Chapter III-thi Nghiem Suc Chiu Tai Coc

Nguyn c Hnh B mn a K thut Khoa Cng Trnh - HGTVT

Chng III

xc nh sc chu ti ca cc bng th nghim

1 Khi nim Mc d cc phng php l thuyt dng d on sc chu ti ca cc c

nhiu tin trin trong mt s thp k gn y, d on sc chu ti theo

phng php ny cn da rt nhiu vo cc mi quan h thc nghim, bn

thc nghim. Do vy th nghim sc chu ti vn l mt phng php tin cy

kim tra, xc nh sc chu ti ca cc.

Th nghim ti trng tnh l phng php c dng t lu, y l phng

php tin cy nht xc nh sc chu ti tnh ca cc. Khi mt s phng

php th nghim khc c tin hnh, phng php th nghim ti trng tnh

c ly lm mc chun kim ton chnh xc cc phng php khc.

Tuy nhin phng php ny thng tn nhiu thi gian v gi thnh cao. Nu

k c qu trnh cht d ti hon thnh mt th nghim thng cn khong 5

ngy n 1 tun. V l do ny, phng php th nghim ti trng ng c

xut v ci tin. Trong thi gian u, phng php ng khng ng tin

cy v ch c s dng tham kho trong qu trnh ng cc. Gn y

hn, chnh xc ca phng php c ci thin ng k khi qu trnh

truyn sng ng sut c xt n, hin nay phng php ny c s dng

tng i rng ri. Tuy nhin phng php ny cn mt phng php phn

tch d liu tng i phc tp khi xt n s truyn sng ng sut. V l do

ny mt phng php tng i mi ra i, phng php tnh ng

(Statnamic). Sau y l cc phng php th nghim cp trn.

87


2 Cc phng php th nghim ti trng tnh

2.1 Phng php gia ti tng cp (maintained load test, MLT)

Theo phng php ny cc c cht v d ti tng cp. Vi mi cp, ti

trng c duy tr trong thi gian ti thiu theo quy nh hoc n khi tc

ln di cp ti trng tho mn yu cu quy nh (Tomlinson, 2001). Bng

3.1 l mt v d v thi gian cht ti theo th nghim cht ti chm ca quy

trnh Anh (BS 8004 1986).

Ti trng Thi gian ti thiu cn gi ti trng

25% Ti trng kim nh

50% Ti trng kim nh

75% Ti trng kim nh

100% Ti trng kim nh

75% Ti trng kim nh

50% Ti trng kim nh

25% Ti trng kim nh

0

100% Ti trng kim nh

100% Ti trng kim nh + 25% Ti

trng lm vic


trng lm vic


trng lm vic

100% Ti trng kim nh

75% Ti trng kim nh

50% Ti trng kim nh

25% Ti trng kim nh

0

30 m in

30 m in

30 m in

1 h

10 m in

10 m in

10 m in

1 h

6 h

1 h

10 m in

10 m in

10 m in

10 m in

10 m in

10 m in

1 h

Bng 3.1 Trnh t gia ti cho th nghim kim tra sc chu ti.

Trong ti trng cn kim nh l gi tr i din cho cc gi tr ti trng lm

vic v thng chn gi tr ln nht.

88


Thng thng cc cp c chn l 25% ti trng lm vic. Tuy nhin vic

chn cp ti l 25% c th khng xc nh c sc chu ti ti hn ca cc.

Trong cc trng hp ny c th chn cp nh hn v 12.5% ti trng lm

vic c th dng khi cc gn b ph hoi. Trong hu ht cc trng hp sc

chu ti ti hn ca cc c ly tng ng 10% ln ca cc (BS

8004:1986), hoc ti trng ti ln ca cc vn tip tc m khng c s

cht ti.

Tc 0.25 mm/hour thng c dng lm tc ln gii hn, (BS

8004:1986). i khi, vi t st 0.1 mm/hour hoc nh hn c th chn l tc

ln gii hn.

Phng php gia ti cho cc c th thc hin theo mt s cch sau y: a)

bng kch vi i trng l khi nng (thng bng b tng) (Hnh 3.1), cn ti

ln hn ti trng th nghim; b) bng kch vi i trng l cc cc neo thch

hp. Cn ch khng h i trng nh hng n ln ca cc. Trong

trng hp dng khi nng, khong cch t h khi nng n n cnh

cc khng nh hn 1.3m v khi dng cc neo n cc th nghim, tm n

tm, khng nh hn 3 ln ng knh cc v khng nh hn 2m (BS

8004:1986).

Hnh 3.1 Th nghim ti trng tnh

Th nghim gia ti tng cp cn gi l th nghim kim chng ti, n thng

c thc hin khng nh rng ln ca cc di tc dng ca ti trng

lm vic c th chp nhn c cho kt cu bn trn. Do vy trong th nghim

ny cc khng nht thit phi cht ti n ti trng ti hn. Do iu kin t

nn d thay i theo v tr, kim chng ch vi ti trng lm vic l khng .

89


ln ca cc th nghim c th tho mn di tc dng ca ti trng lm

vic nhng n c th gy ra ln ln cho cc khng c th nghim bn

cnh. V l do ny, ti trng th nghim cn phi ln hn ti trng lm vic (11/2

hoc 2 ln) (Tomlinson, 2001).

2.2 Th nghim ln vi tc khng i

Trong th nghim ln vi tc khng i, the constant rate of penetration test

(CRP), cc c gia ti theo cch m tc ln ca cc c duy tr mt

gi tr quy nh. Quy trnh Anh (BS 8004:1986) xut dng tc ln 0.75

mm/pht cho cc ma st trong t st v 1.5 mm/pht cho cc chng trong

ct hoc sn.

Ngc vi th nghim MLT, trong CRP th nghim ch dng khi t n sc

chu ti ti hn ca cc. Trong hu ht cc trng hp sc chu ti ti hn ca

cc c ly tng ng ln bng 10% ng knh hay cnh cc (BS

8004:1986). Khi cc th nghim di hoc c ng knh ln, cc yu t sau

cn xt n khi nh sc chu ti ti hn ca cc: a) bin dng n hi ca

bn thn cc, vi cc di bin dng n hi ca bn thn cc c th t n

10% ng knh cc; b) vi cc ng knh ln rt kh cht ti n ln

bng 10% ng knh cc. Vi cc cc nh vy, vic nh gi ti trng ti hn

phi xem xt t ng c tnh ln - ti trng v ln cho php ca kt

cu bn trn.

Phng php cp ti cho th nghim CRP tng t nh phng php MLT.

Tuy nhin do cc c cht ti n gi tr ti hn, cn m bo kh nng ca

h thng i trng khng xy ra tnh trng th nghim phi kt thc sm do

i trng khng . V vy th nghim ny khng ph hp vi cc ng knh

ln.

Th nghim CRP l tng i nhanh so vi MLT. V d, cc ma st trong t

st vi ng knh 600mm cn khong 1.5 hours thc hin.

90


2.3 Th nghim hp ti Osterberg

Do s pht trin ca cc khoan nhi ng knh ln, phng php th nghim

ti trng tnh thng c gi l th nghim hp ti Osterberg c s dng v

pht trin (Osterberg & Pepper, 1984).

Th nghim c thc hin bng hp ti thng c gi l hp Osterberg

hoc O-cell' (Hnh 3.2). Hp O-cell l mt thit b ging nh kch thu lc c

gn y lng ct thp hoc 1 cao no trong lng ct thp (Hnh

3.3). Khng ging nh phng php th nghim ti trng tnh thng thng, khi

ti trng c tc dng t nh ca cc, trong phng php ny O-cell tc

dng ti vo cc t mi cc bng cch gin O-cell, n c cung cp p lc

thu lc bng h thng bm thu lc. p lc ny c lun lun c theo di

trong qu trnh bm. Bng cch lm ny, sc khng mi cung cp i trng

cho sc khng ma st v ngc li. Do vy th nghim kt thc khi mt trong

cc iu kin sau xy ra: a) ti trng tc dng t n sc chu ti gii hn

ca ma st thnh bn; b) ) ti trng tc dng t n sc chu ti gii hn ca

sc khng mi; c) t n kh nng ti hn ca hp ti.

Hnh 3.3 S th nghim cho th nghim Osterberg Hnh 3.2 Hp ti Osterberg

91


Trong qu trnh th nghim, di chuyn ca nh v y hp ti c o qua

cc thanh gn vo y v nh ca hp v c ko di ln nh cc (Hnh

3.3). Trong qu trnh th nghim th chuyn v ng ln ca ng cc cng

c theo di.

Th nghim ny c mt s u im nht nh nh kinh t, kh nng gia ti cao

(n 150000 tn), an ton, khng chim nhiu din tch, c kh nng tch sc

khng mi t sc khng ma st. Cc nhc im ca phng php gm c:

cn lp t thit b trc, hp ti b b sau khi kt thc th nghim, ti trng th

nghim gii hn n 2 ln gi tr nh nht trong sc chu ti mi v sc chu

ti ma st, th nghim khng ph hp cho mt s loi cc (Poulos, 2000). Sc

cn ma st khi th nghim c gi thit l khng b nh hng bi chiu ca

chuyn ng, ln hoc xung. Tuy nhin, Wood (2003) thy rng chiu ca

chuyn ng nh hng c cng v sc chu ti ca cc.

3. Hiu ng v tc gia ti

Nhiu nghin cu ch ra rng cng ca t di tc dng ca ti trng

ng (ct vi tc nhanh) ln hn cng ca t di tc dng ca ti

trng tnh (ct vi tc chm). Hin tng ny c gi l hiu ng ca tc

gia ti v n th hin trong c t ct v t st. Tuy nhin trong t st

hiu ng ny phc tp hn rt nhiu so vi t ct. C ba yu t chnh gy ra

hin tng ny: nc l rng, mi tip xc gia cc ht, s tng tc gia

nc l rng v cc ht t (Mitchell, 1976; Pike, 1981).

Nc l rng trong t c tnh nht. Do vy khi lng nc trong t cng cao

t cng th hin tnh nht.

Mi tip xc gia cc ht cng th hin tnh nht. Mi tip xc ny c thnh

to gia cc ht khong v nc ht bm vi nc ht bm ca ht khong

bn cnh. Tnh nht ca nc ht bm cao hn nhiu so vi nc t do. Do

vy t dnh c chiu dy nc ht bm cng ln cng th hin tnh nht.

Mi lin kt gia cc ht t cng thay i ph thuc vo tc ct. Khi tc

ct chm, cc ht c thi gian sp xp theo phng c sc khng

nh nht. Trong khi tc ct cao iu ny khng xy ra. Khi ct vi tc

rt cao, t cht c xu hng tng th tch do vy p lc nc l rng m

92


hoc p lc nc l rng dng nh hn xut hin (Muir Wood, 1990; Bjerrum

et al. 1958; Crawford, 1959; Whitman, 1957). Tt c cc hin tng ny to ra

hiu ng ni trn.s

3.1 Mt s nghin cu v hiu ng tc gia ti

Gibson v Coyle (1968) thc hin th nghim nn ba trc vi c t ct v t

st vi cc tc ct khc nhau so snh sc khng ng vi sc khng

tnh. t st trong nghin cu ny c th nghim c m v ch s do

khc nhau, cc t ct c th nghim c cc cp phi khc nhau. Gibson v

Coyle kt lun rng:

Rt = Rs + RsJTvN (3.1)

Trong Rt l tng ti trng ng

Rs l ti trng tnh

JT l h s nht

v l vn tc ct

N l h s rt ra t th nghim 0.18 cho t st v 0.2 cho t ct.

Biscontin v Pestana (2001) thc hin th nghim ct cnh trong t st vi

tc ct thay i t 1mm/min n 1500mm/min. T th nghim tc gi rt ra:

)log(1po

p

uo

u

vv

SS += ; (3.2)

)(po

p

uo

u

vv

SS = ; (3.3)

Trong : vpo l tc ct tiu chun bin ca cnh c chn l 3.4

mm/min ng vi tc gc quay l 6o/min cho cnh ct 55 mm;

Suo l sc khng ct khng thot nc tng ng vi tc ct

chun

Su sc khng ct ng vi tc ct vp;

, l h s ph thuc loi t.

93


4. Th nghim ti trng ng

4.1 Khi nim

Th nghim ti trng ng thc hin bng cch th qu ba vo u cc th

nghim. Cc thit b s ghi cc lc tc dng, vn tc u cc trong qu trnh

ng v qu trnh truyn sng ng sut sau khi ng. Sc khng tnh ca cc

c d on bng cch phn tch s liu lc tc dng-vn tc ghi c vi

gi thit rng cc yu t ph thuc thi gian ca sc khng tnh ca cc c

th b qua.

Theo kinh nghim khi nng ca ba ng khong 2% ti trng ln nht cn

tc dng (Middendorp et al. 2000). Trc khi th nghim u cc cn c

chun b khng b ph hoi khi ng. Do vy b mt u cc c lm

nhn bng epoxy hoc ximng trnh hin tng tp trung ng sut.

Cc lc tc dng c tnh t s o ca bin dng k dn cch u cc 1

khong bng hai ln ng knh cc theo phng trnh sau:

F = E.Ap. (3.4) Trong F l lc tc dng

E l m un n hi ca cc

Ap l din tch tit din cc

l bin dng ca cc M un n hi ca b tng khng phi l hng s m n ph thuc vo tui

v cht lng ca b tng, ph thuc vo tc gia ti, thm ch ph thuc

vo nhit ca b tng (Middendorp & Foeken, 2000). Do cc kh khn

ny, m un n hi, E, c c tnh gin tip t phng trnh sau:

E = c2 (3.5) Trong c l vn tc sng ng sut

l mt ca vt liu Tc sng ng sut c tnh t:

c = 2L/T (3.6)

94


L l chiu di cc

T l khong thi gian sng ng sut cn thit i t u cc n mi cc v

quay tr li u cc.

C nhiu cch xc nh sc chu ti tnh ca cc t th nghim ti trng

ng. Tuy nhin y ch trnh by phng php thng dng nht hin nay

l phng php c xt n s truyn sng ng sut.

4.2 Phng trnh truyn sng ng sut

Qu trnh tc dng 1 ngoi lc vo mt vt th l mt qu trnh ng. Tuy

nhin khi tc gia ti chm qu trnh bin dng c th xem l cc bc k

tip nhau trong vt th trng thi cn bng tnh. Thc ra ng sut trong

vt th khng truyn tc th t vng tc dng ti trng n cc vng khc ca

vt th. Cc ng sut v bin dng c truyn t cc phn t n cc phn

t vi mt tc nht nh (tc c), do vy cc ng sut v bin dng tng

ng khc nhau t phn ny n phn khc trong vt th.

Mt cc c th c coi nh 1 thanh hnh tr mnh b tc dng 1 lc t ngt

ti u tri nh Hnh 3.4.

d -A( + dz ) dz

z A A

B B

dz

u

dz

-A

Hnh 3.4 Cc lc tc dng ln phn t

95


Mt sng nn c to thnh u tri ca thanh v di chuyn t tri qua

phi. Ti thi im, t, phn mt trc ca sng nn ti z (AB), trong khong

thi gian dt, sng ng sut truyn n mt ct ngang AB cch AB mt

khong dz. Do vy dz = cdt trong c l tc sng ng sut. p dng nh

lut 2 ca Newton ta c:

F = ma (3.7)

Trong F l lc tc dng vo phn t AB-AB (F = )]A(-[A- dzz

+ ) m l khi lng (m = Apdz)

a l gia tc ( 22

tua

= )

Ap l din tch mt ct ngang

u l bin dng ca phn t AB-AB

Nh vy Phng trnh 3.7 tr thnh:

2

2

pp )](A-[A- tudzAdz

z p =

+ (3.8) Sp xp li Phng trnh 3.8 ta c:

2

2

tu

z =

(3.9) Gi thit nh lut Hooke c th p dng cho vt liu thanh ta c:

E=

(3.10)

Trong l bin dng tng i, u/ z. Thay th = u/ z trong cc Phng trnh 3.9 v 3.10 ta c:

2

2

2

2

zuE

tu

=

(3.11)

y l phng trnh vi phn cho qu trnh truyn sng ng sut. Vn tc ca

sng ng sut c tnh theo cng thc:

Ec = (3.12)

Thay th 3.12 vo 3.11, phng trnh truyn sng tr thnh:

2

22

2

2

zuc

tu

=

(3.13)

96


Nu nh ngha v l tc ca phn t, n c tnh theo cng thc:

tuv

= (3.14)

Phng trnh 3.14 c th c tnh theo:

EAFc

dtdz

EAF

dtdz

tuv

pp

==== (3.15)

T Phng trnh 3.15, lc tc dng c th c tnh theo cng thc:

Zvvc

EAF p == or F

EAcv

p

= (3.16)

Trong Z = c/(EAp) c gi l tr khng ca cc.

4.3 Sc khng ng ca cc

Sng nn c to thnh do tc dng ca ba s di chuyn dc theo cc vi

vn tc l, c, trong qu trnh di chuyn n s tng tc vi sc cn ma st dc

theo cc, s tng tc ny s lm thay i ln ca sng ng sut. Khi sng

ng sut chuyn n mi cc, n s tng tc vi sc cn mi cc v to ra

mt sng phn x. xc nh gi tr ca s tng tc do sc cn ma st ta

c th xem xt cc phn t nh ca cc trong sc cn ng ma st thnh

cc c xem l lc tp trung, Ts (Hnh 3.5).

Hnh 3.5 Vn tc cc v tr dc theo cc theo thi gian

97


Thi im t Thi im t+ tNt Vn tc ti t

velocities

Vn tc sau mt s gia thi gian

Cc Cc

( v u ) i+1

( v u ) i ( v d ) i

( v d ) i - 1 i - 1

i

i +1

Sc khng

Ti-1

Ti

T i - 1 (vu)i- 1 = ( v u ) i + 2Z

T i (vu)i = ( v u ) i+1 + 2Z

T i - 1 (vd)i = ( v d ) i - 1 - 2Z

T i (vd)i+1 = ( v d ) i - 2Z

Hnh 3.6 Vn tc cc v tr dc theo cc theo thi gian

Bng cch dng phng trnh cn bng v tnh lin tc v vn tc cho phn t

cc v ly Ts l dng khi tc dng vo cc hng ln pha trn v m khi

ngc li, ta c cc phng trnh sau (Benamar et al. 1992; Fleming et al.

1992):

Fd1 Fd2 = -Ts/2 (3.17)

Fu2 Fu1 = Ts/2 (3.18)

Trong Fd1 sng ng sut di chuyn xung trc khi tng tc

Fd2 sng ng sut di chuyn xung sau khi tng tc

Fu1 sng ng sut di chuyn ln trc khi tng tc

Fu2 sng ng sut di chuyn ln sau khi tng tc

Do vy gi tr ca sng ng sut xung gim mt na tng sc khng ng

ma st thnh bn ca cc (Ts/2). Trong lc sng ng sut ln tng Ts/2.

Tng t, dng phng trnh cn bng cho mi cc, sng phn x sau khi

tng tc mi c th tnh theo cng thc:

Fu = Qb Fd (3.19)

98


Trong Qb l sc khng ng ca mi cc

Fd l sng ng sut hng xung ti mi cc

Fu l sng ng sut phn x ti mi cc

Kt qu l, sau khi tng tc lc ban u s gim mt na tng sc khng

ng dc theo cc (Ts/2) khi ti mi ti thi im t = L/c, y L l chiu di

cc v c l vn tc sng ng sut.

Fd = Fo Ts/2 (3.20)

Trong Fo l lc hng xung ban u.

T Phng trnh 3.19 v 3.20, lc phn x hng ln mi cc l:

Fu = Qb Fd = Qb (Fo Ts/2) = Qb Fo + Ts/2 (3.21)

Trn ng tr v u cc, n s tng thm mt lng l mt na sc cn

ng ma st ca cc, c lc cui cng tr v thi im t = 2L/c l:

Fur = Fu + Ts/2 = Qb Fo + Ts/2 + Ts/2 = Qb Fo + Ts (3.22)

Trong Fur = lc chuyn v thi im t = 2L/c mun hn thi im gi tr Fo

c o. Do vy tng sc cn ng (Rt) c tnh theo:

Rt = Qb + Ts = Fur + Fo (3.23)

c c sc khng ca cc t 3.23 cn phi tch thnh phn lc truyn

xung v lc truyn ln t tng lc o c (gi tr o c l tng giao thoa

ca c lc xung v lc ln). T 3.16 ta c cc phng trnh sau:

Fd = Zvd (3.24)

Fu = -Zvu (3.25)

Tng lc F v vn tc phn t v ti mt im tnh ton l kt hp ca cc

thnh phn truyn ln v xung. Do vy

F = Fd + Fu (3.26)

v = vd + vu (3.27)

T 3.25 n 3.27 ta c

F = Z(vd-vu) (3.28)

99


Kt hp 3.24, 3.26 v 3.275 lc truyn xung c th tnh theo cng thc

Fd = 0.5(F + Zv) (3.29)

Tng t, kt hp 3.25, 3.26 v 3.27 lc truyn ln tnh theo cng thc

Fu = 0.5(F-Zv) (3.30)

Do vy 3.23 c sp xp li:

Rt = 0.5(Fo + Zvod) + 0.5(Fr Zvr) (3.31)

Trong vod l tng vn tc ban u o c bi thit b

Fr l tng lc o thi im t = 2L/c mun hn thi im o Fo

vr l tng vn tc thi im t = 2L/c mun hn thi im vod

Phng trnh ny l phng trnh c bn d on tng sc khng ng ca

cc t cc thit b o.

4.4 Sc khng tnh ca cc

Do hiu ng gia ti, sc khng ng ca cc c th c xem bao gm hai

thnh phn - sc khng tnh ca cc v sc cn nht.

xc nh sc khng tnh ca cc cn phi tch sc cn nht t tng sc

khng ca cc. Hin nay c mt s phng php khc nhau trong vic d

on sc cn nht ca cc.

4.4.1 Phng php phn tch Case

Phng php ny da trn gi thit rng tt c sc cn nht (damping

component) xut hin mi cc v t l vi vn tc mi, vb. Do vy thnh

phn cn nht c th c tnh theo cng thc:

Qd = jcZvb (3.32)

Trong Qd l thnh phn sc cn nht mi

jc l h s sc cn nht Case

Vn tc ca mi cc ti thi im to+L/c c th tnh t vn tc u cc theo

cng thc nh sau:

vb(to+L/c) = vod vr = 0.5(Fo + vodZ)/Z + 0.5(Fr vrZ)/Z (3.33)

100


T , sc khng tnh theo phng php Case c tnh theo:

Rs = 0.5(1-jc)(Fo + Zvod) + 0.5(1 + jc)(Fr Zvr) (3.34)

Nu khng th xc nh h s Case cho nn a cht c th, c th tham

kho cc gi tr cho trong Bng 2.2 (Fleming et al. 1992).

Ct 0.05 0.20 0.05

Ct bi/t bi ct 0.15 - 0.30 0.15

t Bi 0.20 0.45 0.3

St bi/bi st 0.40 0.70 0.55

St 0.60 1.10 1.1

Loi t ti mi cc Khong gi tr Jc Gi tr c th dng Jc khi khng c s liu c th

Bng 3.2 H s Case tham kho cho cc loi t.

R rng rng gi thit v sc cn nht ca phng php ny l qu n gin.

Thc t sc cn nht khng ch c mi cc m th hin rt r sc khng

ma st thnh cc.

4.4.2 Phng php so snh tn hiu

xc nh sc khng tnh ca cc theo phng php ny, ta cn phi chn

m hnh v cc thng s cho m hnh m t s tng tc gia t v cc.

Sc khc tnh ca cc c xc nh nu cc thng s ca m hnh c xc

nh. tnh cc thng s ny mt phng php gi l phng php so snh

tn hiu c s dng, vi n cc thng s ca m hnh c thay i cho n

khi cc tn hiu o c t th nghim trng vi cc s liu tnh ton. Do khi

lng tnh ton ln trong qu trnh so snh, phng php ny c t ng

ho. R rng rng, m hnh cng thc t bao nhiu cht lng trng gia s

liu tnh v tn hiu o cng tt by nhiu. Nhng vi mt m hnh t rt phc

tp vi nhiu thng s cha bit th qu trnh so snh tn hiu c th bt nh.

V l do ny m hnh tng i n gin ca Smith (Smith, 1960) c s

dng rng ri. Gn y hn mt s m hnh phc tp hn cng c s dng

nh m hnh ca Simons & Randolph (1985), Lee et al. (1988), Novak &

Nagger (1994). y ch mt s m hnh chnh c xem xt.

101


M hnh ca Smith: Smith (1960) s dng m hnh l xo v pt tng nh Hnh 3.7 m hnh s tng tc gia t v cc. L xo c trng cho sc

khng tnh ca cc v pt tng c trng cho sc cn nht. Smith cn gi thit

rng vng trt ch xy ra lp t rt mng ngay gn b mt cc v ngoi

lp t c xem l tuyt i cng. Do vy m hnh c th c th hin

di dng sau:

Rt = Rs + RsJsv (3.35)

Trong Rt l tng sc khng

Rs l sc khng tnh

RsJsv l sc cn nht

Js l h s nht Smith

v l vn tc cc.

Pt tng

Khi cc

L xo

t

Hnh 3.7 M hnh Smith cho tng tc gia t v cc

Da vo m hnh ny mt s phn mm c pht trin nh GRLWEAP

(Rauchsche et al. 1992), CAse Pile Wave Analysis Program c bit nh

CAPWAP (Rausche et al. 2000), TNOWAVE (Courage & Foeken, 1992).

Cc m hnh phi tuyn: Nh cp, sc cn nht khng t l tuyn tnh vi vn tc cc, c bit l vi t st. V l do ny mt s m hnh phi tuyn

c xut.

M hnh Randolph & Deeks (1992): Trong m hnh ny vng trt xy ra

mt lp mng ngay cnh cc v n c th hin bng mt pt tng song

102


song vi trt do. Ngoi vng ny, t c th hin bng mt l xo song

song vi mt pt tng khc (Hnh 3.8). Vi t ti mi cc m hnh tch khi

t ngay di mi cc (khi lng Mb) v phn t cn li (Hnh 3.8)

Khi t ngay ti mi cc

Phn t cc

Pt tng

L xo

Trt do

Pt tng

t di khi t di mi cc

t ngay thnh cc

Phn t cc

Pt tng

L xo

Trt do

Pt tng m hnh sc cn qun tnh

t ngoi vngtip xc vi cc

Hnh 3.8 M hnh tng tc gia t v cc theo Randolph & Deeks

Hm s m cho sc khng ng ca cc c xut nh sau:

])(1[ o

sd vv+= (3.36)

Trong vo l vn tc tham chiu (1 m/s)

v l vn tc tng i gia cc v t h s 0.1 cho ct n 1 cho st h s ly khong bng 0.2 M hnh cho mi cc c xut nh Hnh 3.8 trong cng ca l xo,

Kb, h s cho hai pt tng nht, Cb, khi lng Mb tnh theo:

= 12GdKb (3.37)

GdCb = 1

8.0 2 (3.38)

=11.02

43DMb (3.39)

Trong G l m un ct

103


D l ng knh cc

l h s Poisson khi lng ring ca t ti mi 4.5. Cc u nhc im ca phng php ng

Phng php th nghim ti trng ng c cc u nhc im sau:

So snh vi phng php tnh th phng php ny r hn nhiu (Randolph, 2003).

Tin hnh th nghim rt nhanh. Tuy nhin, phng php ng c mt s hn ch:

Quan h ln-ti trng d on t mt th nghim thng l khng duy nht m do qu trnh so snh ph hp tt nht (Poulos, 2000).

Cc yu t ph thuc thi gian ca ti trng khng xut hin trong th nghim do ti trng tc dng nhanh. Tuy nhin, di tc dng ca ti trng

lm vic cc ln ny l tng i nh (Poulos, 2000).

Cc ng sut ko ln c th xut hin vi cc ng knh ln v gy ra nt. Phn tch s liu tng i phc tp v da nhiu vo kinh nghim ca ngi th nghim do cn chn mt s thng s ph hp cho chng trnh tnh.

Lc tc dng c tnh t thit b o bin dng v m un n hi ca cc do vy n ph thuc nhiu vo ng nht ca vt liu v tit din ngang.

Phng php ng c cng nhn bi mt s quy trnh nh quy BS

8004:1986, EC 7: 1997, ICE (1997), v SCI (1997) tuy nhin cc quy trnh

kin ngh nn so snh kt qu ng vi mt s th nghim tnh.

5. Th nghim tnh ng

5.1. Nguyn l th nghim

Vi th nghim tnh ng, ti trng tc dng vo cc dng xung na hnh sin

vi thi gian tc dng ti trng khong t 80 ms n 200 ms (Hnh 3.9). c

dng ti trng ny, mt khi nng c t u cc v n c y ln trn

104


nh p sut trong pt tng gy ra do t chy mt vt liu c bit (Hnh 3.10).

Hin nay c thit b th nghim to ra lc lc dng vo cc khong 60MNA.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

600 620 640 660 680 700 720 740t (ms)

P (

kN)

Hnh 3.9 Ti trng tc dng vo u cc theo thi gian trong th nghim tnh ng

Hnh 3.10 Th nghim tnh ng

Cu to thit b ca th nghim tnh ng c th hin trn Hnh 3.11. Khi th

nghim i trng (G) c y ln trn nh t vt liu chy trong bung (C).

Khi t c ti trng ln nht trong ng ti hnh sin, ti trng c gim

dn bng cch tho van x. Theo kinh nghim, i trng c trng lng bng

khong 5% ti trng cn tc dng (Holeyman, 1992, Bermingham & White,

1995).

105


Hin tng sng ng sut xut hin trong th nghim ng s gim ng k

trong th nghim tnh ng do thi gian tc dng ti trng trong th nghim (80

ms n 200 ms) di hn rt nhiu trong th nghim ng (4ms n6 ms).

Ti trng tc dng trong th nghim c o trc tip bng hp ti (B) t ti

y thit b v trn u cc. ln ca cc trong qu trnh th nghim c o

bng mt Laser cm ng (L) c kch hot bng tia laser (J) (Hnh 3.11). Ti

trng v ln c ghi vo my tnh qua my ghi s liu vi tc cao (

4000 ln ghi trn giy). T s o ln theo thi gian c th tnh ra c tc

ln ca cc v gia tc cc. Vn tc cc thay i trong th nghim l rt ln

t 0 n 2000 mm/s (Japanese Geotechnical Society, 2000).

A, Cc B, Hp ti C Xy lanh D, Pt tng E Sn F, Gim m

G, i trngH, V ng siI, Si J, Laser K, Tia Laser L, Laser cm ng

Hnh 3.11 Cc b phn th nghim tnh ng

So snh vi cc phng php th nghim khc, th nghim ny c cc u im

sau (Poulos, 2000):

Th nghim nhanh, lp t thit b d dng. C th tin hnh th nghim vi ti trng ln (hin nay n 60MN). Ti trng c tc dng ng tm, th nghim c th tin hnh cho mt cc hoc nhm cc.

C th thc hin c th nghim ti trng ngang m th nghim ng khng th thc hin.

Do thi gian tc dng ti tng i lu, sng ng sut l khng ng k nn cc khng b nt di ng sut ko nh th nghim ng.

106


Ti trng tc dng c o trc tip bng hp ti, do vy n khng b nh hng v sai s do vt liu cc khng ng nht, trc ngang khng u nh

trong th nghim ng.

Mc d c nhiu u im nh vy nhng phng php ny vn cha c s

dng rng ri

5.2 Phn tch th nghim

Tng tc gia t v cc trong th nghim tnh ng gn ging nh s tng

tc trng th nghim tnh hn l s tng tc trong th nghim ng. Tuy nhin

xc nh c sc chu ti tnh ca cc t th nghim tnh ng, cn phi

phn tch kt qu th nghim do hiu ng tc gia ti cp trn. Trn

Hnh 3.12 l kt qu th nghim tnh gia ti tng cp, th nghim nn vi tc

khng i v th nghim tnh ng cho cng mt cc. Kt qu cho thy sc

cn nht l rt r rt, sc khng ng ca cc ln hn nhiu sc khng tnh.

xc nh sc khng tnh t th nghim tnh ng cn phi xc nh thnh

phn sc cn nht.

0

2

4

6

8

10

12

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ti trng(kN)

ln

(mm

)

Kt qu t Statnamic

Th nghim nn tnh vi vn tc khng i

Th nghim gia tnh ti tng cp

Hnh 3.12 Kt qu th nghim tnh v th nghim tnh ng (Statnamic)

107


Theo m hnh tuyn tnh

Middendorp (1993) gii thiu phng php n gin phn tch s liu gi

l phng php im d ti (UPM). Phng php ny s dng mt s gi thit

sau:

Cc c m hnh nh mt khi cng v hin tng sng ng sut xem nh l khng ng k. Gi thit ny da trn quan st cho thy trong th nghim

tnh ng cc b phn ca cc di chuyn xung di theo cng mt hng v

gn nh cng mt vn tc.

Trong th nghim ny 3 thnh phn lc tc dng vo cc nh trong Hnh 3.13: i) ti th nghim (FSTN) tc dng vo u cc do i trng c y ln,

c o bng hp ti; ii) lc qun tnh ca cc (Fa); iii) sc cn ng bng

tng sc khng tnh v sc cn nht (Ft).

M hnh Smith, l xo song song vi pt tng (Figure 3.13) c s dng m hnh sc khng ng bao gm hai thnh phn: i) sc khng tnh (Fs) c

th hin bng l xo; ii) sc cn nht (Fd) do hiu ng tc gia ti c th

hin bng pt tng.

Sc cn nht t l vi vn tc cc (v) v h s sc cn nht khng i (c). Sc khng tnh (Fs) khng thay i t im c lc tc dng ln cc l ln nht cho n im ti vn tc cc bng 0 (im khng ti thc cht l im

cc c vn tc bng khng (Hnh 3.14).

F STS

F a

F d Fs

FSTS : Lc th nghimFa : Lc qun tnh Fd : Lc cn nht(Fd = c.v, v- Vn tc c H s cn nht) Fs Sc khng tnh Ft = Fd + F s

Hnh 3.13 Cc thnh phn lc trong th nghim tnh ng (Statnamic)

108


Fmax

Tnh

Ti

[MN]

ln cc [mm]

Sc cn nht

Tnh ng

im khng ti

Hnh 3.14 im khng ti

Do vy phng trnh cn bng cc lc tc dng vo cc l:

FSTN = Ft + Fa = (Fs + Fd) + (Ma) (3.40)

trong M l khi lng cc

a l gia tc cc

Fd = cv (3.41)

xc nh sc khng tnh (Fs) cn phi xc nh h s cn nht c. Ti im

khng ti, im c vn tc cc (v) bng 0, lc sc cn nht cng bng 0

(Fd = cv). Do vy ti im ny sc khng tnh c xc nh nh sau:

F(ul)STN = F(ul)s + Ma => F(ul)s = F(ul)STN Ma(ul) (3.42)

Ch s (ul) ch gi tr ti im khng ti. Theo gi thit cp trn sc khng

tnh ca cc khng thay i t im c lc tc dng ln nht cho n im

khng ti, do vy lc th nghim tnh ng tc dng vo cc ti gi tr ln nht

l:

FSTNmax = Fsoil + MaSTNmax = (Fs + Fd) + MaSTNmax = (F(ul)s + cv) + MaSTNmax (3.43)

Ch s (STNmax) ch im c ti th nghim l ln nht.

Do vy h s cn nht gi thit l khng thay i c xc nh theo :

c = (FmaxSTN - F(ul)s MaSTNmax)/vSTNmax (3.44)

109


Phng php ny c p dng kh rng ri do n gin. Phng php d

on kh tt khi cc h trong t ct vi t dnh d on theo phng php

ny thng cao hn sc khng tnh thc t hn 30% do hai gi thit n gin

ho ca phng php:

Sc cn nht t l tuyn tnh vi vn tc. Cc th nghim ch ra rng sc cn nht c quan h phi tuyn vi vn tc ct c bit l t st.

Cc xem nh mt khi cng v b qua hin tng sng ng sut. Gi thit ny c th gy ra sai s ng k cho cc di.

Theo m hnh phi tuyn

Hin nay mt s nghin cu v ang thc hin p dng m hnh phi

tuyn khi phn tch s liu th nghim tnh ng.

M hnh phi tuyn (3.36) khi c p dng xc nh sc khng tnh t sc

khng ng o c t th nghim ng cho thy:

- M hnh ny cho kt qu sc chu ti tnh nh hn sc chu ti tnh thc t

ca cc khi cc cn cha t n sc chu ti cc hn.

- H s cn nht thay i kh nhy khi tnh cht c l ca t thay i, khng

nh quan im ca Randolph & Deeks cho rng c th dng chung mt gi tr

cho t st.

Cc quy trnh thit k thng xc nh sc chu ti cho php ca cc t tiu

chun v ln cho php. Do vy, khi xc nh ng quan h ti trng -

ln cho mt cc, ngi thit k thng quan tm n vng lm vic trc khi

cc t c ln ti hn. M hnh tnh ton ca Randolph & Deeks cha

p ng c yu cu ny do m hnh d on sc chu ti ca cc nh hn

sc chu ti thc t ca cc.

Thc t cho thy sc cn nht ca t khng ch ph thuc vo tc ct m

cn ph thuc vo cc giai on lm vic ca t nn trong qu trnh ct. Sc

cn nht tng dn theo sc khng ct v t gi tr ln nht khi lc ct t gi

tr ln nht (khi lc ct t n gi tr ti hn).

Qua nhn xt trn phn tch s liu th nghim tnh ng c th dng m hnh

sc cn nht ph thuc ng thi vo tc ct v sc khng ct nh sau:

110


(max)

1d

dd d

s s

vv

= + (3.45) Trong :

d : sc khng ct ng s : sc khng ct tnh vd : tc ct ng

vs : tc ct cho sc khng ct tnh, ly bng 0.01mm/s

: ly bng 0.2 : h s thay i theo loi t d : sc khng ct ng d(max) : sc khng ct ng cc i Theo m hnh trn th h s cn nht s m khng c nh m bin i dn

theo sc khng ct ng, d. H s cn nht bng 0 khi d bng khng sau tng dn khi d tng ln v bng 0.2 khi d t gi tr cc i. p dng m hnh trn xc nh sc khng tnh t th nghim ng cho thy

ng cong quan h sc khng tnh - ln theo phn tch ph hp vi ng

cong sc khng tnh- ln o c t th nghim trong c qu trnh gia ti

ca cc.

Nhc im ln nht ca cc m hnh phi tuyn l khng xc nh c cc

h s t th nghim tnh ng nh phng php im khng ti. iu ny c

th khc phc bng cch xc nh cc h s ny bng cc th nghim trong

phng hp l.

V d p dng cc m hnh phn tch

Mt ti ch c ng knh cc D = 600mm, chiu di l = 12m. Cc c h

trong nn t st c cc ch tiu c l ch yu nh sau: gii hn chy wL=20-

36%, gii hn do wP=12-18%, ch s SPT trung bnh khong 25 c tin

hnh 3 loi th nghim l th nghim gia ti tng cp (MLT), th nghim nn

cc chm vi tc khng i (CRP) cho cc, th nghim tnh ng (Hnh

3.12 trn).

111


112

Nu p dng cc m hnh va cp trn cho th nghim kt qu cho nh

Hnh 3.15. Vi m hnh phi tuyn c h s cn nht thay i, gi tr c th cho = 0.068; 0.085; 0.12; 0.16.

Hnh 3.15. p dng m hnh mi cho th nghim hin trng.

0

2

4

6

8

10

12

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ti trng(kN)

ln

(mm

)

Kt qu t Statnamic

Th nghim nn tnh vi vn tc khng i

Th nghim gia tnh ti tng cp

ng ti trng ln theo m hnh mi vi cc h s = 0.068; 0.085; 0.12; 0.16

Phn tch theo 'im khng ti'

Phn tch theo Randolph & Deeks

So snh kt qu cho thy m hnh h s cn nht thay i cho ng cong ti

trng - ln ph hp nht vi ng cong ti trng - ln o c t th

nghim nn tnh cc. Vi phng php im khng ti c sai s ln khi vn

tc ct tng ln, dn n ng cong ti trng - ln tnh ton cch xa

ng cong ti trng - ln t th nghim v sai s c th n 40%. Vi m

hnh Randolph & Deeks ng cong ti trng - ln sai khc nhiu vi

ng th nghim trong giai on ti trng tc dng nh hn ti trng cc hn

ca cc

V d p dng cc m hnh phn tch

Documents

Chapter III-thi Nghiem Suc Chiu Tai Coc