Page 75 - Tạp chí Giao thông Vận Tải - Số Tết Dương Lịch

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Tập 6 4
Tập 64
Số 12/2024 (748)
Để thực hiện thí nghiệm, mô hình vật lý được xây dựng
bao gồm đất yếu, mô hình trụ đơn vật liệu hạt rời thu nhỏ, Đặc trưng Ký hiệu Đơn vị Giá trị
thùng đất trong phòng thí nghiệm, hệ thống gia tải và hệ Độ sệt I L - 0,78
thống thiết bị đo ứng suất, biến dạng. Trọng lượng thể tích γ kN/m 3 16,6
Hộp thí nghiệm được thiết kế làm từ vật liệu có độ Trọng lượng riêng hạt γ h kN/m 3 26,8
cứng cao, không bị biến dạng khi chịu lực, kích thước thùng Hệ số rỗng e - 1,313
đủ lớn để bố trí trụ vật liệu rời và các thiết bị thí nghiệm. Các thí nghiệm như thí nghiệm kéo lưới ĐKT và thí
Kích thước hộp thí nghiệm không quá lớn, để thuận tiện nghiệm hiệu chỉnh xác định ứng suất đầu cọc cũng được thực
di chuyển và giảm bớt khối lượng đất cần chế bị, tuy nhiên hiện để đảm bảo thiết bị đo chính xác số liệu thí nghiệm.
phải đủ không gian để bố trí lớp đất mô phỏng nền đất 2.2. Lắp đặt mô hình thực nghiệm
tương ứng cũng như các thiết bị thí nghiệm cần thiết. Mô hình thực nghiệm được lắp đặt theo các bước chính:
Trong nghiên cứu được thực hiện trên mô hình vật lý, tỉ lệ - Bước 1: Cho đất vào mô hình và cố kết sơ bộ: Trải lớp vải
thu nhỏ 1/20 với hộp thí nghiệm hình trụ tròn có đường kính ĐKT không dệt phía ngăn trên khoang thoát nước (đáy thứ
380 mm, chiều cao 1.000 m, làm bằng nhựa PVC dày 2 cm, có nhất mô hình) nhằm tạo ra mô hình hai mặt thoát nước. Đất
đủ độ cứng để không bị biến dạng trong quá trình thí nghiệm thí nghiệm được đổ vào mô hình thực nghiệm theo từng
và khoảng cách từ mép của trụ đến tâm trụ gấp 4 lần đường lớp dày 20 cm. Sau đó, đất được cố kết với hai mặt thoát
kính trụ (D=40 mm, bán kính thùng 190 mm). nước theo nguyên tắc như của Fang (2006). Quá trình cố kết
Hệ thống gia tải được sử dụng là hệ thống truyền tải kéo dài trong 4 tuần cho đến khi nước trong lỗ rỗng không
của Ele - Đức. Các thiết bị đo ứng suất sử dụng lá điện trở còn thoát ra ngoài theo đường van xả của mô hình.
(strain gauge) và đo chuyển vị bằng cảm biến giám sát - Bước 2: Tạo trụ vật liệu hạt rời: Vật liệu được lựa chọn
chuyển vị LVDT (Linear variable differential transformer) có thành phần cốt liệu được lựa chọn theo Bảng 2.2 với
của hãng Kyowa (Nhật Bản) có độ chính xác cao và dữ liệu thành phần hạt cốt liệu với kích thước được lựa chọn theo
được ghi cũng như lưu tự động vào máy tính thông qua bộ tỷ lệ 1/20 của kích thước hạt tiêu chuẩn trong các nghiên
đọc dữ liệu (Data Logger). cứu về trụ vật liệu hạt rời (20 - 75 mm), trong đó tỷ lệ hàm
Các thông số cơ bản của strain gauge: Giới hạn đo lượng hạt mịn <5%; chuẩn bị theo cách đáp ứng cả các giới
ϵ = 0,05 - 50.000 μm/m, kích thước nền (base): B x L=2,4 mm hạn do Barksdale và Bachus (1983) đề xuất cũng như kích
x 4,8 mm. Các thông số cơ bản của LVDT: Hành trình đo tối thước tổng hợp được các tác giả khác nhau áp dụng theo
đa 10 mm, độ chính xác 1 μm. quy định. Mặt khác, biểu đồ phân tích thành phần đạt tiêu
chuẩn nằm trong khu vực đường bao của biểu đồ thành
phần hạt dùng cho cốt liệu đá dăm [6, 7, 12].
Bảng 2.2. Thành phần cốt liệu dùng trong trụ vật liệu hạt rời
Kích thước hạt 0,5 1,18 2,36 >4,75
(mm) mm mm mm mm
Tỷ lệ thành phần 5% 21,6% 52,1% 100%
hạt tích lũy

Hình 2.1: Thùng thí nghiệm mô hình vật lý trụ đơn
Mô hình vật lý trụ đơn vật liệu hạt rời tỉ lệ 1/20 có đường
kính trụ 40 mm, chiều dài trụ 60 mm, chiều dày lớp đất yếu
60 mm. Đất thí nghiệm được lựa chọn nghiên cứu là đất sét
pha, trạng thái dẻo chảy lấy tại độ sâu 3 m, tại Dự án Vườn
hoa Quý Nương, số 4 Hùng Nguyên, thị trấn Thường Tín,
huyện Thường Tín, TP. Hà Nội, Việt Nam (Hồ Thường Tín, thị
trấn Thường Tín, huyện Thường Tín, TP. Hà Nội). Mẫu đất được Hình 2.2: Biểu đồ phân tích thành phần hạt cốt liệu
đưa vào mô hình thành từng lớp, cố kết sơ bộ theo [4, 11]. chế tạo trụ vật liệu hạt rời
Bảng 2.1. Một số đặc trưng vật lý của đất yếu Sau khi lựa chọn được cốt liệu theo đúng thành phần
sử dụng nghiên cứu thực nghiệm cốt liệu, hỗn hợp cốt liệu được trộn đều đem làm thí nghiệm
Đặc trưng Ký hiệu Đơn vị Giá trị xác định trạng thái chặt nhất bằng phương pháp rót cát. Sau
Độ ẩm W % 46,7 đó, tiến hành xác định khối lượng cần thiết của các thành
phần hạt theo tỷ lệ đã được xác định tương đương với độ
Hàm lượng hạt sét - % 26,1 chặt tương đối của trụ vật liệu hạt rời đạt 1,0, tương ứng với
Giới hạn chảy W L % 50,1 kích thước của trụ vật liệu hạt rời được thiết kế trong mô
Giới hạn dẻo W P % 35,4 hình (D=40 mm, chiều dài L=600 mm). Cốt liệu được chuẩn
bị, trộn đều hỗn hợp, sau đó được cho vào trong thùng qua

74