Mẫu đất cát có hàm lượng 1,0% và 1,5 % bị đổ sập ngay sau khi đổ nước. Mẫu 2% bị rã chân ngay sau 15 phút đổ nước. Các thí nghiệm trộn phụ gia với đất cát đều không có hiệu quả. Vậy phụ gia CONSOLID không hiệu quả với đất rời. Điều này phù hợp với khuyến cáo của nhà sản xuất [31].
b) Các thí nghiệm với đất á cát
Đây là loại đất được dùng để đắp đê, do hàm lượng cát cao nên thân đê thường bị xói mái phía đồng do mưa hay do nước tràn. Các chỉ tiêu cơ lý của loại đất này và thành phần hạt đã được trình bày ở bảng 3.2.
Quy trình thí nghiệm tương tự như các thí nghiệm với đất á sét, tức là cũng tiến hành các thí nghiệm từ đơn giản đến các thí nghiệm phức tạp. Hàm lượng phụ gia bây giờ vào giai đoạn vi chỉnh. Chỉ thí nghiệm trong khoảng từ 0% đến 2% và tách làm 4 mẫu riêng biệt là 0% ; 1% ; 1,5% ; 2%.
(*) Thí nghiệm các mẫu để 48 giờ sau khi trộn
Chuẩn bị mẫu : Đường kính mẫu 39 mm, chiều dài mẫu 80 mm, độ ẩm
3
mẫu khi chế bị 12%, khối lượng riêng khô chế bị k 1,65 (t/m ).
Thí nghiệm đơn giản nhất vẫn là thí nghiệm rã chân mẫu, đúc các mẫu theo hàm lượng 0% ; 1% ; 1,5% ; 2%, để sau 48 giờ cho mẫu ổn định. Đặt các mẫu thí nghiệm vào khay nhôm và đổ khoảng 2 cm nước. Đánh giá mức độ rã chân, đổ sập và thẩm thấu lên mẫu. Chọn mẫu có phần trăm phụ gia tối ưu để làm thí nghiệm tiếp theo.
Hình 3.23 thể hiện 4 mẫu đất á cát được pha trộn tỷ lệ % phụ gia theo các mức khác nhau, xếp vào khay và đổ 2 cm nước. Quan sát thấy mẫu 0% phụ gia bị rã chân ngay sau khi đổ nước, các mẫu khác vẫn ổn định.
Hình 3.23: Thí nghiệm đánh giá độ rã chân-sập mẫu
Hình 3.24 là diễn biến mẫu sau 15 phút đổ nước, mẫu 0% phụ gia đã bị đổ sập, các mẫu khác vẫn ổn định. Tuy nhiên mẫu 1% có hiện tượng thấm lên nhanh hơn hai mẫu còn lại.
Hình 3.24: Các mẫu sau 15 phút đổ nước
Hình 3.25 quan sát mẫu sau 30 ngày ngâm nước, các mẫu 1%, 1,5% và 2% phụ gia vẫn ổn định.
Hình 3.25: Các mẫu sau 30 ngày ngâm nước
Một số đặc điểm của mẫu khi quan sát theo thời gian:
- Sau 24 giờ, có hiện tượng rạn nứt tại một số điểm trên phần chân mẫu ngập nước do các hạt CONSOLID hút nước trương nở gây lên.
- Sau 5 ngày nước thẩm thấu được 1cm lên các mẫu và sau 10 ngày thì thẩm thấu lên cao 3 cm.
- Sau thời gian 30 ngày ngâm mẫu, trừ mẫu 0% bị sập, các mẫu còn lại rất ổn định. Như vậy với đất đắp đê Giao Thủy có thể chọn các tỷ lệ phụ gia CONSOLID với tỷ lệ 1,0%, 1,5%, 2,0% để tiếp tục thí nghiệm.
(*). Thí nghiệm các mẫu để khô sau 6 ngày trộn phụ gia
Sau khi chế bị mẫu, để mẫu khô tự nhiên sau 6 ngày rồi mới tiến hành thí nghiệm. Mục đích của thí nghiệm này là đánh giá sự gia tăng cường độ của đất có phụ gia theo thời gian. Kết quả thí nghiệm được tổng hợp ở bảng 3.17.
(*). Thí nghiệm các mẫu để khô sau 6 ngày trộn phụ gia trong điều kiện ngập nước-khô-ngập nước
Mục đích: Đánh giá khả năng tan rã, trương nở, nứt nẻ của đất đắp đê khi sử dụng phụ gia trong điều kiện ngâm ngập hoàn toàn trong nước, để khô và ngập nước.
Nội dung: Đất đắp đê trộn 2% phụ gia, chế bị mẫu như các bước đã nêu
ở trên, để sau 6 ngày sau đó ngâm ngập hoàn toàn 48 giờ trong nước.
Vớt mẫu để khô sau 48 giờ, quan sát mẫu không thấy có biểu hiện tơi rời, trương nở.
Tiếp tục ngâm mẫu 48 giờ, trong quá trình ngâm mẫu quan sát tơi rời, trương nở nhưng mẫu vẫn ổn định.
Vớt mẫu và phơi khô ngoài trời nắng, nhiệt độ ngoài trời 320C, thời gian phơi từ 10 giờ đến 15 giờ, quan sát mẫu vẫn ổn định (hình 3.26d).
a) Ngâm mẫu ngập hoàn toàn b) Vớt mẫu để khô tự nhiên
c) Ngâm mẫu ngập trở lại d) Mẫu sau khi phơi nắng 5 giờ
Hình 3.26: Một số hình ảnh thí nghiệm mẫu trong điều kiện ngập-khô-ngập
b.3. Tổng hợp kết quả thí nghiệm với đất cát và á cát
- Loại bỏ phần bụi và sét, chỉ lấy cát để pha trộn phụ gia. Kết quả cho thấy phụ gia không hiệu quả với đất cát và mẫu bị đổ sập ngay sau khi đổ nước ngâm mẫu.
- Thêm 5% hàm lượng sét, 5% hàm lượng bụi, mẫu vẫn bị đổ sập ngay sau khi đổ nước ngâm mẫu. Như vậy kết luận hàm lượng sét chưa đủ để tương tác giữa đất và phụ gia. Bảng 3.17 là kết quả thí nghiệm trên các thiết bị với đất á cát Giao Thuỷ đã mô tả ở trên.
Bảng 3.17: Tổng hợp kết quả thí nghiệm với đất á cát
0% | 1% | 1.5% | 2.0% | ||
TN nén một trục | qu (kN/m2) | 6,50 | 18,00 | 18,20 | 17,60 |
Cu (kN/m2) | 3,25 | 9,00 | 9,10 | 8,80 | |
TN cắt trực tiếp | (độ) | 16,24 | 17,00 | 18,00 | 19,04 |
C(kN/m2) | 6,04 | 9,18 | 9,24 | 9,20 | |
Hệ số thấm | K (cm/s) | 2,4.10-4 | 3,02.10-7 | - | - |
Có thể bạn quan tâm!
-
Kiểm Nghiệm Công Thức (2.26) Với Góc Mở Đã Đề Xuất -
Giới Thiệu Về Sản Phẩm Phụ Gia Consolid Và Mục Đích Nghiên Cứu -
Sức Kháng Nén Không Hạn Hông Của Các Mẫu - Qu Kn / M -
Các Thông Số Cơ Bản Của Đê Biển Giao Thuỷ-Nam Định -
Xử Lý Đất Đắp Vỏ Bọc Đê Biển Phía Đồng Bằng Phụ Gia Consolid -
Nghiên cứu các giải pháp tăng cường ổn định bảo vệ mái đê biển tràn nước - 18
Xem toàn bộ 157 trang tài liệu này.
3.3.4 Nhận xét về kết quả thí nghiệm đất gia cường
Qua các thí nghiệm về xác định hàm lượng phụ gia cho thấy không cần thiết sử dụng quá 2% phụ gia để gia cường đất vì có một số ảnh hưởng phụ không mong muốn.
Trong phạm vi nghiên cứu của luận án với 3 loại đất là đất sét, đất cát, đất á cát cho thấy phụ gia CONSOLID đã có ảnh hưởng gia tăng cường độ chống cắt của đất. Mức độ gia tăng trung bình các thông số chống cắt khoảng 30%. Phụ gia không hiệu quả với đất cát.
Phụ gia cũng hiệu quả khi sử dụng gia cường chống thấm của đất.
3.4 Nghiên cứu khả năng xói bề mặt của đất có phụ gia
3.4.1 Mục đích
Đất chọn làm thí nghiệm loại đất có hàm lượng cát cao và hiện nay là vật liệu đắp phổ biến của đê biển Giao Thuỷ-Nam Định. Đất này có thành phần hạt mịn, tơi rời ít có tính dính. Quan sát tại hiện trường cho thấy, khi mưa nước mưa tập trung trên mặt đê và chảy thành dòng trên mái gây xói thân đê. Có những vị trí rãnh xói sâu tới 1 mét. Khi sóng tràn qua đê cũng gây xói và thời gian tràn kéo dài sẽ gây vỡ đê. Để khắc phục tình trạng kỹ thuật này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phụ gia trộn vào đất và tiến hành thí nghiệm trong máng thuỷ lực đo đạc xác định khả năng xói bề mặt đất khi nước tràn.
Vì vậy mục đích của thí nghiệm này là đánh giá chính xác độ bền của đất đắp đê (đất á cát) có phụ gia dưới tác dụng của dòng chảy.
3.4.2 Nội dung và kết quả thí nghiệm
Để đánh giá khả năng xói bề mặt của đất có phụ gia dưới tác dụng của dòng chảy, tiến hành chế bị mẫu đất á cát (đất đắp đê) có trộn 2% phụ gia với các kích thước của mẫu là 1,2 x 0,3 x 0,2 (m). Chiều ngang mẫu 0,3 (m) vừa
3
kích thước ngang của máng kính, mẫu được đầm chặt với k 1,65 (t / m )
trong máng thí nghiệm thuỷ lực. Quá trình thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm thuỷ lực tổng hợp - Trường Đại học Thuỷ lợi.
Hình 3.27 là một số hình ảnh các kỹ thuật viên đang pha trộn phụ gia để
chế bị mẫu. Thí nghiệm được tiến hành với các bước sau:
a) KTV đang pha trộn phụ gia b) Chế bị mẫu đất mô hình
Hình 3.27: Chuẩn bị mẫu thí nghiệm
Bước 1: Đắp mẫu với đất á cát (đất đắp đê) 0% phụ gia theo độ chặt đã nêu, điều chỉnh lưu lượng chảy tràn trên mẫu với các cấp lưu lượng khác nhau, mẫu bị phá huỷ hoàn toàn khi vận tốc trong máng đạt 0,8 m/s.
Bước 2: Đắp mẫu với đất 2% phụ gia theo độ chặt đã nêu, điều chỉnh lưu lượng chảy tràn trên mẫu với các cấp lưu lượng khác nhau. Trong quá trình thí nghiệm đo đạc đánh giá mức độ bào mòn bề mặt đất.
Hình 3.28: Điều chỉnh lưu lượng chảy qua mô hình Kết quả thí nghiệm được tổng hợp ở bảng 3.18.
Bảng 3.18: Kết quả thí nghiệm xói tràn tại máng thí nghiệm
H (m) | Q (m3/s) | h (m) | (m2) | q (l/s/m) | V (m/s) | |
1 | 0,089 | 3,30.10-3 | 0,01 | 0,003 | 9,90 | 1,10 |
2 | 0,122 | 7,28.10-3 | 0,02 | 0,006 | 24,0 | 1,20 |
3 | 0,150 | 1,22.10-2 | 0,03 | 0,009 | 40,26 | 1,35 |
4 | 0,174 | 1,76.10-2 | 0,04 | 0,012 | 58,08 | 1,46 |
5 | 0,191 | 2,23.10-2 | 0,05 | 0,015 | 73,59 | 1,48 |
6 | 0,208 | 2,76.10-2 | 0,06 | 0,018 | 91,08 | 1,53 |
7 | 0,218 | 3,12.10-2 | 0,07 | 0,021 | 102,96 | 1,48 |
8 | 0,225 | 3,36.10-2 | 0,08 | 0,024 | 110,88 | 1,40 |
Kết quả thí nghiệm cho thấy vận tốc dòng chảy lớn nhất là Vmax 1,53 m/s nhưng mẫu thí nghiệm không bị xói, do hạn chế của thiết bị mà không thể tăng vận tốc dòng chảy hơn nữa. So sánh với vận tốc không xói của đất sét
đầm chặt tốt có
Vkx 0,9
m/s, thì đất á cát với 2% phụ gia đảm bảo được ổn
định xói khi dùng làm vỏ bọc đê biển. Trong quá trình thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã tiến hành điều chỉnh cánh cống hạ lưu máng, tạo nước nhảy tại vị trí mô hình. Kết quả thí nghiệm thấy rõ phụ gia đã rất hiệu quả trong việc
gia cường chống thấm, chống xói mòn vỏ bọc đê biển. Thực sự có hiệu quả để
thay thế vỏ bọc đất sét truyền thống.
a) Tạo nước nhảy tại mô hình b) Một mặt cắt ướt điển hình
Hình 3.29: Một số mặt cắt điển hình trong quá trình thí nghiệm
3.4.3 Nhận xét kết quả thí nghiệm xói bề mặt
Từ kết quả thí nghiệm, có thể nhận xét một số điểm sau:
- Phụ gia CONSOLID đã làm giảm tính thấm nước của đất và đảm bảo được độ bền của đất khi nước tràn qua.
- Sau 4 giờ thí nghiệm cho nước chảy liên tục, tiến hành điều tiết cửa van để nước nhảy tại vị trí đất thí nghiệm nhưng mô hình vẫn ổn định. Quan sát sự mài mòn bề mặt của đất nhưng không có sự bào mòn đáng kể
- Với 2% phụ gia đã đảm bảo được sự ổn định của loại đất á cát và dùng được làm vỏ bọc cho đê.
3.5 Kết luận chương III
(1) Thử tải neo xoắn với đất nghiên cứu của đê biển Nam Định và đất nền khu vực Đại học Thuỷ lợi, kiểm chứng biểu thức (2.26) cho thấy kết quả tương đối sát với thực nghiệm và rút ra điều kiện ứng dụng của biểu thức. Khả năng neo giữ của neo là hiệu quả, thi công xoáy neo vào khối đất tương đối dễ dàng, có thể ứng dụng tốt trong thực tế.