Thử nghiệm một trục và ba trục trong cơ học đá
Cơ học đá là khoa học lý thuyết và ứng dụng nghiên cứu ứng xử của đá và khối đá
Thử nghiệm một trục và ba trục trong cơ học đá
Giới thiệu
Thử nghiệm ba trục được sử dụng rộng rãi trong địa kỹ thuật cả về cơ học đất và đá. Các mẫu được chịu tải dọc trục đến mức bị phá hủy trong khi áp suất giới hạn được áp dụng liên tục. Kết quả là, ứng xử của vật liệu địa chất được nghiên cứu ở trạng thái ứng suất ba chiều.
Các ứng suất chính (ứng suất pháp lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên một mặt phẳng tại đó ứng suất cắt bằng 0) trong vật thể 3 chiều là ba (σ1 > σ2 > σ3). Trong tự nhiên, ứng suất chính có thể khác nhau. Tuy nhiên, trong các thử nghiệm ba trục trong phòng thí nghiệm, ứng suất trung gian σ2 bằng σ3. Việc tiến hành các thử nghiệm trong phòng thử nghiệm trong đó tất cả các ứng suất chính được áp dụng đều khác nhau là một thách thức và không được sử dụng rộng rãi. Quy trình như vậy được gọi là phép thử đa trục hoặc ba trục thực sự. Hơn nữa, nghiên cứu đã chỉ ra rằng ảnh hưởng của ứng suất trung gian là rất nhỏ.
Các ứng suất chính được thể hiện trong thử nghiệm ba trục được trình bày trên Hình 1.
Áp suất giới hạn được xác định và duy trì không đổi trong quá trình thử nghiệm. Ban đầu mẫu được gia áp đẳng hướng cho đến khi ứng suất chính bằng áp suất giới hạn xác định trước. Sau đó, ứng suất dọc trục, σ1, tăng ở một tốc độ nhất định cho đến khi mẫu bị hỏng và ghi lại giá trị lớn nhất σ1.
Quy trình thử nghiệm
Mẫu đá hình trụ được đặt trong một buồng thử nghiệm được thiết kế đặc biệt (chẳng hạn như buồng Hoek). Một màng được thiết kế đặc biệt được gắn vào buồng để nó luôn kín khí. Áp suất hông là thủy tĩnh và được gia áp thông qua chất lỏng (thường là dầu) được bơm vào màng. Một máy bơm thủy lực hoặc động cơ phụ có khả năng điều chỉnh áp suất với độ chính xác 1% được sử dụng. Mẫu thử được bao bọc theo trục bởi các hình cầu bằng thép. Để xác định biến dạng dọc và chu vi của mẫu, có thể sử dụng máy đo biến dạng. Tuy nhiên, không bắt buộc phải ghi lại phản ứng biến dạng khi tiến hành thử nghiệm ba trục. Sơ đồ của buồng Hoek và các bộ phận được lắp ráp với nhau để tiến hành thử nghiệm ba trục được trình bày trên Hình 2.
Sau đó, buồng Hoek được đặt trong khung gia tải được sử dụng để tác dụng tải trọng thẳng đứng lên mẫu thử. Hệ thống tải hiện đại là thiết bị điều khiển servo cung cấp áp suất thủy lực ở tốc độ không đổi. Tốc độ gia tải (kN/s) được chọn sao cho mẫu bị hỏng trong khoảng 10 phút (5-15 phút). Nếu đã có sẵn dữ liệu về giá trị lớn nhất σ1 dưới một hằng số σ3 (được lấy từ các thử nghiệm trước đó), thì tốc độ này có thể được tính toán. Mặt khác, cần đưa ra giả định hợp lý dựa trên kiến thức hiện có về đặc tính của vật liệu được thử nghiệm.
Áp lực ngang được tác dụng với cùng tốc độ đã chọn cho tải trọng dọc trục cho đến khi đạt giá trị quy định. Khi đạt đến áp suất giới hạn này, nó phải được duy trì với độ chính xác trong khoảng 2%.
Khung gia tải phải đủ cứng và đủ để tác dụng lực ép tối đa cần thiết để phá hủy mẫu đá. Ngoài ra, nó phải được hiệu chỉnh thường xuyên để đưa ra các biện pháp gia tải chính xác.
Hệ thống thử nghiệm một trục và ba trục đá bao gồm
Các tùy chọn cấu hình của hệ thống bao gồm tấm ép nén một trục, cảm biến biến dạng theo trục và chu vi, cảm biến ba trục, đồ gá đa trục.
Quý khách hàng có nhu cầu đầu tư, trang bị hệ thống thử nghiệm một trục và ba trục mẫu đá xin vui lòng liên hệ với Interlink Việt Nam để được tư vấn chi tiết.
