Thí nghiệm cắt xoay

Thí nghiệm cắt xoay thực chất là thí nghiệm cắt phẳng, mặt cắt xác định trước. Tuy nhiên khác với cắt phẳng truyền thống có chuyển động cắt mẫu là thẳng, chuyển động cắt ở thí nghiệm này là ... XOAY. Mục đích của thí nghiệm là xác định sức cắt đỉnh và chủ yếu là xác định sức kháng cắt kháng dư của đất mà không bị giới hạn quãng đường cắt. Đây cũng là ưu điểm chính của thí nghiệm cắt này. Thí nghiệm này thường dùng để thí nghiệm mẫu đất chế bị.


Thí nghiệm cắt xoay tiếng Anh là ring shear hay torshear hay thí nghiệm BROMHEAD (lấy theo tên ông đã nghĩ ra cái thiết bị này). 
 
Sức kháng cắt dư của đất thường được xem là sức kháng cắt cuối cùng, là cường độ kháng cắt của đất khi đã bị cắt với một khoảng dịch chuyển lớn. Ví dụ như trường hợp xác định cường độ của đất dọc theo mặt trượt của một khối sạt trượt sau khi đã bị .... trượt. (lắm từ trượt nhỉ).
Khi cắt bằng thí nghiệm cắt phẳng thông thường, quãng đường cắt nhỏ làm cho việc xác định sức kháng cắt dư thiếu chính xác, có thể các hạt đất chưa kịp sắp xếp lại theo đúng trạng thái cuối cùng như ở các vết trượt lớn. Trong khi đó, khi thí nghiệm cắt xoay, quãng đường cắt để nghiên cứu sức kháng cắt dư là vô biên, cứ việc quay thôi.


Mô tả thí nghiệm:
Mẫu đất hình xuyến được giới hạn bởi 2 dao vòng trong và ngoài và đặt giữa 2 tấm đá thấm và chịu tải trọng dọc trục. Chuyển động xoay được tác động lên phần đỉnh hoặc đáy mẫu.

Ưu điểm 
- có thể cắt liên tục trên cùng một diện tích mặt cắt trong suốt quá trình thí nghiệm. 
- có khả năng áp dụng ứng suất cắt trên mặt cắt nằm ngang
- Có thể thay đổii trục ứng suất chính liên tục
- có thể cố kết mẫu trước khi cắt
- dễ dàng thay dõi sự thay đổi thể tích của mẫu đất
- tiết diện cắt không đổi trong suốt quá trình cắt 

Hạn chế chung:
- ma sát giữa mẫu đất và dao vòng ảnh hưởng tới giá trị sức kháng cắt đo được. Ma sát này làm giảm ứng suất pháp và tăng sức kháng cắt ảo
Ngoài ra, với thiết bị cắt xoay Bromhead, có một số hạn chế sau:
- ứng suất và biến dạng không đồng đều
- đất bị phòi ra khỏi hộp cắt 
- khó thực hiện thí nghiệm cắt không thoát nước và thí nghiệm thể tích không đổi 

Để khắc phục các hạn chế trên, một số cải tiến đã được đề xuất. Chi tiết của các cải tiến này sẽ được viết ở một topic khác.