TIỂU LUẬN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH - THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH HIỆN TRƯỜNG VÀ NÉN TRONG HỐ KHOAN

TLMH: Địa chất công trình nâng cao
I.

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH HIỆN TRƯỜNG
1. GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT:

Đường Coulomb biểu diễn sức kháng cắt của đất có dạng
t = s .tg j + c

Với điều kiện đất dính thuần túy, bảo hòa nước mà cắt nhan, không cố kết nên không
thoát nước ( gọi là UU) và khi đó ta có:
su = 0
t = cu

;

Khả năng lỗ rỗng của đất dính rất chậm nên mộtsố leiu65 để tính toán nnề móng
theo sơ đồ UU ( không cố kết, không thoát nước) là thích hợp. Tuy nhiên việc xác
định Cuu trong phòng thí nghiệm không phải lúc nào cũng thuận lội, nhất là sét nhạy
và than bùn.
Từ những vấn đề nêu trên, người ta đề xuất một loại thí ngheim65, không cần tiến
hành lấy mẫu nguyên dạng, có thể xác định nhanh chóng sức chống cắt không thoát
nước của đất yếu.
2. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:

Phương pháp cắt cánh nhắm xác định tại hiện trường sức kháng cắt của đất dính
( Đất loại sét) Bằng máy cắt cánh dưới tác động của một lực xoắn đủ mạnh để cắt đất.
Thí nghiệm thích hợp cho loại đất dính bảo hòa nước trạng thái từ dẻo mềm đến
nhão. Nguyên lý của thí nghiệm cắt cánh là ấn vào trong đất một cánh kim loại chữ thập,

sau đó quay cánh cho đến khi đất bị cắt xoay tròn (phá hủy) xung quanh trục của nó và
đo moment xoắn. Đất bị cắt trong thời gian rất ngắn, với hệ số thấm trong đất dính rất
nhỏ nên nước không kịp thoát ra ngoài, do đó thí nghiệm được xem như là sơ đồ UU. Giá
trị ứng suất tiếp được xem như sức chống cắt không thoát nước Cu ( hay Su) của đất yếu.
Kết quả cắt cánh hiện trường ở hàng loạt vị trí ở khu vực khảo sát cũng cho thấy
rằng sức chống cắt không thoát nước của đất yếu có khuynh hướng tăng theo độ sâu và
phụ thuộc vào mức độ cố kết của đất nền. Ngoài ra, kết quả cắt cánh hiện trường cho
phép đánh giá sức chống cắt của đất trong điều kiện thế nắm tự nhiên nên phù hợp với
thực tế hơn;

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 1


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Nhìn chung, tình hình khảo sát địa chất công trình hiện nay ở nước ta vẫn phổ biến
việc khoan và thí nghiệm mẫu đất trong phòng hơn là thí nghiệm ngoài trời vì điều kiện
tiến hành cũng như giá thành của nó. Đối với những công trình quan trọng, cần thiết tiến
hành việc thí nghiệm ngoài trời vì cho phép thu nhận các kết quả khách quan và tin cậy.
3. NGUYÊN LÝ THÍ NGHIỆM

Bộ phận làm việc của thiết bị thông thường gồm 4 cánh: Chiều cao cánh lấy bằng
2 lần đường kính hình trụ xoay tròn .
Độ sâu ngập cánh dưới đáy hố khoan được xác định như sau:
S=0.3h đối với đất có độ bền trung bình;
S=0.5h đối với đất mềm yếu;

Với h- chiều cao cánh;
Có thể cắt cánh không trong hố khoan và kết quả thường đáng tin cậy hơn do thể hiện
được độ bền sức chống cắt theo điều kiện thế nằm tự nhiên;
Tại mỗi độ sâu cần thí nghiệm, thí nghiệm được tiến hành bằng cách quay lưỡi cắt
600

với tốc độ
/ phút ứng với thời gian phá hủy khoảng 2 đến 5 phút. Sau đó lưỡi cắt sẽ
được xoay tiếp vài vòng rồi để yên trong khoảng 10 phút. Thí nghiệm cắt sẽ được lặp lại
lần nữa trong điều kiện đất đã bị phá hủy để xác định sức chống cắt dư của đất nền;
Sức chống cắt không thoát nước được xác định căn cứ vào giá trị moment cắt do được và
phụ thuộc vào kích thước cánh của lưỡi cắt chữ thập. Độ nhạy của đất được tính bằng tỉ
số giữa sức chống cắt không thoát nước của đất được tính bằng tỉ số giữa sức chống cắt
không thoát nước của đất ở hai trạng thái nguyên dạng và đã bị phá hoại.
4. THIẾT BỊ

THIẾT BỊ CỦA THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH:

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 2


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 1: Cấu tạo máy cắt cánh;

h

d

Hình 2: Qui ước kích thước

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 3


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 3: Thiết bị cắt cánh
HIỆN NAY CÓ KHÁ NHIỀU LOẠI THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH KHÁC NHAU, GỒM
3 LOẠI CHÍNH;

Hình 4: Mô tả Thiết bị cắt cánh

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 4


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 5: Thiết bị cắt cánh-2

Hình 6: Thiết bị cắt cánh-3

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 5


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 6: Thiết bị cắt cánh-3
a. Loại đọc ngay kết quả:

Hình 7: Lắp đặt Thiết bị cắt cánh- loại đọc kết quả ngay
đây là loại thiết bị phổ biến nhất, gồm có cống bao và mũ bảo vệ đường kính 63,5mm để
chống ma sát cho cần. cánh có nhiều kiach1 cỡ và hình dạng khác nhau, phụ thuộc vào
từng laoị đất thí nghiệm . cắt cánh có bề dày 2mm, không vát.
Cánh tiêu chuẩn có chiều rộng D=6.5cm và cao H=13cm; H=2D; thích hợp cho
đất ở trạng thái dẻo mềm;
Cánh tiêu chuẩn có chiều rộng D=3,65cm và cao H=7cm; H=2D Thích hợp cho
đất ở trạng thái chảy;

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 6


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Bệ đỡ máy công suất 5 tấn. Máy ép/ kéo thủy lực 15 tấn với bơm thủy lực.
Cần cánh có đường kính 12,7mm bao gồm cả vỏ bọc.
b. Loại ghi đồ thị trên giấy vẽ, còn gọi là cắt cánh cơ học, MVST;

Hình 8: Lắp đặt Thiết bị cắt cánh- loại cắt cánh cơ học
Thiết bị thí nghiệm là máy cắt cánh nilcon do Thụy Điển sản xuất. thí nghiệm cắt
cánh được tiến hành bằng cách ấn trực tiếpvào đất với tần xuất 2m/lần;
Thiết bị có các phần chính như sau:
Thiết bị trên amt85 đất, gồm bộ phận cắt cánh, giấy cắt, tay quay kiểm soát
moment, đai siết, đầu kẹp vào máy nén, lò xo khóa và đĩa thép đường kính 23mm.
Đầu thiết bị cắt bằng cơ có khảng 120Nm và độ chính xác <1%;
Phần thiết bị dưới đất, gồm cánh có vát kích thước 50x110mm hay 65x130mm,
đầu nối trượt (15 độ ngược chiều kim đồng hồ) cho cnầ d22mm;
Thiết bị ép thủy lực 3-5 tấn và cần nối đường kính d22;
c. Loại cắt cánh EVST:

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 7


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 9: Lắp đặt Thiết bị cắt cánh EVTS
Thiết bị thí nghiệm là máy cắt cánh điện tử EVST 2000 của hãng Geotech (Thụy

Điển) sản xuất. Thí nghiệm cắt cánh được thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất
thiết bị và tiêu chuẩn ASTM D2573-94;
Cánh loại có vát kích thước HxD=13X6.5cm được sử dụng để thí nghiệm;
5. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Trình tự của thí nghiệm cắt cánh:
Bước 1: Chuẩn bị thiết bị vật tư thí nghiệm ( hình 10)
-Kiểm tra và hiệu chỉnh thiết bị theo chỉ dẫn kỹ thuật hoặc chỉ dẫn sử dụng
của nhà sản xuất trước khi đưa ra hiện trường. Máy cắt cánh phải có chứng chỉ
kiểm định do cơ quan có thẩm quyền cấp.
Bước 2: Lắp đặt thiết bị và ấn sâu ( hình 11)
Lắp cánh cắt vào cần nối, lắp cần nối với bộ phận tạo và ghi mô men; kiểm
tra hệ thiết bị bảo đảm cần và cánh cắt thẳng đứng trước khi ấn vào trong đất.
Trong trường hợp sử dụng cánh cắt có áo bảo vệ, ấn áo bảo vệ tới chiều sâu cách
điểm cắt tối thiểu bằng 5 lần đường kính áo bảo vệ. Trong trường hợp cánh cắt
không có áo bảo vệ, lỗ khoan phải dừng trước điểm cắt tối thiểu bằng 5 lần đường
kính lỗ. ấn cánh cắt từ đáy lỗ thí nghiệm hoặc từ vị trí áo bảo vệ một lần liên tục

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 8


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

đến điểm cắt. Trong quá trình ấy, không được gây ra bất kỳ một mô men xoắn
nào.
Bước 3: Tiến hành cắt ( hình 12)

Khi cánh cắt đã ở đúng vị trí điểm cắt, tác dụng mô men lên cánh cắt với tốc độ không
quá 0,1độ/giây. Yêu cầu này đòi hỏi thời gian phá huỷ đất (thời gian cắt tới phá huỷ)
trong khoảng 2 đến 5 phút, trừ trường hợp đất rất mềm thì thời gian phá huỷ có thể tới 5
10 đến 15 phút. Đối với những loại đất cứng hơn (những loại đất có biến dạng nhỏ khi
phá huỷ), có thể giảm tốc độ cắt để nhận được quan hệ ứng suất – biến dạng hợp lý.
Trong quá trình cắt, cao độ cánh cắt phải giữ cố định.
Bước 4: Ghi nhận, xử lý số liệu số liệu tại thời điểm phá hoại (Hình 13)
Tại thời điểm đất bắt đầu bị phá hoại, ghi được trị số mô men cắt lớn nhất – mô
men cắt trạng thái nguyên trạng của đất Tu. Tiếp tục quay nhanh cánh cắt ít nhất 10 vòng,
trong thời gian không quá 1 phút, ghi được mô men cắt nhỏ nhất – mô men cắt trạng thái
phá huỷ của đất Td. Với thiết bị có bộ phận gia tải tự động, nên ghi trị số mô men theo
chu kỳ 15 giây. Trong trường hợp có tiếp xúc giữa đất và cần nối, xác định mô men gây
ra do ma sát giữa cần nối và đất Tf bằng cách quay cần nối tại chỗ (tách rời cánh cắt) ở
cùng độ sâu thí nghiệm. Xác định ma sát cần tối thiểu một lần tại mỗi điểm cắt. Đối với
loại thiết bị mà cần nối được cách ly hoàn toàn với đất xung quanh (bằng hệ áo bảo vệ),
xác định ma sát cần với áo bảo vệ (ghi chú 2) tối thiểu một lần cho mỗi điểm cắt. Nếu
thiết bị hoạt động chuẩn sẽ được xem như không có ma sát cần.

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 9


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 10: Bước 1- Chuẩn bị thiết bị vật tư thí nghiệm

Hình 11: Bước 2 -Lắp đặt thiết bị và ấn sâu - Ấn cánh cắt từ đáy lỗ thí

nghiệm hoặc từ vị trí áo bảo vệ một lần liên tục đến điểm cắt. Trong quá trình ấy,
không được gây ra bất kỳ một mô men xoắn nào.

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 10


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 12 - Bước 3- Tiến hành cắt

Hình 13: Bước 4- Ghi nhận, xử lý số liệu số liệu tại thời điểm phá hoại

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 11


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Quy trình thí nghiệm cắt cánh được tiến hànhtheo ASTM ASTMD2573-94 và TCXD
112-1984; BS 1377 part 9-4.4:
Loại đọc ngay kết quả:
Cắt trong hố khoan:
Khoan tạo lỗ đến độ sâu thí nghiệm, có thể chống hay không tùy vào khả năng giữ thành

hố khoan. Làm sạch đáy hố khoan trước khi thí nghiệm.
Ấn sâu bộ cắt cánh đến độ sâu cách đáy hố khoantối thiểu 4dhoặc 6d ( cho trường hợp
đất sét rất nhạy). Đáy hố khoan có bộ định tâm để đảm bảo cắt cánh thí nghiệm ở tâm hố
khoan.
Thí nghiệm được tiến hành bằng cách quay lưỡi cắt với tốc độ khoảng 6 đến 18 )
trong một phút ứng với thời gian phá hủy khoảng 2 đến 5 phút> đọc số trên đồng hồ.
Tipế theo lưỡi cắt sẽ đượcxoay luôn vài vóngrồi để yên trong khoảng 10 phút. Thí
nghiệm cắt sẽ được lặp lại trong điều kiện đất đã bị phá hoại.
Cắt trong ống bao bảo vệ:
Cánh cắt và cần cắt được đặt trong ống bao bảo vệ để loại ma sát giữa cần cắt với đất;
ép bộ cắt cánh đến độ sâu thí nghiệm, Ép cần cắt ra khỏi ống bao bảo vệ rồi tiến hành cắt;
Loại ghi đồ thị trên giấy vẽ, cắt cánh ấn trực tiếp:
Dùng lực nén để ấn cánh cắt, đã đượcnối với ống nén và cần xuống độ sâu cnầ thí
nghiệm ;
Lắp ráp hộp đo vào ống nén rồi tiến hành quay theo vận tốc cố định. Vận tốc này
phụ thuộc vào cơ cấu thiết bị để khống chế vận tốc góc của cánhlà đúng theo sơ đồ. Đối
với thiết bị Nilcon, người thí nghiệm,quay tay quay với vận tốc 1 vòng/s sẽ làm quay cần
trên mặt đất với vận tốc 0,2 độ / giây. Cứ quay một vòng thì đọc số 2 lần đến khi đất bị
cắt và chỉ số trên đồng hồ từ từ hạ xuống.
Sau khi đất đã bị cắt, tiếp tục quay với vận tốc nhanh hơn để đất bị cắt hoàn toàn.
Sau đó tiến hành như trên trong điều kiện đất bị phá hoại;
Ấn tiếp đến độ sâu thí nghiệm tiếp theo, thực hiện tương tự;
Loại cắt cánh điện EVST:

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 12


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Trong giai đoạn cắt bằng thiết bị Geotech, Bộ truyền động làm quay cần trên mặt
đất với vận tốc 0,1-0,2 độ / giây. Dưới đất moment sẽ tác động lên đầu nối ngay trên ở
cánh ở khoảng 15 độ đầu tiên. Sau đó moment sẽ truyền đến cánh. Số liệu được ghi nhận
trực tiếp tại bộ truyền động, và được máy tính xử lý bằng phần mềm VANE-LOG 1.03
của GEOTECH. Sau khi phá hoại, một đường congsẽ được hiển thị trên máy tính như
hình 4.6.
Sau khi đã cắt nguyên dạng, quay cần cho đất tại vị trí cắt cánh được phá hoại hoàn toàn,
để yên trong 10 phút sau đó thực hiện tương tự như cắt nguyên dạng, khi đó thu được kết
quả cắt phá hoại.
Số đo trong quá trình thí nghiệm được diễn dịch sau khi thí nghiệmvà lập thành beiu63
đồ và bảng kết quả;
Tính toán kết quả của thí nghiệm cắt cánh:
Sức chống cắt hông thoát nước được tính toán trên cơ sở giả định rằng sức chống cắt là
đồng nhất trên toàn bộ bề mặtcắt ( trên cạnh, đỉnh và đáy lưỡi cắt) > Sức chống cắt Su
được xác dịnh theo công thức;
Với Mmax là momnet xoắn lớn nhất hay giá trị moment lúc mẫu bị phá hoại được tính
như sau:
Số đo hiệu chỉnh= Lớn nhất- Số đo ma sát cần Đọc trên đồng hồ;
Hệ số hiệu chỉnh, tương đương nh7 hệ số vòng lcự, phụ thuộc vào thiết bị, xác định qua
quá trình chuẩn đồng hồ;
Su được tính cho cả trường hợp mẫu đất nguyên dạng và phá hoại;
K là hệ số cắt cánh, phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của lưỡi cắt;
Khi cánh hình chữ nhật;
Khi cánh hơi bị vát:
Với iT và IB là gốc vát phía trên và phía dưới của cánh;
Độ nhạy của đất, ký hiệu là St, được định nghĩa là tỷ số giữa cường độ của đất ở trạng
thái nguyên dạng với phá hoạiphận loại độ nhạy của đất theo bảng 4.2

6. TÍNH TOÁN VÀ TRÌNH BÀY THÍ NGHIỆM

Ưu điểm

Khyết điểm

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 13


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

-

Xác định giá trị sức chống cắt không
thoát nước Su tại hiện trường.
Nguyên lý thí nghiệm và thiết đơn
giản;
Xác định độ nhạy của đất;
Rất thích hợp với các loại đất mềm;
Đã được áp dụng khá rộng rãi trong
thời gian dài.

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

-Chỉ thích hợp với đất sét, trạng thài mềm
có Su<200kpa;
- Thời gian thực hiện tương đối lâu; không
thu được mẫu nguyên dạng;

Giá trị Su cần phải được thực hiện bởi các
công thức thcự nghiệm;
Số liệu thí nghiệm có thể bị ảnh hưởng bởi
các lớp thấu kính cát;
Thí nghiệm cho giá trị chính xác với độ sâu
không lớn hơn 20m

d /2

= π dhcu + 2 ∫ (2π dr )cu
0

Tổng sức chống cắt của đất khi phá hoại là:

Ở đây Cu- Sức chống cắt không thoát nước hay là lực dính không thoát nước hay là lực
dính không thoát nước trong sét mềm bảo hòa nucớ;
r- bán kính của mặt cắt;
Moment của tổng sức chống cắt ở trục chính là moment xoắn ở điểm phá hoại
M max = π dhcu .

M max = cuπ (

t=

M max
K

d
+
2

d /2

∫ (2π dr )c r
u

0

d 2h d 3
+ )
2
6

Sức chống cắt không thoát nước cua đất của đất được tính theo công thức:

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 14


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

M max

:
K=

Cu =

Moment xoắn lớn nhất;
π d 2h
d
(1 + )
2
3h

K: Hằng số cánh quay phụ thuộc và kích thước cánh;

M max
3, 66d 3

Trường hợp chiều cao cánh bằng hai lần đường kính:

Thí nghiệm cắt cánh trực tiếp vào trong đất thường cho kết quả khác biệt so với
kết quả thí nghiệm cắt cánh trong hố khoan.
s 1 − s 3 s '1 − s '3
cos j '
sin j '
'
'
Su =
=
=c.
+s .
1
1
2
2

1 − sin j '
1 − sin j
3
3

'

Thực tế cho thấy rằng sức
chống cắt của đất phụ thuộc đáng kể vào trạng thái ứng suất ban đầu nên phụ thuộc vào
trọng lượng bản thân đất. Thực vậy, dưới tác dụng của trọng lượng bàn than đất nền ,
mẫu đất ở độ sâu nào đó dưới mặt đất sẽ bị nén chặt tương đối và có độ chặt ( thể hiện
thông qua và e) tương ứng. Cường độ sức chống cắt của đất phụ thuộc vào độ chặt, độ
ẩm đã được nghiên cứu từ rất sớm và được trình bày trong các bài viết chuyên ngành.
Thực vậy, sức chống cắt không thoát nước của đất

'
'
Du s 3 = p + Ds 3 s 1 = p + Ds 1

Quan hệ Su, ứng suất do trọng lượng bản than hữu
hiệu p’ và sức chống cắt hữu hiệu có thể thiết lập được như sau: Xét một điểm ở độ sâu
nhấ tđịnh trong nền đất. Ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất tại điểm đó có thể xem như
p’ và Ko .p’ ( với Ko- hệ số áp lực hông). Nếu điểm đó chịu cắt trong điều kiện UU, các
thành phần ứng suất chính tổng sẽ là
và

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 15

TLMH: Địa chất công trình nâng cao
s 3' = (s 3 −Vu ) s 1' = (s 1 −Vu )

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

; áp lực nước lỗ rỗng thặng dư;

Các thành phần ứng suất hữu hiệu xác định được
'

Su
= sin j
'
c cot j '+ (s '1 − s '3 ) / 2

'

Theo vòng mohr ứng suất, khi đạt phá hoại, quan hệ ứng
suất tổng và hữu hiệu có thể viết

j

'

s 1' + s 3'
cos j '
Su = c cos j + c .
+(
− s 3' ).sin j

1
2
1 − sin j '
3
'
'
s + s3
= c ' cos j ' + ( 1
− s 3' ).sin j ' + s 3' .sin j ' .
2
'

'

'

'

ở đây: c’;

độ bền sức chống cắt hữu

hiệu. Từ đó

Mà
s 1' + s 3'
s 1' + s 3'
'
(
−s3 ) =

= Su
2
2
Su = c ' cos j ' + Su sin j ' + s 3' sin j

'

Do đó
Su (1 − sin j ' ) = c ' cos j ' +s 3' sin j

'

s 3' = s 3 − Du = K 0 p ' + Ds 3 − Du

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

(8.30)

Trang 16


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Từ chương 4:
Du = B[ Ds 3 + A( Ds 1 − Ds 3 ) = BDs 3 + A f (Ds 1 − Ds 3 )
s 3' = K 0 p ' + Ds 3 − [ Ds 3 + Af (Ds 1 − Ds 3 )]

Trong trường hợp đất bảo hòa B=1, biểu thức

được viết lại

s 3' = K 0 p ' − Af (Ds 1 − Ds 3 )]

(8.32)
Su =

Từ biểu đồ bao

s 1 - s 3 ( p ' + Ds 1 ) − ( K 0 p ' + Ds 3 )
=
2
2

2 Su = ( p ' + Ds 1 ) − ( K 0 p ' + Ds 3 )

Ds 1 - Ds 3 = 2 Su − ( p ' + − K 0 p ' )

Hay

Hay

(8.33)
s '3 = K 0 p − 2Su Af + A f p ' (1 − K 0 )

Từ (8.32) và 8.33) ta được:

(8.34)
Su =

ccosj +p ' sin j [ K 0 + A f (1- K 0 )
1+(2Af − 1)sin j

Đặt (8.34) vào vế phải của phương trình (8.30) có
thể nhận được sức chống cắt không thoát nước dưới dạng:
(8.35)

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 17


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Su sin j [ K 0 + Af (1- K 0 )
=
p'
1+(2A f − 1)sin j

Đối với nền đất yếu cố kết thường c’=0 biểu thức (8.35)có
thể được rút gọn:

Bên cạnh đó, còn có thể tìm thhấy mối tương quan giữa Su và p’ qua những phương
pháp nghiên cứu khác

7. ỨNG DỤNG CỦA THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH:

Thí nghiệm cắt cánh được sử dụng chủ yếu để tính toán móng cọc:

q = 9.Su (tip )

Sức kháng mũi đơn vị
f s = a.Su ( side )

Sức kháng ma sát đơn vị;
a

: Hệ số dính, phụ thuộc vào độ sâu ngàm cọc và lớp đất dính tốt xác định vào phương
pháp Tom,linson
D- Chiều sâu ngầm cọc trong lớp đất dính;
b- Đường kính cạnh cọc

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 18


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

Hình 14: Đồ thị xác định hệ số lực dính

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

a

8. ỨNG DỤNG CỦA THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH CHO CÔNG TRÌNH THỰC

TẾ:
Mô tả thí nghiệm: dự án : đường ô tô cao tốc TPHCM – Trung Lương - km3+450

-

Thí nghiệm cắt cánh được thcự hiện tại độ sâu 4.0m ( hình 15); 6.0m( hình 16);
8.0m( hình 17); 10m; 12m( hình 18); 14m( hình 19); 15,4m ( hình 20)

-

Dừng thí nghiệm ở độ sâu 15.4 m( hình 20)

-

Biểu đồ cường độ kháng cắt theo độ sâu ( tham khảo)

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 19


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 15: Kết quả cắt cánh ở độ sâu 4.0m

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 20


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 16: Kết quả cắt cánh ở độ sâu 6.0m

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 21


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 17: Kết quả cắt cánh ở độ sâu 8.0m

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 22


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 18: Kết quả cắt cánh ở độ sâu 12.0m

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 23

TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 19: Kết quả cắt cánh ở độ sâu 14.0m

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 24


TLMH: Địa chất công trình nâng cao

GVHD: PGS.TS. Bùi Trường Sơn

Hình 19: Kết quả cắt cánh ở độ sâu 15.4m ( hết)

Thí nghiệm cắt cánh và Thí nghiệm nén trong hố khoan

Trang 25