Luận văn thạc sỹ NGHIÊN CỨU VÀ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG CỦA ĐẤT PHỤC VỤ CHO VIỆC THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHỊU TẢI ĐỘNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
**************************
LÊ TRỌNG NGHĨA
ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU VÀ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC
ĐẶC TRƯNG ĐỘNG CỦA ĐẤT PHỤC VỤ CHO VIỆC
THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHỊU TẢI ĐỘNG

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
MÃ SỐ NGÀNH : 31.10.02
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2003
LỜI CẢM ƠN
Hơn 2 năm trôi qua, là khoảng thời gian đủ dài mà em đã
theo học cao học ngành Công trình trên đất yếu tại Trường Đại học
Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh. Hôm nay, em đã kết thúc tất
cả các môn và hoàn thành Luân văn Thạc só này là phần lớn nhờ
sự giảng dạy và hướng dẫn nhiệt tình và đầy lương tâm trách
nhiệm của các Thầy Cô phụ trách môn học của Ngành. Cuối cùng
em đã hoàn thành Luận văn Thạc só với đề tài: Nghiên cứu và Thí
nghiệm xác đònh các đặc trưng động của đất phục vụ cho việc thiết kế
các công trình chòu tải động. Luận văn này sự tổng kết các kiến thức
đã học và sự nổ lực của bản thân trong việc nghiên cứu một đề tài
khoa tương đối mới đồng thời cũng là nền tảng để em em nghiên
cứu tiếp sau này.
Với tấm lòng một Kỹ sư và Học viên cao học sắp thành Thạc só, em
xin được gởi lời nói của mình:
• Sự kính trọng, và cảm ơn sâu sắc đến Thầy CHÂU NGỌC ẨN và
Thầy VÕ PHÁN đã hướng em làm đề tài trong suốt 7 tháng qua.
Sự hướng dẫn nhiệt tình và rất chuẩn mực của hai Thầy đã mởû

ra và tạo cho em hướng đi mới trong việc tìm tòi và nghiên cứu
một vấn đề khoa học. Không chỉ thế, hai Thầy còn không ngừng
dẫn dắt em trong công tác chuyên môn ở Trường.
• Sự kính trọng và biết ơn cao cả đến Thầy LÊ BÁ LƯƠNG, chủ
nhiêm ngành Công trình trên đất yếu, dã truyền đạt hết kiến
thức của người cho chúng em trong tất cả các môn học Thầy phụ
trách. Đồng thời cảm ơn Thầy đã tham gia chấm phản biện cho
em Luận văn Thạc só này.
• Sự kính trọng và biết ơn cao cả đến Thầy NGUYỄN VĂN THƠ đã
nhiệt tình truyền đạt cho chúng em kiến thức của người trong
các môn học Thầy phụ trách. Đồng thời cảm ơn Thầy đã tham
gia chấm phản biện cho em Luận văn Thạc só này.
• Cảm ơn Bộ môn Đòa cơ Nền-Móng, quý Thầy Cô và các bạn đồng
nghiệp trong Bộ môn cũng như trong Khoa Kỹ thuật Xây dựng đã
tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt Luận văn Thạc só này.
• Cảm ơn Phòng Đào tạo sau Đại học và Trường Đại học Bách
Khoa đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn tất khoá học
này.
• Và cuối cùng niềm động viên tinh thần lớn nhất để tôi
hoàn thành tốt Luận văn Thạc só này là gia đình, đặc biệt là Ba
Mẹ, đã không ngại khó khăn nuôi dưỡng và luôn hy vọng kết
quả thành tích học tập ở tôi. Con xin chân thành cảm ơn Ba
Mẹ, gia đình đã giúp đở con hoàn thành khóa học, và Luận văn
Thạc só này là món quà cao q nhất mà con xin tặng cho gia
đình.
Với khả năng và sự hiểu biết của tôi hiện tại chắc chắn sẽ
không tránh được những sai lầm nhất đònh xin quý Thầy và độc giả
bỏ qua và chỉ dẫn cho tôi trong việc hoàn thiện hơn nữa vốn kiến
thức của mình.
Trân trọng kính chào!

Lê Trọng Nghóa
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU VÀ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG
CỦA ĐẤT PHỤC VỤ CHO VIỆC THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHỊU TẢI
ĐỘNG
TÓM TẮT
Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, việc tính toán các công trình
xét đến tính chòu tải động của đất nền bên dưới là rất ít. Nó chỉ được
quan tâm chỉ ở các công trình mang tính quan trọng như nhà máy năng
lượng hạt nhân, nhà máy điện,…một phần là do các thiết bò thí nghiệm
để xác đònh các thông số động còn chưa phổ biến, và các đề tài nghiên
cứu về đất chòu tải động còn ít. Do đó mục đích của đề tài là đi vào
nghiên cứu xác đònh các thông số cần thiết để tính toán nền chòu các tải
động.
Phần đầu của Luận văn sẽ đi vào nghiên cứu tìm hiểu về việc lan
truyền động trong đất vớiø các thông số động và các thí nghiệm mà hiện
nay trên thế giới đang dùng để xác đònh các thông số này. Phần này chỉ
mang tính tìm hiểu lý thuyết là chính.
Phần tiếp theo sẽ đi vào thí nghiệm xác đònh các thông số động
có thể được bằng các thiết bò thí nghiệm trong phòng. Thiết bò thí
nghiệm cụ thể là máy cắt trực tiếp và máy nén 3 trục và các thông số
thí nghiệm được chủ yếu là E và G. Mẫu đất dùng làm thí nghiệm trong
đề tài là đất cát và đất sét yếu ở thành phố Hồ Chí Minh.
Trong phần kết luận của luận văn sẽ đưa ra các nhận xét về việc
lựa chọn thí nghiệm động và phân tích các thông số thu được từ các thí
nghiệm. Ngoài ra tác giả cũng đưa ra các mặt hạn chế của các thí
nghiệm và hướng nghiên cứu tiếp. Đề tài chỉ mang tính chất lý thuyết và
các thí nghiệm chỉ mang tính chất nền tảng cho việc nghiên cứu tiếp sau
này.

SUMMARY OF THESIS
THEME OF THESIS
STUDY AND DETERMINE THE COEFFICIENTS OF SOIL DYNAMIC
TO APPLY FOR COMPUTING THE WORKS UNDER DYNAMIC LOADING
ABSTRACT
In Vietnam condition, it is unusual to consider to capacity of soil
under dynamic loading on calculating the works. It is only concern on
nuclear power or electricity power constructions because of no popular of
dynamic soil test equipments and the scarce in the field of soil dynamic
research. Therefore, the main purpose of thesis is study and determines
the coefficients of soil dynamic to apply for computing the works under
dynamic loading.
In the first part of the thesis, it is the research of properties of
stress wave through the soil medium and the tests is used to determine
these properties.
In the next part of the thesis, the ordinary laboratory tests are
used to determine the coefficients of soil dynamic. That tests include
direct shear test and triaxial test and the determined coefficients of soil
dynamic is only E and G. The tested soil specimens are loose sand and
silt clay in Ho Chi Minh City.
Conclusion of the thesis, the coefficients of soil dynamic results of
the above tests are analyzed and made comments. Beside that, author
has analyzed limit concern of the tests and proposed continuous research
forward. It is only the thesis reference and foundation for the next
research.
MỤC LỤC
PHẦN-I TỔNG QUAN 1
CHƯƠNG-1 TỔNG QUAN 1
1.1- ĐỘNG TRONG ĐẤT NỀN 1
1.2- KHẢO SÁT ỨNG XỬ CỦA ĐẤT DƯỚI TẢI TUẦN HOÀN BẰNG CÁC

THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG 3
CHƯƠNG-2 TÁC NHÂN GÂY ĐỘNG VÀ ỨNG XỬ ĐỘNG CỦA ĐẤT 20
2.1- TÁC NHÂN GÂY ĐỘNG 20
2.2- ỨNG XỬ ĐỘNG CỦA ĐẤT NỀN 33
PHẦN-II NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN 48
CHƯƠNG-3 NGHIÊN CỨU CÁC THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ
ĐỘNG 48
3.1- CÁC THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG 48
3.2- THÍ NGHIỆM NGOÀI HIỆN TRƯỜNG 64
3.3- SỰ TƯƠNG QUAN CỦA MUN CHỐNG CẮT VÀ TỶ SỐ GIẢM
CHẤN VỚI CÁC THÔNG SỐ KHÁC 82
CHƯƠNG-4 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG CỦA ĐẤT TRONG ĐIỀU
KIỆN VIỆT NAM 92
4.1- CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ĐẤT THÍ NGHIỆM 92
4.2- THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP 93
4.3- THÍ NGHIỆM BA TRỤC 95
PHẦN-III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96
CHƯƠNG-5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96
5.1- KẾT LUẬN 96
5.2- KIẾN NGHỊ 98
CHÖÔNG-1 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
1/-BRAJA.M.DAS. Priciples of soil dynamics.PWS-KENT Puplishing
Company
2/-G.N.PANDE AND O.C.ZIENKIWICZ. Soil mechanis transient and cyclic
loads and constitutive relation and numerical treatment.JOHN WILEY &
SONS
3/-KAMESWARA RAO.Vibrationanalysis and foudation dynamics.
WHEELER PUBLISHING
4/-Proceedings of Dynamics of soils and earth-quake engineering VII.
5/-The US Deparment of Defense Hand-book.Soil dynamics and special

design aspects
6/-WILLIAM.T.THOMSON.Theory of vibration with applications.Prentice
-Hall international company editions
1.1-
TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN
Họ và tên : LÊ TRỌNG NGHĨA
Sinh ngày : 28-2-1979 TẠI TIỀN GIANG
Đòa chỉ liên lạc : BỘ MÔN ĐỊA CƠ NỀN MÓNG
Số điện thoại : 088636822
QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
1996-2001: HỌC TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH –
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG – CHUYÊN NGÀNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG
VÀ CÔNG NGHIỆP
2001-2003: HỌC VIÊN CAO HỌC TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TP. HỒ CHÍ MINH
QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC
Từ 2001 đến nay: CÔNG TÁC VÀ HỌC TẬP TẠI TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
TP.HỒ CHÍ MINH.
PHẦN-I TỔNG QUAN
CHƯƠNG-1 TỔNG QUAN
1.1- ĐỘNG TRONG ĐẤT NỀN
Trong quá trình phát triển đất nước theo hướng công nghiệp hoá
hiện đại hoá thì các công trình xây dựng ở Việt Nam đòi hỏi phải có sự
đáp ứng cao hơn. Các nhà máy điện, nhà máy sản xuất,… với các cổ máy
hoạt động thường xuyên gây ra các dao chấn động lan truyền trong đất
nền. Đi sâu hơn nữa, xét đến các móng công trình nhà cao tầng chòu các
tải xung gió, hay các dàn khoan dầu, đê đập chòu các tác dụng động của
sóng thì các ảnh hưởng động này đều truyền xuống nền đất bên dưới
công trình.
Ứng xử của đất dưới tải trọng tónh là đề tài phức tạp đã lôi cuốn

nhiều nổ lực nghiên cứu trong suốt nhiều thập niên qua và mãi cho đến
ngày nay. Tất nhiên khó khăn của vấn đề là vì đây là vật liệu tự nhiên
hai pha. Trong những năm gần đây phản ứng của móng công trình dưới
tải trọng động gây ra bởi động đất, hay các tải trọng lặp chậm hơn gây
cho công trình biển hay các công trình ngoài khơi bởi tác động của sóng
biển. Điều đó làm tăng sự phức tạp của mối quan hệ giữa sự thiết lặp
các công thức và các luật lệ cơ bản. Hiện nay các kết quả nghiên cứu
thực nghiệm và lý thuyết tiến triển trên lónh vực này là vô cùng lớn đến
nổi mà các kỹ sư thực hành cảm thấy khó cho phép để phát triển ứng
dụng và có rất ít sự chỉ dẫn khi đưa vào thực tiển tính toán công trình.
Như vậy, trong quá trình tính toán các công trình như trên ta phải
xét đến sự thay đổi của đất trong cả quá trình chòu tải động.
Ngoài các yếu tố động trên thì động đất cũng là yếu tố gây ra sự
thay đổi khả năng chòu tải của công trình. Mối nguy hiểm của động đất
gay ra cho các công trình thì không thể lường trước được, nó có thể gây
ra sự phá hoại của công trình thông qua sự phá hoại của kết cấu nền
bên dưới làm giảm sức chòu tải của đất nền và có thể dẫn đến sự hoá
loãng của toàn bộ nền bên dùi nên chúng ta phải nghiên cứu để một
phần nào đó kiểm soát được mối đe dọa này.
Bên cạnh đó, sự hoá lỏng của đất do tải động đất hay tính tự hoá
lỏng của nó cũng gây ra sự phá hoại cho công trình
Các hình ảnh minh họa dưới đây cho thấy sự phá hoại của kết cấu
công trình do động đất và phá hoại nền bên dưới do sự hoá lỏng.
Hình 1: Ảnh hưởng động đất làm nhà lún và nghiêng.
Hình 2: Lớp nhựa đường phía sau bờ kè bò phá hoại do sự hoá lỏng của
nền đất bên dưới ở Cảng Taichung (29/09/1999)
1.2- KHẢO SÁT ỨNG XỬ CỦA ĐẤT DƯỚI TẢI TUẦN HOÀN BẰNG CÁC
THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG
Cơ học đất là một lónh vực nghiên cứu kỹ thuật, ở đó khá dễ dàng
thành lập thành 2 trường phái: Thứ nhất là những người tin rằng họ có

thể mô tả toán học cách thức đất ứng xử và thứ 2 là những người quan
sát sự ứng xử của đất. Cơ hội cho sự liên thông 2 trường phái này có thể
được nắm lấy nhưng lãnh vực gia tải tuần hoàn hình thành nên 1 phần
riêng của lãnh vực này ở đó trường phái đầu tiên hiện nay thiết lập cho
chính nó 1 vò trí thống trò.
Sự thống trò này vừa nảy sinh vì sự tương phản giữa trí tưởng tượng
phong phú của những người tìm kiếm mới cho việc xây dựng mô hình
toán học và sự khan hiếm dữ liệu thực nghiệm có chất lượng cao theo đó
các mô hình phải phù hợp. Sự tương phản này tồn tại với thí nghiệm
tónh hay đều và cả mô phỏng phản ứng của đất, kết quả của các thí
nghiệm tuần hoàn chòu chi phối rất nhiều bởi sự thay đổi thủ thuật thí
nghiệm.
Bất cứ sự xem xét nào thì kết quả việc khảo sát ứng xử của đất
trong phòng thí nghiệm dưới tải trọng tuần hoàn phải bắt đầu bằng việc
xem xét thiết bò và thủ thuật thí nghiệm được dùng để khảo sát ứng xử
này - Một lónh vực vẫn đang được nghiên cứu để có được sự hiểu biết sâu
rộng hơn.
Ý TƯỞNG MỞ ĐẦU ĐỂ THIẾT LẶP CÁC THÍ NGHIỆM
Để xác đònh hoàn chỉnh trạng thái ứng suất cho 1 phân tố vật liệu
môi trường liên tục (như hình 1.1a) thì 6 thành phần ứng suất cần được
chỉ rõ. Sáu thành phần ứng suất này bao gồm: 3 thành phần ứng suất
pháp và 3 thành phần ứng suất tiếp tác động trên 3 mặt đôi một vuông
góc nhau của 1 hình lập phương tách ra từ môi trường đang xét. Một
cách khác ta có thể chọn cách xoay hướng hình lập phương để không
còn ứng suất tiếp chỉ còn các ứng suất pháp – ứng suất chính - tác động
trên các mặt hình lập phương (như hình 1.1b). Ngoài ra còn 3 thông số
nữa để chỉ ra phương của hệ trục - trục ứng suất chính. Bất cứ sự thay
đổi tải trọng nào, biến dạng sẽ phát triển trong phân tố vật liệu và 6
thông số cần xác đònh để đònh ra trạng thái biến dạng. Những thông số
này là 3 biến dạng dài và 3 biến dạng trượt (như hình 1.1c) hay 3 biến

dạng chính và hướng của chúng (như hình 1.1d). Nói chung không có 1 lí
do tại sao trục chính ứng suất và trục chính biến dạng trùng nhau.
Trong các trường hợp cụ thể, trạng thái ứng suất ban đầu của phân
tố đất hay trạng thái gia số gây ra bởi ngoại tải từ phân tố trên hay dưới
có lẽ giảm đi. Đất rời hay bất cứ kết cấu nền móng nào có chiều dài lớn
hơn nhiều so với chiều rộng, thì điều kiện biến dạng phẳng tương ứng với
0
yzxzzz
=ε=ε=ε
và
0
yzxz
=σ=σ
. Ba thành phần ứng suất và biến
dạng độc lập còn lại:
zz
σ
là ứng suất chính, không phải là 1 thành phân
độc lập, nó sẽ tự biến đổi để duy trì điều kiện biến dạng phẳng và có
thể xem như phụ thuộc vào ứng suất pháp và ứng suất trượt trong mặt
phẳng trượt
),,(
xyyyxx
σσσ
. Bên dưới trục đối xứng của 1 tải trọng hình
tròn đặt trên mặt đất nằm ngang phát triển về mọi phía thì điều kiện
đối xứng trục sẽ áp dụng
,
zxyzxy
ε=ε=ε

zzxx
ε=ε
hay
,0
xyzxyz
=σ=σ=σ
zzxx
σ=σ
.
σ
xx
σ
xy
σ
yy
σ
yz
z
x
y
ε
xx
ε
xy
ε
yy
ε
yz
z

x
y
σ
zx
σ
zz
ε
zx
ε
zz
z
x
y
σ
2
σ
1
σ
3
ε
1
ε
1
ε
1
z
x
y
(a)
(b)

(c)
(d)
Hình 1.1. Trạng thái US và biến dạng trong một phân tố.
Tuy nhiên, nói chung sự biến thiên đồng thời của 6 thành phần
ứng suất hay biến dạng sẽ diễn ra và bất cứ nổ lực nào nhằm mô phỏng
toán học ứng xử của khối đất chòu tải tổng quát đòi hỏi một mô hình đất
có thể nắm bắt được sự biến thiên đồng thời của 3 ứng suất chính và
góc xoay của cả 3 trục chính- và một mô hình như thế cần được xây
dựng dựa trên dữ liệu thí nghiệm có được từ điều kiện tổng quát tương
đương, có kết quả từ việc khảo sát thực nghiệm không gian ứng suất và
biến dạng 6 chiều.
Sự khảo sát như thế rất dễ mô tả toán học nhưng cũng khó hình
dung và cũng khó áp dụng trong các thí nghiệm được kiểm soát đối với
các mẫu thí nghiệm trong phòng. Hầu hết các thiết bò thí nghiệm trong
phòng có 2 hay quá lắm là 3 bậc tự do. Thật quan trọng khi đánh giá
rằng các thiết bò khác nhau được giới hạn dòch chuyển trong các vùng
khác nhau của không gian ứng suất hay biến dạng; đất là vật liệu có
tính phi tuyến cao và phụ thuộc vào lộ trình và mặc dù có thể mô tả
trạng thái hiện hành hay những thay đổi của trạng thái trong các thiết
bò khác dưới hình thức một loạt các thông số; như ứng suất và biến dạng
chính hay các bất biến của ứng suất và biến dạng. Thì cũng chẳng có lí
do gì đặt biệt là tại sao ứng xử của phân tố đất, được khảo sát riêng
biệt, phải hoá ra đồng dạng trong khuôn khổ tham khảo chung. Cách
duy nhất là ứng xử của đất theo các lộ trình khác có thể được so sánh
bằng cách xây dựng một mô hình đất với một loạt tiên đề cơ bản và
kiểm tra mô hình này so với ứng xử quan sát được. Tuy nhiên, nói cách
khác, thật có giá trò khi có thông tin hoàn hảo về các thành phần ứng
suất và biến dạng cho một phân tố thí nghiệm để sự khác biệt trong ứng
xử có thể quan sát được trong khuôn khổ tham khảo chung.
p’

q
σ
1
’
p’
O
B
A
E
C
D
F
σ
2
’
σ
3
’
A
O
B
F
D
C
E
σ
2
’
σ
1

’
σ
3
’
ε
2
ε
3
v
O
b
a
d f
c e
ε
1
F
ε
2
ε
3
e f
c
a
a
b
d
ε
1
O

(a)
(b)
(c)
(d)
Hình 1.2. Lộ trình ứng suất và lộ trình biến dạng không gian ứng suất và
không gian biến dạng.
Rõ ràng các thí nghiệm cần được thực hiện trong một tầm tổng
quát càng nhiều các thiết bò càng tốt để không gian ứng suất và biến
dạng càng rộng càng tốt. Không gian ứng suất và biến dạng chính cung
cấp một phương tiện hữu dụng để so sánh khả năng của các thiết bò có
sẳn. Vì đây là không gian 3 chiều, nên lộ trình theo mỗi chiều có thể
được biểu diễn bằng 2 hướng nhìn vuông góc nhau như hình 1.2 (a,b,c,d),
trong mỗi trường hợp một hướng nhìn xiên xuống mặt phân chia
(deviator plane) (
321
σ=σ=σ
) hay (
321
ε=ε=ε
) (hình 1.2 b,d) và một
hướng nhìn vuông góc trong đó trục thuỷ tónh và một trục nữa xuất hiện
trong hướng thực (hình 1.2 a,c).
Một phân tố đất bên dưới bán không gian rộng lớn sẽ chòu nén 1
chiều theo lòch sử đòa chất. Nó có thể hiện thời trong trạng thái cố kết
thường (OA và Oa) hay trạng thái quá cố kết (OAB và Oab). Trong nền đất
bên dưới một tải trọng kéo dài hay phía sau một tường chắn dài cũng
như một cách xấp xỉ dưới một dàn khoan trọng lực ngoài khơi chòu tải
trọng do sóng thì phân tố có thể chòu lưc cắt biến dạng phẳng trong điều
kiện không thoát nước - một lộ trình biến dạng trong không gian biến
dạng (ac hay bd) và có kết quả trong không gian ứng suất (AC hay BD).

Lộ trình này có thể được thỏa mãn bằng các thiết bò biến dạng phẳng
như là các thiết bò 2 trục của Hambly. Nhưng bất đồng sự liên quan giản
đơn thấy rõ, thiết bò biến dạng phẳng làm cho các trục chính ứng suất
cố đònh được sử dụng không thường xuyên cho các thí nghiệm tuần tự và
rõ ràng không bao giờ được dùng cho thí nghiệm tuần hoàn. Một thí
nghiệm cắt đơn thể tích không đổi lí tưởng cũng đi theo một lộ trình
tương tự trong không gian ứng suất chính nhưng 1 chiều phụ thật sự cần
thiết để cho góc xoay trục chính trong thiết bò đó có thể được thể hiện.
Một thí nghiệm nén 3 trục không thoát nước có thể chỉ đi theo các
lộ trình thẳng đứng trong mặt phẳng deviator (AE hay ae) hay (BF hay bf)
và rõ ràng là một thí nghiệm rất khác. Xét ứng xử của vật liệu so với thí
nghiệm biến dạng phẳng. Một phần tiêu biểu của tiêu chuẩn phá hoại
Mohr- Coulomb:

φ
′
φ
′
±
=
σ
′
σ
′
sin1
sin1
j
i
m
( i,j =

13
)
Ở ứng suất trung bình p’ không đổi được cho thấy ở hình 1.2b. Tiêu
chuẩn này có lẽ hoặc không tương ứng cho đất, nhưng lộ trình của biến
dạng phẳng và thí nghiệm 3 trục lại thỏa đối với các phần khác nhau
của tiêu chuẩn trên. Một thiết bò 3 trục thực giống cái do Hambly đề
xuất có thể khảo sát tổng thể không gian ứng suất và biến dạng chính
như thể hiện ở hình 1.2.
σ
3
’
σ
1
’
σ
2
’
H
G
σ
1
’>
σ
2
’>
σ
3
’
σ
2

’>
σ
1
’>
σ
3
’
σ
1
’>
σ
3
’>
σ
2
’
σ
3
’>
σ
1
’>
σ
2
’
σ
3
’>
σ
2

’>
σ
1
’
σ
3
’>
σ
1
’>
σ
2
’
O
Hình 1.3. Lộ trình ứng suất chuyển từ nén sang nở.
Trong khi đất đang ứng xử giống vật liệu liên tục và chưa đến mặt
phá hoại, thì còn hữu ích hơn nếu ta hình dung các lộ trình ứng suất
trong không gian ứng suất, chứ không phải thành phần ứng suất pháp và
ứng suất trượt trên bất cứ mặt phẳng đặt biệt nào. Sự dòch chuyển từ
một trạng thái nén 3 trục sang nở 3 trục (Từ G đến H của hình 1.3) được
xem như một đường trơn tru trong không gian ứng suất và trọng lực một
số đặt trưng ứng xử của vật liệu gắn liền với việc di chuyển ngang trục
thuỷ tónh. Qua trạng thái ứng suất thuần tuý thuỷ tónh, thì việc
'
1
σ
không
còn là ứng suất chính chẳng có ý nghóa: sự thay đổi và độ lớn tương đối
của các ứng suất chính diễn ra theo các lộ trình ngang qua các đường
đứt hay liền nét qua tâm (hình 1.3). Chẳng ích lợi gì khi bàn về sự đổi

hướng của các trục ứng suất chính diễn ra mỗi khi một trong số các
đường nói trên bò cắt qua. Một phân tố đất từng có lòch sử chòu nén 1
chiều (OA và oa hay OAB và Oab ở (hình 1.2), có cấu trúc dò hướng và ứng
xử dò hướng đối với sự thay đổi ứng suất hay biến dạng ngay cả khi trạng
thái ứng suất tình cờ đẳng hướng, như ở B.
Bên dưới mặt nền, một loại đất có tính dò hướng với sự dò hướng
đối xứng trục theo một trục thẳng đứng. Sự cần thiết xét sự dò hướng vào
các thí nghiệm được thực hiện trên một loại vật liệu được minh họa tốt
bởi Saada, Saada và Bianchini. Nếu trục ứng suất chính áp đặt do dụng
cụ thí nghiệm khác tương đồng với các trục dò hướng thì mẫu bò cản trở
như tự nhiên (với trục chính ứng suất và trục chính gia số biến dạng
không trùng nhau) (hình 1.4). Một thí nghiệm 3 trục trên một mẫu
nghiêng của đất dò hướng có lẽ cho chúng ta một ít dấu hiệu về sự hướng
của các đặt trưng độ bền- nếu như mẫu phá hoại trên 1 mặt phẳng riêng
biệt- nhưng lại chẳng cho ta thông tin hữu ích về ứng xử ứng suất và
biến dạng của đất trước khi phá hoại. Ngay cả một thí nghiệm 3 trục qui
ước trên một mẫu ngang cần được cắt nghóa với sự thận trọng: Nói chung
tiết diện ngang hình tròn đầu tiên không giữ nguyên trong lúc trượt mà
lại có khuynh hướng trở thành hình Ellipes- 2 thành phần biến dạng
hướng tâm riêng biệt phải được đo đạt một cách gắt gao.
P
M
P
M
P
M
M
V
V
σ

a
σ
a
P
(a)
(b)
(c)
Hình 1.4. Thí nghiệm ba trục mẫu đất dò hướng.
Bên dưới bờ dốc, các trục dò hướng không thẳng dứng mà nỗ lực
thỏa mãn lộ trình gia tải đối vối các phân tố đất trong điều kiện như thế
bằng các thí nghiệm trong phòng, kiểu mẫu không mang lại thành công.
Saada và Bianchini kết luận rằng thí nghiệm đúng duy nhất trên một
mẫu vật liệu dò hướng có trục mẫu không trùng trục dò hướng chính là thí
nghiệm trên mẫu trụ rỗng (với tỉ lệ thích hợp). Trong thí nghiệm đó
moment xoắn và tải dọc trục (và nội áp suất, ngoại áp suất tương đương)
cùng được đặt vào theo cách sao trục ứng suất chính được di trình trùng
với trục dò hướng của mẫu trong suốt thí nghiệm.
Người ta ngầm giả thuyết rằng (theo hình 1.2 a và b), ứng xử của
một phân tố đất phụ thuộc vào áp suất hữu hiệu. Điều này được minh
chứng cho ứng xử của đất chòu gia tải chậm và sẽ được chứng kiến sau
đây, nó cũng đúng cho cả ứng xử của đất chòu tải tuần hoàn. Việc khảo
sát ứng xử của đất theo ứng suất tổng cũng được quan tâm chút ít,
nhưng hiểu sự biến đổi trong ứng xử thường quan sát được thì cần thiết
liên hệ đến sự thay đổi áp suất hữu hiệu.
THÍ NGHIỆM BA TRỤC
Trong thí ngiệm 3 trục, các mẫu đất hình trụ được áp chuyển vò có
điều khiển qua 1 đóa cứng và điều khiển áp suất hông qua 1 màng cao
su. Vì màng cao su này thường được đính vào 2 đầu nên sự nở ngang của
đất rất bò hạn chế tại 2 đầu và nếu không phòng ngừa thì mẫu bò biến
dạng không điều. Phân tích ảnh hưởng của sự ngăn chuyển vò 2 đầu lên

trường ứng suất trong mẫu đã được Balla, Perloft và Pomblo cùng với
những người khác trình bày. Nhưng người ta quan tâm đến sự khám phá
hậu quả của sự ngăn chuyển vò 2 đầu lên ứng xử của đất mẫu.
Theo thực nghiệm, Richarson và Whitman biểu hiện lộ trình ứng
suất nhanh và chậm trong trường hợp không thoát nước của mẫu sét cố
kết thường (hình 1.5 a) có đo áp lực nước ở 2 đầu mẫu. Bằng chứng là áp
lực này trong thí nghiệm nhanh nhỏ hơn nhiều so với thí nghiệm chậm.
Sự ngăn cản chuyển vò 2 đầu làm tập trung biến dạng vào trung tâm
mẫu. Vì đây là mẫu cố kết thường nên áp lực nước lổ rỗng dương tăng
lên ở tâm, và trong thí nghiệm chậm nước có thể chảy đến nơi có
Gradient áp lực thấp hơn làm tăng độ ẩm ở 2 đầu trong khi vùng tâm
mẫu lại giảm (hình 1.5 b). Một ảnh hưởng đổi nghòch được quan sát trong
thí nghiệm trên mẫu cố kết trước nặng. Trong trường hợp này áp lực
nước lổ rỗng âm có khuynh hướng gia tăng trong vùng biến dạng trung
tâm.
Carter (không xuất bản) đã thực hiện phân tích phần tử hữu hạn
mẫu 3 trục, ở đây ảnh hưởng của sự thấm hữu hạn của đất cũng được
xem xét. Dòng chảy của nước lổ rỗng ảnh hưởng đến kết quả các thí
nghiệm thoát nước thông qua tốc độ biến dạng. Thí nghiệm nhanh cho
ứng xử quan sát được tương tự với ứng xử trong thí nghiệm không thoát
nước lí tưởng. Thí nghiệm chậm ứng xử giống như mot thí nghiệm thoát
nước lí tưởng. Các phân tố khác nhau của đất trong mẫu đi theo các lộ
trình hoàn toàn khác nhau (hình 1.6a). Trong một thí nghiệm không
thoát nước, mặc dù không có sự thay đổi tổng thể về thể tích mẫu,
nhưng các phân tố riêng lẻ có thể nở hoặc nén (hình 1.6b) và lại theo
các lộ trình ứng suất khác nhau.
Thí
nghiệm
nhanh
Thí

nghiệm
chậm
Thí
nghiệm
nhanh
Thí nghiệm
chậm (85%
dữ liệu)
Hình 1.5. Biểu diễn ảnh hưởng của tốc độ cắt đến lộ trình US và sự phân
bố độ ẩm theo chiều cao mẫu.
(a)
giản nở
giản nở
Vùng nén
Đường tới
hạn
(b)
Hình 1.6. Đường ứng suất của các điểm khác nhau trong mẫu ba trục.
Rõ ràng, để cho thí nghiệm 3 trục có chất lượng tốt thì việc đo áp
lực nước lổ rỗng và biến dạng phải được thực hiện trong vùng biến dạng
trung tâm của mẫu. Việc đo biến dạng trong vùng này cần có cả biến
dạng dọc trọc và biến dạng hướng kính: Người ta không thể giả thuyết
rằng toàn mẫu không thay đổi thể tích thì ngụ ý rằng không có sự thay
đổi thể tích trong vùng quan tâm.
Một ảnh hưởng xa hơn, có thể cho phép sự thay đổi thể tích không
đáng kể diễn ra trong các thí nghiệm 3 trục không thoát nước, chính là
sự thẩm thấu qua màng. Sự thẩm thấu qua màng này có ý nghóa đặt biệt
trong đất hạt thô- Lade và Hernandex đề xuất rằng ảnh hưởng này nhỏ
đối với cỡ hạt nhỏ hơn 0.1÷0.2 mm. Biên độ của sự ảnh hưởng tuỳ thuộc
vào sự khác biệt giữa áp lực lổ rỗng và áp lực buồng và vì vậy tuỳ thuộc

vào ứng suất hữu hiệu hướng kính
'
r
σ
. Như Sangrey đã chỉ rỏ, sự thẩm
thấu qua màng diễn ra do một sự thay đổi về áp lực lổ rỗng (do cắt) có
hướng thay đổi thể tích giống như trong một thí nghiệm thoát nước (do
cắt). Vậy thì sự thẩm thấu qua màng sẽ làm giảm áp suất lổ rỗng đo đạc
và Lade với Hernandex cũng quan sát thấy rằng sự chống lại hiện tượng
hóa lỏng không thoát nước cuối cùng có lẽ lại được đánh giá quá cao.
Sangrey phát hiện thấy một hiệu ứng tương tự với sự thẩm
thấu qua màng có thể làm phát sinh sự sai lệch áp lực lổ rỗng
trong các thí nghiệm không thoát nước trên mẫu sét với đóa cứng 2
đầu không ma sát, nguyên nhân là do các túi nước nhỏ kẹt lại giữa
màng và các đóa cứng theo các góc hướng trở vào.
ε
v
(b)
(c)
q
p
Quỹ tích dẽo
Quỹ tích dẽo
Hình 1.7. Ứng xử của đất có xét tính dò hướng.
Các ý tưởng phía sau việc thí nghiệm lộ trình ứng suất cho ta thấy
rằng nên cố gắng hết sức áp dụng vào các thí nghiệm trong phòng
những lộ trình tương ứng với các phân tố xem xét ngoài hiện trường. Như
chúng ta đã biết, điều này có lẽ không thể được với các thiết bò thí
nghiệm đơn giản của chúng ta đang sẵn có. Trong các trường hợp như
thế việc thí nghiệm lại đảm đương một vai trò hơi khác: không cần gắn

điều chỉnh mỗi giai đoạn của mỗi thí nghiệm bằng cách so sánh với các
lộ trình ứng suất- biến dạng hiện trường phức tạp -mà mỗi thí nghiệm
cùng cấp thông tin trên một vùng ứng xử của đất và có lẽ không có thí
nghiệm, trong thực hành, tương ứng đặc biệt dành cho các ước lượng
hiện trường. Hơn nữa, khi cố gắng làm phù hợp ứng xử của đất dưới nền
phát triển vô tận theo phương ngang, thì sự cố kết ban đầu của đất sẽ là
dò hướng. Các loại đất dò hướng ứng xử khác biệt hoàn toàn với các loại
đất đẳng hướng và sự cố kết dò hướng trong các thí nghiệm trong phòng
có tính quan trọng.
Saada đã nhấn mạnh mức độ khó khăn khi thay đổi cấu trúc cố
kết ban đầu hay hướng của hạt đất. Lewin cho thấy rằng thế dẻo dò
hướng, giảm đối với mẫu cố kết dò hướng và đề nghò rằng sự dò hướng
này rất bền bỉ ngay cả với một gia tăng liên tục cấp ứng suất. Cố kết dò
hướng nhắm vào một tỷ số ứng suất không đổi như OA (hình 1.7a) nên
áp sự thay đổi ứng suất gần với đường này. Tiếp cận trạng thái ứng suất
dò hướng tại A qua trạng thái ứng suất đẳng hướng tại B (hình 1.7b)
không chỉ sản sinh biết dạng hoàn toàn khác nhau (hình 1.7c) cho thấy
biến dạng tính được cho các lộ trình ứng suất cố kết dò hướng dùng cho
sét Nefield do Nomi thực hiện, chúng được xác đònh bằng việc dùng mô
hình sét Camlay đẳng hướng, có lẽ không nhất thiết đúng theo các tính
toán chi tiết nhưng hiển nhiên nhấn mạnh được các hiệu ứng có thể có.
THÍ NGHIỆM CẮT ĐƠN
Trong một thiết bò cắt đơn mẫu đất chòu ứng suất trượt và biến
dạng trượt trong điều kiện biến dạng phẳng và không phải điều kiện
biến dạng trực tiếp theo hướng trượt. Vậy thì
0
zzxx
=ε=ε
(hình 1.8) và hai
bậc tự do còn lại là

yx
ε
và
yy
ε
(Arthur và những người khác bàn luận về
thiết bò cắt đơn trong khi so sánh với các thiết bò thí nghiệm có thể điều
chỉnh góc xoay trục chính ứng suất và biến dạng). Kể từ khi các phân
tích đàn hôì của Roscoe người ta công nhận rằng điều kiện ứng suất và
biến dạng trong mẫu cắt đơn rất không đều chính vì sự thiết vắng các
ứng suất trượt bồ sung ở hai đầu của mẫu.
(b)
(c)
(a)
Hình 1.8. Trạng thái biến dạng cắt đơn và sự phân phối US không đều.
Điều này ẩn chứa một sự phân phối không đều ứng suất trượt trên
mặt đỉnh và mặt đáy (hình 1.8c). Không có tuyên bố về tính chất vật liệu
hay biên độ biến dạng cần cho việc đề xuất các sự phân phối ứng suất
trên: sự thiếu vắng một phần hay hoàn toàn ứng suất trượt ở hai đầu
mẫu ần chứa một số biến đổi tương tự đối với ngay cả biến dạng đàn hồi
vi phân.
Có hai loại thiết bò cắt đơn chủ yếu được dùng ngày nay. Thứ nhất,
được phát triển do các nhà khoa học tại đại học Cambridge, bọc mẫu có
mặt bằng chữ nhật giữa hai biên cứng nối khớp với nhau hay liên kết
sao cho biến dạng biên cắt đơn có thể diễn ra dễ dàng (hình 1.9a). Cái
tiếp theo, do viện đòa kỹ thuật Na-Uy, chứa mẫu có mặt bằng tròn, trong
một màng cao su với một dây xoắn ốc xung quanh (hình 1.9b).
Dây bó màng cao su
(a)
(b)

Hình 1.9. Thiết bò cắt đơn chu kỳ tiết diện chữ nhật và hình tròn.
Trạng thái ứng xuất trong thiết bò vuông đã được phân tích cho vật
liệu đàn hồi bởi Roscoe và Presvot và Hoeg. Ducan và Dunlop đã giới
thiệu một mô hình vật liệu phức tạp hơn cho phép sự phá huỷ tiến triển
và các giá trò modun dò hướng cho đất.
Lý thuyết ở Cambridge đạt được các điều kiện có sự không đều ứng
suất đã biết bằng cách đo đạc sự phân phối ứng suất trên biên với một
dải hộp tải trọng và sử dụng các đo đạc này để tạo ra trạng thái ứng
suất trong phần trung tâm mẫu, là phần ít chòu ảnh hưởng nhất do hiệu
ứng hai đầu. Vì ứng suất trên biên không đều, nên không thể có trường
hợp biến dạng bên trong đều theo các biến dạng trên biên. Phân tích
của Roscoe cho thấy rằng biến dạng phân bố đều một cách đáng kể hơn
ứng suất, nhưng các quan sát hình chụp tia X như những cái do Wood và
Budhu đề xuất lại cho thấy rằng mẫu cát hiển nhiên không bò cản trở
phát triển biến thiên độ chặt.
Trạng thái ứng suất trong thiết bò được Lucks và những người khác
phân tích. Họ kết luận rằng 70% mẫu có điều kiện phân bố ứng suất
đều. Kết luận này bò Wright, Gilbert và Saada đặt dấu hỏi cả về quan
điểm lý thuyết lẫn các thí nghiệm quang đàn hồi mà họ thực hiện để có
được việc đo đạc trực tiếp trạng thái ứng suất bên trong: họ cho thấy
rằng thiết diện tròn không thể duy trì điều kiện biến dạng phẳng và ứng
suất cắt vuông góc với mặt phẳng cắt (σ
yz
) và sự biến thiên ứng suất cắt
trong mặt phẳng cắt (σ
xy
) quá lớn để có thể bỏ qua. Một giải pháp phân
tích do Shen và những người khác đề nghò là dùng những phân tích
phần tử hữu hạn có kể đến các phần tử đất và các phần tử màn đựơc
gia cường, và minh hoạ hiệu ứng lên sự không đều của các điều kiện

biên khác cũng như ảnh hưởng lên các đặc trưng vật liệu. nh hưởng tỷ
số khác nhau giữa chiều cao và đường kính và trò số khác nhau giữa đặc
trưng vật liệu đất với đặc trưng màng gia cường cũng được xem xét. Rõ
ràng, mẫu càng dài so với chiều cao thì các đường kính càng đều hơn-
nhưng vài trong số các kết quả cần được hành xử một cách thận trọng vì
các kết luận về hiện tượng phân bố không đều sau khi biến dạng đáng
kể chòu ảnh hưởng rất lớn gây ra do các đặc trưng vật liệu thí nghiệm.
48.5< D
r
<58.5%
D
r
<48.5%
D
r
>58.5%
Hình 1.10. Sự phân phối độ ẩm trong mẫu sau 25 chu kỳ cắt.
Việc kiểm tra đúng đắn thực nghiệm hiện tượng phân bố không
đều biến dạng thể tích ở cát trong thiết bò cắt đơn hình tròn do
Casagrande cung cấp. Ông ta báo cáo các thí nghiệm trong đó các mẫu
bão hoà được đông cứng và cắt để có thể xác đònh được độ ẩm từng
phần (hình 1.10). Bằng chứng là việc duy trì thể tích tổng thể của mẫu
thí nghiệm cắt đơn là hằng số không thể ngăn sự phân phối lại nước lỗ
rỗng hay khí lỗ rỗng trong mẫu.
Màng cao su
Cát bão hoà
Áp suất không khí
Kích động
Buồng
áp lực

Mẫu 2.3
×
1.1
×
0.1m
Đế
Nắp
Khung
biên
Khối ở giữa
Hình 1.11. Cấu tạo một thí nghiệm cắt đơn lý tưởng.
Nếu những khó khăn đầu tiên trong thí nghiệm cắt đơn do ảnh
hưởng của hai đầu mẫu thì sau đó có thể cải thiện bằng cách tránh khỏi
hai đầu mẫu. Seed cho thấy một cấu hình cho một thí nghiệm cắt đơn lý
tưởng (hình 1.11a). Với một thiết bò loại này (với hai đầu không hạn chế)
và có hộp tải trọng trên các biên đỉnh, đáy, ngang thì trạng thái ứng
suất cần thiết dần dần được sinh ra. Một thiết bò cắt đơn dài được
Kovacs sử dụng để thí nghiệm những mẫu sét không hạn chế chuyển vò
theo phương ngang. Ông ta kết luận rằng tỷ số chiều dài so với chiều cao
cần ít nhất là 6 để có được kết quả tin cậy theo ứng xử trung bình quan
sát được. Một bàn rung có thể được dùng như một thiết bò loại này: De
Alba, Seed và Chan báo cáo việc sử dụng bàn rung với mẫu cát kích
thước 2.3x1.1x0.1 m để khảo sát sức chống hoá lỏng của cát. Tải trọng
được áp dụng theo một khối lượng bên trong được đặt trên đỉnh mẫu cát
(hình 1.11b). Vì vậy, lộ trình cắt thực tế được áp dụng lại phụ thuộc vào
các đặc trưng động của toàn hệ. Họ cho thấy rằng cho đến khi số chu kỳ
gây hoá lỏng, thì các kết quả được hiệu chỉnh từ thí nghiệm bàn rung rất
phù hợp với kết quả của các thí nghiệm cắt đơn trên mẫu nhỏ. Đây là
một kết quả hơi khác thường. Các thí nghiệm hoá lỏng được bàn luận
sâu hơn dưới đây: rõ ràng là ứng xử hoá lỏng đặc biệt nhạy với sai sót

và một số sai sót sinh ra trong cả hai thiết bò thí nghiệm.
Dự đònh của chúng ta là tập trung vào các thí nghiệm đơn giản
trong phòng, nhưng rõ ràng bàn rung cũng được dùng cho các khảo sát
sâu hơn ứng xử của đất dưới tải trọng chu kỳ. Một thiết bò giống như thế,
được Finn, Emery và Gupta (hình 1.11c) sử dụng, hoá ra lại là một thiết
bò cắt đơn: một mẫu đất cát được gia tải bởi áp suất không khí và được
chứa trong một thùng cứng và được rung theo chương trình sẵn có. Tuy
nhiên, thật ra để cho điều gì đó diễn ra trong mẫu này thì hiện tượng
phân bố không đều phải xuất hiện trong các bài toán từ biến khá phức
tạp.
Việc sử dụng kết của thí nghiệm cắt đơn và nỗ lực liên hệ kết quả
thí nghiệm cắt đơn với các thí nghiệm khác đòi hỏi kiến thức về tất cả
các thành phần ứng suất tác động lên mẫu đất. Nói cách khác, chúng ta
không những chỉ các ứng suất pháp và ứng suất tiếp trên đỉnh và đáy
(σ
yy
và σ
yx
) (hình 1.12a) mà cả ứng suất pháp nằm ngang σ
xx
trong mặt
phẳng biến dạng và ứng suất pháp σ
zz
vuông góc với mặt phẳng biến
dạng (hình 1.12a). Hai ứng suất pháp sau cùng này nói chung không
bằng nhau, Wood và Budhu thực hiện các đo đạc cho thấy σ
xx
tăng nhanh
hơn nhiều so với σ
zz

đối với thí nghiệm cắt đơn trên mẫu cát đặt trong
thiết bò chữ nhật. Còn trong thiết bò tròn, việc đính màng cao su vào các
dây xoắn làm cho việc đo ứng suất ngang dễ dàng nhưng thay là một gíá
trò trung bình chòu ảnh hưởng bởi các yếu tố khác nữa trong quá trình
cắt của mẫu tròn.
Hình 1.12. Các thành phần đầy đủ trong mẫu cắt đơn chu kỳ.
Ứng suất ngang thay đổi ứng với việc cắt mẫu dưới các điều kiện
không có biến dạng trực tiếp trong các mặt phẳng ngang (ε
xx
= ε
zz
=0). Việc
kiểm soát ứng suất ngang xung quanh mẫu, chẳng hạn bằng cách đặt
một thiết bi cắt đơn hình tròn trong một buồng kín dưới áp suất chất
lỏng, có thể cung cấp một cấu hình thí nghiệm lý thú, nhưng nó lại
không còn là cắt đơn nữa- và việc giữ tất cả ứng suất vuông góc với biên
bằng nhau không thể tương thích với điều kiện biến dạng phẳng (ε
zz
=0)
hay điều kiện biến dạng ngang bằng không (ε
xx
=0). Pyke mô tả một thiết
bò có các đóa tròn có khớp nối cho phép ellipse ứng suất hoàn chỉnh áp
vào biên của mẫu có hình dạng ban đầu tròn có cho phép biến dạng tiết
diện ngang tròn thành một ellipse. Điều này cũng cung cấp vài thông tin
về điều kiện trong các phần khác của không gian ứng suất nhưng không
giống nhiều lắm với cắt đơn.
Cuối cùng nơi mà những mẫu cát được chứa trong màng cao su như
trong thiết bò tròn, hai bàn rung của De Alba, Seed và Chan và được thí
nghiệm không thoát nước để áp lực nước lỗ rỗng có thể sinh ra, thì các

hiệu ứng thấm qua màng cần lại được xem xét.
CÁC KHÓ KHĂN VỀ THÍ NGHIỆM VÀ CHUẨN BỊ MẪU
Chúng ta đã thảo luận các vấn đề liên quan đến các thiết bò thường
dùng cho các thí nghiệm tải tuần hoàn đất. nh hưởng quan trọng của
các vấn đề này là những mẫu đất không thể được hành xử chính xác
như từng phần tử đất riêng biệt và cách thức thực hiện cũng như việc
cắt nghóa thí nghiệm cần được kể vào khi xem xét. Việc phân tích một
mẫu đất trở thành một bài toán từ biến tỉ mỉ và việc cắt nghóa giản đơn
có thể cho kết quả sai lầm. Không phải trong thí nghiệm ba trục cũng
không phải trong thí nghiệm cắt đơn, việc ngăn ngừa thoát nước ra hay
thay đổi thể tích của mẫu có thể bảo đảm rằng không thay đổi thể tích
hay không có sự di chuyển nước lổ rỗng trong mẫu.
Để tránh ảnh hưởng của việc tuân theo các điều kiện thí nghiệm
và ứng xử của hệ thống đo đạc nước lỗ rỗng. Các ứng xử quan sát được
trong thí nghiệm không thoát nước, thì các thí nghiệm thoát nước với thể
tích không đổi thường được quan tâm hơn. Thay đổi trong ứng suất tổng
(ứng suất hông trong thí nghiệm ba trục và ứng suất thẳng đứng trong thí
nghiệm cắt đơn) đề giữ thể tich hằng số được cắt nghóa như là sự thay
đổi áp lực nước lỗ rỗng thường được thấy trong các thí nghiệm không
thoát nước. Tuy vậy, không có sự bảo đảm rằng mẫu đất trong thí
nghiệm cắt đơn hay trong thí nghiệm ba trục thường chọn để duy trì áp
lực nước lỗ rỗng đều như là ngầm hiểu.
Bằng chứng từ màn hình điện tử tia X được Wood và Budhu báo
cáo cho thấy rằng mẫu cát chặt được thí nghiệm trong thiết bò cắt đơn
có thể dần phát triển những vùng giãn nở bên trong mẫu. Arthur và
những người khác thảo luận rất nhiều hướng có liên quan đến hướng ứng
suất chính gia số và ứng suất chính lớn nhất, theo đó vùng phá hoại
hình thành trong mẫu cát.
Ngay cả các hiện tượng trên không được quan sát cũng có thể là
các vùng phá hoại kiểu như thể vẫn hình thành trong mẫu cát trong hầu

hết các thiết bò thí nghòêm. Sự hình thành các vùng như thế lại là một
khó khăn rẽ nhánh (như Schofield và Wroth thảo luận trên sét cố kết
trước)- cát rất dễ khai thác bất cứ sự yếu kém tồn tại trước hay sự
không hoàn hảo trong khung hạt. Nhưng sự ứng xử được quan sát đối với
các thí nghiệm trên mẫu cát có thể được mong đợi lá phụ thuộc vào chi
tiết của quá trình chuẩn bò mẫu và quá trình thì nghiệm.
Gần đây có nhiều bài báo trong đó ngøi ta cho thấy nhiều ảnh
hưởng lớn của phương pháp chuẩn bò mẫu lên độ bền hay lên số chu kỳ
phát sinh hoá lỏng ở một cấp tải cho trước. Thí nghiệm hoá lỏng dường
như là một ngành nghiên cứu lớn hiện tượng logic của sự nhạy không
hoàn hảo, vậy thí những phát hiện không gây ngạc nhiên. Finn,
Pickering và Brasby cho thấy tầm quan trọng trong thí nghiệm cắt đơn
với loại có thể duy trì ma sát thích hợp trên các biên ngang- việc gia
tăng độ nhám làm tăng sức chống hoá lỏng. Đây chính là một ảnh
hưởng thiết bò khá phức tạp vì biên nhám hay độ dùng của chúng- các
gân bén cao 0.5mm mõi 2mm- khó có thể bò phá huỷ để sinh ra xáo
động cục bộ trong các mẫu có kích thước hạt 0.15÷0.6mm.