Mẫu đất cho thử nghiệm ba trục là gì?

Thử nghiệm ba trục là một phương pháp phòng thí nghiệm tiêu chuẩn được sử dụng để xác định sức mạnh và đặc điểm biến dạng của đất trong điều kiện căng thẳng được kiểm soát. Tại trung tâm của thử nghiệm này là mẫu đất được chuẩn bị cẩn thận, mẫu vật hình trụ đại diện cho điều kiện mặt đất tại chỗ. Hiểu kích thước, chuẩn bị và các loại đất được sử dụng là điều cần thiết để có được kết quả đáng tin cậy và có ý nghĩa.

Mục đích của mẫu đất trong thử nghiệm ba trục

Mẫu đất ¹ trong một thử nghiệm ba trục đóng vai trò là mô hình của hành vi đất trên mặt đất . Nó cho phép các kỹ sư mô phỏng và nghiên cứu cách thức hoạt động của đất khi chịu:

• Áp lực giới hạn , bắt chước các lớp đất trên cánh đồng.
• Tải trọng trục , đại diện cho các lực cấu trúc hoặc môi trường.
• Thay đổi áp lực nước , rất quan trọng trong việc đánh giá các cơ chế thoát nước và thất bại.

Mẫu phải đại diện cho các điều kiện đất tự nhiên ² về độ ẩm, mật độ, cấu trúc và lớp . Điều này đảm bảo rằng các kết quả trong phòng thí nghiệm có thể được áp dụng một cách tự tin cho thiết kế nền tảng ³ , độ ổn định độ dốc và nghiên cứu tương tác cấu trúc đất.

Kích thước và hình dạng tiêu chuẩn của các mẫu thử nghiệm ba trục

Các mẫu thử nghiệm ba trục thường là hình trụ , được chọn để đối xứng và khả năng chịu được các ứng suất áp dụng đồng đều trong quá trình thử nghiệm.

Kích thước tiêu chuẩn

Mẫu được sử dụng phổ biến nhất là đường kính 38 mm và chiều cao 76 mm , duy trì tỷ lệ chiều cao/đường kính (h/d) là 2: 1 để thúc đẩy phân phối ứng suất đồng đều và giảm thiểu ma sát cuối.

Kích thước tiêu chuẩn này đảm bảo tính nhất quán trong:

• Ứng dụng đường dẫn căng thẳng
• Đo lường biến dạng
• Phân tích thất bại

Hình dạng hình trụ cũng tương thích với thiết bị tế bào ba trục và màng cao su , ngăn ngừa rò rỉ nước trong quá trình thử nghiệm.

Cách các mẫu đất được chuẩn bị để thử nghiệm

Chuẩn bị mẫu thích hợp là rất quan trọng đối với kết quả kiểm tra ba trục đáng tin cậy. Mục tiêu là tạo ra một mẫu vật đồng nhất, không bị xáo trộn ⁴ phản ánh các điều kiện trang web thực tế.

Các bước trong chuẩn bị mẫu

1. Lấy mẫu

   • Các mẫu không bị xáo trộn được lấy bằng cách sử dụng các ống Shelby có thành mỏng ^, lấy mẫu chặn hoặc lấy mẫu piston từ các lỗ khoan.
   • Các mẫu bị xáo trộn được nhắc lại trong phòng thí nghiệm ở độ ẩm và mật độ được kiểm soát .

2. Cắt tỉa và định hình

   • Các mẫu được cắt theo kích thước chính xác bằng cách sử dụng các công cụ cắt tỉa.
   • Kết thúc được cắt bằng phẳng để đảm bảo phân phối căng thẳng.

3. Đo trọng lượng và độ ẩm

   • ban đầu và khối lượng được ghi lại.
   • Mật độ và tỷ lệ khoảng trống được tính toán.

4. Vị trí màng

   • Một màng latex được trang bị trên mẫu để ngăn chặn dòng nước và duy trì hình dạng trong quá trình thử nghiệm.

5. Bão hòa và hợp nhất (nếu cần)

   • Trong hợp nhất (Cu) ⁶ hoặc thoát nước (CD) , các mẫu được bão hòa với nước và được củng cố dưới áp suất giới hạn trước khi tải trục.

Bảng tóm tắt chuẩn bị mẫu

Chuẩn bị đúng giúp loại bỏ các biến có thể ảnh hưởng đến tốc độ biến dạng, tích tụ áp lực lỗ rỗng và chế độ thất bại .

Các loại đất thích hợp cho các bài kiểm tra ba trục

Thử nghiệm ba trục có độ linh hoạt cao ⁷ và có thể được sử dụng cho một loạt các loại đất kết dính và hạt ⁸ , bao gồm cả vật liệu tự nhiên và thiết kế.

Các loại đất phổ biến được sử dụng

Đất không phù hợp

• Đất hữu cơ cao (ví dụ, than bùn) có thể quá nén và thay đổi ⁹ .
• Đất có các hạt lớn (> 20% sỏi) yêu cầu thiết lập ba trục lớn hơn .

Thử nghiệm đặc biệt hiệu quả đối với các loại đất được sử dụng trong bờ kè, nền móng, cấu trúc giữ chân và các cấp độ phụ trong đó sự hiểu biết sức mạnh và sự ổn định là rất quan trọng.

Phần kết luận

Mẫu đất trong thử nghiệm ba trục là một thành phần quan trọng, xác định độ chính xác, độ tin cậy và khả năng áp dụng của kết quả thử nghiệm. Từ kích thước và hình thành đúng cách đến sự chuẩn bị cẩn thận và lựa chọn loại đất, mỗi bước đóng vai trò quan trọng trong việc mô phỏng hành vi trong thế giới thực đang bị căng thẳng . Cho dù việc thử nghiệm đất sét để hợp nhất hoặc cát cho hóa lỏng, mẫu đất ba trục cung cấp những hiểu biết cần thiết để thiết kế cơ sở hạ tầng an toàn và kiên cường .