Bài giảng Nền móng - Chương 5.4: Thí nghiệm cọc

i thí nghiệm: cọc nhồi  21 ngày; cọc khác  7 ngày PP thí nghiệm: Tăng tải từng cấp lên cọc thử và đo độ lún ổn định tương ứng. Từ đường quan hệ P – S  Qu, Qc – SCT giới hạn đàn hồi  Qa 5.5. THÍ NGHIỆM CỌC 5.5.2. Thí nghiệm nén tĩnh Số lượng cọc TN: 1% tổng số cọc,  2 cọc Tải trọng thí nghiệm Qtn : Thí nghiệm lượng giá: Qtn = Qu  Qvl (Qu thường lấy theo CPT) Qtn = (2 – 3) Qa  Qvl Thí nghiệm kiểm tra: Qtn = (1.5 – 2) Qa  Qvl 5.5. THÍ NGHIỆM CỌC 5.5.2. Thí nghiệm nén tĩnh Chu kỳ thí nghiệm : Chu kỳ I: Gia tải từ 0 – Qa (Qtn/2); giỡ tải Qa – 0 Chu kỳ II: Gia tải từ 0 – Qa; từ Qa – Qtn; giỡ tải Qtn – 0 Cấp tải Q: Gia tải: Q  0.25Qa Giỡ tải: gấp đôi khi gia tải5.5. THÍ NGHIỆM CỌC 5.5.2. Thí nghiệm nén tĩnh Thời gian giữ tải: Gia tải: Squ  0.25mm /h đối với cọc chống Squ  0.1mm /h đối với cọc ma sát Cấp tải lớn nhất: Max{ t đạt Squ, 24h} Nén lại sau khi giỡ tải: t =30’ Giỡ tải: t = 30’ Cấp tải 0: 30’  t  6h5.5. THÍ NGHIỆM CỌC t  2hTN chu kỳ 1TN chu kỳ 25.5.2. Thí nghiệm nén tĩnh 5.5. THÍ NGHIỆM CỌC 5.5.2. TN NÉN TĨNH Dầm thép Sườn cứng Khối BT Cọc đúc sẵn Thép Container cát Đối trọng Gối đỡ Kích Sơ đồ sử dụng đối trọng Đồng hồ đo áp lực Lập hệ thống mốc chuẩn cho thí nghiệm Chuyển vị kế Thiết bị đo chuyển vị:  2 chuyển vị kế, độ chính xác 0.01mm Hệ thống mốc chuẩn ổn định Tác động của nhiệt độ Aûnh hưởng của tải trọngThiết bị đo tải trọng : Truyền tải đúng tâm Kiểm tra độ chính xác của đồng hồ đo áp lựcTrình tự: Dùng kích thuỷ lực để tăng tải, dỡ tải tác dụng Quan hệ P – S được ghi lại (tay, tự động) Lắp đặt, thí nghiệm, tháo dỡ tốn  2 ngàySự lan truyền tải trọng và ảnh hưởng qua lại giữa các cọc Các yếu tố có ảnh hưởng lớn tới độ chính xác của thí nghiệm nén tĩnh Chi phí cao và tốn thời gian thí nghiệm  thúc đẩy các phương pháp thí nghiệm khác phát triển 5.5.2. TN NÉN TĨNH 5.5.2. TN NÉN TĨNH Sơ đồ sử dụng cọc neo Kéo KéoNén Aûnh hưởng qua lại – khi bố trí cọc neo gần Khả năng chịu nhổ của cọc neo Sơ đồ sử dụng cọc neo Loại cọc , thời gian và PP hạ cọc neo có thể ảnh hưởng đến trạng thái ứng suất của cọc TN, do đó ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm nén cọc Hàn Cọc thép hìnhSơ đồ sử dụng cọc neo 5.5.2. TN NÉN TĨNH 5.5.2. TN NÉN TĨNH Đất Đá Dùng neo xiên để giảm tối đa ảnh hưởng của việc khoan lỗ đến SCT của cọc. Đồng thời giảm sự ảnh hưởng giữa vùng neo và thí nghiệm nén cọcKích Dùng 4 kích độc lập để giảm ảnh hưởng của lực ngang Đệm5.5.2. TN NÉN TĨNH 5.5.2. TN NÉN TĨNH Sơ đồ kết hợp đối trọng và cọc neo Thí nghiệm kéo NénKéo¯ 100T ­ 200T¯ 100T 5.5.2. TN NÉN TĨNH 5.5.2. Thí nghiệm nén tĩnh Diễn dịch kết quả thí nghiệm: Cọc phá hoại: Vật liệu cọc bị phá hoại S > 0.1D Các biểu đồ quan hệ: 5.5. THÍ NGHIỆM CỌC Q – S Q – t S – t S – Q – t 5.5.2. Thí nghiệm nén tĩnh 5.5. THÍ NGHIỆM CỌC 5.5.2. Thí nghiệm nén tĩnh Xác định Qu: Dựa vào quan hệ S –Q (tốc độ lún): Độ dốc thay đổi đột ngột Si > 5 Si-1 Dựa vào độ lún giới hạn của cọc: [Scọc]= [Sct] ;  = 0.1–0.2  SCT tiêu chuẩn Qtc  Qa= 0.7Qtc Scọc= 0.1D  Qu  Qa= Qu/ (2 – 3)5.5. THÍ NGHIỆM CỌC  Qc  Qa= Qc/(1.4 – 2)5.5.2. Thí nghiệm nén tĩnh Xác định Qu: Dựa vào thực tế thí nghiệm: Qu = tải trọng lớn nhất khi dừng thí nghiệm Qu = Cấp tải trọng trước cấp gây ra phá hoại về vật liệu 5.5. THÍ NGHIỆM CỌC 5.5.3. Thí nghiệm Osterberg (O – cell)5.5. THÍ NGHIỆM CỌC 5.5.3. Thí nghiệm Osterberg (O – cell) Thực chất là thí nghiệm nén tĩnh Thiết bị thí nghiệm (kích thuỷ lực – O-cell) được đặt trong cọc (mũi, thân) Không cần đối trọng hay cọc neo Sử dụng sức kháng mũi và ma sát quanh cọc làm đối trọng 5.5. THÍ NGHIỆM CỌC O - cellỐng cấp áp lựcThanh truyền chuyển vịKháng mũi, QpMa sát thành, Qs5.5.3. TN OSTERBERG 5.5.3. TN OSTERBERG 5.5.3. TN OSTERBERG 5.5.3. TN OSTERBERG O-cell: 5000 TNén tĩnh: 2500 TQpQsTải trọng TN lớn nhất: 2 x Qs 2 x Qp 2 x SCT cuûa hoäp TNƯu điểm : Triệt tiêu các ảnh hưởng qua lại giữa đất và cọc của TN nén tĩnh truyền thống Kích chỉ cần có khả năng Q = 0.5Qu An toàn hơn, dễ thực hiện, thời gian TN ngắn Hạn chế : Chỉ hiệu quả khi thành phần ma sát của cọc lớn, tương đương với kháng mũi 5.5.3. TN OSTERBERG Dễ tiến hành TN với cọc xiênLưu ý : Cọc TN có thể làm việc khác so với cọc không TN Chuyển vị lớn nhất trong quá trình TN thường ở mũi cọc Chiều của Qp và Qs ngược nhau 5.5.4. TN cọc bằng tải trọng động – công thức đóng cọc Cọc sau khi hạ phải được “nghỉ” một thời gian trước khi thí nghiệm Dùng búa đóng cọc, đo độ chối của cọc  SCT của cọc Công thức Gersevanov Công thức Hiley .5.5. THÍ NGHIỆM CỌC 5.5.5. Thí nghiệm động biến dạng lớn – PDA (Pile Dynamic Analysis) CASE; CAPWAP Đánh giá được SCT của cọc Kiểm tra chất lượng cọc (sự toàn vẹn) 5.5. THÍ NGHIỆM CỌC +CC – vận tốc truyền sóng +C+C+C+C+CĐầu đo biến dạngF(t)Đầu đo gia tốc v(t)Lực nén đầu cọcVận tốc chuyển độngF = v.Z Z – trở kháng của cọcF(z,t)v(z,t)5.5.5. TN PDASóng tới Sóng phản xạPhân biệt sóng Do búa đóng Phản xạ từ đất ttSóng phản xạtFWpxGiá trị Wpx tỷ lệ với sức kháng của đất được huy động ở cùng thời điểmThời điểm cường độ sóng đạt Wpx tương ứng với một độ sâu z nhất định tpxSức khángzRTổngĐộngTĩnh5.5.5. TN PDATách giá trị sức kháng tĩnh từ sức kháng tổng là mấu chốt để diễn dịch kết quả thí nghiệm PDA.1.Phương pháp CASE 2. Phương pháp CAPWAP5.5.5. TN PDA5.5.5. TN PDANhược điểm:Không đo trực tiếp được sức kháng tĩnhYêu cầu kiến thức chuyên môn về xử lý, phân tích số liệu TN5.5.5. TN PDAƯu điểm:TN nhanh, chi phí thấp  có thể làm được nhiều TNĐộ tin cậy khá caoLà công cụ tốt để kiểm tra:Sự làm việc của búa SCT của cọc Hư hỏng của cọc Phạm vi áp dụng:Tất cả các loại cọc Cọc nhồi (có ống vách giữ thành hố)5.5.5. Thí nghiệm STANAMIC STATIC: Tĩnh DYNAMIC: Động  STATIC + DYNAMIC = = STANAMIC 5.5. THÍ NGHIỆM CỌC Đối trọng(~5-10%) QtnThùng đá rời Đầu đo lực Đầu đo gia tốc Lỗ thoát khíLaserPistonĐế 5.5.6. TN STANAMICKhoang đốt nhiên liệu rắn 5.5.6. TN STANAMIC5.5.6. TN STANAMIC5.5.6. TN STANAMIC5.5.6. TN STANAMIC5.5.6. TN STANAMIC5.5.6. TN STANAMICHiệu quả của thành phần động 5.5.6. TN STANAMICƯu điểm: Các thiết bị đo đạc có độ chính xác cao, tự động hoá Nhanh hơn và rẻ hơn TN nén tĩnh Có thể TN theo phương đứng lẫn phương ngang Có thể huy động được sức kháng lớn Lưu ý : PP phân tích TN chưa được kiểm chứng chắc chắn Khoù khaên trong vieäc taùch söùc khaùng tónh vaø söùc khaùng ñoäng Trong một số trường hợp cho sức kháng tĩnh lớn hơn thực tế5.5.6. TN STANAMICA. SO SÁNH VỀ KINH TẾThí nghiệm với cọc nhồi 2000 T$100k$70k$40k$2.5k1 Static2 Osterberg4 Statnamic 15 DynamicChi phí đơn vị Thí nghiệm với cọc đóng 200 TSTATICDYNAMIC184 ngày 1 ngày $15,000 $3,200 $15,000/ cọc $400/ cọcB. KẾT LUẬN Thí nghiệm cọc là công tác cần thiết trong thiết kế và thẩm định nền móng Kỹ sư có rất nhiều PP TN cọc để chọn lựa Không có PP TN nào là hoàn hảo (kể cả nén tĩnh) Với mỗi công trình, người kỹ sư phải chọn các PP TN để thu thập tốt nhất các thông tin, phục vụ cho công tác thiết kế nền móng chính xác và hiệu quả về kinh tế