Làm thế nào để làm một bài kiểm tra ba trục?

Thử nghiệm ba trục là một phương pháp phòng thí nghiệm cơ bản trong kỹ thuật địa kỹ thuật được sử dụng để đánh giá sức mạnh cắt và hành vi biến dạng của đất trong điều kiện căng thẳng được kiểm soát. Bài viết này giải thích mục đích của thử nghiệm ba trục, thiết bị thiết yếu và thiết lập, các loại thử nghiệm ba trục khác nhau và cách phân tích và áp dụng kết quả kiểm tra một cách hiệu quả.

Hiểu mục đích của bài kiểm tra ba trục

Các thử nghiệm ba trục mô phỏng các điều kiện căng thẳng tại chỗ để xác định cách thức hoạt động của đất khi chịu tải trọng khác nhau. Các mục tiêu chính là:

• Xác định các tham số cường độ cắt ¹ : chẳng hạn như cường độ cắt không thoát nước (Sᵤ), sự gắn kết (C) và góc ma sát bên trong (φ).
• Thiết lập mối quan hệ căng thẳng căng thẳng ² : Cung cấp dữ liệu về các đặc điểm độ cứng và biến dạng của đất.
• Đo phản ứng áp lực lỗ rỗng ³ : Ghi lại sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình tải, điều này rất quan trọng để đánh giá căng thẳng hiệu quả.

Các thông số này rất cần thiết cho thiết kế nền tảng an toàn, phân tích độ ổn định độ dốc và các ứng dụng địa kỹ thuật khác.

Thiết bị chính và yêu cầu thiết lập

Một thử nghiệm ba trục được tiến hành đúng dựa trên một bộ máy được hiệu chỉnh tốt. Các thành phần chính bao gồm:

Yêu cầu thiết lập bổ sung bao gồm:

• Chuẩn bị mẫu vật ⁴ : Các mẫu đất hình trụ (thường là tỷ lệ 2: 1 chiều cao-đường kính) nên không bị xáo trộn hoặc được nhắc lại, đảm bảo tính đồng nhất.
• Niêm phong màng ⁵ : Một màng linh hoạt được sử dụng để mã hóa mẫu và ngăn ngừa rò rỉ chất lỏng.
• Hiệu chuẩn : Tất cả các cảm biến và thiết bị tải phải được hiệu chuẩn để đảm bảo các phép đo chính xác.

Các loại bài kiểm tra ba trục khác nhau được giải thích

Các thử nghiệm ba trục có thể được phân loại thành nhiều loại, mỗi loại phù hợp cho các điều kiện đất cụ thể:

1. Thử nghiệm không bị bắn (UU) không hợp nhất⁶

   • Mô tả : Mẫu đất được kiểm tra ngay lập tức mà không cần hợp nhất dưới áp lực giới hạn.
   • Sử dụng : Đánh giá nhanh sức mạnh cắt không thoát nước, lý tưởng cho các đánh giá trang web sơ bộ.

2. Bài kiểm tra Hợp nhất (CU) Hợp nhất⁷

   • Mô tả : Đất đầu tiên được hợp nhất dưới một áp lực giới hạn nhất định với hệ thống thoát nước cho phép, sau đó cắt mà không cần thoát nước.
   • Sử dụng : Cung cấp các phép đo chi tiết về cả cường độ cắt và phản ứng áp lực lỗ rỗng, cho phép phân tích căng thẳng hiệu quả.

3. Thử nghiệm thoát nước (CD) hợp nhất⁸

   • Mô tả : Mẫu vật được hợp nhất và sau đó cắt chậm với hệ thống thoát nước được phép trong suốt.
   • Sử dụng : Thích hợp cho các loại đất có độ thấm cao hơn; Năng suất các thông số ứng suất hiệu quả trong điều kiện thoát nước hoàn toàn.

Mỗi loại thử nghiệm tạo ra những hiểu biết khác nhau về hành vi của đất, từ các phản ứng không thoát nước nhanh đến các hiệu ứng hợp nhất lâu dài.

Phân tích và áp dụng kết quả kiểm tra

Sau khi tiến hành thử nghiệm ba trục, dữ liệu thu thập được phân tích để trích xuất các tham số đất chính:

• Các đường cong căng thẳng căng thẳng : Âm mưu ứng suất phá hủy (σ₁ σ₃) chống lại biến dạng dọc trục cho thấy độ cứng của đất, cường độ cực đại và hành vi sau đỉnh.

• Phản ứng áp lực lỗ rỗng : Theo dõi cách thay đổi áp lực lỗ rỗng trong quá trình tải giúp tính toán các ứng suất hiệu quả.

• Tiêu chí thất bại : Điểm căng thẳng tối đa thường được sử dụng để xác định sức mạnh cắt không thoát nước của đất, thường được biểu thị như:

  [s_u = \ frac {\ sigma_1 - \ sigma_3} {2}]]

• Các tham số Mohr-Coulomb : Bằng cách kiểm tra các mẫu dưới các áp lực giới hạn khác nhau, một phong bì thất bại có thể được xây dựng để xác định sự gắn kết (C) và góc ma sát ().

Bảng: Giải thích dữ liệu ví dụ từ thử nghiệm CU

Các phân tích này hướng dẫn thiết kế nền móng, độ dốc và cấu trúc giữ đất bằng cách đảm bảo rằng hành vi của đất được mô hình hóa chính xác trong các điều kiện hiện trường dự kiến.

Phần kết luận

Thực hiện thử nghiệm ba trục liên quan đến việc chuẩn bị cẩn thận mẫu đất, sử dụng một thiết bị được hiệu chỉnh chính xác và chọn phương pháp thử nghiệm thích hợp (UU, CU hoặc CD) dựa trên các điều kiện đất. Phân tích dữ liệu căng thẳng và áp lực lỗ rỗng gây căng thẳng cung cấp những hiểu biết thiết yếu về sức mạnh cắt và hành vi biến dạng của đất. Thông tin này rất quan trọng để thiết kế các cấu trúc địa kỹ thuật an toàn và hiệu quả, làm cho bài kiểm tra ba trục trở thành một công cụ không thể thiếu trong kỹ thuật địa kỹ thuật hiện đại.