Hi ngh khoa hc và công ngh ln th 9, Trng i hc Bách khoa Tp. HCM, 11/10/2005 14 KH NNG TRNG N CA T LOI SÉT VI CÁC H S M NÉN (K) KHÁC NHAU SWELLING CHARACTERISTICS OF EARTHFILL CORRESPONDING TO DIFFERENT COMPACTNESS COEFFICIENTS Lê Thanh Phong Khoa K thut a Cht & Du Khí, i hc Bách Khoa Tp. H Chí Minh, Vit Nam --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- TÓM TT Da vào các kt qu phân tích trong phòng thí nghim, tác gi tìm hiu đc tính trng n ca đt đp khi tip xúc vi nc. Qua đó, tác gi đ ngh cách la chn h s đm nén (K) thích hp ABSTRACT In this paper, the swelling characteristic of earthfill in approaching water is studied on the basis of the testing results in the laboratory. The author then proposes a procedure for selecting a suitable compactness coefficient (K). 1. T VN  Phn ln đt loi sét thng đc dùng làm vt liu đt đp cho các công trình đt. Theo tài liu thng kê v các m vt liu đã dùng đp đp  tnh Khánh Hòa [3] thì có đn 75% m vt liu thuc loi đt sét pha, 20% thuc loi sét và 5% thuc loi đt cát pha. Trong quá trình trng n không ch th tích ca đt đc nâng lên, mà còn làm gim tính dính ca nó do s làm gim yu đáng k lc dính kt gia các ht đt riêng l.  góp phn gii quyt bài toán n đnh cho công trình đp trong nhiu trng hp phi tính đn s n đnh ca khi đt khi tip xúc vi nc  h s đm nén (K) khác nhau. c bit là kh nng trng n ca đt loi sét trong điu kin khí hu khô và m theo mùa  các tnh phía Nam. 2. PHNG PHÁP, PHM VI VÀ I TNG NGHIÊN CU Trong thc t có hai h thng thí ngim trng n và phân cp trng n theo th tích V V V ∆ = δ , USBR và theo chiu cao h h h ∆ = δ , Snhip 2-05-08-85. Tuy nhiên khi dùng phng pháp gii tích và phng pháp thc nghim cho thy rng s liu phân cp đt theo hai h thng trên là hp nhau [1]. Vì nghiên cu cho đp đt thuc bài toán phng và cng đ hn ch phc tp trong điu kin thí nghim nên tác gi đã chn phng pháp thí nghim theo chiu cao R N , phân cp trng n theo Snhip. Vic la chn phng pháp thí nghim là cn thit trc khi tin hành thí nghim.  tài này nghiên cu đi vi đt đp nên tác gi chn điu kin ch b mu đ thí nghim. Vic ch b mu theo các h s đm nén maxc c K γ γ = đc da trên thí nghim đn nn tiêu chun Proctor. Hi ngh khoa hc và công ngh ln th 9, Trng i hc Bách khoa Tp. HCM, 11/10/2005 15 Ni dung ca báo cáo là nghiên cu s nh hng ca đ cht, đ m ban đu tính tính trng n ca ca các loi đt sn tàn tích (phong hóa t Bazan, Cát bt kt và Granite) trong khu v nghiên cu (Sông Quao – Ninh Thun, Thun Ninh – Bình nh, Easoup thng – aklak), t đó làm c s khoa hc cho vic s dng hiu qu đp đp các loi đt này. 3. CÁC C TRNG DÙNG  ÁNH GIÁ T TRNG N ¬ Mc đ trng n c xác đnh bi s thay đi chiu cao (hoc th tích) mu đt và đc th hin bng s phn trm theo công th sau đây: - Nu xác đnh bng s thay đi theo chiu cao thì mc đ trng n theo chiu cao (R N ) đc tính theo công thc: % , h h- h R d dc N = (1) Trong đó: h đ , h c tng ng chiu cao ban đu và chiu cao cui cùng ca mu. Nu trong thí nghim đ mu trng n t do có h s trng n t do, nu trng n di tác dng ca áp lc thì gi đó là trng  có áp. ¬ Áp lc trng n (P N ) ¬  m trng n (W N ) - Trng n – co ngót là hai quá trình thun nghch xy ra trong đt loi sét khi đ m ca nó thay đi. Trong nhng trng hp nht đnh, quá trình thun nghch này s to ra khe nt gây mt n đnh cho đp. - Kt qu nghiên cu [1] cho thy rng nhiu loi đt sét  min Trung không b trng n khi còn kt cu t nhiên, nguyên trng. Nhng li b tr ng n rõ rt khi b phá v kt cu t nhiên ri đm nén li (đt đp). 4. NH HNG  CHT –  M BAN U N TÍNH TRNG N CA T P Cùng mt loi đt có tính trng n, dung trng khô (γ c ) và đ m ban đu (W) có nh hng rt ln đn mc đ trng n. Theo các công trình nghiên cu ca nhiu tác gi [1] đu cho thy rng: quan h gia h s trng n R N và dung trng khô (γ c ), đ m(W) là tuyn tính R N = f(γ c ), R N = f 1 (W), t N =f 2 (W). Nhng kt qu nghiên cu ca D.C Goriaxeva (1968), trên nhng mu ch b t đt sét Kaolinite và Montmorillinite cho thy rng: - Mi quan h gia bin dng (R N ) và áp lc trng n (P N ) so vi dung trng khô ban đu (γ c ) là tuyn tính đc th hin bng phng trình (2): R N (P N ) = K γ (γ N – γ 0 ) (2) Trong đó: K γ = tgα - h s tính trng n, góc hp bi đng thng và trc dung trng khô. γ N – dung trng khô sau khi trng n γ 0 – dung trng khô ban đu - Mi quan h gia bin dng (R N ) và áp lc trng n (P N ) so vi đ m ban đu (W 0 ) là tuyn tính đc th hin bng phng trình (3): R N (P N ) = K W (W N – W 0 ) (3) Trong đó: K W = tgα - h s tính trng n, góc hp bi đng thng và trc đ m. W N – đ m trng n W 0 – đ m ban đu 4.1 nh hng đ cht đn tính trng n ca đt ¬ Mc đích thí nghim Các thí nghim  đây là nhm nghiên cu nh hng dung trng khô ca đt đp đn tính trng n ca nó. Thng ngi ta tìm bin pháp đm nén đt dung trng khô cao đ tng kh nng chng trt, gim lún ca khi đt Hi ngh khoa hc và cơng ngh ln th 9, Trng i hc Bách khoa Tp. HCM, 11/10/2005 16 đp. Trên c s đó giúp la chn dung trng khơ hp lý cho đp đt. ¬ Phng pháp thí nghim Các nhóm mu thí nghim trng n đc ch b theo nhng dung trng khơ (γ c ) khác nhau, có đ m bng đ m ti u khi đm nén (W = W opt ) ca tng nhóm mu đt. Mi dung trng khơ trong tng nhóm đt đu đc thí nghim đ xác đnh h s trng n t do (R N ), áp lc trng n (P N ) và đ m trng n (W N ). ¬ Kt qu thí nghim, nhn xét và kt lun Trong thí nghim đã dùng các nhóm mu: h cha nc Sơng Quao, T 3  h Thun Ninh – Bình nh và  lõi đp Easoup thng (mu 6/lp 4). Ch tiêu vt lý và kt qu thí nghim ca nhóm mu đc ghi  bng 1, đc th hin trên biu đ hình 1, 2. Bng 1 Mu ch b W g c H s trng n t do R N Áp lc trng n P N  m trng n W N TÊN CƠNG TRÌNH VÀ NHĨM T TRONG THÍ NGHIM Th t thí nghim % g/cm 3 % kG/cm 2 % t đp đp h Sơng Quao 1 1.64 3.90 0.20 24.00 g cmax = 1.81 g/cm 3 ,W opt = 16% 2 16.0 1.72 5.50 0.34 22.00 W L = 35%, W P = 20%, I P = 15% 3 1.81 11.50 0.45 23.00 t đp đp h Thun Ninh 1 1.76 14.00 0.51 32.00 g cmax = 1.76 g/cm 3 ,W opt = 15.5% 2 15.5 1.66 9.50 0.24 33.90 W L = 48%, W P = 28%, I P = 20% 3 1.58 6.75 0.10 35.00 t đp đp h Easoup thng 1 1.56 7.30 0.70 29.00 g cmax = 1.79 g/cm 3 ,W opt = 17.0% 2 17.0 1.63 8.15 0.90 26.00 W L = 40%, W P = 23%, I P = 17% 3 1.69 9.50 1.10 32.00 Hình 1: Mối quan hệ giữa γ c và R N Sông Quao Thuận Ninh Easoup thượng y = 45.161x - 70.861 R 2 = 0.919 y = 40.471x - 57.369 R 2 = 0.9945 y = 16.791x - 18.997 R 2 = 0.9697 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Dung trọng khô c , g/cm 3 Hệ số trương nở R N , % Hình 2: Mối quan hệ giữa γ c và P N Sông Quao Thuận Ninh Easoup thượng y = 1.4661x - 2.1976 R 2 = 0.992 y = 2.2951x - 3.5418 R 2 = 0.9864 y = 3.0709x - 4.0953 R 2 = 0.998 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Dung trọng khô c , g/cm 3 p lực trương nở P N , kG/cm 2 Hi ngh khoa hc và cơng ngh ln th 9, Trng i hc Bách khoa Tp. HCM, 11/10/2005 17 Kt qu thí nghim cho thy rng: – S tng dung trng khơ (γ c ) ca các mu đt s kéo theo s tng mc đ trng n t do (R N ) và áp lc trng n (P N ). Kt qu thí nghim này phù hp vi s liu ca D. C. Goriaxeva (1968) và cng phù hp vi kt qu nghiên cu trong điu kin mu đt  Vit Nam ca GSTS. Nguyn Vn Th [1]. – Ngồi ra, cng trong bng kt qu (bng 1) cho ta thy thêm rng: dung trng khơ ca đt càng nh thì đ m trng n li càng tng. iu này nói lên rng đ  m trng n (W N ) ca đt ph thuc vào dung trng khơ (γ c ) ca nó. 4.2 nh hng đ m đn tính trng n t do (R N ) và thi gian trng n Q trình trng n khi thm nc ca mu đt s kt thúc khi mu đt đt đn đ m trng n (W N ). Do đó, đ m ban đu ca đt có nh hng ln đn h s trng n (R N ) và thi gian trng n (t N ).  nghiên cu vn đ này, trong thí nghim tác gi đã dùng các nhóm mu đt T 1 , T 2 ,  vùng h Thun Ninh (Bình nh). Ch tiêu vt lý ca nhóm mu và kt qu thí nghim đc ghi  bng 2.  các mu thí nghim trng n t do đc ch b cùng dung trng khơ (γ c ) nhng có các đ m (W) khác nhau. Kt qu thí nghim đc ghi trong bng 2 và th hin trên các biu đ (hình 3, 4) cho thy rng: khi tng đ m ban đu ca mu, h s trng n t do (R N ) gim xung và thi gian cng đc rút ngn. C th: - i vi mu T 1 : h s trng n t do gim t 9.40% xung còn 8.60% và thi gian đc rút ngn xung t 1.643 gi còn 634 gi khi đ m ban đu tng t 14.0% lên 19.0% (mu có cùng γ c = 1.52 g/cm 3 ). - i vi mu T 2 : h s trng n t do gim t 5.30% xung còn 4.30% và thi gian đc rút ngn t 941 gi xung còn 425 gi khi đ m ban đu tng t 14.0% lên 18.0% (mu có cùng γ c = 1.61 g/cm 3 ). Bng 2 Mu ch b g c W H s trng n t do R N Thi gian trng n t N Mt s ch tiêu vt lý ch yu ca các nhóm mu thí nghim T 1 và T 2  h Thun Ninh (Bình nh) Th t thí nghim g/cm 3 % % gi Nhóm mu T 1 1 19.00 8.60 634 g cmax = 1.75 g/cm 3 ,W opt = 15.5% 2 16.00 9.10 847 W L = 47%, W P = 27%, I P = 20% 3 1.52 14.00 9.40 1163 Nhóm mu T 2 1 18.00 4.30 425 g cmax = 1.76 g/cm 3 ,W opt = 16.0% 2 16.00 4.84 670 W L = 46%, W P = 26%, I P = 20% 3 1.61 14.00 5.30 941 Hình 3: Mối quan hệ giữa W và R N Nhóm T 1 Nhóm T 2 y = -0.1605x + 11.655 R 2 = 0.9992 y = -0.25x + 8.8133 R 2 = 0.9979 0 2 4 6 8 10 12 14 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 Độ ẩm, % Hệ số trương nở tự do R N , % Hình 4: Mối quan hệ giữa W và t N Nhóm T 1 Nhóm T 2 y = -103.05x + 2564.5 R 2 = 0.9494 y = -129x + 2742.7 R 2 = 0.9992 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 Độ ẩm, % Thời gian trương nở t N , giờ Hi ngh khoa hc và công ngh ln th 9, Trng i hc Bách khoa Tp. HCM, 11/10/2005 18 Hình 5: Thit b trng n Hình 6: Mu thí nghim trng n (Thun Ninh) TÀI LIU THAM KHO 1. Trn Th Thanh. Nhng nguyên lý s dng đt loi sét có tính trng n-co ngót vào công trình đt đp đp trong điu kin nhit đi m Vit Nam. Lun án Tin S k thut, Trng i Hc Bách Khoa, Thành Ph H Chí Minh (1998). 2. Nguyn Vn Th, Trn Th Thanh: S dng đt ti ch đ đp đp  Tây Nguyên, Nam Trung B và ông Nam B. Nhà xut bn Nông Nghip (2001). 3. Tuyn tp hi tho khoa hc. S dng đt đp đp Min Trung. Nha Trang-Khánh Hoà, B Thu Li (1994). 4. V. . Lômtađze, Thch lun công trình, NXB H và THCN, Hà Ni (1978). 5. Roy Whitlow, C hc đt, NXB Giáo dc, (1996) . khoa Tp. HCM, 11/10/2005 14 KH NNG TRNG N CA T LOI SÉT VI CÁC H S M NÉN (K) KHÁC NHAU SWELLING CHARACTERISTICS OF EARTHFILL CORRESPONDING TO. vi nc  h s đm nén (K) khác nhau. c bit là kh nng trng n ca đt loi sét trong điu kin khí hu khô và m theo mùa  các tnh phía Nam. 2.