên