cắt trực tiếp đất ptn

Nguy ễn Thành Long 1570704
CHƯƠNG 4 : THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP
Mô tả đất: đất cát pha sét màu vàng, lẫn nhiều sỏi ,sạn nhỏ (d=0.2-0.5mm)

I. THÔNG SỐ CHUNG
- Độ ẩm W (%)
Số hiệu lon

C1

C2

m_ lon (g)

3.107

3.126

m_ lon + đất ẩm (g)

52.616

43.808

m_ lon + đất khô (g)

46.824

39.508

W (%)

13.25

11.82

Gíá trị trung bình (%)

W=12.53%

- Giới hạn Atterberg
GIỚI HẠN NHÃO

GIỚI HẠN DẺO

Số hiệu lon

C3

C4

C5

C6

C7

Số lần quay _N

10

26

39

m_ lon (g)

3.130

3.098

3.086

3.088

3.107

m_ lon + đất ẩm (g)

29.068

18.58

22.311

21.05

21.076

m_ lon + đất khô (g)

24.775

16.379

19.888

19.093

19.128

W (%)

19.83

16.57

14.42

12.23

12.16

WL=16.94%

WP=12.19%

CHỈ SỐ DẺO Ip

4.75

<7

Cát pha

Độ sệt

0.07

0
Không chặt

- Dung trọng ẩm:
Số hiệu dao vòng

1

2

m_ dao (g)

41.517

42.764

m_ dao+ đất ẩm (g)

179.664

183.304

Page 1


Kích thước dao

Nguy ễn
Thành Long 1570704
vòng
dung trọng ẩm (g/cm3)
Giá

trị

trung

2.22

bình

h (cm)

2

d (cm)

6.3

V (cm3)

62.3133

2.26
2.24

(g/cm3)

II. CẮT TRỰC TIẾP
Mô tả đất : Đất cát pha sét màu vàng, lẫn nhiều sạn sỏi nhỏ (d=0.2-0.5mm)

Cấp tải q (kg/cm2)
Số đọc Max
ứng suất cắt τ (KN/m2)
Áσp lực đứng σ (KN/m2)

0.25

0.5

0.75

18

28

32

30.74

47.82

54.66

25

50

75

C (KN/m2)= 20.496
Φ (0) = 25.56

Cấp tải
Chuyển vị

0.25

0.5

0.75

025

3.4

4

7

050

6

8

10

075

8.7

11

14
Page 2


Nguy ễn Thành Long 1570704
100

10

13

17

125

12

16

20

150

14

19

22

175

16

22

24

200

17

25

26

225

18

28

29

250

18

28

32

II-1: Mục đích thí nghiệm
Thí nghiệm cắt trực tiếp được dùng để xác định các đặc trưng độ bền của đất, các chỉ
số cơ học như: lực dính c, góc ma sát trong .
Định nghĩa: Sức chống cắt  của đất là phản lực của nó đối với ngoại lực ứng với
lúc đất bắt đầu bị phá hoại và trượt lên nhau theo một mặt phẳng nhất định.
Sức chống cắt của đất bao gồm lực ma sát và lực dính do liên kết giữa các hạt.
Phương trình sức chống cắt của đất có dạng:

   tg  c
Trong đó:

 - cường độ sức chống cắt của đất, kg/cm2.

 - Áp lực thẳng đứng, kg/cm2.
tg - hệ số ma sát;  - góc ma sát trong (độ).
c – lực dính, kg/cm2.
Sức chống cắt của đất phụ thuộc vào loại đất, trạng thái vật lý của nó (mức độ phá

hoại, thành phần cấu tạo, độ chặt, độ ẩm,…) cũng như điều kiện thí nghiệm (phương pháp
thí nghiệm, thiết bị thí nghiệm,…).
Để xác định sức chống cắt của đất người ta cần xác định  và C ứng với mỗi loại đất.
Theo công thức trên thì ta cần phải thí nghiệm tối thiểu là hai mẫu ứng với hai cấp tải trọng
khác nhau. Tuy nhiên để tránh sai số người ta thường thí nghiệm với ba mẫu và dùng
phương pháp bình phương cực tiểu để xác định  và C.
Page 3


Nguy ễn Thành Long 1570704
Trong phòng thí nghiệm có 3 thiết bị dùng để xác định sức chống cắt của đất :
Máy cắt trực tiếp (Direct Shear Test): áp dụng cho đất dính và đất rời, đơn giản, cho
kết quả trực tiếp, mặt phá hoại là mặt phẳng nằm ngang giữa 2 thớt của hộp cắt đã được ấn
định trước.
Máy nén ba trục (Triaxial Compression Test): áp dụng cho tất cả các loại đất, phức
tạp, cho đầy đủ các chỉ tiêu.
Máy nén đơn (Uncofined Compression Test): áp dụng cho đất dính, đơn giản, cho kết
quả trực tiếp, mặt phá hoại là mặt yếu nhất.

II.2 Dụng cụ thí nghiệm
Máy cắt trực tiếp
Dao vòng để tạo mẫu đất thí nghiệm có đường kính 6,3cm, chiều cao 2cm, diện tích
tiết diện ngang của dao vòng: A = 31,17 cm2.
Đồng hồ đo chuyển vị ngang, đồng hồ đo ứng lực ngang 2/1000mm, đồng hồ đo ứng
lực ngang và đồng hồ đo chuyển vị ngang có 1/100mm.
Dao, bình nước, các quả cân để tạo áp lực.
Mẫu đất nguyên dạng hay chế bị.

Page 4

Nguy ễn Thành Long 1570704

II.3 Trình tự thí nghiệm
Bước 1: dùng dao vòng ấn vào mẫu đất, gạt bằng mặt để tạo mẫu chuẩn bị cho vào
hộp cắt. Cho mẫu vào hộp cắt, đặt hộp cắt có chứa mẫu lên máy và chỉnh tiếp xúc.
Bước 2: đặt tải trọng thẳng đứng, tải trọng thẳng đứng được tính theo trọng lượng
cân chất tải, chiều dài cánh tay đòn và tiết diện ngang của mẫu đất.
VD: Với cấp tải cần thí nghiệm là q = 0.75 kN/m2
 khối lượng tải trọng thẳng đứng:
P  q * Ama�
le�
ca�
nh tay �
o�
n
u�
a�
t * Ty�
=0.75.103*31.172.10-4*

1
 0.234( N )  2.34(kG )
10

Hiệu chỉnh các đồng hồ đo về vị trí ban đầu. cho khởi động và chạy máy với tốc độ
khoảng 1mm/min. Ghi số đọc đồng hồ sau mỗi 25s cho đến khi số đọc giảm hoặc không
tăng thí ngừng máy. Số đọc lớn nhất được ghi nhận để tính toán.
Page 5

Nguy ễn Thành Long 1570704
Hệ số vòng lực: 0,442 kPa/cm2.
Bước 3: lặp lại thí nghiệm với các cấp áp lực thẳng đứng khác.
Thường, người ta thực hiện với 3 cấp tải trọng khác nhau để xác định 3 giá trị ứng
suất cắt  và lực đứng tác dụng lên mẫu , để tính các giá trị của góc ma sát trong  và lực
dính c của mẫu đất bằng phương pháp bình phương cực tiểu.

II. 4 Kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm:

Biểu đồ quan hệ giữa lực cắt  (kg/cm2) và áp lực thẳng đứng  (kg/cm2)
Công thức xác định c và :

Số liệu thu được từ thí nghiệm vàkết quả tính toán của nhóm

Page 6


Nguy ễn Thành Long 1570704

Page 7


Nguy ễn Thành Long
1570704

II.5 Nhận xét thí nghiệm
Nhận xét thí nghiệm: đây là thí nghiệm cổ xưa nhất để xác định sức chống cắt của
đất.Yếu điểm của thí nghiệm này là mặt cắt đã được định trước và diện tích tiết

diện cắt thay đổi trong quá trình cắt.
Phân tích kết quả thí nghiệm
Dung trọng tự nhiên (g/cm3)

1.51

Độ ẩm tự nhiên W (%)

75.1

Độ ẩm giới hạn chảy WL (%)

79.2

Độ ẩm giới hạn dẻo WL (%)

28.3

Chỉ số dẻo Ip

50.9

Độ sệt IL

0.92

Góc ma sát trong  (0)

18025’

Lực dính C (kG/cm2)

0.11

II.6

Ứng dụng thông số của thí nghiệm vào công thức tính toán nền móng
'
'
Kết quả thí nghiệm : u , cu hoặc  ,c và ( , c) tới hạn

Ứng dụng:
1. Tính toán các bài toán móng nông

R tc 
Theo 45-78:

m1m2
( A * b *   B * D *    D * C )
ktc

Theo Tazaghi:
Móng băng:

Pu  0.5*  * b * N  c * N c  q * N q

Móng vuông:

Pu  0.4 *  * b * N   1.3* c * N c  q * N q

HV : Lại Văn Quí - 12093155

Page 8


Nguy ễn Thành Long
1570704
Móng tròn:

Pu  0.3*  * b * N   1.3* c * N c  q * N q

2. Tính tốn các bài tốn móng sâu
Theo chỉ tiêu cơ lý:
Sức chịu tải cực hạn của cọc:
QU = Qtc = m*(u* mf *si *li + mR*AP*qP)
Trong đó:
qp  0.75*  * ( '1* dp * A ok   * 1 * L * Bok )

Với

,A ok ,,Bok

- hệ số khơng thứ ngun lấy theo ma sát trong 

Theo chỉ tiêu cường độ đất nền:
Sức chịu tải cực hạn của cọc :

QU  QS  QP  As * fs  AP * qP

(10.4)

Ma sát bên tác dụng lên cọc:
fs  ca   h' * tan a

Cường độ chòu tải của đất dưới mũi cọc tính theo công
thức:
'
qp  c * Nc   vp
* Nq   * dp * N

3. Tính tốn ổn định nền đất đắp
Cách xác định chiều cao h của đất đắp:
Cách xác định cung trượt:
Tính chiều cao ổn định tự nhiên của mái dốc cấu tạo từ đất dính:
hc 


4c
2 
N N  tg   

4 2
,

Ta thấy nếu  và c lớn thì chiều cao ổn định tự nhiên của mái dốc hc sẽ lớn.
HV : Lại Văn Q - 12093155

Page 9

Nguy ễn Thành Long
1570704
4. Khai báo thông số đầu vào các bài toán địa kỹ thuật
Ứng với từng công trình cụ thể, điều kiện địa chất thủy văn, đặc điểm thi công…
'
'
chọn giá trị ( u , cu ), (  ,c ) hoặc ( , c) tới hạn.

HV : Lại Văn Quí - 12093155

Page 10


11