Các loại lỗi đất trong thử nghiệm ba trục là gì?

Trong kỹ thuật địa kỹ thuật, thử nghiệm ba trục là một công cụ mạnh mẽ để hiểu cách thức hoạt động của đất. Một trong những kết quả sâu sắc nhất của thử nghiệm này là quan sát làm thế nào chế độ thất bại của đất cho thấy thông tin độc đáo về sức mạnh, sự gắn kết và ma sát nội bộ của vật liệu. Bài viết này tìm hiểu các loại lỗi chính của đất được quan sát trong quá trình thử nghiệm ba trục , bao gồm các đặc điểm thị giác của chúng, cơ học cơ bản và ý nghĩa kỹ thuật.

Lỗi cắt (thất bại giòn)

Lỗi cắt, cũng được gọi là thất bại giòn ¹ , là chế độ được quan sát phổ biến nhất, đặc biệt là trong cát dày đặc, đất sét khô và đất cứng . Trong trường hợp này, đất bị hỏng dọc theo một mặt phẳng cắt riêng biệt, hình thành ở góc xấp xỉ 45 ° so với trục thẳng đứng , do ứng suất cắt tối đa.

Đặc điểm chính:

• Mất sức mạnh đột ngột sau căng thẳng cao điểm.
• Sự hình thành của một mặt phẳng thất bại sạch sẽ, được xác định rõ ² .
• Thay đổi khối lượng tối thiểu (trong đất khô hoặc dày).
• Thường liên quan đến ma sát cao và độ bền thấp .

Ý nghĩa kỹ thuật:

• Chỉ ra một phản ứng giòn , có thể dẫn đến thất bại thảm khốc ở các sườn dốc và nền tảng nếu không được tính đến.
• Yêu cầu các thiết kế hạn chế căng thẳng lệch lạc để ngăn chặn sự sụp đổ đột ngột.

Thất bại phình ra

Thất bại phình xảy ra chủ yếu trong đất sét mềm hoặc đất hạt mịn bão hòa ³ , trong đó mẫu vật mở rộng bên mà không tạo thành một mặt phẳng cắt sạch. Phần giữa của mẫu vật phình ra ra ngoài , và sự thất bại là dần dần và dễ uốn trong tự nhiên.

Đặc điểm chính:

• Mẫu vật tròn với sự mở rộng đồng đều .
• Không có mặt phẳng cắt có thể nhìn thấy.
• Liên quan đến biến dạng dẻo ⁴ .
• Xảy ra dưới áp lực giới hạn thấp và điều kiện không thoát nước .

Ý nghĩa kỹ thuật:

• Chỉ ra một vật liệu dễ uốn ⁵ làm biến dạng mà không bị vỡ đột ngột.
• Hữu ích để đánh giá các khu định cư dài hạn và khả năng phục vụ hơn là thất bại đột ngột.

Thất bại cục bộ (dải cắt)

Thất bại cục bộ, còn được gọi là dải cắt ⁶ , là khi biến dạng trở nên cô đặc trong một vùng hẹp, thường tạo thành một dải cắt có thể nhìn thấy nhưng không đều . Nó là phổ biến trong các loại đất làm mềm sau cường độ cao nhất , chẳng hạn như đất sét được thỏa thuận quá mức và phù sa dày đặc.

Đặc điểm chính:

• Sự hình thành của một vùng cắt chéo hẹp.
• Kèm theo sự sụt giảm sức mạnh sau đỉnh ⁷ .
• Cắt biến dạng định vị thay vì trải đều.
• Khó phát hiện trong giai đoạn thử nghiệm sớm.

Ý nghĩa kỹ thuật:

• Chỉ ra hành vi-tần số căng thẳng ⁸ , có thể làm tổn hại đến sự ổn định của độ dốc và tăng nguy cơ lở đất .
• Nhấn mạnh sự cần thiết phải tăng cường hoặc kiểm soát thoát nước trong thiết kế.

Thất bại nén (phân tách trục)

Trong một số thử nghiệm ba trục, đặc biệt là với các loại đất xi măng hoặc có cấu trúc , sự thất bại xảy ra thông qua sự phân tách dọc trục . Thất bại nén này tương tự như sự vênh cột , trong đó mẫu vật phân tách theo chiều dọc thay vì tạo thành một bề mặt cắt chéo.

Đặc điểm chính:

• Vết nứt thẳng đứng hoặc tách dọc theo trục.
• Thường xảy ra trong đất xi măng hoặc liên kết nhẹ .
• Liên kết với hỗ trợ bên thấp (thấp σ₃).
• Ít hoặc không có sự hình thành mặt phẳng cắt.

Ý nghĩa kỹ thuật:

• Gợi ý các vật liệu hoạt động như một loại đá giòn hoặc cấu trúc xi măng .
• Thiết kế phải xem xét phân tách kéo và lan truyền vết nứt .

Phần kết luận

Loại lỗi của đất trong thử nghiệm ba trục cho thấy thông tin quan trọng về độ bền cắt, độ dẻo và hành vi căng thẳng . Cho dù đó là sự cố cắt, phình, dải cắt hoặc phân tách trục , mỗi chế độ thất bại giúp các kỹ sư điều chỉnh các thiết kế nền tảng, độ dốc và cơ sở hạ tầng cho các tính chất độc đáo của đất. Hiểu các loại thất bại này đảm bảo rằng các giải pháp địa kỹ thuật không chỉ là mạnh mẽ mà là an toàn và kiên cường.