Tiêu chuẩn áp dụng
22TCN355-06 : Quy trình thí nghiệm cắt cánh hiện trường
ASTM D2573: Standard Test Method for Filed Vane Shear Test in Cohensive soil
Bạn đang đọc: Thí nghiệm cắt cánh hiện trường
Mô-men xoắn và sự xoắn/ Torque and torsion
Hai lực bằng nhau và ngược chiều, tính năng trong cùng một mặt phẳng ở khoảng cách với nhau .
Độ lớn của mỗi lực được ký hiệu là F, khoảng cách giữa các đường tác dụng của chúng là d và Mô-men tạo ra sẽ là (Fxd). Nếu F đo bằng (N), d đo bằng (mm), thì Mô-men được biểu thị bằng (Nmm).
Hai lực bằng nhau và ngược chiều tạo thành một cặp tác dụng lên một đầu thanh trục. Mô-men của các lực được gọi là “mô-men xoắn – Torque” , T. (1)
Nếu như đầu kia của thanh trục được kháng lại bởi một Mô-men xoắn, thanh trục được cho là chịu sự xoắn lại dưới công dụng xoắn của hai cặp lực đối nghịch .
Một mô-men xoắn có thể được kháng lại bởi ứng suất cắt phân bố đều (Shear stress), s, trên đơn vị diện tích (N/mm2) tác động xung quanh bề mặt cong của một hình trụ được gắn vào một thanh trục. Diện tích của bề mặt cong là πdh (mm2). Do đó tổng lực theo chu vi sẽ bằng s.πdh (N) và cung cấp một Mô-men xoắn (Mô-men ngẫu lực – Resisting torque) Tr. (2)
Thí nghiệm cắt cánh hiện trường
Nguyên lý trên được sử dụng trong thí nghiệm cắt cánh để xác lập cường độ kháng cắt của đất sét mềm bằng cách đo mô-men xoắn công dụng cho đến khi hủy hoại .
Thiết bị gồm có một cánh quạt hình chữ thập có đường kính D ( mm ) và chiều cao H ( mm ), được gắn vào đầu dưới của một thanh có đường kính nhỏ. Cánh quạt quay một hình tròn trụ đất, khi tính năng lực xoắn cho thanh. Điều này được thực thi trải qua thiết bị xoắn ở đầu trên của thanh, cho phép đo mô-men xoắn tính năng .
Miễn là mô-men xoắn tính năng nhỏ hơn nhu yếu để cắt đất, nó sẽ bị kháng lại bởi một mô-men bằng và ngược lại được phân phối bởi lực kháng cắt của đất ảnh hưởng tác động lên mặt phẳng của trục xoay. Khi mô-men xoắn tính năng cho cánh quạt được tăng lên đến một giá trị chỉ đủ để làm hình tròn trụ đất quay, người ta cho rằng năng lực chống cắt tối đa, tức là cường độ kháng cắt của đất, đạt được đồng thời trên toàn bộ mặt phẳng trượt .
Tổng mô-men ngẫu lực, Tr, được tạo thành từ 2 thành phần T1 và T2, trong đó mô-men xoắn T1 được cung cấp bởi lực kháng cắt trên bề mặt xung quanh hình trụ và mô-men xoắn T2 được cung cấp bởi lực kháng cắt trên mỗi hai mặt còn lại của hình trụ.
Tr = T1 + 2T2 (3)
Áp dụng công thức (2) để tính giá trị T1
T1 = πD2Hs/2
Các ứng suất tác dụng lên 2 mặt còn lại của hình trụ. Ứng suất được giả định là phân bố đều, do đó tổng lực cắt chịu tác động lên mỗi mặt là πD2s/4 (N) (bỏ qua đường kính của thanh trục). Chiều dài cánh tay đòn không được xác định rõ ràng ngay lập tức mà thường thông qua tính toán, như phương pháp dưới đây.
Mặt tròn đáy hình tròn trụ hoàn toàn có thể được chia thành nhiều những cung nhỏ, mỗi cung xê dịch một tam giác cân có chiều cao r, trong đó r = D / 2. Nếu ứng suất ảnh hưởng tác động đồng đều trên toàn khu vực, đường lực tính năng trải qua trọng tâm của tam giác, tức là ở khoảng cách ( 2 r / 3 ) từ đỉnh. Nếu đặt tổng thể những hình tam giác lại với nhau, tổng lực công dụng sẽ ở khoảng cách 2 r / 3 ( tức là D / 3 ) từ tâm vòng tròn. Khi đó T2 sẽ bằng :
Như vậy, tổng mô-men ngẫu lực :
Nếu sức kháng cắt của đất (vane shear strength), τυ, được tính bằng đơn vị kPa, s = τυ / 1000 (N/mm2)
Gọi K = πD2 (H/2+D/6) là hệ số cánh cắt – phụ thuộc vào kích thước cánh cắt, Mô-men ngẫu lực sẽ bằng:
Tr = K.τυ
Ứng dụng thông số kháng cắt của đất và thí nghiệm cắt cánh hiện trường
Nhiều yếu tố không thay đổi trong đất tương quan đến chính sách hủy hoại trượt của một khối đất với khối đất chính. Bề mặt trượt hoàn toàn có thể là mặt phẵng hoặc mặt cong, người ta cho rằng đất dọc theo hàng loạt mặt phẳng trượt đang ở trạng thái tàn phá, tức đã đạt đến cường độ kháng cắt lớn nhất của đất .
Trong trong thực tiễn cần phải bảo vệ thực trạng này sẽ không khi nào xảy ra. Và để hạn chế biến dạng trong số lượng giới hạn được cho phép, một thông số bảo đảm an toàn được vận dụng để bảo vệ ứng suất cắt trong đất không lớn hơn một tỷ suất nhất định của cường độ kháng cắt tối đa của nó .
Dưới đây là một số ít trường hợp hoàn toàn có thể giả định hàm lượng nước trong đất không đổi khác và hoàn toàn có thể dựa vào phân tích cường độ kháng cắt không thoát nước của đất để nhìn nhận .
- Khả năng chịu lực của móng cho các cấu trúc trên nền đất sét đồng nhất bão hòa, ngay sau khi xây dựng.
- Áp lực đất trên tường chắn, đối với các điều kiện phổ biến ngay sau khi xây dựng.
- Áp lực đất chống lại hệ giằng chống tạm trong hố đào.
- Áp lực đất tác động đến đáy hố đào tạm thời trong đất sét.
- Ổn định sườn dốc ngay sau khi đào.
Sự không thay đổi của bờ kè hay đất đấp trong quy trình kiến thiết xây dựng .
Đối với việc phân tích tính không thay đổi lâu bền hơn như của tường chắn, đất đấp, đập đất, thông số kỹ thuật sức kháng cắt thoát nước sẽ được sử dụng .
Đối với phân tích ổn định lâu dài của mái dốc trong sét quá cố kết thì dựa trên thông số cường độ kháng cắt dư của đất (residual shear strength). (Skempton, 1964; Skempton & La Rochelle, 1965; Symons, 1968).
Thí nghiệm cắt cánh hiện trường hoàn toàn có thể xác lập được sức kháng cắt của đất mềm với giá trị rất nhỏ ( dưới 20 kPa ) và với độ đúng chuẩn hài hòa và hợp lý. Trong một vài trường hợp, cần phải biết giá trị này. Ví dụ, gia cố nền đất yếu bằng chiêu thức đất đấp, cường độ kháng cắt sẽ chỉ ra áp lực đè nén bảo đảm an toàn tối đa mà nền đất hoàn toàn có thể duy trì quá trình khởi đầu, và do đó hoàn toàn có thể phong cách thiết kế độ dày đất đấp trong quy trình tiến độ tiên phong. Sự cố kết sau đó làm tăng cường mức độ kháng cắt và việc thiết kế xây dựng hoàn toàn có thể triển khai theo những quy trình tiến độ dựa trên tiêu chuẩn cường độ kháng cắt .
Ngoài ra dựa trên sức kháng cắt của đất hoàn toàn có thể xác lập lực ma sát âm trong quy trình xây đắp cọc, …
0
có 0 đánh giá
5
0 đánh giá
4
0 đánh giá
3
0 đánh giá
2
0 đánh giá
1
0 đánh giá
Gửi đánh giá của bạn
Thành công
hello
Lỗi
hello
Chọn nhìn nhận của bạn
Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay
