Bài giảng thí nghiệm cầu

ĐạI HọC Đ NẵNG
TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA
KHOA XÂY DựNG CầU ĐƯờNG
----------------------------------------GV. NGUYễN LAN

BI GIảNG MÔN HọC
THí NGHIệM CầU

đ NẵNG, 2007
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 1 of 168


MụC LụC
CHƯƠNG 1: KHáI NIệM CHUNG Về NGHIÊN CứU
THựC NGHIệM CÔNG TRìNH XÂY DựNG
CHƯƠNG 2: CáC PHƯƠNG PHáP KHảO SáT
ĐáNH GIá CHấT LƯợNG VậT LệU, CÔNG TRìNH
CHƯƠNG 3: DụNG Cụ V PHƯƠNG PHáP ĐO
CHUYểN Vị, ứNG SUấT BIếN DạNG, DAO ĐộNG
CHƯƠNG 4- THử NGHIệM CầU
Ví Dụ BáO CáO THử TảI CầU
TI LIệU ĐọC THÊM

Bai giang Thi nghiờm cõu - Page 2 of 168


CHỈÅNG 1

KHẠI NIÃÛM VÃƯ NGHIÃN CỈÏU THỈÛC NGHIÃÛM
1. Vai tr ca phỉång phạp nghiãn cỉïu thỉûc nghiãûm (NCTN) trong xáy dỉûng
Ngy nay trong nhiãưu lénh vỉûc khoa hc k thût, vai tr NCTN ngy cng âỉåüc

khàóng âënh nhàịm :
+ Gii quút cạc váún âãư vãư cäng nghãû v ca thỉûc tãú sn xút âi hi thỉûc hiãûn
nhanh, hiãûu qu.
+ Gii quút v hon thiãûn cạc bi toạn m cạc phwång phạp l thuút chỉa hồûc
khäng gii quút âáưy â hồûc chè måïi l tỉåíng.
* NCTN l mäüt phỉång phạp cm thủ trỉûc tiãúp âãø nháûn âỉåüc cạc tên hiãûu, thọng tin
vaỡ hỗnh aớnh cuớa mọỹt hióỷn tổồỹng, mọỹt sổỷ váût âỉåüc gi l âäúi tỉåüng nghiãn cỉïu.
Trong k thût xáy dỉûng, âäúi tỉåüng nghiãn cỉïu l váût liãûu xáy dổỷng (VLXD), laỡ kóỳt
cỏỳu cọng trỗnh (KCCT) õaợ, õang vaỡ seợ tọửn taỷi.
ã ọỳi tổồỹng taỷo nón õóứ nghión cổùu coù õỷc trổng hỗnh hoỹc vaỡ vỏỷt lióỷu bũng thổỷc thỗ
goỹi laỡ õọỳi tổồỹng nguyón hỗnh.
ã ọỳi tổồỹng coù caùc õỷc trổng hỗnh hoỹc vaỡ vỏỷt lióỷu tuỏn theo 1 quy luỏỷt tổồng tổỷ vỏỷt
lyù xaùc õởnh thỗ goỹi laỡ õọỳi tổồỹng mọ hỗnh.
* Tổỡ NCTN coù thóứ õổa õóỳn nhỉỵng kãút lûn mang tênh qui lût cng nhỉ tênh tiãu
biãøu âäúi våïi cạc tham säú kho sạt c vãư cháút lỉåüng láùn säú lỉåüng.
* NCTN häø tråü cho quạ trỗnh tờnh toaùn, thióỳt kóỳ, thay thóỳ õổồỹc lồỡi giaới cho cạc bi
toạn âàûc th, phỉïc tảp m âi bàịng phổồng phaùp lyù thuyóỳt thỗ mỏỳt quaù nhióửu thồỡi gian hồûc
chỉa gii quút âỉåüc.
NCTN cọ thãø thỉûc hiãûn âỉåüc cạc nhiãûm vủ cå bn sau :
1. Xạc âënh, âạnh giạ kh nàng lm viãûc, tøi th ca VLXD v KCCT
+ Cọng trỗnh trổồùc khi õổa vaỡo sổớ duỷng: õaùnh giaù cháút læåüng qua kiãøm tra, kiãøm âënh
træûc tiãúp trãn cäng trỗnh. Kóỳt quaớ laỡ mọỹt taỡi lióỷu quan troỹng trong họử sồ nghióỷm thu baỡn
giao cọng trỗnh (õỷc bióỷt lổu yù caùc cọng trỗnh xỏy dổỷng tổỡ VL õởa phổồng hay VL cuợ).
+ Nhổợng cọng trỗnh õaợ xỏy dổỷng quaù láu, hãút niãn hản sỉí dủng, cháút lỉåüng bë gim
úu, caùc cọng trỗnh coù yóu cỏửu sổớa chổợa, caới taỷo, thay âäøi cäng nghãû sn xút, chỉïc nàng
sỉí dủng...
+ Âạnh giạ trảng thại, kh nàng lm viãûc ca cạc kãút cỏỳu cọng trỗnh sau caùc sổỷ cọỳ
(õọỹng õỏỳt, chaùy, nọứ...). Viãûc nghiãn cỉïu ny nhàịm phạt hiãûn v âạnh giạ mỉïc âäü hỉ hng,
tỉì âọ âỉa ra nhỉỵng nháûn xẹt quút âënh sỉû täưn tải, phạ b hay gia cäú sỉía chỉỵa phủc häưi.
2. Nghiãn cỉïu âãư xút, nghiãn cỉïu ổùng duỷng caùc hỗnh thổùc kóỳt cỏỳu mồùi, kóỳt cỏỳu õỷc bióỷt

vaỡo vióỷc thióỳt kóỳ xỏy dổỷng cọng trỗnh :
+ Khi nhỉỵng kãút cáúu xáy dỉûng truưn thäúng khäng cn ph håüp, âi hi thiãút kãú v
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 3 of 168

2


xáy dỉûng phi nghiãn cỉïu cạc gii phạp kãút cáúu mồùi. Trong trổồỡng hồỹp naỡy bióỷn phaùp õóứ
tióỳn haỡnh tỗm kiãúm mäüt loải kãút cáúu måïi, ph håüp l dng phổồng phaùp NCTN.
+ ọi khi cọng trỗnh theo mọỹt daỷng kãút cáúu v l thuút cọ sàơn nhỉng ty thüc vaỡo
qui mọ, tỏửm quan troỹng cuớa cọng trỗnh vaỡ mổùc âäü chàût ch ca l thuút, cng cáưn tiãún
hnh thỉûc nghiãûm âãø kiãøm chỉïng sỉû âụng âàõn ca phwång phạp tờnh toùan lyù thuyóỳt vaỡ
tờnh khaớ thi cuớa cọng trỗnh.
3. Nghiãn cỉïu v phạt hiãûn cạc VLXD måïi, âạnh giạ cháút lỉåüng ca cạc loải VLXD
âang sỉí dủng v tại sỉí dủng, cạc loải VLXD âëa phỉång:
4. Nghiãn cỉïu phạt minh nhỉỵng váún âãư måïi trong khoa hc, k thût chun ngnh, m
nghiãn cỉïu l thuút hon ton hồûc chỉa gii quút âáưy â hồûc âi hi phi cọ kãút qu
nghiãn cỉïu thỉûc nghiãûm âãø kiãøm chỉïng.
2. nghéa ca traỷng thaùi ặS-BD trong nghión cổùu KCCT :
ã Hióỷn nay viãûc tiãún hnh nghiãn cỉïu thỉûc nghiãûm trong cå hc vỏỷt lióỷu vaỡ cọng
trỗnh thổỷc chỏỳt laỡ khaớo saùt sổỷ thay õọứi cuớa traỷng thaùi ổùng suỏỳt - bióỳn daỷng
(ặSBD).
ã Trãn cå såí trảng thại ỈSBD dảng måïi cọ thãø xạc âënh âỉåüc giạ trë v tênh cháút
ca näüi lỉûc seợ hỗnh thaỡnh vaỡ phaùt trióứn qua quaù trỗnh laỡm vióỷc cuớa õọỳi tổồỹng.
ã Traỷng thaùi ổùng ặSBD phaớn aùnh âáưy â trảng thại v kh nàng lm viãûc thỉûc tãú
ca âäúi tỉåüng kho sạt cng nhỉ cạc úu täú cáúu thnh âäúi tỉåüng nhỉ váût liãûu, cáúu
tảo họa hc, så âäư kãút cáúu, cäng nghãû chãú tảo v ngoải lỉûc tạc dủng...
Nghiãn cỉïu trảng thại ỈS-BD cho phẹp gii quút cạc váún âãư cå bn :
+ Giạ trë v hỗnh aớnh phỏn bọỳ nọỹi lổỷc trón tọứng thóứ õọỳi tỉåüng kho sạt, tỉì âọ giụp bäú
trê váût liãûu v cáúu tảo kãút cáúu thêch håüp.

+ Âạnh giạ âỉåüc kh nàng,ì mỉïc âäü lm viãûc thỉûc tãú ca âäúi tỉåüng cho phẹp rụt ra
cạc tiãu chøn âãø kiãøm tra âäü bãưn, âäü cỉïng, âäü äøn âënh.
+ Dỉû âoạn âỉåüc sỉû tọửn taỷi vaỡ tuọứi thoỹ cuớa cọng trỗnh khi trong quaù trỗnh thổỷc nghióỷm
coù tióỳn haỡnh khaớo saùt vaỡ õo âảc sỉû biãún âäüng v täúc âäü phạt triãøn ca ặS-BD cuợng nhổ sổỷ
hỗnh thaỡnh vaỡ phaùt trióứn khuyóỳt tỏỷt trong quaù trỗnh õọỳi tổồỹng laỡm vióỷc.
+ Trong nhióửu trổồỡng håüp kãút qu nghiãn cỉïu ỈSBD cn l chøn mỉûc dãø âạnh giạ
sỉû âụng âàõn ca l thuút.
* Trong nghiãn cỉïu thỉûc nghiãûm, mỉïc âäü chênh xạc v tin cáûy ca trảng thại ỈSBD
thỉåìng chëu nh hỉåíng ca nhiãưu úu täú:
1. Kêch thỉåïc v säú lỉåüng âäúi tỉåüng kho sạt :
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 4 of 168

3


- Khaớo saùt trón õọỳi tổồỹng nguyón hỗnh thỗ kóỳt qu tênh toạn ỈSBD nháûn âỉåüc l kãút
qu trỉûc tiãúp v thỉûc (khäng qua tênh toạn chuøn âäøi) nhỉng säú lióỷu thổồỡng bở haỷn chóỳ vỗ
õọỳi tổồỹng khọng nhióửu.
- Khaớo saùt trón õọỳi tổồỹng mọ hỗnh thỗ kóỳt quaớ tờnh toaùn ặSBD chố nhỏỷn õổồỹc qua
mọỹt quaù trỗnh tờnh toaùn chuøn âäøi tỉång tỉû qua cạc hãû säú t lãû ca cạc tham säú âo nãn cọ
thãø cọ sai säú nhoớ, dỏựn õóỳn lóỷch laỷc kóỳt quaớ. Nhổng vỗ sọỳ lỉåüng âäúi tỉåüng thê nghiãûm nhiãưu,
nãn täøng håüp nhiãưu säú lióỷu cuợng cho õổồỹc sọỳ lióỷu õaùng tin cỏỷy.
2. Hỗnh dảng v cáúu tảo liãn kãút cạc phán tỉí ca õọỳi tổồỹng :
- Kóỳt cỏỳu coù hỗnh daỷng õồn giaớn, ỈSBD thỉåìng phán bäú khạ âäưng âãưu trong kãút cáúu,
trë säú khäng låïn v thỉåìng dao âäüng trong miãưn ân häưi ca VL, nãn phẹp âo thỉåìng
khäng cọ sai säú õaùng kóứ.
- Kóỳt cỏỳu coù hỗnh daùng phổùc taỷp hoỷc ghẹp tỉì nhiãưu phán tỉí våïi nhau viãûc kho sạt
trảng thaùi ặSBD coù khoù khn vỗ ồớ õỏy sổỷ phỏn bọỳ ặSBD thổồỡng thay õọứi lồùn, nhổợng õióứm
lỏn cỏỷn nhau cọ thãø cọ trë säú ráút khạc nhau (do giai âoản lm viãûc l ân häưi hay biãún dảng
do).

3. Cáúu tảo váût liãûu ca âäúi tỉåüng :
Trong thỉûc tãú cọ nhiãưu loải VL cọ trảng thại ỈSBD khạc nhau :
- Tuún tênh - hon ton phi tuún
- Khäng âäưng nháút trong suọỳt quaù trỗnh chởu taới
- Tuyóỳn tờnh ồớ giai âoản váût liãûu chëu ti trng nh sau âọ qua mäüt giạ trë âàûc trỉng
xạc âënh (ty thüc bn cháút cuớa vỏỷt lióỷu) thỗ khọng coỡn tuyóỳn tờnh nổợa.
4. Cọng nghãû chãú tảo âäúi tỉåüng :
- Chãú tảo bàịng biãûn phaùp õuùc taỷi chọự: cọng trỗnh bótọng, thaỷch cao
- Lừp ghẹp tỉì cạc phán tỉí kãút cáúu â chãú tảo sàơn (bãtäng làõp ghẹp, kãút cáúu thẹp làõp
ghẹp bàịng hn, buläng, âinh tạn, ...)
- Chãú tảo bàịng tảo lỉûc càng trỉåïc (bãtäng ỉïng sút trỉåïc)
D chãú tảo bàịng biãûn phạp naỡo thỗ cuọỳi cuỡng trong õọỳi tổồỹng nghión cổùu õóửu täưn tải
mäüt trảng thại ỉïng sút ban âáưu hồûc ỉïng sút trỉåïc. Mún xạc âënh giạ trë v quy lût
phán bọỳ cuớa chuùng õóứ loaỷi trổỡ trong quaù trỗnh khaớo saùt tờnh toaùn ặSBD cuớa õọỳi tổồỹng thỗ
thỏỷt laỡ khoù khàn.
5. Tênh cháút tạc dủng ca ti trng ngoi :
- Kãút qu âo mäüt âäúi tỉåüng chëu tạc dủng ti trng ténh khạ dãù dng, âm bo âỉåüc
âäü chênh xạc, säú âo khäng phủ thüc thåìi gian, dủng củ thiãút bë âån gin.
- Khi chëu ti trng tạc dủng âäüng, lổỷc xung kờch thỗ cọng vióỷc õo lổồỡng phổùc taỷp, vỗ
quaù trỗnh õo thổỷc hióỷn trong mọi trổồỡng õọỹng, phuỷ thüc vo thåìi gian lm nh hỉåíng mỉïc
âäü chênh xạc cuía säú âo.
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 5 of 168

4


6. Mäi trỉåìng tiãún hnh thê nghiãûm :
Mún cọ säú liãûu chênh xạc thê nghiãûm cáưn phi thỉûc hiãûn trong mäüt mäi trỉåìng xạc
âënh hồûc mäi trỉåìng chøn. Nãúu viãûc thờ nghióỷm VL hay cọng trỗnh chởu aớnh hổồớng cuớa
mọi trỉåìng, âàûc biãût l nhiãût âäü, âäü áøm lm nhiãøu loản säú âo (VL biãún dảng, dủng củ âo

biãún dảng, ...)
3. Biãún dảng ca KCCT v phẹp âo biãún dảng tỉång âäúi :
Cho âãún nay, k thût âo lỉåìng cạc âải lỉåüng cå hc, váún âãư âo trỉûc tiãúp giạ trë ca
ỉïng sút trong VL v KCCT váùn chỉa gii quút âỉåüc. Do âọ trong NCTN khi cáưn kho
sạt trảng thại ỉïng sút ca mäüt âäúi tỉåüng âãưu phi qua tham säú biãún dảng tỉång âäúi ε.
- Âäúi våïi VL ân häưi (tuún tênh) hồûc VL trong giai âoản tuún tờnh thỗ vióỷc khaớo
saùt dóự daỡng vỗ qui luỏỷt phỏn bäú ỈS- BD l hon ton âäưng nháút, t lãû qua hãû säú : mäâun
ân häưi E (âäúi tỉåüng chëu trảng thại ỈS mäüt trủc) hay hãû säú Poisson (âäúi tỉåüng chëu trảng
thại ỈS phàóng)
- Khi kho sạt VL khäng tuán theo âënh luáût Hooke hay VL laìm viãûc ngoaìi giồùi haỷn
õaỡn họửi thỗ vióỷc khaớo saùt nhổ VL õaỡn häưi tuún tênh l chỉa âáưy â m phi kho saùt quy
luỏỷt phỏn bọỳ cuớa ặS, vỗ quan hóỷ ặSBD l phi tuún. Âäúi våïi trỉåìng håüp ny, âãø nháûn
âỉåüc giạ trë ỈS ca âäúi tỉåüng trãn cå såí ca säú âo biãún dảng ε, cáưn thiãút phi dỉûa vo biãøu
âäư quan hãû thỉûc nghiãûm ỈSBD khi thê nghiãûm phạ hoải máùu VL
* Viãûc âo tham säú ε cn bë nhiãưu hản chãú do phỉång phạp v k thût âo hiãûn nay
váùn chỉa âạp ỉïng âỉåüc cạc u cáưu ca cäng viãûc nghiãn cỉïu. Chè âo âỉåüc åí låïp VL bãn
ngoi âäúi tỉåüng (khọ khàn âäúi våïi kho sạt biãún dảng khäúi, hồûc thnh pháưn biãún dảng
phán bäú theo chiãưu sáu).
Tuy váûy viãûc âo giạ trë biãún dảng trãn låïp váût liãûu bãư màût váùn giỉỵ mäüt vai tr quan
trng v váùn tha mn u cáưu thỉûc tãú trong kho saùt caùc cọng trỗnh xỏy dổỷng.
* Vióỷc õo cỏửn lỉu cạc nh hỉåíng :
1.Khi cọ cạc úu täú cå hc bãn ngoi khạc nhau tạc dủng :
- Trảng thại ténh hồûc phạt triãøn dáưn âãưu (khi chëu tènh taới, nhióỷt õọỹ ...). Khi khaớo saùt
õọỳi tổồỹng thổỷc thỗ säú lỉåüng âiãøm âo phi â låïn v â mau, phaùt sinh vỏỳn õóử laỡm thóỳ naỡo
õóứ quùa trỗnh õoỹc v âo våïi säú lỉåüng låïn m ngàn ngỉìa âỉåüc kh nàng phán bäú lải biãún
dảng trong âäúi tỉåüng (do thåìi gian) hồûc âải lỉåüng nháûn âỉåüc tải cạc âiãøm õo khọng
tổồng ổùng cuỡng mọỹt trở sọỳ ngoaỷi lổỷc vỗ phi giỉỵ ti trong mäüt thåìi gian di. Âãø khàõc phủc
cáưn chn phỉång phạp v thiãút bë âo nhanh, äøn âënh.
- Trảng thại âäüng hồûc biãún thiãn nhanh (tạc dủng õọỹng: va chaỷm, nọứ ...) õo phổùc taỷp
vỗ noù bióỳn âäøi nhanh theo thåìi gian. cáưn dng cạc phỉång phạp âo tenzo cm biãún âiãûn

tråí, dng thiãút bë tỉû âäüng ghi, ...
2. Âo trong âiãưu kiãûn VL lm viãûc åí cạc trảng thại khạc nhau :
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 6 of 168

5


Quaù trỗnh laỡm vióỷc cuớa VL tổỡ giai õoaỷn õaỡn häưi sang giai âoản do thỉåìng ráút ngàõn.
• Âäúi våïi cạc kãút cáúu âån gin ỈS phán bäú tỉång âäúi âãưu âàûn, tn theo âënh lût
Hooke cọ thãø dng cạc tenzomet âån gin. Tuy váûy pháưn låïn kãút cáúu trong cọng
trỗnh thổồỡng phổùc taỷp coù quan hóỷ giổợa bióỳn daỷng theo cạc phỉång ráút phỉïc tảp
thỉåìng lm thay âäøi nhanh sỉû phán bäú ỈS trong vng kho sạt. Khi âọ VL tải
nhỉỵng vng ny s chuøn nhanh sang giai âoản ân-do hay do.
3. Âiãưu kiãûn âäúi tỉåüng lm viãûc våïi cạc trảng thại ỈS khạc nhau:
- Trảng thại ỈS theo mäüt trủc v phán bäú âãưu âàûn trãn sút chiãưu di phán tỉí (kãút
cáúu hãû thanh, kãút cáúu chëu lỉûc dc âụng tám, ...) âo s âån gin v cho säú liãûu tin cáûy.
- Trảng thại ỈS hai trủc. Tải mäüt âiãøm trong váût thãø täưn tải ba áøn säú : hai ặS chờnh
vaỡ goùc hồỹp giổợa hổồùng ặS chờnh våïi mäüt trủc no âọ nàịm trong màût phàóng ca ỈS chênh.
Âãø xạc âënh tải mäüt vë trê cáưn ba phẹp âo (hồûc bäún, cọ mäüt âãø kiãøm tra), thỉåìng dng cạc
tenzomet âiãûn tråí.
-Trảng thại ỈS ba trủc: âo ráút khọ khàn hiãûn váùn chỉa cọ phỉång phạp hỉỵu hiãûu.

*************

Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 7 of 168

6


CHỈÅNG 2

CẠC PHỈÅNG PHẠP KHO SẠT V ÂẠNH GIẠ
CHÁÚT LỈÅÜNG VÁÛT LIÃÛU

1. Cạc ngun tàõc chung :
Khi nghiãn cỉïu trảng thại lm viãûc, kh nàng chëu lỉûc, tøi th ca cạc âäúi tỉåüng
cho tháúy úu täú nh hỉåíng trỉûc tiãúp âáưu tiãn l cháút lỉåüng ca váût liãûu. Cháút lỉåüng âọ
âỉåüc thãø hiãûn qua cạc loải cỉåìng âäü, tênh cháút v säú lỉåüng cạc khuút táût â täưn tải
hồûc xút hióỷn mồùi trong quaù trỗnh õọỳi tổồỹng laỡm vióỷc.
Hióỷn nay, viãûc kho sạt v xạc âënh cạc âàûc trỉng cå bn ca VL bàịng thỉûc
nghiãûm thỉåìng âỉåüc thỉûc hiãûn theo 2 phỉång phạp cå bn:
1.1. Phỉång phạp phạ hoải máùu vaỡ lỏỷp bióứu õọử õỷc trổng VL:
Hỗnh daỷng vaỡ kờch thỉåïc máùu thỉí xạc âënh ty: cáúu tảo VL, mủc âêch nghiãn cỉïu,
tiãu chøn qui phảm nh nỉåïc.
Cạc máùu âỉåüc thê nghiãûm tỉång ỉïng våïi trảng thại lm viãûc ca VL (kẹo, nẹn,
ún, xồõn) tàng dáưn ti trng tỉìng cáúp cho âãún khi phạ hoải. ỈÏng våïi cạc cáúp ti pi ta
thu âỉåüc εi , σi v v âỉåüc âỉåìng cong biãøu diãùn quan hãû ỈS-BD v âỉåüc gi l bióứu
õọử õỷc trổng cuớa VL, bồới vỗ qua õoù naỡy cọ thãø xạc âënh cạc âàûc trỉng cå l ca VL .
Phỉång phạp phạ hoải máùu chëu nh hỉåíng trỉûc tiãúp cạc úu täú:
1. Täúc âäü gia ti
2. Nhiãût âäü mäi trỉåìng
3. Trảng thại ỉïng sút tạc dủng
1.2. Phỉång phạp khäng phạ hoải v láûp biãøu âäư chuøn âäøi chøn ca VL
Phỉång phạp náưy thỉåìng gii quút hai nhiãûm vủ :
1/ Xạc âënh cỉåìng âäü tải nhiãưu vë trê khạc nhau, qua âọ âạnh giạ âỉåüc mỉïc âäü
âäưng nháút ca VL.
2/ Phạt hiãûn cạc khuút táût täưn tải bãn trong mọi trổồỡng VL do quaù trỗnh chóỳ taỷo,
do aớnh hổồớng cạc tạc âäüng bãn ngoi, hồûc do ti trng .
2. Phỉång phạp kho sạt thỉûc nghiãûm VL bã täng
2.1 Xạc âënh cạc âàûc trỉng cå-l ca BT bàịng phỉång phạp phạ hoải máùu

1/ Thê nghiãûm xạc âënh cỉåìng âäü giåïi hản chëu nẹn :
a/ Máùu thỉí :
Khäúi láûp phỉång hồûc lng truỷ õổồỹc chóỳ taỷo õọửng thồỡi vồùi quaù trỗnh thi cäng bã
täng. Kêch thỉåïc máùu, phỉång phạp chãú tảo, bo dỉåỵng theo Tiãu chøn Viãût Nam
TCVN 3105 - 1993 .
b/ Tiãún hnh thê nghiãûm :
Thê nghiãûm nẹn phạ hoải máùu chøn 150 x 150 x 150 mm
Cỉåìng âäü :
R = Pph/F (kg/m2)
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 8 of 168

1


Hỗnh 2.1. Tổồng quan vóử cổồỡng õọỹ chởu neùn cuớa bótọng giổợa
mỏựu hỗnh truỷ vaỡ hỗnh lỏỷp phổồng
Khi kờch thổồùc máùu khạc chøn phi nhán hãû säú chuøn âäøi :
- Máùu láûp phæång : 100 x 100 x 100 mm
- 0,91
200 x 200 x 200
- 1,05
300 x 300 x 300
- 1,10
- Máùu truû ( D x H ) : 71,5 x 143 vaì 100 x 200 mm
- 1,16
150 x 300
- 1,20
200 x 400
- 1,24
2/ Thê nghiãûm xạc âënh cỉåìng âäü làng trủ, mäâun biãún dảng v hãû säú Poisson ca

bã täng:
a/ Máùu thỉí : Khäúi làng trủ âạy vng, chiãưu cao gáúp 4 láưn cảnh âạy:
100 x 100 x 400 mm ; 150 x 150 x 600 mm ; 200 x 200 x 800 mm
b/ Phỉång phạp thê nghiãûm :
- Cỉåìng âäü làng trủ

R

P

=

lt

ph

F

- Hãû säú Poisson

μ

=

ε
ε

- Mäâun ân häưi ban âáöu

E

0

σ 1 − σ
ε 1I − ε

=

- Mäâun biãún dảng tỉïc thåìi

II
I

0
I
0

E

b

=

σ
ε

i+1
I
i+1

− σ i
− ε iI

2.2.Âạnh giạ cháút lỉåüng BT bàịng cạc phỉång phạp giạn tiãúp:
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 9 of 168

2


1/ Ngun tàõc chung ca phỉång phạp :
Dng cạc thiãút bë cå hc tảo nãn nhỉỵng va chảm trỉûc tiãúp lãn bãư màût ca váût liãûu.
Khi kho sạt cháút lỉåüng v cỉåìng âäü ca BT phi chụ âãún cạc úu täú thüc bn
cháút ca VL lm nh hỉåíng âãún kãút qu nhỉ :
♦ Tênh khäng âäưng nháút vãư cáúu trục v cỉåìng âäü ca BT
♦ Do kh nàng carbon họa låïp váût liãûu ngoi theo thåìi gian
2/ Âạnh giạ cháút lỉåüng bãtäng bàịng dủng củ bụa bi (h. 2.2)
Lm sảch bãư màût vng thỉí cọ kêch thỉåïc 100 x 100mm. Dng bụa cọ trng lỉåüng
300 -400g, âáûp thàóng gọc xúng bãư màût cáúu kiãûn, viãn bi s âãø lải trãn bãư màût bãtäng
mäüt vãút lm. Quan sạt vãút lm v so sạnh våïi biãøu âäư chøn cọ thãø âỉa ra kãút lûn âënh
têng vãư cháút lỉåüng v cỉåìng âäü cuớa bótọng.

Hỗnh 2.2. Buùa bi
a. Cỏỳu taỷo; b. Bióứu õọử quan hãû chøn giỉỵa âỉåìng kênh vãút lm v cỉåìng âäü bãtäng
3/ Xạc âënh cỉåìng âäü ca BT bàịng bụa bi cọ thanh chøn (h-2.3)
Säú lỉåüng âiãøm thỉí trãn mäùi vng ca cáúu kiãûn khäng êt hån 5 âiãøm., khong cạch
giỉỵa cạc âiãøm thỉí trong vng âọ l 30 mm trãn bãư màût váût liãûu v 10 mm trãn thanh
chøn.
Âải lỉåüng âàûc trỉng giạn tiãúp H ca cỉåìng âäü BT trong vng thỉí âỉåüc xạc âënh
theo t säú sau :

H =

Σd b
Σd c

Σdb : täøng âỉåìng kênh ca cạc vãút lm trãn bãư màût bãtäng, [mm]
Σdc :täøng âỉåìng kênh cạc vãút lm tỉång ỉïng trãn thanh chøn,[mm]

Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 10 of 168

3


Hỗnh 2.3. Buùa bi cuớa thanh chuỏứn
a. Cỏỳu taỷo; b. Biãøu âäư quan hãû chøn giỉỵa âàûc trỉng H v cỉåìng âäü bãtäng
c. Thỉí âáûp trỉûc tiãúp trãn bãư màût bãtäng; d. Thỉí âáûp nh bụa
4/ Âạnh giạ cỉåìng âäü bãtäng bàịng thiãút bë náøy va chảm
a. Så âäư cáúu taỷo vaỡ vỏỷn haỡnh suùng thổớ loaỷi N (h 2.4)

Hỗnh 2.4. Så âäư cáúu tảo sụng thỉí cháút lỉåüng bãtäng
1- pittäng truưn va chảm, 2- bãư màût bãtäng, 3- v suïng, 4- kim chè thë, 5- thanh
dáùn kim, 6- nuït hm, 7- trủc dáùn qu bụa, 8- âéa cỉïng, 9- nàõp giỉỵ åí âáưu, 10- vng cäú
âënh, 11- nàõp sau, 12- l xo nẹn, 13- c sụng, 14- qu bụa, 15- l xo gim cháún, 16- l
xo kẹo âáûp, 17- äúng âënh hỉåïng, 18- âãûm chàõn bủi, 19- bng chia vảch, 20- vêt báût c,
21- ãcu hm, 22- chäút c, 23- loì xo âáøy coì
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 11 of 168

4

b. Phỉång phạp xạc âënh cỉåìng âäü bãtäng bàịng sụng thổớ Schmidt
Quaù trỗnh xaùc õởnh cổồỡng õọỹ cuớa bótọng trón cọng trỗnh bũng suùng nỏứy va
chaỷm õổồỹc tióỳn haỡnh theo cạc quy âënh trong tiãu ngnh 20 TCN 85 - 03.
2.3.Kho sạt váût liãûu BT bàịng pp thê nghiãûm khäng phạ hoải:
Cạc phỉång phạp thỉí khäng phạ hoải váût liãûu âỉåüc dng räüng ri âãø âạnh giạ cháút
lỉåüng ca bótọng khi khaớo saùt kóỳt cỏỳu cọng trỗnh xỏy dổỷng. Theo cạc ngun l váût l,
cạc phỉång phạp nghiãn cỉïu khäng phạ hoải âỉåüc chia thnh hai nhọm cå bn.
1. Nhọm thỉï nháút
Nhọm ny bao gäưm cạc phỉång phạp âo m kãút qu cho ngay giạ trë ca tham säú
kho saùt, khọng phaới qua quaù trỗnh tờnh toaùn trung gian hồûc so sạnh chuøn âäøi chøn.
Tham säú âo cå bn åí âáy l khäúi lỉåüng thãø têch (âäü âàûc chàõc) ca váût liãûu .
Phỉång phạp tiãu biãøu âãø kho sạt cháút lỉåüng BT thüc nhọm ny cå bn dỉûa trãn
hiãûu ỉïng ca cạc tia phọng xả rången v gamma.
Näüi dung ca phỉång phạp thỉí : Trong nghiãn cỉïu váût liãûu bàịng tia phọng xả, âải
lỉåüng âàûc trỉng cho âäü chàût ca mäi trỉåìng váût liãûu l mỉïc âäü gim úu hay âäü phán
tạn cỉåìng âäü nàng lỉåüng ca chm tia phoùng xaỷ gamma roỹi qua mọi trổồỡng vỏỷt lióỷu õoù.

Hỗnh 2.5. Xạc âënh âäü chàût bãtäng bàịng phỉång phạp ri tia
a- âo âäü chàût tỉìng låïp, b, c- âo âäü chỷt trung bỗnh caùc lồùp, d- õo khi cỏỳu kióỷn
daỡy hån 500mm hồûc chè cọ mäüt màût tỉû do, e- âo âäü chàût v chiãưu dy cáúu kiãûn
1-ngưn phạt, 2-ngưn thu nàng lỉåüng phọng xả, 3- hỉåïng ri, 4- váût liãûu
Khi kho sạt mäüt häùn håüp BT âỉåüc âáưm chàût hay BT trong cạc cáúu kiãûn âục sàơn
hay trãn KCCT, cáưn phi âàût trong mäi trỉåìng BT âọ mäüt âáưu phạt trong âọ cọ chỉïa
cháút phọng xả v mäüt âáưu thu nàng lỉåüng âàût trãn bãư màût ca mäi trỉåìng váût liãûu. Sỉû
chãnh lãûch cỉåìng âäü nàng lỉåüng âọ cho phẹp suy ra âäü chàût ca mäi trỉåìng váût liãûu
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 12 of 168

5

nhåì mäúi liãn hãû sau âáy :

I = I 0 . e −μ0 pr − > p =

ln I 0 − ln I
μ0 r

Trong âọ :

I0 - Cỉåìng âäü phạt xả ban âáưu;
I - Cỉåìng âäü phạt xả sau lục truưn qua mäi trỉåìng;
p - Âäü chàût ca mäi trỉåìng váût liãûu ;
r - Khong cạch giỉỵa ngưn phạt v âáưu thu;
μ0 - Hãû säú háúp thủ khäúi lỉåüng ca cháút phọng xả.
Khi biãút âäü chàût ca BT trong kãút cáúu , bàịng mäüt phẹp âo phọng xả theo så âäư (h
2.5e), cọ thãø xạc âënh âỉåüc kêch thỉåïc ca kãút cáúu âo.ï
ln I 0 − ln I
r=

μ0 ρ

2. Nhoïm thỉï hai: L cạc phỉång phạp thê nghiãûm m säú âo khäng chè thë trỉûc
tiãúp giạ trë ca tham säú kho sạt, mún cọ âỉåüc kãút qu thỉåìng phi qua quan hãû chøn
giỉỵa tham säú kho sạt v säú âc trãn thiãút bë âo. Nhọm ny gäưm cạc phỉång phạp thê
nghiãûm theo ngun l truưn sọng ám thanh qua mäi trỉåìng nhàịm mủc âêch kêch thêch
cạc hảt váût cháút trong mäi trỉåìng dao âäüng. Theo cạc thäng säú ca hiãûn tỉåüng dao âäüng
ny v sỉû lan truưn ca dao âäüng trong mäi trỉåìng cọ thãø âạnh giạ cạc âàûc trỉng cå l v trảng thại ca váût liãûu kho sạt. tiãu biãøu l phỉång phạp truưn sọng siãu ám qua
mäi trỉåìng váût liãûu kho sạt.
a. Khại niãûm vãư phỉång phạp siãu ám
Siãu ám l nhỉỵng dao âäüng cå hc ân häưi truưn âi trong mäi trỉåìng váût cháút våïi

táưn säú dao âäüng tỉì 20kHz tråí lãn.
Do táưn säú dao âäüng cao, bỉåïc sọng ngàõn nãn siãu ám cọ hai âàûc âiãøm cå bn khi
âỉåüc khai thạc sỉí dủng trong k thût:
• Sỉû phạt v truưn sọng qua cạc mäi trỉåìng vỏỷt chỏỳt tuỏn theo caùc quy luỏỷt
quang hỗnh hoỹc, do âọ cọ thãø låüi dủng cạc hiãûn tỉåüng phn xả, khục xả, nhiãùu
xả ... âãø táûp trung nàng lỉåüng ca sọng siãu ám vo mäüt phảm vi nh hẻp.
• Do táûp trung âỉåüc nàng lỉåüng täúi âa, nãn cọ thãø tảo ra mäüt hiãûu ỉïng måïi l
dao âäüng ca cạc hảt trong mäi trỉåìng cọ sọng siãu ám truưn qua s cọ biãn
âäü dao âäüng låïn.
Khi viãûc nghiãn cỉïu tiãún hnh trãn cå såí säú âo ca cạc tham säú :
♦ Täúc âäü (hay thåìi gian) truưn sọng;
♦ Mỉïc khúch tạn nàng lỉåüng siãu ám trong mäi trỉåìng ;
♦ Âäü tỏỷp trung soùng khi ra khoới mọi trổồỡng ;
Thỗ seợ cọ âỉåüc cạc kãút lûn vãư cháút lỉåüng v giạ trë ca cỉåìng âäü BT hon ton
chênh xạc. Nhỉng cng mäüt lục xạc âënh c ba tham säú trãn âáy l khäng thãø thỉûc hiãûn
âỉåüc. Thỉûc tãú cho tháúy, khi chè nghiãn cỉïu mäüt úu täú cå bn vãư täúc âäü (thåìi gian)
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 13 of 168

6


truưn ám cng cọ thãø nháûn âỉåüc nhỉỵng kãút qu âạnh giạ â âäü chênh xạc cáưn thiãút.
b. Så âäư cáúu tảo mạy âo siãu ám qua mäi trỉåìng bãtäng
Ngun l cå bn ca mạy âo siãu ám bãtäng âỉåüc mọ taớ trón sồ õọử khọỳi trong
hỗnh 2.6a.

Hỗnh 2.6. Sồ âäư ngun l ca mạy siãu ám v k thût âo
a- så âä khäúi mạy siãu ám, b- phỉång phạp õo mỷt, c- phổồng phaùp õo xuyón
Chu trỗnh õo õổồỹc bàõt âáưu bàịng nhỉỵng xung phạt ra tỉì mạy dao âäüng táưn säú 1 Hz
(1). Nhỉỵng xung ban âáưu ny lm hoảt âäüng mảch phạt (2) âãø cung cáúp nhỉỵng xung

õióỷn aùp cao haỡng nghỗn vọn õóỳn õỏửu phaùt xung siãu ám (3). Xung âiãûn aïp cao kêch
thêch caïc táúm piezo trong âáưu phạt v tảo ra nhỉỵng sọng dao âäüng ân häưi (xung siãu
ám) cọ cng táưn säú dao âäüng cäüng hỉåíng våïi cạc tinh thãø trong táúm váût lióỷu piezo; vỗ
thóỳ, tỏửn sọỳ dao õọỹng cuớa soùng sióu ám phạt ra phủ thüc táưn säú riãng ca tinh thãú piezo.
Cạc dao âäüng ân häưi trong âáưu phạt s qua màût tiãúp xục v truưn vo mäi trỉåìng váût
liãûu bãtäng. Màût khạc, mäüt bäü pháûn xung phạt ra tỉì mạy (1) qua bäü pháûn chåì MF2; åí
âáy, xung bë lm cháûm mäüt thåìi gian tỉì 3 - 12 μs [khong thåìi gian â âãø xung âiãûn
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 14 of 168

7


truưn tỉì mạy dao âäüng (1) qua mảch phạt (2) v âãún âáưu phạt xung siãu ám] âãø sau âọ
âãún bäü pháûn âãúm (7) v bàõt âáưu tênh thåìi gian truưn siãu ám phạt vo mäi trỉåìng. Sau
khi cạc dao âäüng ân häưi qua khi mäi trỉåìng v âi vo gàûp cạc táúm piezo trong âáưu
thu siãu ám (4), nàng lỉåüng cå hc ca siãu ám âỉåüc biãún thnh tên hiãûu âiãûn. Bäü
khúch âải (5) s khúch âải cạc tên hiãûu âiãûn âọ, truưn âãún bạo cho bäü dáùn tên hiãûu
FF (6) thåìi âiãøm siãu ám â qua khi mäi trỉåìng âãø ngỉìng bäü pháûn âãúm thåìi gian (7).
Trong sút thåìi gian siãu ám lan truưn qua mäi trỉåìng bãtäng, nhåì mạy dao âäüng táưn
säú 10 MHz (8) bäü âãúm hoảt âäüng liãn tủc cho âãún khi cọ tên hiãûu "ngỉìng" bạo vãư bäü
dáùn (6). Chè säú xút hiãûn trãn bäü ân 5 säú trãn mạy âãúm thåìi gian (7) chè thë thåìi gian
truưn ca siãu qua mäi trỉåìng bãtäng kho sạt tênh bàịng micro -giáy. Ngoi ra, bäü
pháûn giỉỵ MF1 dng âãø ngàn cn viãûc tàõt mạy âãúm thåìi gian trong vng 20μs âáưu tiãn
kãø tỉì lục måí mạy vỗ õỏửy laỡ khoaớng thồỡi gian coù thóứ xuỏỳt hióỷn caïc tên hiãûu âiãûn trãn bäü
dáùn FF (6) do hiãûn tỉåüng nhiãùu khi måí mạy.
c. K thût âo :
1/ Chn âáưu phạt v âáưu thu siãu ám :
◊ Âãø cọ âỉåüc hiãûu ỉïng lan truưn sọng siãu ám täút nháút trong mọi trổồỡng vỏỷt
lióỷu bótọng thỗ chióửu daỡi cuớa bổồùc sọng cáưn phi tỉång âỉång våïi kêch thỉåïc
hảt ca váût liãûu âäün. Cho nãn, våïi bãtäng cọ âỉåìng kênh hảt cuớa vỏỷt lióỷu õọỹn

õóỳn 30 mm thỗ tỏửn sọỳ xung täút nháút l 150 kHz. Âiãưu âọ cho phẹp xạc âënh
phảm vi táưn säú dao âäüng riãng ca âáưu d khi thê nghiãûm váût liãûu bãtäng l
trong giåïi hản tỉì 25 âãún 200kHz;
◊ Khi âo våïi nhỉỵng khong cạch ngàõn (chøn âo < 300 mm) täút nháút dng loải
âáưu d cọ táưn säú >100 kHz;
◊ Khi âo våïi nhỉỵng khong caùch trung bỗnh (chuỏứn õo tổỡ 300 õóỳn 2000 mm) nãn
dng nhỉỵng loải âáưu d cọ táưn säú 60 - 100 kHz;
◊ Khi thỉí våïi nhỉỵng khon cạch låïn tỉì 2000 - 5000 mm hồûc låïn hån thỉåìng
dng loải âáưu do táưn säú tháúp 25 kHz.
2. Cạch phán bäú âáưu do :
Khi thê nghiãûm bãtäng bàịng phỉång phạp siãu ám, cạc âáưu phạt v thu siãu ám
cọ thãø phán bäú theo hai cạch :
◊ Phán bäú âáưu phạt v âáưu thu siãu ám trãn cng mäüt màût ngoi ca mäi trỉåìng
váût liãûu, âỉåüc gi l phẹp âo màût (h.2.10b).
◊ Phán bäú âáu phạt v âáưu thu siãu ám âäúi diãûn nhau trãn hai màût song song ca
mäi trỉåìng váût liãûu hay kãút cáúu, âỉåüc gi l phẹp âo xun (h.2.10c).
3. Kãút qu phẹp âo.
Khi kho sạt âi hi phi thỉûc hiãûn hai phẹp âo :
◊ Chiãưu di chøn âo hay khong cạch truưn ám L (m);
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 15 of 168

8


◊ Thåìi gian truưn xung siãu ám qua mäi trỉåìng váût liãûu t (μs)
Täúc âäü truyãön siãu ám qua váût liãûu V (m /s) :

V=

L 6

10
t

Täúc âäü lan truyãön siãu ỏm trong bótọng sổớ duỷng trong cọng trỗnh thổồỡng khoaớng
tổỡ 4000 âãún 4800m/s.
d. Xạc âënh cỉåìng âäü chëu nẹn ca bãtäng trãn cå såí täúc âäü truưn ám.
Xạc âënh cỉåìng âäü chëu nẹn ca bãtäng bàịng phỉång phạp siãu ám âỉåüc xáy
dỉûng trãn cå såí mäúi liãn hãû giỉỵa cỉåìng âäü chëu nẹn R våïi täúc âäü truưn xung siãu ám V
(hồûc thåìi gian truưn ám t).
R = f (V)
Quan hãû giỉỵa täúc âäü truưn sọng siãu ám v cỉåìng âäü ca bãtäng chëu nh hỉåíng
ca nhiãưu úu täú nhỉ :
◊ Chng loải v säú lỉåüng ximàng dng trong cáúp phäúi bãtäng ;
◊ Dảng, thnh pháưn v kêch thỉåïc låïn nháút ca hảt trong cäút liãûu Cháút phủ gia sỉí
dủng vaỡ õọỹ ỏứm trong họnự hồỹp bótọng ...
Vỗ thóỳ, õóứ chuøn tỉì täúc âäü truưn ám qua cỉåìng âäü ca bãtäng cáưn thiãút phi xáy
dỉûng biãøu âäư chøn (R - V) bàịng thỉûc nghiãûm hồûc bàịng gii têch.
e. Phỉång phạp tỗm kióỳm vaỡ xaùc õởnh khuyóỳt tỏỷt cuớa BT trong cọng trỗnh.
1. Phaùt hióỷn vaỡ õo caùc boỹt rọựng tọửn tải trong kãút cáúu bãtäng .
Âãø phạt hiãûn cạc khuút táût âọ, trong khi tiãún hnh cạc phẹp âo siãu ám cáưn sỉí
dủng loải âáưu d cọ táưn säú riãng cao âãø cho gọc måí bẹ v cọ âäü táûp trung nàng lỉåüng
siãu ám låïn. Viãûc xạc âënh cạc bt räùng s thûn låüi khi tiãún hnh trãn nhỉỵng pháưn tỉí
kãút cáúu cọ hai màût tỉû do, lục ny cạc phẹp âo siãu ám âãưu phi thỉûc hiãûn trãn c hai
màût ca kãút cáúu. Kêch thỉåïc ngang täúi thiãøu ca bt räùng nàịm theo hỉåïng vng gọc
våïi phỉång truưn sọng v âỉåüc xạc âënh nhỉ sau :
2

⎛t ⎞
d = D+ L ⎜ d ⎟ −1
⎝ tm ⎠

d - Âỉåìng kênh bt räùng;
D - Âỉåìng kênh âáưu phạt siãu ám ;
L - Chiãưu di chøn âo;
tm- Thåìi gian truưn siãu ám qua vng BT khäng cọ khuút táût ;
td- Thåìi gian truưn siãu ám qua trủc bt räùng.
2. Xạc âënh âäü sáu ca vãút nỉït
Âãø cọ thãø xạc âënh âỉåüc âäü sáu ca cạc vãút nỉït xút hiãûn trong mäi trỉåìng bãtäng
bàịng phỉång phạp xung siãu ám ; âi hi vãút nỉït phi tha mn cạc âiãưu kiãûn sau :
- Vãút nỉït phi måì v liãn tủc, khäng ngàõt qung;
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 16 of 168

9


- Âáưu âènh cạc vãút nỉït phi hon ton khä rạo.
Phỉång phạp I : (h.2.7a) : Tỉì kãút qu âo thåìi gian truưn ám ca hai phẹp âo âọ
cọ thãø tênh âäü sáu ca vãút nỉït theo quan hãû sau âáy:
2

L ⎛tf ⎞
hf =
⎜ ⎟ −1
2 ⎝ tm ⎠
L - Chiãưu di chøn âo (khong cạch giỉỵa 2 âáưu d)
tf- Thåìi gian truưn siãu ám qua vng cọ vãút nỉït;
tm- Thåìi gian truưn siãu ám qua vng BT khäng cọ khuyóỳt tỏỷt.

Hỗnh 2.7. o chióửu sỏu vóỳt nổùt bũng kióứu âo màût
Phỉång phạp II : (h.2.7b) : Khi thỉûc hiãûn phẹp âo cọ chiãưu di chøn l L s
nháûn âỉåüc thåìi gian truưn siãu ám t1 khi thỉûc hiãûn phẹp âo thỉï hai våïi chiãưu di chøn

2L s cọ thåìi gian t2. Tỉì hai säú âo âọ, xạc âënh âäü sáu ca vãút nỉït nhỉ sau :
2
2
L 4t − t
hf =
2 t 2 2 − t1 2

Phỉång phạp III : (h.2.8) : Ạp dủng trãn nhỉỵng kãút cáúu bãtäng cọ hai màût tỉû do
âäúi diãûn v nàịm song song våïi chiãưu di vãút nỉït.
Tải mäüt tiãút diãûn ngang ca kãút cáúu cáút qua vãút nỉït, trãn hai cảnh song song våïi
vãút nỉït ca tiãút diãûn âọ, cng dëch chuøn cạc âáưu d trãn cạc vë trê tỉång ỉïng khạc
nhau, kãút qu nháûn âỉåüc l thåìi gian truưn siãu ám s nhỉ nhau trong vng khäng cọ
vãút nỉït cn nhỉỵng âiãøm âo trong phảm vi vãút nỉït s cho thåìi gian truưn låïn dáưn khi
dëch chuøn cạc âáưu d âãún cạc âiãøm åí xa dáưn âènh vãút nỉït. Dỉûng âäư thë biãøu diãùn sỉû
phủ thüc giỉỵa thåìi gian truưn siãu ám våïi ta âäü ca cạc âiãøm âo s xạc âënh âỉåüc vë
trê âênh ca vãút nỉït cáưn kho sạt (h.2.8).
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 17 of 168

10


Hỗnh 2.8. o chióửu sỏu vóỳt nổùt
theo phổồng phaùp õo xun
a- vë trê cạc âáưu âo
b- âäư thë xạc âënh âäü sáu vãút nỉït

3.Phỉång phạp kho sạt cháút lüng váût liãûu kim loải:
Thẹp v håüp kim l loải VL cọ cáúu trục tinh thãø, âỉåüc chãú tảo âục luûn theo
cäng nghãû chàût ch nãn cọ cháút lỉåüng v âäü âäưng nháút ráút cao. Cạc âàûc trỉng cå- l ca
mäùi chng loải thẹp v håüp kim cọ tênh äøn âënh cao trong õióửu kióỷn laỡm vióỷc bỗnh

thổồỡng. Vỗ thóỳ trong quaù trỗnh khaớo saùtvaỡ xỏy dổỷng kóỳt cỏỳu cọng trỗnh, vióỷc thê nghiãûm
bàịng cạc phỉång phạp phạ hoải máùu thỉí âãø âạnh giạ cháút lỉåüng ca thẹp v håüp kim
qua cạc âàûc trỉng cå - l ca chụng chè nhàịm mủc âêch :
* Nháûn dảng v kiãøm tra chng loải váût lióỷu cuỷ thóứ õóứ sổớ duỷng vaỡo cọng trỗnh cho
phuỡ håüp våïi u cáưu ca thiãút kãú v cáúu tảo;
* Xạc âënh cạc chè tiãu cå - l ca thẹp v håüp kim khi khäng nàõm âỉåüc ngưn
gäúc hồûc â bë biãún cháút do nh hỉåíng ca cạc úu täú mäi trỉåìng, âiãưu kiãûn lm viãûc v
thåìi gian khai thạc sỉí dủng âãø cung cáúp cho viãûc tênh toạn thiãút kãú ci tảo v kho sạt
kiãøm âënh kãút cáúu cäng trỗnh.
Ngoaỡi ra, vióỷc xỏy dổỷng kóỳt cỏỳu cọng trỗnh bũng kim loải l mäüt quạ trinh chãú tảo,
làõp näúi, liãn kãút cạc pháưn tỉí v chi tiãút kãút cáúu tải hiãûn trỉåìng bàịng cạc biãûn phạp càõt,
khoan, hn, tạn ... nhỉỵng cäng viãûc ny thỉåìng lm xút hiãûn trong kãút cáúu thẹp v håüp
kim nhỉỵng khuút táût nhỉ : nỉït n, räù, bt räùng, phán táưng, biãún cháút ..., nh hổồớng õóỳn
chỏỳt lổồỹng cuớa cọng trỗnh.
Nhổ vỏỷy, muọỳn õaùnh giaù õỏửy õuớ chỏỳt lổồỹng vỏỷt lióỷu trong caùc cọng trỗnh thẹp v
håüp kim cáưn tiãún hnh âäưng thåìi c hai phỉång phạp kho sạt : phỉång phạp phạ hoải
máùu váût liãûu thỉí v phỉång phạp thỉí khäng phạ hoải váût liãûu.
3.1. Phỉång phạp phạ hoải máùu váût liãûu thỉí
Do âàûc âiãøm cáúu tảo v cäng nghãû sn xút â tảo cho kim loải cọ nhỉỵng tênh
cháút ráút äøn âënh, nãn cäng viãûc thê nghiãûm âãø xạc âënh cạc âàûc trỉng cå - l ca chụng
â âỉåüc quy âënh chàût ch v củ thãø trong tiãu chøn v quy phảm Nh næåïc TCVN Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 18 of 168

11


197-66 vaỡ 198-66, tổỡ vióỷc choỹn lỏỳy mỏựu, hỗnh daỷng vaỡ kờch thổồùc hỗnh hoỹc mỏựu thổớ,
phổồng phaùp tióỳn haỡnh thê nghiãûm v cạch xỉí l kãút qu.
1/ Thê nghiãûm kẹo dỉït
* Mủc âêch thê nghiãûm:
Xạc âënh cạc âàûc trỉng då hc : Giåïi hản chy σc , giåïi hản bãưn σb , ỉïng sút kẹo

âỉït σâ , âäü gin di tỉång âäúi δ, âäü thàõt tỉång âäúi ψ.
* Phỉång phạp thê nghiãûm:
Máùu thỉí : Khi thê nghiãûm kẹo âỉït cáưn chãú tảo êt nháút ba máùu váût liãûu thỉí coù tióỳt
dióỷn ngang hỗnh troỡn hoỷc hỗnh chổợ nhỏỷt (deỷt). Cạc máùu tiãút diãûn trn cọ âỉåìng kênh d
v chiãưu di pháưn kho sạt ca máùu lo bàịng nàm hồûc mỉåìi láưn âỉåìng kênh máùu tu
thüc âiãưu kiãûn thê nghiãûm. Máùu dẻt thỉåìng cọ chiãưu räüng b bàịng hai láưn chiãưu dy h
ca máùu (thỉåìng l chiãưu dy ca táúm váût liãûu) v chiãưu di kho sạt lo ca máùu dẻt
cng nhỉ quy âënh ca máùu tiãút diãûn trn.
Máùu âỉåüc thỉí kẹo âỉït trãn cạc mạy thê nghiãûm cọ cäng sút chn låïn hån kh
nàng chëu ti ca máùy tỉì 1,2 âãún 1,4 láưn. Lỉûc kẹo máùu âỉåüc chia thnh nhiãưu cáúp, giạ
trë mäùi cáúp khong (1/10 ÷ 1/15) ti trng phạ hoải máùu v cáưn khäúng chãú täúc âäü tng
taới trung bỗnh khi thờ nghióỷm tổỡ 1 õóỳn 2 kg/cm2/s. Tỉång ỉïng våïi mäùi cáúp ti tiãún hnh
âo âäü giaợn daỡi l cuớa chuỏứn õo lo. Vồùi quaù trỗnh tiãún hnh thê nghiãûm ny hon ton cọ
thãø quan sạt âỉåüc sỉû diãùm biãún vãư mäúi quan hãû giỉỵa lỉûc tạc dủng v biãún dảng tỉång
âäúi ca váût liãûu trong máùu thỉí.
Xạc âënh âỉåüc mỉïc ti trng thê nghiãûm qua cạc giai âoản lm viãûc khạc nhau ca
váût liãûu, trong âọ cọ :
◊ Ti trng gáy chy (Pc), tỉång ỉïng våïi lục giạ trë lỉûc tạc dủng khäng thay âäøi,
nhỉng biãún dảng do phạt triãøn nhanh.
◊ Ti trng cỉûc âải (Pmax), tỉång ỉïng våïi giạ trë lỉûc tạc dủng låïn nháút m máùu
chëu âỉåüc.
◊ Ti trng phạ hoải (Pph), tỉång ỉïng våïi giạ trë lỉûc tạc dủng lục máùu âỉït.
Tỉì cạc säú âo lỉûc v âäü gin di cọ âỉåüc trong thê nghiãûm kẹo âỉït máùu cho phẹp
xạc âënh cạc chè tiãu sau âáy ca váût liãûu kho sạt :
• Giåïi hản chy σc : σ c =
• Giåïi hản bóửn b :
ã ặẽng suỏỳt keùo õổùt ph

Pc
[kg / cm2 ]

Fo

Pmax
Fo
Pph
=
σ
: ph
Feo

σb =

Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 19 of 168

12


lk −lo
100 %
lo
Fk − Fo
100 %
• Âäü thàõt tỉång âäúi : =
Fo
ã ọỹ giaợn tổồng õọỳi :

Trong âọ :

δ =

lk : chiãưu di kho sạt khi máùu âỉït
lo : chiãưu di kho sạt ban âáưu ca máùu
Fk : diãûn tich tiãút diãûn eo thàõt cuía máùu khi âỉït
Fo : diãûn têch tiãút diãûn ngang ban âáưu ca máùu.

2/ Thê nghiãûm âäü dai va âáûp :
UU* Muûc âêch thê nghiãûm
Thỉí âäü dai va âáûp nhàịm xạc âënh cỉåìng âäü chëu va chảm v khuynh hỉåïng
phạ hoải dn ca váût liãûu. Thẹp v håüp kim chëu tạc dủng ca lỉûc xung kêch åí nhiãût âäü
tháúp thỉåìng bë phạ hoải dn. Âäü dai va âáûp ca thẹp v håüp kinh thóứ hióỷn qua hóỷ sọỳ dai
xung kờch a :
Hỗnh 2.9. Hỗnh daỷng vaỡ kờch
thổồùc mỏựu thổớ

Hỗnh 2.10. Sồ õọử thờ nghiãûm
va âáûp

A
[ kg . m / cm 2 ]
F
Trong âoï :
A : cäng cáưn âãø phạ hoải máùu [kg.m ]
F : diãûn têch tiãút diãûn máùu tải vë trê phạ hoải [ cm2 ]
* Phỉång phạp thê nghiãûm
a=

Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 20 of 168

13

Máùu thỉí : cáưn chãú tảo cạc máùu váût liãûu hỗnh lng truỷ coù tkờch thổồùc 10 x 10 x
55mm ồớ chờnh giổợa taỷo mọỹt raợnh ngang hỗnh chổợ v coù õọỹ sỏu 1mm vaỡ rọỹng 2mm
(h.2.9).
Trón hỗnh 2.10 giồùi thiãûu så âäư lm viãûc ca thiãút bë. Máùu thỉí âỉåüc gạ làõp trãn hai
gäúi ca thiãút bë cạch nhau 40mm v cạch tám quay mäüt âoản l. Qa bụa náng lãn åí âäü
cao H, khi âỉåüc gii phọng, bụa råi tỉû do quanh tám quay; trãn âỉåìng råi bụa gàûp phi
máùu thỉí, âáûp gáùy máùu thỉí v tiãúp tủc vàng lãn âäü cao h.
Nàng lỉåüng tiãu thủ hay cäng phạ hoải máùu A khi trng tám C ca bụa trng våïi
âiãøm va chảm M ca bụa âỉåüc tênh bàịng :
A=P(H-h)
H : âäü cao xút phạt ca qu bụa :
H = l (1 - cos α)
h : âäü cao cuäúi cng ca qu bụa sau khi phạ hoải máùu
h = l (1 - cos β)
;
α : gọc náng qu bụa,
β : gọc vàng ca qu bụa
A = Pl (cos β - cos α)
våïi trỉåìng håüp trng tám C trng våïi âiãøm va chaûm M :
A = Ql1 (cos β - cos α)
3/ Thê nghiãûm mi ca váût liãûu :
* Mủc âêch thê nghiãûm
Thỉí mi nhàịm xạc âënh âäü bãưn mi ca thẹp v håüp kim. Âäü mi ca thẹp v hồỹp
kim laỡ quaù trỗnh phaù hoaỷi dỏửn vỏỷt lióỷu dổồùi tạc dủng ca ỉïng sút thay âäøi theo chu k.
ỈÏng sút låïn nháút m máùu chëu âỉåüc khäng bë phạ hoải sau mäüt säú chu k xạc âënh l
tiãu chøn âãø âạnh giạ giåïi hản bãưn mi ca kim loải. Âäư bãưn mi ca váût liãûu phủ
thüc vo âäü khäng âäúi xỉïng ca chu k ỉïng sút thay âäøi (r = pmin / pmax) v trảng thại
ỉïng sút tạc dủng.
* Phỉång phạp thê nghiãûm :

Âãø xạc âënh âäü bãưn mi ca mäüt loải thẹp hồûc håüp kim cáưn tiãún hnh thê
nghiãûm phạ hoải êt nháút l sạu máùu thỉí váût lióỷu. Mỏựu thổớ hỗnh truỷ chióửu daỡi 250 mm, d
= 8 ÷ 12 mm, trn , nhàơn bọng. Thê nghiãûm âäü bãưn mi ca váût liãûu âỉåüc tiãún hnh våïi
trảng thại ỉïng sút âån tỉì så âäư gia ti kẹo - nẹn, ún, xồõn. Âån gin nháút thỉåìng l
tảo trảng thại ỉïng sút thay âäøi cọ chu k âäúi xỉïng (r = - 1) nhỉ (h.2.11) (h.2.12).
Trong thê nghiãûm mi cáưn xạc âënh hai tham säú l giạ trë ỉïng sút cỉûc âải pmax tạc
dủng vo máùu v säú chu k thay âäøi dáúu ca ỉïng sút cho âãún lục phạ hoải máùu.

Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 21 of 168

14


Hỗnh 2.11. Sồ õọử thờ nghióỷm
moới theo sồ õọử cọngxọn

Hỗnh 2.12 Så âäư thê nghiãûm
mi ún theo så âäư dáưm

Hai tham säú ny cọ quan hãû máût thiãút våïi nhau âäúi våïi tỉìng loải váût liãûu , cho nãn
trong thê nghiãûm, cáưn chn trỉåïc mäüt tham säú âãø xạc âënh tham säú kia, thỉåìng chn
trỉåïc giạ trë ỉïng sút pmax tạc dủng vo máùu âãø xạc âënh säú chu k quay N (âäúi våïi thẹp
pmax ≈ 0,6 σb, kim loải mu v håüp kim nhẻ pmax ≈ 0,4 σb )
Quạ trỗnh thờ nghióỷm õióửu chốnh pmax,N sao cho trong mỏựu thỉí cúi cng âm bo
âỉåüc giạ trë ỉïng sút pmax khäng nh thua 200 kg/cm2.
Säú chu k phạ hoải giåïi hản N âäúi våïi thẹp xạc âënh trong khong 5.106 ; våïi kim
loải mu 20.106 v våïi håüp kim nhẻ 2.106.
Tỉì nhỉỵng càûp säú liãûu nháûn âỉåüc s xáy dỉûng âỉåüc âäư thë biãùu diãùn mäúi quan hãû
giỉỵa giạ trë ỉïng sút cỉûc âải pmax v säú chu k phạ hoải máùu tỉång ỉïng Ni. Âọ l âỉåìng
cong mi Weler cuớa vỏỷt lióỷu (h.2.13).

Hỗnh 2.13. ổồỡng cong moới
cuớa vỏỷt lióỷu

3.2 Kiãøm tra cháút lỉåüng kim loải bàịng PP thỉí khäng phạ hoải VL:
Phỉång phạp thê nghiãûm khäng phạ hoải âỉåüc dng phäø biãún âãø kiãøm tra cháút
lỉåüng v phạt hiãûn caùc khuyóỳt tỏỷt phaùt sinh trong quaù trỗnh saớn xuỏỳt váût liãûu, chãú tảo kãút
cáúu v khai thạc sỉí dủng cọng trỗnh. Caùc phổồng phaùp thờ nghióỷm khọng phaù hoaỷi âỉåüc
phán thnh cạc nhọm kho sạt khạc nhau ty thüc cå såí váût l ca phỉång phạp:
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 22 of 168

15


* Nhọm ỉïng dủng tia phọng xả rången, gamma;
* Nhọm ỉïng dủng sọng ám thanh, siãu ám;
* Nhọm ỉïng dủng tỉì trỉåìng v âiãûn tỉí.
1/ ỈÏng dủng sỉû chiãúu xả rången - gamma âãø quan sạt KC kim loải
Khi thàm d v phạt hiãûn cạc khuút táût trong KC kim loải, âàûc biãût trong mäúi hn
cọ thãø dng phỉång phạp chiãúu chủp tia rången hồûc gamma.
Mún phạt hiãûn, xạc âënh vë trê v kêch thỉåïc ca mäüt khuút táût nàịm trong kãút
cáúu cáưn phi tiãún hnh mäüt hồûc hai phẹp chuỷp tia gamma.(h. 2.14).
Hỗnh 2.14. Sồ õọử chuỷp tia gamma âãø
d khuút táût
1-váût liãûu, 2- khuút táût, 3- bn phim,
4- chuỡm tia, 5- thanh chuỏứn

Hỗnh 2.15. Caùc loỹai thanh khuyóỳt táût chuáøn
a-thanh chuáøn quäúc tãú , b- thanh chuáøn Nga,
c- thanh chøn Anh, Phạp, Nháût, d- thanh chøn M

Kêch thỉåïc ca khuút táût theo phỉång ri âỉåüc xạc âënh bàịng cạch so sạnh
cỉåìng âäü täúi ca khuút táût våïi cạc nh khạc khi ri tia qua cạc läù chøn (cọ kêch thỉåïc
xạc âënh khạc nhau) trãn mäüt thanh váût liãûu cng loải âàût ngay trãn kãút cáúu.
Âãø xạc âënh âäü sáu ca khuút táût trong kãút cáúu cáưn tiãún hnh hai phẹp chủp trãn
cng mäüt táúm phim tỉì hai vë trê ri chm tia cạch nhau mäüt âoản c v cng cạch táúm
phim mäüt khong F (h. 2.16)

Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 23 of 168

16


Hỗnh 2.16. Sồ õọử xaùc õởnh
caùc õỷc trổng khuyóỳt tỏỷt
x=

Hỗnh 2.17. Vë trê khuyãút táût

cF
c+c'

Khi caïc khuyãút táût trong kãút cỏỳu coù kờch thổồùc nhổ nhau, nhổng hỗnh aớnh cuớa
chuùng nháûn âỉåüc trãn phim cọ thãø cọ kêch thỉåïc v cỉåìng âäü täúi khạc nhau ty thüc
gọc lãûch giỉỵa hỉåïng khuút táût våïi hỉåïng chm tia ri (h. 2.17). Trong trỉåìng håüp ny,
âãø xạc âënh chênh xạc cạc âàûc trỉng hỗnh hoỹc cuớa khuyóỳt tỏỷt trong thổỷc tóỳ cỏửn phaới thỉûc
hiãûn hai phẹp ri chủp chm tia phọng xả theo hai hỉåïng khạc nhau.
2/ Phỉång phạp siãu ám trong kim loải :
Phỉång phạp kiãøm tra cháút lỉåüng kim loải bàịng soùng sióu ỏm dổỷa trón cồ sồớ
nghión cổùu quaù trỗnh lan truưn sọng dao âäüng ân häưi cọ táưn säú tỉì 0,5 âãún 25 MHz
trong mäi trỉåìng váût liãûu ca kóỳt cỏỳu. Quaù trỗnh thổỷc hióỷn caùc pheùp kióứm tra cọ thãø theo

nhiãưu ngun l khạc nhau nhỉ : bọng táût, xung âäüi, cäüng hỉåíng, täøng tråí v dao âäüng
tỉû do; trong âọ dng phäø biãún v cọ hiãûu qu nháút l phỉång phạp d bọng táût v
phỉång phạp xung ngừt quaợng.
a. Phổồng phaùp doỡ boùng tỏỷt (h. 2.18)

Hỗnh 2.18.
Phổồng phạp
d bọng táût

Tỉì mạy phạt cao táưn (1) tảo mäüt âiãûn trỉåìng thay âäøi truưn âãún cạc táúm ạp âiãûn
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 24 of 168

17


(piezo) trong âáưu phạt (2) s tảo ra chm siãu ám. Khi chm siãu ám âọ truưn qua sn
pháøm hay kãút cáúu kho sạt (6), kãút qu s nháûn âỉåüc mäüt trong nhỉỵng trỉåìng håüp sau :
- Nãúu trãn âỉåìng dao õọỹng khọng gỷp phaới caùc khuyóỳt tỏỷt thỗ caùc sọng dao âäüng
ân häưi s truưn thàóng âãún âáưu thu (3). Cỉåìng âäü siãu ám nháûn âỉåüc åí âáưu thu
(3) gim thua cỉåìng âäü ca chm siãu ám phạt ra tổỡ õỏửu phaùt (2). ióửu naỡy cho
thỏỳy, trong quaù trỗnh lan truưn cọ sỉû máút mạt nàng lỉåüng do hiãûn tổồỹng phaớn xaỷ,
suy giaớm vaỡ sổỷ sai lóỷch hỗnh hoỹc. Trỉåìng håüp kãút cáúu kho sạt cọ chiãưu dy khäng
thay âäøi, hai màût âäúi phàóng v song song våïi nhau, váût liãûu hon ton âäưng nháút,
âáưu thu siãu ám (3) âỉåüc gàõn chàût vo bãư màût kãút cáúu v âäưng truỷc vồùi õỏửu phaùt
(2) thỗ cổồỡng õọỹ sióu ỏm thu âỉåüc sau khi qua khi mäi trỉåìng åí âáưu (3) háưu nhỉ
khäng bë suy gim; kim âäưng häư chè thë (6) chè dao âäüng quanh giạ trë cỉåìng âäü
phạt ban âáưu (h.2.18a)
- Nãúu trãn âỉåìng truưn sọng dao âäüng gàûp phaới khuyóỳt tỏỷt thỗ tuỡy thuọỹc vaỡo dióỷn
tờch tióỳt dióỷn ca chm tia siãu ám, diãûn têch bãư màût phn chiãúu ca khuút táût v
khong cạch tỉì khuút táût âãún màût sau ca kãút cáúu s xy ra ba kh nàng nhỉ

(h.2.18b),(h.2.18c), (h.2.18d).
b. Phỉång phạp xung ngàõt qung âãø d khuyóỳt tỏỷt:

Hỗnh 2.19. Sồ õọử
maùy doỡ khuyóỳt tỏỷt
bũng xung sióu ám
ngàõt qung

Mạy d khuút táût bàịng xung siãu ám âỉåüc dng ráút räüng ri trong nghiãn cỉïu
kho sạt v kiãøm õởnh caùc kóỳt cỏỳu kim loaỷi. Trón hỗnh 2.19 trỗnh by så âäư ngun l
cáúu tảo ca cạc mạy siãu ám d khuút táût trong kim loải gäưm : bäü pháûn phạt sọng cao
táưn (1) truưn âãún bäü pháûn tảo xung lỉåüng ngàõt qung (2), tỉì âáúy phạt ra nhỉỵng xung
âiãûn trong thåìi gian 1 - 5 micro -giáy, räưi ngỉìng phạt vi chủc micro-giáy v lải phạt.
Xung âiãûn âỉåüc phạt ra sau khi qua táúm ạp âiãûn trong âáưu d (3) biãún thnh sọng siãu
ám cao táưn truưn vo mäi trỉåìng váût liãûu ca kãút cáúu (4); mäüt pháưn nh sọng siãu ám
khäng truưn qua âỉåüc màût tiãúp xục våïi mäi trỉåìng váût liãûu â quay tråí vãư táúm ạp âiãûn
trong thåìi gian ngỉìng phạt xung, âãø âỉåüc biãún thnh âiãûn nàng truưn âãún bäü khúch
âải tên hiãûu (5) vaỡ õổồỹc chố thở trón maỡn hỗnh (6) bũng mọỹt tên hiãûu xung (1). Soïng siãu
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 25 of 168

18