Tại sao bài kiểm tra ba trục lại quan trọng?

Thử nghiệm ba trục là một trong những phương pháp thử nghiệm địa kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất để đánh giá cường độ đất, biến dạng và ổn định . Bằng cách áp dụng các điều kiện căng thẳng được kiểm soát , thử nghiệm cung cấp dữ liệu thiết yếu để thiết kế nền tảng, độ dốc, đường hầm và tường chắn . Bài viết này tìm hiểu tầm quan trọng của thử nghiệm ba trục trong thiết kế kỹ thuật, an toàn cơ sở hạ tầng và dự đoán hành vi của đất .

Hiểu về sức mạnh và sự ổn định của đất

Sức mạnh đất ¹ xác định liệu một cấu trúc sẽ vẫn ổn định dưới tải trọng áp dụng. Thử nghiệm ba trục đo hai thông số đất quan trọng:

1. Sự gắn kết ² ((c)) Lực liên kết bên trong của đất .
2. Góc ma sát ³ ((\ PHI)) - Điện trở để trượt giữa các hạt đất.

Các thông số này xác định cường độ cắt của đất bằng cách sử dụng tiêu chí thất bại Mohr-Coulomb :

[\ tau = C + \ Sigma \ tan \ Phi]

Ở đâu:

• (\ tau) = căng thẳng cắt,
• (\ sigma) = căng thẳng bình thường.

So sánh: Các thông số cường độ đất từ ​​thử nghiệm ba trục

Bằng cách hiểu sức mạnh của đất , các kỹ sư có thể dự đoán mặt đất sẽ phản ứng với các điều kiện tải khác nhau , đảm bảo sự ổn định cấu trúc .

Mô phỏng chính xác các điều kiện trong thế giới thực

Thử nghiệm ba trục sao chép các điều kiện căng thẳng thực tế ⁴ trải qua đất trong lĩnh vực này. Không giống như các thử nghiệm đơn giản hơn, nó cho phép kiểm soát áp suất giới hạn ((\ sigma_3)) , mô phỏng các kịch bản tải ⁵ .

Các loại bài kiểm tra ba trục chính

1. Thử nghiệm không được hợp nhất (UU)-Thử nghiệm nhanh không có hệ thống thoát nước , lý tưởng để phân tích độ ổn định ngắn hạn .
2. Thử nghiệm Hợp nhất (CU) - đo lường các thông số ứng suất hiệu quả trong khi xem xét các hiệu ứng áp suất lỗ rỗng .
3. Thử nghiệm thoát nước (CD) hợp nhất -cho phép thoát nước , đại diện cho hành vi đất dài hạn .

Ảnh hưởng của điều kiện thoát nước đến hành vi của đất

Bằng cách mô phỏng chính xác các điều kiện căng thẳng , thử nghiệm ba trục làm giảm rủi ro trong các thiết kế địa kỹ thuật.

Dự đoán sự giải quyết và biến dạng

Định cư đất quá mức có thể dẫn đến sự cố nền tảng và thiệt hại cấu trúc . Kiểm tra ba trục giúp dự đoán:

• Biến dạng đàn hồi (thay đổi đảo ngược trong cấu trúc đất).
• Biến dạng dẻo (thay đổi vĩnh viễn dẫn đến thất bại).
• Tăng áp lực nước , ảnh hưởng đến nguy cơ hóa lỏng trong động đất.

Ví dụ: Dự đoán giải quyết bằng cách sử dụng thử nghiệm ba trục

Một dự án xây dựng trên đất sét mềm yêu cầu dự đoán định cư dưới một tòa nhà 5 tầng . Kiểm tra ba trục cung cấp các thông số độ nén , cho phép các kỹ sư ước tính giải quyết dự kiến ​​và thiết kế một hệ thống nền tảng .

Bằng cách sử dụng dữ liệu thử nghiệm ba trục , các kỹ sư đã tránh bị nứt nền tảng và các khu định cư không đồng đều .

Quỹ hướng dẫn và thiết kế cơ sở hạ tầng

Thử nghiệm ba trục đóng một vai trò quan trọng trong việc thiết kế nền tảng ổn định và cơ sở hạ tầng ⁶ . Kết quả của nó ảnh hưởng:

1. Thiết kế nền tảng

• Xác định khả năng chịu lực ⁷ để ngăn chặn sự giải quyết quá mức .
• Giúp chọn nền tảng sâu (cọc) so với nền tảng nông .

2. Độ ổn định độ dốc và phòng chống lở đất

• Xác định sức mạnh cắt ⁸ để đánh giá rủi ro lở đất .
• Được sử dụng trong thiết kế tường chắn và kè .

3. Xây dựng đường hầm và dưới lòng đất

• Đánh giá hành vi căng thẳng của đất đối với đào đường hầm an toàn .
• Hỗ trợ lựa chọn hệ thống lót cho sự ổn định ngầm.

Ví dụ: Kiểm tra ba trục trong thiết kế tường chắn

Một bức tường giữ đường cao tốc cần phân tích ổn định đất. Thử nghiệm ba trục xác nhận rằng đất sét cứng có góc ma sát 25 ° , đòi hỏi phải gia cố thêm đất để ngăn ngừa sự cố.

Bằng cách tích hợp dữ liệu thử nghiệm ba trục , các dự án cơ sở hạ tầng trở nên an toàn hơn và hiệu quả hơn về chi phí .

Phần kết luận

Thử nghiệm ba trục là rất cần thiết để đánh giá cường độ đất, độ ổn định và biến dạng . Nó cho phép các kỹ sư mô phỏng các điều kiện trong thế giới thực, dự đoán giải quyết và tối ưu hóa thiết kế cơ sở hạ tầng . Bằng cách cung cấp dữ liệu địa kỹ thuật đáng tin cậy , thử nghiệm đảm bảo xây dựng an toàn và hiệu quả , giảm nguy cơ thất bại trong nền tảng, lở đất và thiệt hại cấu trúc .