Máy nén 3 trục bán tự động, VJTech

Thông số kỹ thuật Máy nén 3 trục bán tự động VJT9015 VJTech

- Phù hợp tiêu chuẩn BS1377-7, 8 / ASTM D2166, D2850-03A, D4767-11 /  AS1289.6.4.1, 2 / GEOSPEC 3.

- Chi phí thấp, hiệu quả cho thí nghiệm ba trục

- Khung gia tải TriPlex 50 kN tích hợp thu dữ liệu tải, chuyển vị, áp suất lỗ và thay đổi thể tích, nối với PC bằng cổng RS232

- Hai bình tạo áp lực khí/nước cung cấp áp suất buồng và áp suất ngược

- Đo thay đổi thể tích nước tự động

- Phần mềm cài đặt, điều khiển và thu dữ liệu thí nghiệm

- Khung gia tải: 50 kN

- Bình áp lực khí/nước: 10 bar điều khiển áp suất buồng và áp suất ngược

- Đo thay đổi thể tích tự động: với cảm biến chuyển vị

- Kích thước buồng ba trục: 50 mm (tùy chọn buồng lớn hơn)

- Kích thước mẫu: tùy chọn: 35, 38 hay 50 mm (tùy chọn mẫu lớn hơn)

- Số lượng mẫu: có thể chọn 1, 2 hay 3 buồng mẫu

- Cảm biến chuyển vị: 25 hay 50 mm

- Cảm biến áp suất: 10 bar

- Bảng phân phối nước (2 đường)

Xem thêm Máy nén ba trục tự động

Các khái niệm cơ bản về thí nghiệm nén ba trục

1. Các sơ đồ thí nghiệm cơ bản

- Tuỳ theo trạng thái của mẫu trước khi nén (“đã cố kết” hay “chưa cố kết”) và điều kiện thoát nước trong khi nén (“có thoát nước” hay “không thoát nước”), thí nghiệm nén ba trục có các sơ đồ thí nghiệm sau:

a) UU (Unconsolidated –Undarained): Sơ đồ thí nghiệm không cố kết – không thoát nước

b) CU (Consolidated – Undrained): Sơ đồ thí nghiệm cố kết – không thoát nước

c) CD (Consilidated – Drained): Sơ đồ thí nghiệm cố kết – thoát nước

2. Kích thước mẫu thí nghiệm

- Mẫu đất dùng cho thí nghiệm nén ba trục có dạng hình trụ, tỷ lệ chiều cao : đường kính là 2:1 hoặc 2.5:1.

- Nếu tỷ số này nhỏ hơn 2:1 thì kết quả thí nghiệm bị ảnh hưởng bởi ma sát hai đầu mẫu.

- Nếu tỷ số này lớn hơn 2.5:1 thì mẫu có nguy cơ bị uốn trong quá trình nén.

Các cỡ đường kính mẫu thường được sử dụng (chỉ có tính tham khảo):

Cỡ hạt lớn nhất có trong mẫu đất:

- Thí nghiệm nén ba trục thường được sử dụng cho đất hạt mịn, đồng nhất. Đối với mỗi cỡ mẫu kích thước hạt lớn nhất có trong mẫu đất không vượt quá:

   + 1/5 đường kính mẫu (theo BS) hoặc

   + 1/6 đường kính mẫu (theo ASTM)

Bảng dưới đây trình bày các cỡ hạt lớn nhất đối với từng cỡ mẫu:

3. Các dạng ứng suất tác dụng lên mẫu nén

- Trong thí nghiệm nén ba trục, mẫu đất sẽ chịu tác dụng của:

   a) Áp lực xung quanh (áp lực buồng) σ3 : luôn giữ ở một giá trị cố định ;

   b) Áp lực nén dọc trục σ1: được tăng dần đến khi mẫu bị phá huỷ.

4. Áp lực buồng

- Trong khí thí nghiệm nén ba trục, mỗi mẫu đất thường được nén ở ba cấp áp lực buồng khác nhau. Khi lựa chọn cấp áp lực buồng, cần tính đến điều kiện làm việc của mẫu đất tại hiện trường.

- Thông thường, các cấp áp lực buồng được chọn là: 0.5σv , σv , 2σv (σv là tải trọng cột đất tại hiện trường)

- Đối với sét quá cố kết, cấp áp lực buồng nhỏ nhất không được thấp hơn σv

5. Tốc độ biến dạng/tốc độ nén mẫu

- Đối với sơ đồ UU : Tốc độ nén mẫu thường được chọn là [1% ÷ 2% chiều cao mẫu]/phút. Tốc độ nén không đòi hỏi tuân thủ nghiêm ngặt nhưng cần được chọn sao cho thời gian nén đến khi mẫu bị phá huỷ là khá ngắn khoảng năm đến 15 phút.

- Đối với sơ đồ CU: Tốc độ nén được tính toán dựa trên tốc độ cố kết của mẫu, nhưng không ít hơn 120 phút.

- Đối với sơ đồ CD: Để đảm bảo không xuất hiện áp lực nước lỗ rỗng thặng dư nên tốc độ nén rất chậm.

Các hệ số áp lực nước lỗ rỗng A và B

- Skempton (1954) đã đưa ra các hệ số áp lực nước lỗ rỗng theo phương trình sau :

  + Δσ = B[Δσ3 + A(Δσ1- Δσ3)]

- Hệ số A phụ thuộc vào mức độ quá cố kết (OCR) của mẫu đất. Mẫu đất có trạng thái cố kết bình thường thì A =1. Mẫu đất quá cố kết thì hệ số A có giá trị âm

- Khi mẫu bị nén đến phá huỷ, hệ số A tại thời điểm mẫu bị phá huỷ được gọi là Af và được tính theo công thức: Af = Δu/(Δσ1 - Δσ3)

-  Hệ số B phụ thuộc vào mức độ bão hoà mẫu đất. nếu mẫu đất bão hoà hoàn toàn, B ≈ 1

Trong thí nghiệm nén ba trục, hệ số B được dùng để đánh giá mức độ bão hoà của mẫu đất: B = Δu/Δσ3

6. Vòng lực hay Load cell

- Vòng lực để nén mẫu phải đủ độ cứng để mức độ biến dạng của mẫu khi phá huỷ vẫn nằm trong phạm vị biến dạng cho phép của vòng lực.

- Vòng lực cần có hệ số vòng thích hợp với trạng thái của mẫu đất. Một vòng lực 2 kN với hệ số vòng là (1 ~ 1.5 vạch chia) là phù hợp cho hầu hết các loại đất.

- Hiện nay hầu hết các hệ thống máy nén ba trục đều sử dụng load cell. Ưu điểm:

  + Độ nhạy, độ phân giải và độ chính xác cao hơn so với vòng lực

  + Kết quả tin cậy ngay cả với mẫu có cường độ thấp đến 10% khả năng tải của load cell

  + Dễ dàng thu dữ liệu tự động theo ý muốn

7. Màng cao su

- Màng cao su được sử dụng cho thí nghiệm nén ba trục phải thoả mãn các yêu cầu :

  + Chiều dày không vượt quá 1% đường kính mẫu. Đối với mẫu nén có đường kính đến 50 mm thì màng cao su có chiều dày 0.2 mm là phù hợp.

  + Đường kính trong của màng không nhỏ hơn 90% đường kính mẫu và không lớn hơn đường kính mẫu.

- Vì màng cao su ảnh hưởng đến giá trị ứng suất lệch nên cần phải hiệu chỉnh màng cao su. Cách xác định giá trị hiệu chỉnh màng cao su như sau :

  + Đối với mẫu có đường kính 38 mm, màng cao su dày 0.2 mm, giá trị hiệu chỉnh màng có thể tính theo phương trình :

    a) σmb = 0.000112×ε3 – 0.005143×ε2+ 0.15798 × ε

    b) σmb : Giá trị hiệu chỉnh màng cao su (kPa)

        Trong đó ε là hệ số biến dạng dọc trục (%)

   + Đối với mẫu có đường kính bất kỳ hoặc màng cao su có chiều dài khác 0.2 mm. Giá trị hiệu chỉnh màng chính là giá trị hiệu chỉnh màng tính bước trên nhân hệ số R :

     a) σ*mb = σmb × R

     b) σ*mb: giá trị hiệu chỉnh màng cao su cho mẫu có đường kính bất kỳ hoặc màng có chiều dày màng khác 0.2 mm.

     Trong đó σmb: giá trị hiệu chỉnh màng cao su có đường kính 38 mm, màng có chiều dày 0.2 mm.

                     R : Hệ số chuyển đổi : R =(38/D) x (t/0.2) với D là đường kính mẫu, t là chiều dày màng cao su (mm)