14 TCN 147 - 2005
tiªu chuÈn ngµnh
|
14 TCN 147 - 2005
|
§Êt x©y dùng c«ng tr×nh thuû lîi -
ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm c¾t c¸nh ë trong phßng ®Ó x¸c ®Þnh søc chèng c¾t cña ®Êt h¹t mÞn mÒm yÕu
Soils. Laboratory method for determination of shear strength of soft fine-grained soil by vane shear test
|
1. Quy ®Þnh chung
1.1. Tiªu chuÈn nµy quy ®Þnh ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm c¾t c¸nh ë trong phßng ®Ó x¸c ®Þnh søc chèng c¾t cña ®Êt h¹t mÞn mÒm yÕu (gåm ®Êt lo¹i sÐt vµ ®Êt bôi tr¹ng th¸i dÎo ch¶y, ch¶y, ®Êt than bïn, ®Æc biÖt lµ nh÷ng ®Êt nµy cã cÊu t¹o ph©n líp, xen kÑp), dïng cho x©y dùng c«ng tr×nh thuû lîi.
1.2. ThuËt ng÷ dïng trong tiªu chuÈn
Søc chèng c¾t cña ®Êt h¹t mÞn mÒm yÕu x¸c ®Þnh b»ng ph¬ng ph¸p c¾t c¸nh lµ lùc dÝnh cña ®Êt trong ®iÒu kiÖn ®Êt bÞ c¾t kh«ng tho¸t níc víi gi¶ thiÕt ma s¸t trong cña ®Êt mÒm yÕu xem nh b»ng 0; ký hiÖu Cu, biÓu thÞ b»ng kN/m2 (kPa).
1.3. Ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm
Dïng ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm c¾t c¸nh (cßn gäi lµ c¾t quay) ë trong phßng thÝ nghiÖm.
1.4. MÉu ®Êt lÊy vÒ dïng cho thÝ nghiÖm ph¶i ®¶m b¶o tÝnh ®¹i biÓu cña líp ®Êt vµ quy ®Þnh theo tiªu chuÈn 14 TCN 124 - 2002.
1.5. §èi víi mçi mÉu ®Êt cÇn thÝ nghiÖm t¹i Ýt nhÊt lµ 3 vÞ trÝ kh¸c nhau theo bÒ mÆt vµ cã cïng ®é s©u, råi lÊy kÕt qu¶ trung b×nh.
2. ThiÕt bÞ, dông cô
2.1. ThiÕt bÞ c¾t c¸nh chuyªn dông ë trong phßng, ®îc m« t¶ kh¸i qu¸t ë h×nh A.1, gåm c¸c bé phËn chÝnh sau:
2.1.1. Bé c¸nh c¾t h×nh ch÷ thËp gåm 4 c¸nh nh nhau lµm b»ng thÐp kh«ng gØ hoÆc thÐp m¹ vµ hµn cøng trªn th©n trôc quay.
Thêng kÝch thíc c¸nh c¾t réng 12,7 mm, dµi 12,7 mm. Cã thÓ sö dông c¸nh c¾t réng 12,7 mm, dµi 25,4 mm ®Ó thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh søc kh¸ng c¾t rÊt nhá cña ®Êt mÒm yÕu.
C¸nh c¾t cµng máng cµng tèt, nhng ph¶i ®¶m b¶o cøng, bÒn. Tû sè diÖn tÝch c¸nh c¾t x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (1), thùc tÕ kh«ng ®îc vît qu¸ 15%.
Tû sè diÖn tÝch c¸nh c¾t = (1)
Trong ®ã:
D - chiÒu réng toµn bé c¸nh c¾t, chÝnh x¸c ®Õn 0,1 mm;
d - ®êng kÝnh trôc c¸nh c¾t (tÝnh c¶ phÇn më réng cña ®êng hµn), chÝnh x¸c ®Õn 0,1 mm;
T - bÒ dµy cña c¸nh c¾t, chÝnh x¸c ®Õn 0,1 mm.
2.1.2. ThiÕt bÞ t¹o m«men xo¾n cho c¸nh c¾t b»ng tay hay ®éng c¬ dÉn ®éng b»ng trôc vÝt vµ b¸nh r¨ng, cã l¾p ®ång hå ®îc chia v¹ch ®Òu 1o ®Ó chØ sè ®äc gãc xoay cña lß xß xo¾n khi thÝ nghiÖm.
2.1.3. Tèi thiÓu cã 4 lß xo xo¾n ®Ó hë ®· ®îc hiÖu chuÈn víi ®é cøng kh¸c nhau, cã kh¶ n¨ng ®o ®îc m«men xo¾n ®Õn 350N.m. Mçi lß xo ®îc hiÖu chuÈn (theo chØ dÉn cña nhµ chÕ t¹o) tèi thiÓu 1 lÇn trong n¨m, víi ®é chÝnh x¸c 2% trong kho¶ng lµm viÖc khi ®o m« men xo¾n.
2.1.4. Thang chia ®Òu ®Õn 10 ®Ó ®o gãc xoay cña c¸nh c¾t so víi vÞ trÝ ®Æt mÉu ®Êt cè ®Þnh.
2.1.5. Cã c¬ cÊu ®Ó Ên c¸nh c¾t th¼ng ®øng vµo mÉu ®Êt liªn tôc vµ nhÑ nhµng tíi ®é s©u mong muèn (cã thÓ b»ng trôc vÝt vÆn tay l¾p trªn khung cøng).
2.1.6. Mét gi¸ ®ì g¾n vµo khung ®Ó l¾p mÉu cïng víi vËt chøa mÉu.
2.1.7. Dông cô g¾n khu«n mÉu hoÆc èng mÉu vµo ®Õ cña thiÕt bÞ c¾t quay.
2.1.8. §êng cong hiÖu chuÈn cho c¸c lß xo xo¾n.
2.2. C¸c dông cô thiÕt bÞ kh¸c nh: thíc cÆp c¬ khÝ, cã sè ®äc chÝnh x¸c ®Õn 0,1mm; dông cô c¾t ®Êt; dông cô thiÕt bÞ ®Ó x¸c ®Þnh ®é Èm cña ®Êt theo tiªu chuÈn 14 TCN 125 - 2002; dông cô thiÕt bÞ x¸c ®Þnh khèi lîng thÓ tÝch ®Êt theo tiªu chuÈn 14 TCN 126 - 2002; c¸c khay ®ùng ®Êt; ®ång hå bÊm gi©y, v.v..
3. Quy tr×nh
3.1. L¾p khu«n mÉu vµo ®Õ cña thiÕt bÞ c¾t quay, sao cho trôc mÉu th¼ng ®øng vµ n»m díi c¸nh c¾t;
3.2. C¾t gät bÒ mÆt trªn cña mÉu ®Êt thËt ph¼ng vµ vu«ng gãc víi trôc mÉu;
3.3. Lùa chän c¸nh c¾t vµ lß xo xo¾n sao cho phï hîp víi ®é bÒn dù kiÕn cña mÉu ®Êt vµ l¾p r¸p nã trªn thiÕt bÞ c¾t quay;
3.4. §Æt kim vµ thang chia ®é trªn ®Çu xo¾n vµo vÞ trÝ sè 0 vµ ®¶m b¶o kh«ng cã sù trôc trÆc khi ¸p dông m«men xo¾n;
3.5. H¹ thÊp c¸nh c¾t cho ®Õn khi ®Çu díi c¸nh c¾t võa ch¹m bÒ mÆt mÉu ®Êt. §ã lµ møc chuÈn ®Ó ®o chiÒu s©u khi Ên c¸nh c¾t vµo ®Êt;
3.6. TiÕp tôc h¹ thÊp ®Ó Ên c¸nh c¾t tõ tõ vµo trong mÉu tíi ®é s©u cÇn thiÕt. §Ønh cña c¸nh c¾t ph¶i c¸ch mÆt trªn cña mÉu ®Êt mét kho¶ng kh«ng nhá h¬n 4 lÇn chiÒu réng cña c¸nh c¾t. Ghi l¹i ®é s©u xuyªn xuèng cña c¸nh c¾t;
3.7. Quay ®Çu xo¾n víi tèc ®é ®Òu vµo kho¶ng 60/phót ®Õn 120/phót cho ®Õn khi mÉu ®Êt bÞ c¾t (cã sù gi¶m râ rÖt gãc xoay cña lß xo xo¾n);
3.8. Ghi gãc lÖch lín nhÊt cña lß xo xo¾n (®é) vµ gãc xoay cña c¸nh c¾t (®é) t¹i thêi ®iÓm mÉu ®Êt bÞ c¾t;
3.9. Quay nhanh bé c¸nh c¾t 2 vßng ®Ó ph¸ vì kÕt cÊu ®Êt trong vïng c¾t;
3.10. Ngay lËp tøc ®Æt kim vµ thang chia ®é trªn ®Çu xo¾n vÒ vÞ trÝ 0, kiÓm tra l¹i theo ®iÒu 3.4 vµ lÆp l¹i theo ®iÒu 3.7 ®Õn 3.8 ®Ó c¾t ®èi víi ®Êt kÕt cÊu bÞ ph¸ hñy;
3.11. N©ng c¸nh c¾t lªn mét c¸ch tõ tõ, ®Òu ®Æn. Khi c¸nh c¾t nh« ra khái mÉu, cÇn cÈn thËn ®Ó phßng ngõa sù ph¸ huû mÉu qu¸ møc do r¸ch bÒ mÆt mÉu; sau ®ã lau s¹ch c¸nh c¾t;
3.12. LÆp l¹i tõ ®iÒu 3.4 ®Õn 3.11 víi c¸nh c¾t ®îc bè trÝ t¹i 2-3 vÞ trÝ kh¸c theo bÒ mÆt vµ cã cïng chiÒu s©u trong mÉu.
Ghi chó: Kho¶ng c¸ch tõ t©m ®iÓm thÝ nghiÖm lÇn nµy ®Õn t©m ®iÓm thÝ nghiÖm lÇn kh¸c kh«ng nhá h¬n 2 3 lÇn chiÒu réng c¸nh c¾t.
3.13. §Èy mÉu ®Êt ra khái khu«n, lÊy mÉu ë ®é s©u tiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®Ó x¸c ®Þnh ®é Èm cña ®Êt theo tiªu chuÈn 14 TCN 125 - 2002. §ång thêi lÊy mÉu ë ®o¹n kh«ng thÝ nghiÖm c¾t ®Ó x¸c ®Þnh khèi lîng thÓ tÝch ®Êt;
3.14. Quan s¸t b»ng m¾t thêng vµ m« t¶ ®èi víi ®Êt ë ®é s©u thÝ nghiÖm.
4. TÝnh kÕt qu¶
4.1. §èi víi ®Êt kÕt cÊu nguyªn tr¹ng
4.1.1. TÝnh m«men xo¾n lín nhÊt, Mmax(kN.m), t¸c dông lµm cho ®Êt kÕt cÊu nguyªn tr¹ng bÞ c¾t khi thÝ nghiÖm c¾t c¸nh cña tõng ®iÓm theo c«ng thøc 2:
Mmax = a . max . 10-3 (2)
Trong ®ã:
a- hÖ sè hiÖu chuÈn cña lß xo xo¾n, N.m/®é;
max- gãc xoay lín nhÊt cña lß xo xo¾n khi ®Êt bÞ c¾t, ®é;
10-3- hÖ sè chuyÓn ®æi tõ N.m sang kN.m.
4.1.2. TÝnh h»ng sè ®Æc trng cña c¸nh c¾t, K (m3)
Gi¶ thiÕt sù ph©n bè cña øng suÊt c¾t lµ ®ång ®Òu trªn bÒ mÆt xung quanh vµ tiÕt diÖn 2 ®Çu cña trô ®Êt bÞ c¾t; h»ng sè K ®îc tÝnh theo c«ng thøc 3:
(3)
Trong ®ã:
D - chiÒu réng c¸nh c¾t, m, chÝnh x¸c ®Õn 0,1 mm;
H - chiÒu dµi c¸nh c¾t, m, chÝnh x¸c ®Õn 0,1 mm;
4.1.3. TÝnh søc chèng c¾t kh«ng tho¸t níc cña ®Êt kÕt cÊu nguyªn tr¹ng, Cu (kN/m2) khi thÝ nghiÖm c¾t c¸nh cña tõng ®iÓm theo c«ng thøc 4:
(4)
Trong ®ã:
Mmax- m«men xo¾n lín nhÊt, kN.m, tÝnh theo c«ng thøc 2;
K - h»ng sè ®Æc trng cña c¸nh c¾t, m3, tÝnh theo c«ng thøc 3.
3.1.4. TÝnh gi¸ trÞ trung b×nh cña søc chèng c¾t kh«ng tho¸t níc cña ®Êt kÕt cÊu nguyªn tr¹ng, (kN/m2) tõ kÕt qu¶ c¸c ®iÓm thÝ nghiÖm c¾t c¸nh theo c«ng thøc 5:
, (5)
Trong ®ã:
- Tæng sè søc chèng c¾t kh«ng tho¸t níc cña ®Êt tõ kÕt qu¶ n lÇn thö nghiÖm c¾t c¸nh;
n- sè lÇn thÝ nghiÖm c¾t c¸nh.
4.2. §èi víi ®Êt kÕt cÊu bÞ ph¸ hñy
4.2.1. TÝnh m«men xo¾n lín nhÊt, M'max (kN.m), t¸c dông lµm ®Êt bÞ c¾t khi thÝ nghiÖm c¾t c¸nh cña tõng ®iÓm ®èi víi ®Êt sau khi ®· bÞ ph¸ hñy kÕt cÊu do c¾t c¸nh tríc ®ã, theo c«ng thøc 1’:
M'max (kN.m) = a . 'max . 10-3 (1’)
Trong ®ã:
'max (®é) lµ gãc xoay lín nhÊt cña lß xo xo¾n øng víi khi thÝ nghiÖm ®Êt kÕt cÊu bÞ ph¸ huû (sau khi c¾t lÇn ®Çu);
C¸c ký hiÖu kh¸c nh tríc.
4.2.2. TÝnh h»ng sè ®Æc trng cña c¸nh c¾t, K(m3) theo c«ng thøc 3.
4.2.3. TÝnh søc chèng c¾t kh«ng tho¸t níc cña ®Êt kÕt cÊu bÞ ph¸ hñy do c¾t c¸nh tríc ®ã, Cu’ (kN/m2) cña tõng ®iÓm thÝ nghiÖm, theo c«ng thøc 4’:
. (4’)
Trong ®ã:
M'max lµ søc chèng c¾t cña ®Êt kÕt cÊu bÞ ph¸ hñy;
C¸c ký hiÖu kh¸c nh tríc.
4.2.4. TÝnh gi¸ trÞ trung b×nh cña søc chèng c¾t kh«ng tho¸t níc cña ®Êt kÕt cÊu bÞ ph¸ hñy, (kN/m2) tõ kÕt qu¶ c¸c ®iÓm thÝ nghiÖm c¾t c¸nh theo c«ng thøc 5',
, (5')
Trong ®ã:
- tæng sè søc chèng c¾t kh«ng tho¸t níc cña ®Êt kÕt cÊu bÞ ph¸ hñy, nhËn ®îc tõ n lÇn thÝ nghiÖm c¾t c¸nh ®èi víi ®Êt ®· bÞ ph¸ hñy kÕt cÊu do c¾t c¸nh tríc ®ã.
4.3. TÝnh ®é nh¹y cña ®Êt, St (kh«ng thø nguyªn), theo c«ng thøc 6:
St = (6)
Theo ®é nh¹y St cña ®Êt ®îc ph©n ra: St = 1- 4: nh¹y thÊp; St = 4 - 8: nh¹y; St = 8 - 16 : rÊt nh¹y; St > 16: cùc nhËy.
Ghi chó: víi ®Êt thuéc lo¹i rÊt nhËy, cùc nhËy, khi kÕt cÊu nguyªn tr¹ng bÞ ph¸ huû th× dÉn tíi sù ho¸ láng vµ xÈy ra hiÖn tîng trît ®Êt.
4.4. TÝnh ®é Èm vµ khèi lîng thÓ tÝch cña mÉu ®Êt thÝ nghiÖm theo tiªu chuÈn 14TCN 125-2002 vµ 14TCN 126-2002.
5. B¸o c¸o thÝ nghiÖm
Ph¶i ®¶m b¶o thÝ nghiÖm tiÕn hµnh phï hîp víi tiªu chuÈn nµy vµ gåm c¸c th«ng tin sau:
-
Tªn c«ng tr×nh, h¹ng môc c«ng tr×nh;
-
Sè hiÖu mÉu ®Êt vµ vÞ trÝ lÊy mÉu;
-
Sè hiÖu mÉu thÝ nghiÖm;
-
Ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm; kiÓu thiÕt bÞ c¾t c¸nh vµ kÝch thíc c¸nh c¾t;
-
Søc kh¸ng c¾t quay trung b×nh cña mÉu ®Êt cã kÕt cÊu nguyªn tr¹ng (kN/m2, kPa);
-
Søc kh¸ng c¾t quay trung b×nh cña mÉu ®Êt cã kÕt cÊu bÞ ph¸ huû, (kN/m2, kPa);
-
§é Èm cña ®Êt ë ®é s©u thÝ nghiÖm, W%;
-
Khèi lîng thÓ tÝch ®¬n vÞ cña ®Êt, W (g/cm3);
-
VÞ trÝ ®é s©u thÝ nghiÖm trong èng mÉu;
-
KiÓu vµ ®êng kÝnh cña èng lÊy mÉu;
-
C¸c th«ng tin kh¸c cã liªn quan.
Phô lôc A
M« t¶ thiÕt bÞ c¾t c¸nh trong phßng thÝ nghiÖm
Tay quay ®Ó n©ng h¹ côm l¾p ®Æt c¸nh c¾t
C¸c ®ång hå cã kim vµ thang chia ®é ®Ó ®o m« men xo¾n vµ ®é chuyÓn dÞch gãc cña c¸nh c¾t
Côm l¾p ®Æt c¸nh c¾t
Tay quay dïng ®Ó t¹o m«men xo¾n lªn c¸nh c¾t
Lß xo xo¾n
MÉu ®Êt
Khung m¸y
C¸nh c¾t
KÑp
èng lÊy mÉu
H×nh A.1. ThiÕt bÞ c¾t c¸nh trong phßng thÝ nghiÖm
Phô lôc B
B¶ng ghi thÝ nghiÖm c¾t c¸nh trong phßng thÝ nghiÖm
C«ng tr×nh…………………..
H¹ng môc c«ng tr×nh:
Sè hiÖu mÉu ®Êt vµ vÞ trÝ lÊy mÉu:
Sè hiÖu mÉu thÝ nghiÖm:
Ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm ¸p dông: …………………
KÝch thíc c¸nh c¾t: ………………….H»ng sè K (m3)
§iÓm thÝ nghiÖm sè
|
§é s©u
|
Gãc xoay lín nhÊt cña lß xo xo¾n (®é)
|
HÖ sè hiÖu chuÈn cña lß xo (N.m/®é)
|
M« men xo¾n M (N.m)
|
Søc chèng c¾t cña ®Êt
|
C¾t ®Êt nguyªn tr¹ng
|
C¾t ®Êt kÕt cÊu ®· bÞ ph¸ hñy
|
KÕt cÊu nguyªn tr¹ng (kN/m2)
|
KÕt cÊu bÞ ph¸ hñy (kN/m2)
|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Trung b×nh:
|
…………
|
…………
|
Ngµy …… th¸ng ….. n¨m ………
Ngêi thÝ nghiÖm: ……………………….
Ngêi kiÓm tra: ………………………….
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |