Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10323:2014 quy định chi tiết về phương pháp xác định độ bền cắt của đá xây dựng trong phòng thí nghiệm. Đây là tài liệu kỹ thuật nền tảng phục vụ cho công tác khảo sát địa chất công trình, thiết kế nền móng, đánh giá độ ổn định mái dốc và các công trình ngầm.

1. Phạm vi áp dụng (Điều 1)

• Tiêu chuẩn này áp dụng để xác định độ bền cắt trực tiếp của các mẫu đá nguyên khối, đồng nhất hoặc các mẫu đá có chứa các mặt yếu tự nhiên (như khe nứt, phân lớp, phiến hóa) trong điều kiện phòng thí nghiệm.
• Phương pháp này giúp xác định các đặc trưng sức kháng cắt quan trọng của đá bao gồm lực dính kết tự nhiên và góc ma sát trong.
• Kết quả thử nghiệm được sử dụng trực tiếp trong việc tính toán sức chịu tải của nền đá, độ ổn định của các khối đá xung quanh đường hầm, mỏ khai thác và các công trình thủy lợi, thủy điện.

2. Tài liệu viện dẫn (Điều 2)

• Tiêu chuẩn áp dụng các tài liệu viện dẫn liên quan đến phương pháp xác định các đặc trưng vật lý, cơ học khác của đá xây dựng.
• Các tài liệu viện dẫn này đảm bảo tính đồng bộ trong quy trình chuẩn bị mẫu, hiệu chuẩn thiết bị đo lường và xử lý số liệu thực nghiệm. Khi các tài liệu viện dẫn có sự thay đổi hoặc cập nhật, phiên bản mới nhất sẽ được áp dụng.

3. Thuật ngữ và định nghĩa (Điều 3)

• Độ bền cắt của đá (Shear strength): Là giá trị ứng suất cắt lớn nhất mà mẫu đá có thể chịu được dưới một ứng suất pháp xác định trước khi xảy ra hiện tượng trượt hoặc phá hủy dọc theo mặt phẳng cắt.
• Lực dính kết (Cohesion - c): Là thành phần sức kháng cắt của đá khi ứng suất pháp bằng không, đặc trưng cho lực liên kết hóa học và vật lý giữa các hạt khoáng vật cấu tạo nên đá.
• Góc ma sát trong (Angle of internal friction - phi): Là góc đặc trưng cho khả năng kháng lại sự trượt giữa các hạt đá hoặc dọc theo mặt khe nứt dưới tác dụng của ứng suất pháp.
• Ứng suất pháp (Normal stress): Lực tác dụng vuông góc với mặt phẳng cắt tính trên một đơn vị diện tích mặt cắt.
• Ứng suất cắt (Shear stress): Lực tác dụng song song với mặt phẳng cắt tính trên một đơn vị diện tích mặt cắt.

4. Nguyên lý phương pháp và yêu cầu chung (Điều 4)

• Nguyên lý thí nghiệm: Mẫu đá được cố định trong hộp cắt gồm hai nửa (nửa trên và nửa dưới). Một lực pháp tuyến không đổi được tác dụng vuông góc với mặt phẳng cắt dự kiến. Sau đó, một lực cắt tăng dần được tác dụng song song với mặt phẳng cắt cho đến khi mẫu đá bị phá hủy hoàn toàn hoặc đạt đến độ dịch chuyển giới hạn theo quy định.
• Yêu cầu về mẫu thử: Mẫu đá phải được khoan, cắt và mài nhẵn thành hình trụ tròn hoặc hình hộp chữ nhật với kích thước sai số nằm trong phạm vi cho phép. Bề mặt cắt dự kiến phải được định vị chính xác tại khe hở giữa hai nửa hộp cắt.
• Kiểm soát điều kiện thí nghiệm: Thí nghiệm có thể được tiến hành trên các mẫu đá ở trạng thái khô tự nhiên, khô gió hoặc bão hòa nước hoàn toàn tùy thuộc vào yêu cầu thiết kế và điều kiện làm việc thực tế của công trình trong tương lai.
• Thiết bị đo lường: Hệ thống thiết bị phải đảm bảo kiểm soát chính xác tốc độ gia tải, tốc độ dịch chuyển cắt, đồng thời ghi nhận liên tục các giá trị lực pháp tuyến, lực cắt, biến dạng đứng và biến dạng ngang của mẫu trong suốt quá trình thử nghiệm.