Thong tin khoa hoc cong nghe m o
¥E HOI LIEN KET TRONQ KET CfiO NEO DINH KET
«'At present, during designing anchors with hanging principles, one of the important mechanical quantities paid, much attention to is the adhesive force, including the ac/hes/ve force among the bonding material (concrete, resinv.. ) with the anchor bolts and between adhesion agent withtthe rock mass. However, so far, the physical nature has not been analyzed yet.
GS.TS. NGUYEN QUANG PHICH Dai hgc Mo - Dja chai KS. N G U Y I N VIET DINH Vien Khoa hgc Cong nghe Mo-TKV
KS. DAO VAN LIEM Tram Thi nghiem Sdn la
Hien nay, trong thie't ke neo theo nguyen ly treo, mdt dai lygng eg hgc quan trgng dygc quan tam de'n thudng dygc ggi la "Iyc dfnh ke't", bao gdm Iyc dfnh ke't giCfa chat dfnh ke't (be tdng, cat deo) vdi thanh neo, cung nhy giu'a chat dfnh ket va khd'i da [1]. Tuy nhien cho de'n nay ban chat vat 1^
cCia Iyc dfnh ket v l n chua duge giai thfch rd. Trong thyc te d nude ta, Iyc dfnh ke't van thudng dugc xac dinh bang thi
nghiem keo neo hay keo tut tai hien trudng. Keo thCf tai hien trudng thyc te la de kiem tra lai kha nang mang tai hay
nhan tai cCia neo. Ne'u ke't qua keo neo cho tha'y kha nang nhan tai cCia neo dat yeu cau nhu dy tfnh thi ket ca'u neo dygc chap nhan, ngygc lai se phai tie'n hanh dieu chinh thie't ke hoac lap dyng lai neo cho hdp ly. Mat khac, khi phan tfch ke't qua keo neo tai hien trudng thi vj tri cam neo, cu the la lien quan vdi thanh phan Cfng sua't phap tuye'n tac dung len ke't cau neo chua dygc chu y de'n.
Phan tfch cac ke't qua keo rut neo cho tha'y, lien ket giCfa thanh neo vdi chat dfnh ket va khd'i da the hien phCfc tap, cu the:
Giifa thanh neo va chat dfnh ket (vu'a xi mang, be tdng hay chat deo) tdn tai
mdt kha nang dinh bam nha't djnh, de chung gan chat vdi nhau, chd'ng lai cac tac ddng gay ra sy djch chuyen tygng dd'i giu'a hai thanh plian nay;
- Khi cd Iyc tac dung, gia SLf thanh neo dich chuyen, kha nang ma sat giCfa thanh neo va chat dfnh ke't se dygc huy ddng, dac biet la khi cd dan nd ngang, ap lye ngang;
- Khi bat dau cd hien tygng trygt thi kha nang chd'ng trugt hay chd'ng cat cua chat dinh ke't se dUde huy ddng, dac biet la khi thanh neo d dang ed gd, de chd'ng lai pha huy trUdt hay cat.
Nhy vay, cd che dfnh ke't lien quan tdi kha nang nhan tai cua ke't ca'u neo la eg che phCfc tap, can dygc khao sat, phan tfch than trgng, tim each xac dinh rd rang, mdi cd the hoan chinh dygc phuong phap
tfnh toan thie't ke neo hien dang SLf dung.
Trong bai bao nay se di sau phan tfch ve eg che md'i lien ke't d neo dfnh ke't va kien nghj cac phygng phap thf nghiem nen ap dung de cd the xac djnh "Iyc dfnh ke't' cung nhy kha nang nhan tai cCia thanh neo cho chfnh xac hdn.
1. Cd che lien ket giufa cac bo phan cua neo dinh ket va vdi khoi da
Sy hinh thanh kha nang nhan tai d phan Idn cae loai neo la do tdng hgp phCfc tap cac eg che lien ke't khac nhau.
Den nay, van de nay v l n chua cd ly giai ly thuyet xac dang.
Ngoai ra, tCf cac tai lieu khae nhau cho tha'y ngay khai niem lien ke't neo eung dugc cac tac gia khac nhau djnh nghTa hoac md ta vdi cac khai niem khac nhau. Cung vi vay, viec xac LIEN KET
' ' Dfnh bam
' ' Dfnh ket
' ' Do ben cat,
trugt
1 ' Goc ma sat trong He sd ma sat
Dan nd the tich Do ben cat, trugt
' ' Xam tan
' ' Do be mat loi 15m, vi mo
Hinh 1. Cac yeu tdtao nen cache lien ket khac nhau
KHCNM SO 8/2010* CNKT HAM LO
Thong tin khoa hoc cong nghe m o
dinh eu the cd che lien ke't cho mdt loai neo cu the la van de khdng ddn gian. Vi the, d day trudc tien neu mdt each khai quat ve cac eg che lien ket cd the cd d cac loai neo.
1. 1 Cac dang lien ket chung d cac loai neo
Lien ke't giifa cac thanh phan vat chat khac nhau giufa cac vat the khac nhau hoac trong eung mdt vat the cd ban chat hda hgc, vat ly va eg hgc phCfc tap. Da cd nhieu ly^
thuyet, gia thuyet dygc de xua't tren eg sd cac cdng trinh nghien eCfu khac nhau. Tuy vay tfnh nang cua tCfng loai eg che lien ke't cung vln khdng the giai thfch mdt each rd rang dugc. Nhieu khi chung ta ndi de'n, nhung ly giai cu the vln cdn la dieu khd khan. Tren hinh 1 cd the tha'y khai quat ve cac ye'u td tao nen cac cd che lien ke't khac nhau.
Sau day s§ phan tfch sd lygc cac khai niem nay va eung eho thay hien trang ve ket qua nghien eCfu va nhan thCfc chung hien nay.
Kha nang dinh bam Dfnh bam giu'a eac vat chat khac nhau dugc hinh thanh do Iyc tygng tac giu'a cac thanh phan ca'u true tai cac diem giag tiep (hay tie'p xuc) tren cac mat ranh gidi, tie'p xuc.
Lye dfnh bam nay giu'a hai Icai vat lieu cang Idn khi tiep xuc cang chat che, hay cang kfn, cu the la nd phu thude vao sd lydng eae mat tie'p xuc tren mdt ddn vj dien tfch. Tuy nhien dinh bam la hien tUdng rat phCfc tap ma cho de'n nay van chUa cd the giai thfch mdt
each tdng quat dygc (Bischof/Possart, 1983) [2]
Dinh ket
Ve ban chat, Iyc dfnh ket cung cd hien tydng nhy dinh bam, song khai niem dfnh ke't vd'n thudng dyde suf dung de md ta lien ke't giu'a cac thanh phan khac nhau, ben trong ci!ia mdt loai vat chat, nhy van thydng de cap de'n la lye dinh ke't d da va da't. Chang han Iyc dfnh ke't cCia da't phu thugc nhieu vao ham lygng nydc trong dat. Cd the phan biet rd giiia dfnh bam va dfnh ke't thdng qua so dd tren hinh 2.
Lye dfnh ke't lien quan vdi do ben cat hay trygt eCia vat chat. Do ben cat dygc hieu la Cfng sua't cat d trang thai gidi han. ung sua't nay xuat hien ngay trudc khi vat the bj pha huy do cat. Vl do ben cat dac trung cho sCfc chdng pha huy cua vat the tren mdt be mat cd dich ehuye'n ngygc chieu,'nen cung cdn ggi la do ben trygt.
Theo djnh luat cua Coulomb (1777) do ben cat cd the dygc md ta theo quy luat:
* •
T =(J f + C = (T tgtp + C (1)
Vdi: c la Iyc dinh ket dgn vi;
o la ung sua't phap tuye'n d
trang thai gidi han; f la he sd ma sat, cp la gdc ma sat trong.
Nhy vay, pha hOy do trugt hay cat xay ra trong trUdng hop nay lien quan den Iyc dfnh ke't va Iyc ma sat, chju anh hydng cua Iyc phap tuyen va gdc ma sat hay he sd ma sat.
Vdi da't da rdi thi thanh phan lye ma sat, lien quan vdi lye phap tuye'n cd ^ nghTa cd ban.
Ma sat ben trong vat lieu dugc hd trg them bdi tai trgng, cu the vdi gia thuyet nay thi nd ty le thuan vdi Cfng suat phap tuye'n.
Lye dfnh ke't cua vat chat phu thugc vao nhieu yeu td khac nhau, ma cho de'n nay cung chya cd dygc danh gia xac dang.
He so ma sat, goc ma sat trong
De'n nay he sd ma sat va gdc ma sat trong dygc hieu mang y nghTa md ta hien tygng. He sd ma sat thudng dygc de cap de'n khi cd hai vat the tie'p xuc vdi nhau tren mat ranh gidi va lien quan tdi hien tygng trygt. Gdc ma sat trong la khai niem dygc sCf dung trong eg hgc da't, cd hgc da.TCf nhung ket qua nghien eCfu trong cd hgc dat va eg hgc da cd the tha'y rang gia trj cCia gdc ma sat trong phu thugc vao cac ye'u to sau:
Vat lieu
Chat dinh ket
Vat lieu
dinh bam dinh ke't
Hinh 2. Phan biet dinh bam va dinh ket
KHCNM s o 8/2010 * CNKT HAM LO
Thong tin khoa hoc cong nghe m o
a) b)
o c ro o
^ro c ro
E
O) c )ro c
H/nh 3. Mat dp p / i u thugc vao each sap xep cac hat trong vat lieu
Bie'n dang cCia neo
Hinh 4 . Mo phong ve quan he giua kha nang mang tai cua neo va bien dang lien quan den kha nang dfnh bam va xam tan, bien ddi
theo Xanthakos (1991) [3]
- Kfch thude eae ioai hat.
- Mat do cua vat the.
- Thanh phan hat thd.
- Hinh dang cac hat.
Gdc ma sat trong ed anh hudng de'n do ben cat cua vat lieu va cung Hen quan de'n hien tugng dan nd the tfch cua vat the sau trang thai gidi han.
Nhu vay, ne'u phan biet giCfa dfnh bam va dfnh ke't thi he sd ma sat lien quan nhieu den hien tugng dfnh bam, cdn gdc ma sat trong lien quan tdi dfnh ket, mac du trong thyc te cung van ggi tgcp = f la he sd ma sat.
Dan nd the tich dugc nhan tha'y d cae vat the cd mat do cao, ca'u tao hat. De tudng tugng cd the xem md hinh vat lieu dygc ca'u thanh tCf cac hat trdn. Khi dd, vdi cac hat nay vat the cd the tdn tai d dang
cd mat do tha'p a) (rdi, rdng) va mat do cao b). Trong trydng hgp sau, pha huy vat chat chi cd the xay ra mdt khi cac hat bj pha huy hoac mat do giam di. Dieu dd ddng nghTa vdi sy tang the tich.
NghTa la, dan nd the tfch cd lien quan mat thiet vdi mat do cua vat the. Khi mat do cua vat the nhd trong cung cac dieu kien hinh hgc khac thi do r i n g eCia vat the se Idn, khi dd kha nang tang the tich khi pha huy se xua't hien han che hgn.
Tren hinh 3 md phdng sy phu thugc cua mat do cung nhu do rdng vao each sap xe'p cac hat ca'u true trong vat the.
Xam tan
Cac be mat vat chat cd the dygc coi la phang khi quan sat vT md. Song thyc te cho thay be mat cac vat the khdng
hoan toan phang khi khao sat vi md. Do vay, khi hai be mat cCia hai vat the tiep xuc vdi nhau se ludn ed sy xam tan eg hgc. S y x a m tan nay eung cd tac dung chd'ng lai sy djch chuyen ngugc chieu, nghTa la cung lam tang "kha nang dfnh ke't" g\Ua hai loai vat chat.
Vdi cac loai neo khae nhau (neo cd hgc, neo dinh ke't va neo hdn hgp), lien ke't giij'a cac thanh phan hay cae bo phan cua ke't ca'u neo tdn tai d dang td hgp da dang cua cac loai lien ke't thanh phan neu tren.
1.2. Cd che lien ket d
neo dinh ket
Sy truyen Iyc hay tai trgng d neo dfnh ke't dugc thyc hien tren mdt doan dai cCia Id khoan. Cung vi vay ap life tie'p xuc cang bj suy giam dgc tren than neo khi than neo cang dai. Quy luat suy giam ap Iyc tiep xuc ciing xay ra trong trydng hgp khdi da nCft ne va khd'i dat da rdi, nghTa la khi khd'i da't da eang nCft ne nhieu, cang bd rdi thi sy suy giam cang tang.
Khao sat chi tiet ve hien tugng truyen Iyc d neo dfnh ket cho tha'y can phan biet cac lien ket giiia thanh neo vdi chat dfnh ket va giu'a chat dinh ke't vdi khdi da.
Md'i lien ket giu'a thanh neo va chat dinh ket cd dUde la nhd vao Iyc dfnh bam va mCfe do "xam tan" d pham vi vi md.
Nhy vay do nham vi md eua thanh neo khdng phai la khdng quan trgng. Vdi cac thanh neo khdng trgn thi sy xam tan eg hoe cdn the hien d
KHCNM SO 8/2010 * CNKT HAM LO
Thong tin khoa hoc cong nghe m o
ngay pham vi vT md. Cd the md ta hien tugng nay thee sg dd tren hinh 4.
Md'i lien ke't giCfa da va chat dfnh ke't lien quan de'n do ben cat theo Coulomb (1777), nghTa la d day Iyc dfnh ke't ddng vai trd quan trgng hgn la lye dfnh bam, dac biet la khi sij' dung chat dfnh ke't la vCfa xi mang hay vCfa be tdng, vi lien ket giu'a hai loai vat chat nay cd dang tuong ty nhy lien ke't ben trong cua da't da.
Khao sat ky hien tygng pha hQy xay ra d ke't ca'u neo dfnh ke't, khdng xet den kha nang keo dCit thanh neo ( hoac ca thanh neo va chat dfnh ket, dae biet chu y la hien nay chat deo vdi vai trd lam chat dfnh ket cd the cd kha nang chju keo td't hdn mdt sd loai thep) va keo dCft khd'i da, cho thay kha nang mat on djnh cd the d mot trong ba dang sau (cung cd the d dang hdn hgp):
- Trygt tren mat lien ke't giCfa thanh neo va chat dfnh ket
- Trugt hay eat trong ban than chat dfnh ke't
- Trygt tren mat lien ke't giufa chat dfnh ket va khdi da
Neu chu y de'n sy tdn tai cCia thanh phan ufng suat phap tuye'n trong khd'i da, tac dung vudng gdc vdi true cCia thanh neo, thi quy luat pha huy dygc md phdng gan dung thee tieu ehuan Mohr - Coulom, nhy da neu tren, cu the la :
< = c r ' - y ; +c,=(Ttg(p. +c,(2)
; , ' • ' '
•^l lo
- « ^ ^ n i 1
Keo - cat
t r-
.. >..., 1 \ '^
l'"-.!.'--
""I H ^
w^m^^mm»m^^^^^y Nen - cat
Hinh 5. M6 hinh thf nghiem keo- cat va nen- cat Vdi i = 1 , 2, 3 cho ba trydng
hdp pha hCiy (1 Cfng vdi pha hCiy trygt tren mat lien ke't giCfa thanh neo va chat dfnh ke't; 2 Ong vdi pha hCiy trygt trong ban than chat dfnh ke't; 3 Cfng vdi trygt tren mat lien ke't giOfa chat dfnh ke't va khdi da), thi viec tfnh toan neo theo nguyen ly treo can chu y den ca ba kha nang nay. DUdng nhien, cho de'n nay khi tfnh toan thuan tuy theo nguyen 1^
treo thi yeu td ma sat khdng dygc chu y de'n. Dd cung la mdt khfa canh the hien han che cCia nguyen tac tfnh toan nay, ma d day khdng di sau phan tfch. Tuy nhien, vdi cac md hinh, phygng phap tfnh toan thie't ke khac anh hudng nay da dyde chu y de'n. Pha hCiy dydng nhien se xay ra d khau ye'u nha't. Do vay, rat can phan tfch va xay dyng cac phydng phap thf nghiem de cd the xac djnh dyde cac tham sd cd hgc can thiet lien quan vdi ba kha nang pha hCiy dd, cung
cd nghTa la ba kha nang nhan tai cCia ket ca'u neo.
2. Xac djnh Iyc lien ket, kha nang nhan tai cua ket cau neo
Xac dinh Iyc lien ket eCia ke't cau neo thyc chat la xae djnh cac kha nang mang tai cCia ke't cau neo. Lye dfnh bam va Iyc dfnh ket cd the cd ban chat 1^ hda khac nhau, song ve mat cd hgc cd the coi la nhy nhau, cung vi vay trong thyc te van dygc hieu chung bdi hai khai niem "dfnh bam"
va "dfnh ke't", trong eg che trygt hay cat. Nhy vay, de xac djnh cac dai lydng nay can ap dung cac thi nghiem gay trygt hay cat tren cac mat tiep xuc.
Treng ky thuat, thf nghiem tdn tai nhieu phuong phap khac nhau, tuy nhien cd the su"
dung hai phygng phap ddn gian la keo cat (hay keo trygt) va nen cat (hay nen trygt), nhy tren hinh 5.
(Tiep theo d trang 9)
KHCNM S6 8/2010 * CNKT HAM LO
