Cỡ mẫu cho thử nghiệm ba trục là gì?

Trong kỹ thuật địa kỹ thuật, độ chính xác và độ tin cậy của thử nghiệm ba trục phụ thuộc rất nhiều vào kích thước và hình dạng của mẫu đất . Mặc dù nguyên tắc cốt lõi của thử nghiệm vẫn phù hợp, việc chọn kích thước mẫu thích hợp là rất quan trọng để duy trì các điều kiện căng thẳng đồng nhất và đạt được kết quả có ý nghĩa. Bài viết này phá vỡ kích thước mẫu tiêu chuẩn , tỷ lệ chiều cao trên đường kính và các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn kích thước cho các loại đất khác nhau.

Kích thước tiêu chuẩn được sử dụng trong các bài kiểm tra ba trục

Mẫu thử nghiệm ba trục thường là một mẫu hình trụ được bọc trong màng latex và chịu cả ứng suất trục và bên trong buồng ba trục.

Kích thước mẫu tiêu chuẩn phổ biến

Mẫu 38 mm × 76 mm là mẫu được sử dụng rộng rãi nhất trong các thử nghiệm phòng thí nghiệm thông thường, đặc biệt là đối với các loại đất gắn kết như đất sét . Đường kính lớn hơn (ví dụ, 75 mm hoặc 100 mm) thường được ưa thích cho đất hoặc mẫu vật có kích thước hạt lớn hơn .

Tại sao tiêu chuẩn hóa vấn đề:

• Đảm bảo độ lặp lại trên các phòng thí nghiệm.
• Cho phép sử dụng thiết bị hiệu chỉnh .
• Giảm thiểu hiệu ứng tỷ lệ trong phân tích hành vi đất.

Tầm quan trọng của tỷ lệ chiều cao trên đường kính

Tỷ lệ chiều cao/đường kính (H/D) ảnh hưởng đáng kể đến sự phân bố ứng suất và mô hình biến dạng trong mẫu đất trong quá trình thử nghiệm.

• Tỷ lệ 2: 1 được coi là tiêu chuẩn công nghiệp , cân bằng ứng dụng ứng dụng ứng suất trục đồng đều với các hiệu ứng hạn chế cuối tối thiểu.
• Tỷ lệ nhỏ hơn 2 có thể dẫn đến các trường ứng suất không đồng nhất , trong khi các tỷ lệ lớn hơn 2 có thể gây ra sự vênh hoặc mất ổn định trong đất mềm.

So sánh tỷ lệ H/D

Duy trì tỷ lệ này giúp đảm bảo rằng sự thất bại xảy ra trong mẫu ² , không phải ở các bề mặt tiếp xúc hoặc do các ràng buộc của thiết bị.

Chọn kích thước phù hợp dựa trên loại đất

Các loại đất khác nhau đòi hỏi các cỡ mẫu khác nhau để đảm bảo kết quả đại diện và đáng tin cậy ³ , đặc biệt là khi phân bố kích thước hạt ⁴ là một mối quan tâm.

Hướng dẫn chung:

• Vì Đất hạt mịn⁵ (Clays, Silts):
  • 38 mm hoặc 50 mm là đủ.
• Vì Đất hạt thô (cát, sỏi):
  • Sử dụng các mẫu ít nhất 6 lần10 lần kích thước hạt tối đa.
  • 75 mm hoặc 100 mm được khuyến nghị.

Khuyến nghị kích thước tối thiểu dựa trên loại đất

Chọn kích thước chính xác đảm bảo các giá trị cường độ cắt hợp lệ và tránh các điểm không chính xác liên quan đến tỷ lệ.

Những cân nhắc thực tế trong lựa chọn kích thước mẫu

Trong khi các tiêu chuẩn kỹ thuật hướng dẫn kích thước mẫu, lĩnh vực thực tế và các yếu tố phòng thí nghiệm ⁶ thường ảnh hưởng đến các quyết định cuối cùng.

1. Tính khả dụng của thiết bị lấy mẫu

• Lấy mẫu hiện trường và ống Shelby có kích thước tiêu chuẩn (ví dụ: 38 mm, 50 mm).
• Thiết bị trường hợp và thiết bị phòng thí nghiệm đơn giản hóa việc xử lý và giảm lỗi cắt tỉa.

2. Năng lực phòng thí nghiệm

• Các mẫu vật lớn hơn đòi hỏi các khung tải mạnh hơn ⁷ , các tế bào ba trục lớn hơn và tăng thể tích nước ⁸ cho độ bão hòa.
• Không phải tất cả các phòng thí nghiệm được trang bị để xử lý các mẫu vật 100 mm .

3. Tính đồng nhất của đất

• Đối với đất không đồng nhất hoặc nhiều lớp , các mẫu lớn hơn thu được nhiều biến thể hơn.
• Đối với đất đồng nhất , các mẫu nhỏ hơn có thể là đại diện và dễ chế biến hơn.

4. Chuẩn bị và xử lý mẫu

• Đất mềm dễ bị xáo trộn trong quá trình cắt tỉa, đặc biệt là trong đường kính nhỏ.
• Các mẫu quá cỡ khó bão hòa hơn và củng cố đồng đều .

Tóm tắt: Cân nhắc thực tế

Cân bằng các yêu cầu kỹ thuật với thực tế hiện trường và phòng thí nghiệm giúp các kỹ sư đạt được kết quả kiểm tra chính xác và hiệu quả về chi phí .

Phần kết luận

Cỡ mẫu cho một thử nghiệm ba trục không chỉ là một số mà nó đóng một vai trò quan trọng trong độ chính xác, độ lặp lại và giải thích của thử nghiệm . Bằng cách tuân theo các kích thước tiêu chuẩn, duy trì tỷ lệ H/D thích hợp và điều chỉnh các ràng buộc về loại đất và phòng thí nghiệm, các kỹ sư có thể đảm bảo rằng thử nghiệm ba trục cung cấp dữ liệu đáng tin cậy để phân tích độ bền và biến dạng của đất . Cho dù làm việc với đất sét mịn hoặc sỏi thô, chọn đúng cỡ mẫu là bước đầu tiên để thử nghiệm địa kỹ thuật thành công .