Giao trinh co hoc dat

Copyrigh By focebk.com Design By haughtycool CHƯƠNG I Copyrigh By focebk.com Trang Mở đầu Định nghĩa đối tợng nghiên cứu: học đất ngành học ứng dụng chuyên nghiên cứu đất Hầu hết công trình xây dựng đặt đất, nghĩa dùng đất làm cho công trình, số khác công trình nh đờng, đê, đập đất lại dùng đất làm vật liệu xây dựng Vì vậy, muốn cho công trình đợc tốt, nghĩa công trình ổn định, bền lâu tiết kiệm thiết phải nắm rõ tính chất đất dùng làm vật liệu xây dựng hay làm cho công trình xây dựng Nh đối tợng nghiện cứu học đất loại đất thiên nhiên, sản phẩm trình phong hóa đá gốc lớp vỏ đất Mỗi loại phong hóa có tác dụng phá hủy đá gốc khác tạo loại đất khác Đặc điểm đất vật thể gồm nhiều hạt rắn riêng rẽ không gắn với gắn kết với liên kết có sức bền nhỏ nhiều lần so với sức bền thân hạt đất Do trình hình thành đất mà chúng tồn độ rỗng đất độ rỗng lại có khả thay đổi dới ảnh hởng tác động bên Ngoài bề mặt hạt đất có lợng, chúng gây tợng vật lý hóa lý phức tạp, dẫn đến làm thay đổi tính chất vật lý học đất Vì nghiên cứu đất phải nghiên cứu đến nguồn gốc hình thành điều kiện tự nhiên mà đất tồn Đặc điểm nội dung môn học: Cơ học đất môn học cần vận dụng hiểu biết đất từ môn khoa học khác có liên quan nh địa chất công trình, thổ chất học Và đồng thời vận dụng kết ngành học khác nh học vật thể biến dạng (lý thuyết đàn hồi, lý thuyết dẻo, lý thuyết từ biến) Trên sở lý thuyết này, Cơ học đất đà xây dựng đợc lý thuyết riêng phù hợp với trình học xảy đất Tuy nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm, thực nghiệm quan trắc thực tế đóng vai trò định nghiên cứu sử dụng đất xây dựng Từ nghiên cứu lý thuyết nghiên cứu thực nghiệm, Cơ học đất tập trung giải nhiệm vụ nội dung sau: - Xác lập quy luật trình học xảy đất, đồng thời xác định đợc đặc trng tính toán ứng với trình xảy - Nghiên cứu phân bố ứng suất đất, quan hệ ứng suất biến dạng dới tác dụng ngoại lực - Giải toán biến dạng, cờng độ, ổn định đất, mái dốc nh toán áp lực đất tác dụng lên tờng chắn Sơ lợc lịch sử phát triển môn học Cơ học đất môn học đợc hình thành chậm nhiều so với môn học ứng dụng khác, nhng từ lâu loài ngời đà có nghiên cứu đất, nhiên xà hội lạc hậu nên kiến thức đất xây dựng nằm mức độ nhận thức cảm tính, cha đợc nâng cao thành nhận thức lý lận Nhiều nhà khoa học đà có cống hiến to lớn đà có công xây dựng nên môn học đất ngày giới thiệu hai nhà bác học đà có công lao lớn đến phát triển học đất Công trình khoa học Cơ học đất C.A Coulomb (1736 1806) thiếu tá kỹ s công binh, viện sĩ viện khoa học Pháp, năm 1773 đà đa lý Design By haughtycool CHƯƠNG I Copyrigh By focebk.com Trang ln nỉi tiÕng vỊ c−êng ®é chèng cắt đất ngời xây dựng đợc phơng pháp xác định áp lực đất lên vật chắn Trải qua hai kỷ ngày nay, phơng pháp ông đợc sử dụng rộng rÃi Sự hình thành học đất nh môn khoa học độc lập với hệ thống hoàn chỉnh phơng pháp riêng biệt đợc xem nh năm 1925, K.Terzaghi (1883-1963) cho xuất Cơ học đất sở vật lý đất Năm 1963 Hội nghị khoa học quốc tế Cơ học đất - Nền móng họp lần thứ sau năm họp lần Hội nghị Cơ học đất - Nền móng hội thảo khoa học liên quan đợc tổ chức nhiều nớc khu vực Đến nay, Cơ học đất đà trở thành môn khoa häc víi nhiỊu néi dung phong phó, gåm nhiỊu lĩnh vực khác nhằm đáp ứng phát triển mạnh mẽ công nghiệp, xây dựng Việt Nam , Cơ học đất đợc bắt đầu nghiên cứu từ năm 1956 Đến đội ngũ ngời làm công tác nghiên cứu Cơ học đất đà trởng thành chất lợng số luợng, đủ sức giải toán đa dạng phức tạp thực tế xây dựng công trình đề Tuy điều kiện kinh tế xà hội hạn chế nên trang thiết bị chuyên nghành đầu t cha đầy đủ đồng bộ, việc phát triển kiến thức công nghệ Cơ học đất cần đòi hỏi nỗ lực lớn Design By haughtycool CHƯƠNG I Copyrigh By focebk.com Trang 10 chơng i: chất vật lý đất phân loại đất Đ1 hình thành đất 1.1 Quá trình phong hóa: Sự phá hoại làm thay đổi thành phần ®¸ gèc d−íi t¸c dơng vËt lý, hãa häc cđa yếu tố khác gọi trình phong hóa Do tác dụng phong hóa nên khối đá nham thạch giữ nguyên đợc trạng thái ban đầu nó, mà thay đổi, bị vỡ vụn, bị rời ra, bị dòng nớc gió đi, hình thành lớp đất phủ quanh phần lớn mặt vỏ đất Do vậy, sử dụng đất làm công trình, làm môi trờng, vật liệu xây dựng, cần phải xét đến biến đổi không ngừng xảy lớp đất bên vỏ đất Dựa vào đặc trng biến đổi đá gốc ảnh hởng tác nhân phong hóa, chia phong hãa vËt lý, phong hãa hãa häc vµ phong hãa sinh häc Trong ®ã, theo quan ®iĨm vỊ xây dựng, có phong hóa vật lý phong hóa hóa học đáng đợc quan tâm nghiên cứu Phong hoá vật lý: Sinh chủ yếu có liên quan với thay đổi nhiệt độ, gây nên nở nhiệt không thể tích, làm cho đá gốc bị phá hoại phân vụn thành hạt to nhỏ không nhau, nhng không làm thay đổi thành phần hóa học khoáng vật Do sản phẩm phong hóa vật lý tạo loại đất rời (đá dăm, cuội sỏi, hạt cát, v.v ) có thành phần khoáng vật tơng tự với đá gốc Phong hoá hoá học: Sinh tác nhân nh nớc, ôxy, axit cacbonic axit khác hòa tan nớc, làm cho đá gốc bị phá hoại kèm theo thay đổi thành phần khoáng vật ổn định hơn, tạo loại đất sét khác có kích thớc hạt nhỏ nhỏ, phần lớn không phân biệt mắt thờng đợc Các nhóm hạt sét nhỏ phần lớn chứa nhiều hạt đơn khoáng thuộc ba nhóm khoáng vật - Mônmôrilonit, Ilit Kaolinit Tất khoáng chất có cấu tạo tinh thể mỏng, nhng có lợng bề mặt khác nhau, Mônmôrilonit hoạt động mạnh Kaolinit yếu Thông thờng trình phong hóa vật lý hóa học xảy lúc hỗ trợ cho vùng khí hậu khô lạnh phong hóa vật lý chủ yếu, vùng khí hậu nóng ẩm, nh nớc ta chẳng hạn, phong hóa hóa học đóng vai trò quan trọng Các sản phÈm ci cïng cđa sù phong hãa cã thĨ n»m chỗ hình thành ban đầu bị di chuyển chỗ khác dòng nớc gió tạo thành dạng trầm tích đất 1.2 Các dạng trầm tích đất: - Trầm tích tàn tích (Eluvian) : Là trầm tích sản phẩm phong hóa lớp đá nằm chỗ hình thành ban đầu Đặc điểm bật bao gồm hạt có dạng góc cạnh nhọn sắc phân loại theo kích thớc hạt, thành phần thạch học nói chung giống đá gốc nớc ta, khí hậu nhiệt đới nên trình phong hóa hóa học xảy mÃnh liệt biến loại đá gốc thành loại đất sét có màu đỏ, nâu, vàng, thờng gọi đất Laterit Quá trình Laterit hóa trình hình thành đất chủ yếu nớc ta - Trầm tích sờn tích (Deliuvian) : Chủ yếu đợc tích lũy lại sờn dốc chân sờn dốc, nh khoảnh thấp sát đờng chia nớc Trầm tích đợc tạo thành nớc ma trôi sản phẩm rời xốp phong hóa từ vùng Design By haughtycool CHƯƠNG I Copyrigh By focebk.com Trang 11 cao đa xuống Đặc điểm gồm loại đất rời rạc, hạt đất nhỏ lẫn với hạt lớn, không ổn định, thờng hay bị trợt lở theo mặt lớp đá gốc bên dới, có bề dày lớp đất không đồng - Trầm tích bồi tích (Aluvian): Đó tất sản phẩm đợc tạo thành cách sông, hợp thành trầm tích thung lũng cổ, đại lòng sông Đặc điểm loại trầm tích có tính phân lớp theo quy luật thành phần hạt chúng, từ lớp bên thờng đất loại sét cát mịn, đến lớp bên dới thờng đợc cấu tạo đất cát lẫn sỏi cuội - Trầm tích tam giác trâu hồ sừng trâu: Đợc hình thành sông mang vật liệu đến lắng đọng vùng cửa sông khúc sông chết Trầm tích đợc đặc trng tồn lớp bùn sét, bùn hữu cha đợc nén chặt mấy, cát mịn, cát pha sét Các đất thuộc loại thờng có độ dày diện tích phân bố lớn, tạo thành khối dẻo có tính nén lớn - Trầm tích biển: Là tích lũy dới đáy biển vật liệu dòng nớc mang đến Thành phần tính chất loại trầm tích biển phụ thuộc nhiều vào tồn chất hữu thực vật động vật sống dới đáy biển Trầm tích chủ yếu đất sét đất bùn phổ biến diện tích rộng lớn đợc đặc trng tính chất khác tùy theo tuổi lịch sử hình thành chúng Với mô tả tóm tắt loại trầm tích trên, thấy rõ ràng đất thiên nhiên khác nhau, chất vật lý chúng phức tạp Từ trình hình thành đất đến hoàn cảnh chúng, tất yếu tố đà tạo nên tính chất độc đáo đất thiên nhiên 1.3 ảnh hởng môi trờng địa - vật lý đến tính chất đất Với vấn đề đà trình bày trên, thấy rõ môi trờng địa - vật lý có ảnh hởng lớn đến hình thành đất, nên nghiên cứu đất tách rời điều kiện lịch sử tự nhiên hình thành tồn đất đựơc Chẳng hạn, tùy theo tuổi toàn lịch sử trớc hình thành chúng, loại đất sét thiên nhiên có tính chất khác Ví dụ: đất sét Cambri tuổi khoảng 500 triệu năm chắn rằng, thời gian dài đà chịu tác dụng áp lực lớn thay đổi, bị ép nớc phận bị khô đi, v.v Các đất sét đà trải qua trình hóa học hóa - lý đà xảy ra, trình xảy với tốc độ nhỏ hoàn toàn nhận biết đợc khoảng thời gian tơng đối ngắn Mặt khác, trình dính kết chậm xảy thời gian dài có ảnh hởng đến kết cấu cấu đất loại sét Tất trình đà tạo nên tính chất hoàn toàn đặc biệt đất sét Cambri so với đất sét khác Theo kết nghiên cứu đất sét coi nh vật liệu cứng nhớt đàn hồi, có khả chịu tải lớn Trái với đất sét Cambri, loại đất sét (trầm tích biển, hồ, đầm) đại thờng đợc nén chặt, chúng thờng có trạng thái nở nhÃo có sức chịu tải không đáng kể Đối với đất cát vậy, chúng phụ thuộc lớn vào điều kiện hình thành chúng, có loại cát trạng thái chặt, có loại lại rời xốp, chí có loại cát trạng thái huyền phù dễ sinh tợng cát chảy Design By haughtycool CHƯƠNG I Copyrigh By focebk.com Trang 12 Do đó, nghiên cứu đất thiên nhiên có xét đến tác dụng tơng hỗ chúng với môi trờng xung quanh biến đổi liên tục tính chất chúng, cần phải ý nhiều đến lịch sử chúng, nghĩa ý đến điều kiện diễn biến trình hình thành nh hoàn cảnh địa - vật lý hình thành đất Quá trình "hóa đá" có ý nghĩa quan trọng hình thành tính chất đất Các tợng tái kết hợp (sự nén chặt, dính kết) kiến tạo (chủ yếu trụt xuống phần vỏ đất) tạo nên điều kiện có khả làm thay đổi thành phần kết cấu đất, nữa, với áp lực nhiệt độ thích hợp, chúng dẫn tới tợng biến chất, nghĩa thay đổi hoàn toàn đá rời cách kết dính lại, kết tinh lại hạt khoáng vật chúng đến thành ®¸ khèi liỊn Do c¸c tÝnh chÊt cđa ®Êt phơ thuộc nhiều vào tác dụng môi trờng xung quanh, nên Cơ học đất, chọn sơ đồ tính toán cần phải xét đến hoàn cảnh tự nhiên mà đất tồn Còn việc xác định đặc trng tính toán đất cần đảm bảo cho mẫu đất thí nghiệm phản ánh đợc trạng thái tồn tự nhiên Để đáp ứng đợc yếu cầu trên, mẫu đất dùng để thí ngiệm phải cố gắng đảm bảo cho kết cấu bị phá hoại Đ2 Các thành phần cấu tạo đất tác dụng lẫn chúng Nh đà trình bày, đất thiên niên vật thể phân tán bao phủ phần lớn bề mặt vỏ đất Do nghiên cứu đất thiên nhiên cần phải ý chúng hệ thống phức tạp, có tác dụng tơng hỗ lẫn thành phần rắn (cứng), lỏng khí Trong trạng thái tự nhiên, quan hệ nhóm hạt riêng rẽ có ý nghĩa đặc biệt có mặt số lợng hạt rắn nhỏ nhỏ đất, chúng có diện tích bề mặt riêng lớn có hoạt tính cao Trờng hợp tổng quát, đất gồm ba thành phần: Các hạt khoáng chất rắn thờng chiếm phần lớn thể tích đất, thể lỏng chiếm phần hay toàn khoảng trống hạt rắn đất thành phần khí chiếm phần lại lỗ rỗng đất, gồm chủ yếu không khí Các tính chất thành phần này, tỷ lệ số lợng chúng đất, tác dụng điện phân tử, hóa - lý, học tác dụng tơng hỗ khác thành phần đất định chất đất 2.1 Thành phần rắn (cứng) đất: Thành phần rắn đất chủ yếu gồm hạt khoáng vật nguyên sinh thứ sinh, thờng gọi hạt đất, có kích thớc từ vài xentimet đến vài phần trăm, phần nghìn milimet Các tính chất đất phụ thuộc vào thành phần khoáng chất chúng 2.1.1 Thành phần khoáng đất: Thành phần khoáng chất đất phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng đá gốc vào mức độ tác dụng phong hoá đá gốc Tùy theo mức độ tác dụng phong hóa khác nhau, thành phần khoáng khác nhau, loại đá gốc sinh ra, có ảnh hởng khác đến tính Design By haughtycool CHƯƠNG I Copyrigh By focebk.com Trang 13 chất vật lý học đất Các khoáng vật tạo thành đất thiên nhiên phân thành hai nhóm nh sau: Khoáng vật nguyên sinh khoáng vật thứ sinh Các khoáng vật nguyên sinh: Thờng gặp đất thiên nhiên Fenpat, thạch anh mica Các hạt đất có chứa thành phần khoáng thờng có kích thớc lớn Đối với nhóm hạt lớn thờng khác tính chất - lý chúng, loại đất có lịch sử khác nhau, đồng thời thành phần khoáng ảnh h−ëng nhiỊu tíi tÝnh chÊt c¬ - lý cđa chóng Các khoáng vật thứ sinh: Chia thành hai loại khác tïy theo tÝnh chÊt hßa tan n−íc Trong số khoáng vật thứ sinh không hòa tan nớc, thờng gặp nhiều Mônmôrilônit, Ilit Kaolinit, khoáng vật gọi khoáng vật sét, chúng thành phần chủ yếu hạt sét (nhỏ 0,005mm loại đặc biệt nhỏ 0,002mm) Các khoáng vật có cấu tạo kết cấu phân tử dạng rõ rệt, nhng tính hoạt động keo bề mặt khác Đối với thạch anh, tính hoạt động keo bề mặt gần không, Kaolinit khoảng 0,4, Ilit 0,9 Mônmôrilonit từ 1,5 đến 7,2 tùy theo chứa ion canxi (Ca++) hay ion Natri (Na+) Tõ ®ã cã thĨ thấy rằng, thành phần khoáng chất đất ảnh hởng chủ yếu đến hạt đất nhỏ cực nhỏ, hạt đất nhỏ tỷ diện tích (m2/g) chúng lớn, hoạt tính keo khoáng vật đợc phát huy đầy đủ nhất, mà nh đà trình bày, hoạt tính keo loại khoáng vật khác khác nhau, dẫn đến tính chất - lý đất khác Các khoáng vật thứ sinh hòa tan nớc thờng gặp là: Canxit, mica trắng, thạch cao muối mỏ,v.v 2.1.2 Thành phần hạt đất: Trong tự nhiên đất hạt to nhỏ có thành phần khoáng vật khác hợp thành Kích thớc hạt thay đổi phạm vi rộng lớn, từ hàng chục, hàng trăm xentimet nh đá tảng, cuội, đến vài phần trăm, vài phần nghìn milimet nh hạt sét Hạt đất nhỏ tỷ diện tích lớn, lợng mặt lớn tính chất đất phức tạp Còn đất hạt to lỗ rỗng hạt lớn, nên tính thấm nớc lớn đất hạt nhỏ Điều nói lên nhiều tính chất - lý đất có liên quan đến thành phần hạt đất Tuy cần lu ý đánh giá cách định lợng ảnh hởng thành phần hạt đến tính chất đất đợc, tính chất đất nhiều yếu tố phức tạp khác định, tùy điều kiện cụ thể ảnh hởng chúng khác Khi nghiên cứu thành phần hạt đất, trớc hết phải tiến hành phân tích hạt đất để phân chia tất loại hạt có kích thớc hạt khác thành nhóm Trong nhóm kích thớc thay đổi phạm vi định nhng chúng có tính chất - lý gần giống Mỗi nhóm nh gọi nhóm hạt Lợng chứa tơng đối nhóm hạt đất (Tính theo phần trăm tổng khối lợng đất khô) gọi thành phần hạt đất hay gọi thành phần cÊp phèi cđa ®Êt HiƯn nay, tïy theo tõng n−íc tùy theo mục đích sử dụng mà giới hạn đờng kính phân chia nhóm hạt tỷ lệ nhóm hạt phân loại đất có nhiều không hoàn toàn thống nớc ta, việc phân chia nhóm hạt theo mục đích xây dựng thờng dùng bảng phân loại (I-1) sau đây: Design By haughtycool CHƯƠNG I Copyrigh By focebk.com Trang 14 Bảng (I - 1): Phân nhóm theo đờng kính hạt Nhóm hạt Phân Kích thớc hạt Tính chất chung nhóm (mm) Lớn >800 Đá lăn Vừa 800 - 400 đá hộc Nhỏ 400 - 200 Rất lớn 200 - 100 Tính thấm lớn, không dính, độ dâng cao Đá dăm Lớn 100 - 60 cuội nớc mao dẫn nhỏ, không giữ đợc nớc Vừa 60 - 40 Nhỏ 40 - 20 Thô 20 - 10 Sạn, sái Võa 10 - Nhá 5-2 Th« - 0,5 Dễ thấm nớc, không dính, độ dâng cao nớc mao dẫn không lớn, gặp nớc không nở Vừa 0,5 - 0,25 Hạt cát ra, khô không co lại, rời rạc, Nhỏ 0,25 - 0,05 tính dẻo, tính nén lún nhỏ Tính thấm nhỏ, dính ớt, nớc mao Thô 0,05 - 0,01 Hạt bụi dẫn dâng lên tơng đối cao nhanh, gặp Nhá 0,01 - 0,002 n−íc në ra, kh« kh«ng co nhiều Hầu nh không thấm nớc, tác dụng nớc màng mỏng rõ rệt, lúc ẩm có tính dẻo, tính Hạt sét < 0,002 dính lớn, gặp nớc nở nhiều, khô co lại nhiều, tính nén lún lớn Thí nghiệm để phân chia nhóm hạt đất gọi thí nghiệm phân tích hạt, tùy theo kích thớc hạt to nhỏ mà kỹ thuật phân tích có khác Nói chung phơng pháp phân tích thành phần h¹t, chđ u chóng ta míi chØ dïng hai lo¹i nh sau: - Phơng pháp dùng rây: Phơng pháp dùng cho loại đất hạt cát lớn Ngời ta dùng hệ thống rây có đờng kính lỗ to nhỏ khác nhau, để tiện cho việc sử dụng thờng ngời ta dùng loại rây có đờng kính lỗ trùng với giới hạn đờng kính nhóm hạt đà phân chia nh nớc ta dùng rây nhỏ 0,1mm, Bắc Mỹ số nớc Tây Âu ngời ta đánh số rây theo số lợng lỗ insơ vuông, rây nhỏ No200 tơng ứng với kích thớc mắt lỗ 0,074mm Do nguyên nhân 0,074 đợc nớc xem biên tiêu chuẩn vật liệu hạt thô hạt mịn - Phơng pháp thuỷ lực: Phơng pháp dựa sở định luật Stokes, tốc độ hạt hình cầu lắng chìm môi trờng lỏng hàm số đờng kính trọng lợng riêng hạt đất Trong số phơng pháp thí nghiệm dựa nguyên lý này, nớc ta thờng dùng phơng pháp tỉ trọng kế, dùng để xác định thành phần hạt đất hạt bụi hạt sét Nói chung phân tích hạt đất sét vấn đề phức tạp, nhiều vấn đề cha đợc nghiên cứu kỹ càng, cần đặc biệt lu ý tới Cách tiến hành cụ thể phơng pháp xem tài liệu hớng dẫn thí nghiệm đất tài liệu Design By haughtycool Copyrigh By focebk.com CHƯƠNG I Trang 15 có liên quan Nếu đất đồng thời có hai nhóm hạt đà nêu phải kết hợp hai phơng pháp thí nghiệm để xác định Kết thí nghiệm phân tích hạt đất đợc biểu thị ®−êng cong cÊp phèi cđa ®Êt, vÏ trªn hƯ trơc tọa độ bán logarit, trục hoành biểu thị logarit đờng kính hạt trục tung biểu thị lợng chứa phần trăm hạt có đờng kính nhỏ đờng kính đà cho Chẳng hạn theo kết phân tích, biểu diễn ®−êng cong cÊp phèi I cđa ®Êt ë h×nh (I -1) lợng chứa hạt bụi 72%, lợng chứa hạt cát 17% lợng chứa hạt sét 11% Đá 100% tảng Hạt cuội Hạt sỏi Hạt cát Hạt sét Hạt bụi 100% Hạt cát 83% (17%) B' I) D10=0,0046mm D60=0,041mm Cu=9 II) D10=0,17mm D60=0,40mm Cu=2,35 50 10 100 B II H¹t bơi (72%) I A' 10 1,0 A 0,1 0,01 11% Hạt sét (11%) 0,001(mm) Hình I - 1:Đờng cong tích lũy hạt Đờng cong cấp phối đất đợc dùng để xác định tên gọi, đờng kính có hiệu hệ số không đồng đất Để xác định tên đất, sau vẽ đợc đờng cong cấp phối (đờng cong tích lũy hạt), cần tìm lợng chứa tơng đối nhóm hạt cát, hạt bụi hạt sét đất Dựa vào kết dùng bảng phân loại đất (bảng I-5) để xác định tên loại đất xét đồng thời làm sở cho việc đánh giá tính chất - lý Hệ số không đồng đợc ký hiệu Cu đợc xác định theo công thức: Cu = D 60 D10 (I - 1) D10 đờng kính mà hạt nhỏ chiếm 10%, D60 đờng kính mà hạt có kích thớc nhỏ chiếm 60% tổng khối lợng đất khô Đối với loại đất hình (I -1) đờng kính tơng ứng với điểm B D60 = 0,041mm Hệ số không đồng loại đất lớn, đất đợc cấu tạo hạt có kích thớc không nhau, ngợc lại Cu nhỏ đất hạt Thông thờng thực tế hệ số không đồng áp dụng cho loại đất rời Các loại cát sỏi, cát thô cát vừa, có hệ số không đồng lớn đợc gọi cát không đều, đợc xem có cấp phối tốt, lúc lỗ rỗng hạt lớn đợc hạt nhỏ xen kẽ lấp kín, làm cho độ chặt đất tăng lên tính thấm giảm đi, đồng thời đất có tính lún nhỏ khả chống cắt lớn chịu tác dụng tải trọng Nh phần đà trình bày, kích thớc hạt đất thành phần khoáng chúng có mối liên quan mật thiết với Ví dụ : với hạt có kích thớc lớn hạt cát thờng có thành phần khoáng giống với đá gốc, hạt có kích thớc hạt cát thành phần khoáng vật chúng thờng thuộc loại nguyên sinh, hạt lớn thờng chứa khoáng vật ổn định, dễ bị phá hủy phong hóa gây nên nh Fenfát, Mica đen, v.v Còn hạt nhỏ phần lớn có Design By haughtycool CHƯƠNG I Copyrigh By focebk.com Trang 16 chứa khoáng vật ổn định, khó bị phong hóa nh thạch anh Từ thấy rằng, thuộc loại hạt cát, nhng đất gồm hạt có kích thớc lớn nhỏ khác dẫn đến tính chất - lý khác Đối với hạt sét chủ yếu khoáng vật thứ sinh tạo nên, có hạt kích thớc tơng đối lớn thờng hạt khoáng vật loại Kaolinit, hạt có kích thớc nh hạt keo hạt khoáng vật loại Mônmôrilorit, hạt có kích thớc trung bình hai loại thờng hạt khoáng vật loại Ilit 2.1.3 Hình dạng hạt đất: Hình dạng hạt đất khác từ dạng hình cầu đến dạng mỏng hình kim, mà tính chất đất khác hình dạng hạt khác Thông thờng nhóm hạt có kích thớc lớn nh hạt cát trở lên có hình dạng tròn nhẵn sắc cạnh Trong trờng hợp hình dạng hạt đất có ảnh hởng nhiều đến tính chất đất, chẳng hạn nhóm hạt cát gồm hạt thạch anh có góc cạnh sắc nhọn, nhờ chúng xen kẽ vào để xắp xếp đợc chặt so với nhóm hạt có kích thớc nhng có dạng tròn nhẵn Đối với nhóm hạt cã kÝch th−íc nhá (nh− h¹t sÐt hay h¹t keo), kính hiển vi điện tử ngời ta đà xác minh hầu nh tất chúng có hình dạng rõ rệt trờng hợp riêng có dạng hình kim phẳng dài Trong trờng hợp hình dạng hạt đất làm ảnh hởng đến tính chất đất mà tính chất đất phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng chúng Nh đà trình bày, thành phần khoáng hạt đất lại có quan hệ mật thiết với mức độ phân tán chúng, mức độ phân tán đất khác dẫn đến chúng có tỷ lệ diện tích khác Theo kết phân tích mẫu đất (Bảng I -2) hạt thuộc nhóm hạt sét có tỷ diện tích lớn, lợng mặt chúng lớn tạo nên cho chúng nhiều tính chất riêng biệt khác Bảng I -2 : Tỉ diện tích khoáng vật sét Tên khoáng vật Mônmôrilonit Ilit Kaolinit Tỉ số kích thớc chiều 100 ì 100 ì 20 × 20 × 10 × 10 × KÝch th−íc thùc tÕ tÝnh b»ng anstron (0,001µ) ChiỊu dµi vµ chiỊu ChiỊu dµy réng 1000 - 5000 10 - 1000 - 5000 50 - 500 1000 - 20000 100 - 1000 TØ diÖn tÝch tÝnh b»ng m2/g 800 80 10 Theo b¶ng (I -2) cã thĨ thÊy r»ng bỊ mặt (tỷ diện tích) nhóm hạt sét nhỏ (nh khoáng sét Mônmôrilonit) đạt tới vài trăm mét vuông gam đất Điều quan trọng cần phải ý khoáng vật nhóm Mônmôrilonit có tỷ diện tích lớn mà có khả hấp thụ lớn tính nở mạnh gặp nớc Điều đợc giải thích cấu trúc tinh thể chúng Trên hình (I -2) trình bày cấu tạo mạng lới tinh thể (kết cấu phần tử) Kaolinit Mônmôrilonit Mạng tinh thể đơn vị Kaolinit có năm lớp điện tử với mạng lới tinh thể bất động Vì hai tinh thể đơn vị tiếp giáp có liên kết chặt [giữa - 6(O) +6(OH)] nên chúng khó tách rời nhau, làm cho Kaolinit nở gặp nớc Còn Design By haughtycool Copyrigh By focebk.com CHƯƠNG vi Trang 278 DMT Với đất cát cố kết thờng, không ximăng hoá, độ chặt tơng đối (D) đợc xác định thông qua biểu đồ hình (VI-23) (trong K0 0,45) Với đất cố kết, đất ximăng hóa Dr nhỏ so với giá trị hình vÏ (H×nh VI-23) KEMIGAWA KD k =0,45 Hình VI-23: Quan hệ độ chặt (Dr) (Kd đất cát cố kết thờng, không ximăng hoá) OHGIHIMA 20 40 60 80 100 Dr (%) 6.4.6.3 Đánh giá tính biến dạng đất dựa vào kết DMT 6.4.6.3.1 Đánh giá môđun biến dạng cát sét dựa vào kết DMT Môđun biến dạng đất đợc xác định nh sau : 2à ⎞ ⎟⎟.M = β M ≈ (0,5 ÷ 0,8).M E = ⎜⎜1 − µ − ⎝ ⎠ (VI-35) Trong đó: M - môđun biến dạng đứng không nở hông; thí nghiệm nén không nở hông (Oedometer) thì: M = (mv gọi ao) mv Còn thí nghiệm DMT đợc xác định nh sau: M = RM.ED Trong đó: ED xác định theo công thức (VI-33) RM đợc xác định theo điều kiện sau: (VI-35’) ID ≤ 0,6 th× RM = 0,14 + 2,63logKD ID ≥ th× RM = 0,5 + 2logKD 0,610 th× RM = 0,32 + 2,18logKD 6.4.6.3.2 Đánh giá hệ số dựa vào kết DMT Hệ số theo phơng ngang (Schmertmann, 1988) đợc xác định là: K hs B + 0,3 K D − K ' σ vo = 0,5⎜ ⎟ ⎝ B ⎠ 7,5mm Trong ®ã: B - bề rộng móng (nếu cọc cạnh cọc), m Design By haughtycool (VI-36) CHƯƠNG vi Copyrigh By focebk.com Trang 279 NÕu quan hƯ gi÷a hƯ số theo phơng đứng phơng ngang tỷ lệ với ứng suất hữu hiệu (theo K0) hệ số theo phơng đứng là: ' K hs ⎛ B + 0,3 ⎞ K D − K σ vo = 0,5⎜ KS = ⎟ Ko ⎝ B ⎠ 7,5mm K o (VI-37) 6.4.6.4 Đánh giá sức chống cắt đất dựa vào kết DMT 6.4.6.4.1 Đánh giá góc ma sát đất dựa vào kết DMT Thông thờng đơn giản sử dụng phơng trình Marchetti đề xuất năm 1997 để xác định góc : = 28 + 16,6 log K D − 2,1log K D (VI-38) 6.4.6.4.2 Đánh giá sức kháng cắt (Su) đất sét dựa vào kết DMT Hình VI-24: Đờng hồi quy Su Marchetti Hình VI-25: So sánh kết Su Sức kháng cắt không thoát nớc đợc Marchetti đề xuất từ năm 1990(hình VI-24) nh sau: ' S u = 0,22σ vo (0,5K D ) 1, 25 ' = 0,22 vo OCR 0,8 (VI-39) Nhiều tác giả đà so sánh kết tính theo (VI-39) với thí nghiệm phòng thí nghiệm khác, nh Burghignoli (1991), Nash cộng (1992) (hình VI-25) cho thấy phơng trình (VI-39) có độ tin cậy tơng đối cao Tuy theo Roque cộng cho rằng, phơng trình sau nên đợc sử dụng: ( P1 K σ v' + U Su = Nc ) (VI-40) Trong ®ã: Nc = víi ®Êt sÐt bụi giòn; Nc = cho đất sét trung bình NC = cho đất sét dẻo không nhạy cảm 6.4.6.5 Đánh giá hệ số nén ngang (K0) hệ số cố kết (OCR) đất dựa vào kết DMT 6.4.6.5.1 Đánh giá hệ số K0 OCR đất sét dựa vào kết DMT Design By haughtycool CHƯƠNG vi Copyrigh By focebk.com Trang 280 Giá trị KD lớn K0 đất chặt mũi xuyên 1,5cm Do có nhiều tác giả đà thực nghiệm tìm giá trị K0 từ KD nh sau: Marchetti (1980) nhiều tác giả đề nghị tơng quan sau (h×nh VI-26.b) K = (K D / B K ) , 47 − 0,6 (VI-41) Víi đất sét thờng (không nứt nẻ, không nhạy cảm); B=1,5 (h×nh VI-26.a): K = (K D / 1,5) , 47 0,6 (VI-41a) Còn Lacasse Lunne (1988) dùa vµo thÝ nghiƯm ë Na uy cho r»ng KD 0,8 ) OCR = 2,7.K D1,17 (VI-45) Theo Mayre (1987) đơn giản cho OCR = 0,51K D Design By haughtycool (VI-46) CHƯƠNG vi Copyrigh By focebk.com Trang 281 Các quan điểm tính OCR khác đợc thể hình (VI-28) Hình VI-27: Quan hệ OCR KD Hình VI-28: Tóm tắt tính OCR theo DMTD 6.4.6.5.2 Đánh giá hệ số K0 OCR đất cát dựa vào kết DMT Với đất cát, việc xác định OCR K0 khó khăn Hơn nữa, lại tiêu chuẩn để so sánh đất cát không lấy đợc mẫu nguyên dạng để thí nghiệm OCR phòng đợc Nhiều tác giả (Jendeby-1992, Baldi-1988, v.v ) cho rằng, xác định OCR cách định tính nh sau: Nếu M DMT = ữ 10 OCR =1 qc (VI-47) Nếu M DMT = 12 ữ 24 OCR >1 qc (VI-48) Trong đó: MDMT - môđun không nở h«ng suy tõ thÝ nghiƯm DMT qc - søc kháng xuyên mũi từ thí nghiệm CPT Marchetti, sau Baldi (1986) đa công thức tính K0 nh sau: K = 0,376 + 0,095 K D − ξ q c / σ vo' (VI-49) Trong ®ã: ξ = 0,0017 (đất đắp) đến 0,0046 (đất nguyên thổ) Phơng trình tơng tự Marchetti đợc Kulhawy, Mayne (1990) trích dÉn lµ: K = 0,359 + 0,071K D − 0,00093 q c / σ vo' (VI-50) Nãi chung K0 OCR cho đất cát độ xác cao, phơng trình phải dựa vào thông số thứ ba qc (thí nghiệm CPT) 6.4.7 Đánh giá nhận xét - DMT thí nghiệm trờng có xáo trộn đất nhất, với thí nghiệm SPT, CPT có bề dày thiết bị lớn, nên đất bị xáo trộn nhiều, tính chất có đợc thiếu xác Design By haughtycool CHƯƠNG vi Copyrigh By focebk.com Trang 282 - DMT lµ thÝ nghiƯm hiƯn trờng có độ xác cao thí nghiệm trờng, đồng thời lại thí nghiệm nhanh đơn giản - Từ DMT, ta ớc tính đợc nhiều tiêu lý nh øng dơng trùc tiÕp vµo thiÕt kÕ nỊn mãng - DMT thí nghiệm nén ngang, cho kết quan hệ áp lực - chuyển vị đất Do đó, ứng dụng ớc tính môđun, biến dạng, sức chịu tải trọng ngang cọc, trạng thái ứng suất sức kháng cắt không thoát nớc (Su) có độ tin cậy cao Nhợc điểm thí nghiệm DMT là: - Nền đất làm việc chủ yếu theo phơng ®øng, thÝ nghiƯm DMT nÐn ®Êt theo ph−¬ng ngang - Việc ứng dụng vào dự báo sức chịu tải dọc trục cọc thấp (vì chất DMT đo sức kháng dọc trục) 6.5 Thínghiệm cắt cánh ( VST) 6.5.1 Nguyên lý thí nghiệm: Thí nghiệm cắt cánh (VST-Vane Shear Test) đợc phát minh vào năm 1918 Thuỵ Điển ngày thông dụng Châu Âu Ta ấn vào đất sét cánh dao chử thập thép, sau quay cánh chữ thập quanh trục đo mômen xoay (Mx) làm xoay cánh chữ thập, từ suy sức kháng cắt đất T0 thí nghiệm thực với giả thiết đất dính tuý (=0) nớc không kịp thoát, sức kháng cắt T0 = Su =cu (Nếu đất có kẹp thêm cát tạo điều kiện cho nớc thoát yếu tố làm tăng sức chống cắt) Thí nghiệm không phù hợp với đất cát nguyên nhân sau: - Lỡi xuyên mỏng, khó xuyên vào đất cát - Với đất sét không thoát nớc, ta suy đợc S u = T o - Còn với đất cát = h' tg ϕ = arctg (τ / σ h' ) Hình VI-29 Trong đó: ứng suất thân theo phơng ngang (vì cánh chữ thập cắt ngang nên ứng suất pháp tác dụng lên theo phơng ngang) σ h' = K σ v' Do ta K0 nên khó xác định đợc góc ' h - Với đất sét, mặt bị cắt mặt trụ tròn mà đờng tạo cạnh biên cánh Còn với đất cát, hoạt động không lộn xộn nên mặt bị cắt trụ tròn 6.5.2 Thiết bị cách thí nghiệm Design By haughtycool Copyrigh By focebk.com CHƯƠNG vi Trang 283 Thiết bị: Hiện có nhiều loại thiết bị cắt cánh khác nhau, tuỳ theo loại đất độ sâu thí nghiệm mà chọn thiết bị cắt cánh cho phù hợp Cắt cánh chữ thập đợc làm thép không gỉ, chất lợng cao, chiều cao (H) phải gấp đôi bề rộng toàn phần (D) nh hình (VI-29) Kinh nghiệm cho thấy loại đất có sức kháng cắt tới 50Kpa, cánh cã chiỊu cao 15cm vµ bỊ réng 7,5cm lµ thÝch hợp Đối với loại đất có sức kháng cắt từ 50Kpa đến 75Kpa cần cánh bé hơn, với chiều cao 10cm rộng 5cm Cánh cắt mỏng tốt nhng đảm bảo độ cứng có lỡi sắt để cắt đất (mục đích ấn vào đất, gây xáo động tốt) Đầu tiên cánh cắt gắn với cần (mỗi cần dài khoảng 1m, cần phải đủ để chịu đợc lực ấn xuống dọc trục độ cong nhỏ) đợc gá vào giá đỡ, nối liền với cấu tay quay có gắn đồng hồ đo mômen xoay Khi thí nghiệm: Dùng cần nối đa cánh cắt đến độ sâu cần thí nghiệm, gắn xoắn lên đầu cần điều chỉnh, vặn chặt dụng cụ với cần, cố định đế xoắn thật chặt, quay kim đồng hồ vị trí không Quay xoắn đất bị cánh cắt đọc số đo đồng hồ số độ lệch lớn Đây lực cần thiết để cắt đất Xoay xoắn suốt thời gian thí nghiệm với tốc độ khoảng 0,10/.sữ0,20/.s (từ 60/phútữ120/phút) theo dõi đồng hồ đo Mômen xoay Khi thấy mômen xoay cực đại giảm xuống, xoay thêm cánh cắt thêm số vòng để ghi giá trị mômen cực tiểu ứng với sức kháng cắt đất đà bị cắt 6.5.3 Tính toán Tính toán sức kháng cắt đất (T0 = Su =cu) theo c«ng thøc sau: τ = Su = M ( x) (VI-51) K Mx - lực xoắn để cắt đất (N.cm kg.cm); K - số phụ thuộc vào kích thớc hình dạng cánh cắt Với giả thiết lực cắt phân bố đồng hai đầu xung quanh hình trụ đất tạo cánh cắt ta có: Trong đó: - K = D2H ⎛ D ⎞ ⎜1 + ⎟ , tû lệ H:D 2:1 nên K=3,66.D3 3H Su = à.Su cắt cánh (VI-53) Trong đó: - - phụ thuộc vào số dẻo đất dính (Hình VI-30) Su cắt cánh - sức kháng cắt tính toán theo thí nghiệm cắt cánh Hệ số 6.5.4 Hiệu chỉnh Su đo đợc từ thí nghiệm cánh cắt Bjerum cho rằng, cần 1.2 phải hiệu chỉnh sức kháng cắt 1.0 Su nh sau: (VI-52) Bjerrum (1972) 0.8 0.6 0.4 20 40 60 80 100 120 ChØ số dẻo IP (tức A) Hình VI-30: Hệ số hiệu chỉnh cho thí nghiệm cắt cánh Design By haughtycool Copyrigh By focebk.com CHƯƠNG vi Trang 284 6.5.5 Dự báo hệ số cố kết (OCR) từ kết thí nghiệm cắt cánh Hệ số cố kết OCR dự báo đợc từ Su đất sét không nứt nẻ nh sau: OCR VST Su (VI-54) σ vo' Mayne vµ Mitchell (1988) cho r»ng VST 3,22 ữ 3,54 - Thông thờng: - Tỉng qu¸t: α VST ≈ 22 IP −0, 48 ; (IP hay A- chØ sè dỴo) 6.5.6 NhËn xÐt: ThÝ nghiệm cắt cánh trờng tơng đối đơn giản, dễ sử dung Đặc biệt đất sét nhÃo, bùn kết cho có độ tin cậy cao Thí nghiệm nên dùng cho loại đất có yếu tè ma s¸t kh¸ nhá cã thĨ bá qua 6.6 Thí nghiệm bàn nén trờng 6.6.1 Nguyên lý thí nghiệm: Phơng pháp thực cách bề mặt lớp đất muốn nghiên cứu, ngời ta đặt nén hình tròn hình vuông, nén phải đủ cứng để xem nh cứng tuyệt đối, sau gia tải lên nén, ®ång thêi ®o ®é lón cđa nã Ph©n tÝch kÕt quan hệ tải trọng độ lún rút đợc khả chịu tải giới hạn, đặc trng biến dạng đất 6.6.2 Thiết bị cách thí nghiệm (Hình VI-31) - Thiết bị: Kích thớc bàn nén dùng phải lớn vừa phải để thao tác dễ dàng, chọn kích thớc bàn nén phải xét tới cấu trúc đất, lực tác dụng cần thiết, phơng tiện chất tải, kích thớc thiết bị khác ,v.v Tấm nén thờng thép có kích thớc hình vuông 70,7x70,7cm, tròn có đờng kính d=76,5cm Để gia tải dùng khối bêtông, cọc neo kết hợp với kích thuỷ lực Trong trờng hợp giá đỡ phải đủ cứng để san phản lực kích lực neo Để đo độ lớn thờng dùng hai đồng hồ chuyển vị mắc hai điểm mép đối xứng trục nén Chất tải đọc số đo có yêu cầu Với thí nghiệm nén tốc độ lún không đổi (thí nghiệm thích hợp cần xác định đặc trng nén đất trạng thái không thoát nớc), chất tải đợc điều khiển cho tốc độ lún đà chọn không đổi liên tục Tiếp tục tăng tải độ lún đạt đợc 15% chiều rộng bàn nén Nếu dấu hiệu rõ ràng cho thấy đất bị phá vỡ trớc độ lún đạt 15%, tải trọng tới hạn xác định tải trọng gây độ lún tơng đơng với khoảng 15% chiều rộng bàn nén Còn thí nghiệm với tải trọng gia tăng cấp (thí nghiệm thích hợp cần xác định tiêu biến dạng đất trạng thái nén có thoát nớc), để tăng tải, cấp tải trọng khoảng (0,2ữ0,25kG/cm2) đất yếu loÃng (0,4ữ0,5kG/cm2) đất tốt Sau cấp gia tải phải chờ cho đất lún xong Tiêu chuẩn quy ớc ổn định là: Sau đất cát, sau hai đất sét mà độ lún không 0,01mm coi nh Design By haughtycool Copyrigh By focebk.com CHƯƠNG vi Trang 285 đất đà ổn định gia tải cấp Thông thờng tải trọng thí nghiệm khoảng 1,5 ữ2 lần tải trọng dự kiến sử dụng Có thể chất tải dỡ tải theo chu kỳ trung gian thí nghiệm gia tải vào giai đoạn khác để có đợc trị số biến dạng tơng đối hồi phục (đàn hồi) không hồi phục xảy Ghi lại tải trọng lần gia tăng đảm bảo giữ cho không đổi Ghi lại độ lún dới lần gia tải theo thời gian, lúc gia tải Trong giai đoạn đầu, tiến hành đo thờng xuyên, sau tăng thời gian lần đo, lúc tốc độ lún đà giảm Việc đo tải trọng độ lún phải đạt đợc độ xác yêu cầu Dầm gia tải p (kG/cm ) đồng hồ đo lún Kích gia tải (S-p) Cọc neo Bàn nén Nền S(mm) b) a) Hình VI-31 6.6.3 Trình bày diễn dịch kết Kết thí nghiệm bàn nén trờng đợc trình bày chủ yếu đồ thị độ lún biến đổi theo tải trọng (hình VI-31.b) độ lún biến đổi theo thời gian (VI32.a) Kết thí nghiệm bàn nén trớc hết để xác định đặc trng biến dạng đất: hệ số (K) môđun biến dạng E Theo định nghĩa K=p/S ta suy trị số K áp lực p Thông thờng quan hệ p ~S đờng cong, trị số hệ số K tính đợc hệ số cát tuyến ứng với điểm xét Nếu xem đất bán không gian biến dạng tuyến tính theo kết lý thuyết đàn hồi : - Đối với nén tròn đờng kính d ta cã: ( ) P 1− µ2 (VI-55) E= S.d Trong đó: P : tổng tải trọng nén; P=p.F (kN,kG); p: áp lực đáy bàn nén (kG/cm2); F: diÖn tÝch tÊm nÐn (cm2) - NÕu thÝ nghiÖm bàn nén trờng đến đất bị trợt trồi (bàn nén lún đột ngột lớn) tải trọng giới hạn đợc xác định nh sau: Design By haughtycool Copyrigh By focebk.com CHƯƠNG vi p= Trang 286 P F (VI-56) p - áp lực lớn đáy bàn nén (KPa,kG/cm2); P: - tổng tải trọng nén gây phá hoại (kN,kG) ; F: - diện tích nén (cm2) - Khi không xác định rõ lực phá hoại, lấy lực gây độ lún 15% bề rộng bàn nén, khai thác kết bàn nén sau cho ta có khái niệm tải trọng giới hạn Độ lún cấp tải trọng ứng với thời gian đợc thực hình (VI-32.a) chọn khoảng thời gian đặc trng: chẳng hạn t1 = 10 phút; t2=60 phút Từ lập đồ thị (St=60~St=10)~p tức ta có đồ thị vận tốc lún theo tải trọng (hình VI-32.b) Trong ®ã: (S60- S10 ) 10 12 14 S 10 20 30 40 50 60 70 t (phót) 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 pcd a) p(kG/cm2) b) Hình VI-32 Từ đồ thị (VI-32.b) ta tìm đợc tải trọng mà tốc độ lún tăng đột ngột - gọi tải trọng chảy dẻo (pcd) Có thể lấy tải trọng chảy dẻo làm tải trọng giới hạn, tải trọng cho phép [ p ] lấy (0,7ữ0,8)pcd 6.6.4 Nhận xét: Thí nghiệm bàn nén trờng mô đế móng công trình đất trạng thái tự nhiên, cho ta thông tin tốt đất Sự hạn chế thí nghiệm kích thớc bàn nén nhỏ nhiều so với kích thớc móng công trình Do lớp đất nằm phạm vị từ 2d đến 3d phản ánh kết thí nghiệm Trong móng công trình có bề rộng lớn, lớp đất nằm dới sâu có ảnh hởng đến công trình mà thí nghiệm bàn nén phát đợc Design By haughtycool Copyrigh By focebk.com Trang Môc lôc Trang Lời nói đầu Mục lục Các thứ nguyên thờng dùng Mở đầu Chơng i: chất vật lý đất phân loại đất Đ1 Sự hình thành đất 1.1 Quá trình phong hóa 1.2 Các dạng trầm tích 1.3 Các ảnh hởng môi trờng Địa - Vật lý đến tính chất đất Đ2 Các thành phần cấu tạo đất tác dụng lẫn chúng 2.1 Thành phần rắn cứng 2.2 Thành phần nớc đất 2.3 Thành phần khí đất 2.4 Các tác dụng qua lại thành phần đất Đ3 Kết cấu Cơ cấu đất 3.1 Kết cấu đất 3.2 Cơ cấu đất Đ4 Các tiêu vật lý đất 4.1 Các tiêu vật lý xác định thí nghiệm 4.2 Các tiêu vật lý xác định tính toán 4.3 Các tiêu xác định trạng thái đất Đ5 Phân loại đất Đ6 Một số tính chất lý thờng xảy đất 6.1 Tính dính đất 6.2 Tính co nở đất 6.3 Tính tan rà đất 6.4 Hiện tợng tikxotrofia đất 6.5 Hiện tợng biến loÃng đất cát 6.6 Tính đầm chặt đất 6.7 Tính thấm đất Các ví dô mÉu 3 3 5 10 12 13 17 17 18 20 20 22 24 28 32 32 32 33 33 34 35 38 40 chơng ii: xác định ứng suất đất 44 Đ.1 Khái niệm 44 Đ.2 Phân bố ứng suất tải trọng gây 44 2.1 Bài toán - tác dụng lực tập trung 44 2.2 Phân bố ứng suất trờng hợp toán không gian 48 2.3 Phân bố ứng suất trờng hợp toán phẳng 57 Design By haughtycool Copyrigh By focebk.com Trang Đ.3 Phân bố ứng suất đất có xét đến tính không đồng tính không đẳng hớng đất 65 3.1 Trờng hợp dới đất lớp đất cứng 67 3.2 Trờng hợp đất gồm hai lớp, lớp dới lớp mềm yếu 70 Đ.4 Phân bố ứng suất tiếp xúc dới đáy móng 71 4.1 Trờng hợp toán không gian 72 4.2 Trờng hợp toán phẳng 74 4.2.1 Trờng hợp móng cứng hình băng chịu tải trọng trung tâm 75 4.2.2 Trờng hợp móng cứng hình băng chịu tải trọng lệch tâm 76 Đ.5 Phân bố ứng suất trọng lợng thân đất gây nên 76 5.1 Trờng hợp đất đồng 76 5.2 Trờng hợp đất gồm nhiều lớp có tính chất khác 77 5.3 Trờng hợp đất có mực nớc ngầm 77 5.4 Trờng hợp nớc có áp 79 CHƯƠNG III: BIếN DạNG Và Độ LúN CủA NềN ĐấT 91 Đ1 Khái niệm chung 91 Đ2 Tính biến dạng đất 92 2.1 Các nghiên cứu tính chất biến dạng đất 2.2 Các đặc điểm biến dạng đất 92 99 2.3 Các nhân tố chủ yếu ảnh hởng đến biến dạng lún đất 102 Đ3 Tính toán độ lún cuối đất 103 3.1 Trờng hợp bản: Độ lún đất trờng hợp thí nghiệm nén 103 3.2 Tính toán ®é lón ci cïng cđa nỊn ®Êt d−íi mãng c«ng trình 107 Đ4 Lý thuyết cố kết thấm tính toán độ lún theo thời gian 125 4.1 Lý thuyết cố kết thấm K.Terzaghi phơng trình vi phân cố kết thấm 126 4.2 Tính toán độ lún đất theo thời gian điều kiện toán chiều 129 4.3 Tính toán độ lún đất theo thời gian điều kiện toán phẳng toán không gian 139 chơng iV: cờng độ ổn định đất Đ1 Khái niệm chung Đ2 Sức chống cắt đất 2.1 Sức chống cắt cực hạn đất, định luật cắt đất 2.2 Các yếu tố ảnh hởng đến sức chống cắt đất 2.3 Từ biến đất sét ảnh hởng đến cờng độ chống cắt Design By haughtycool 145 145 146 146 152 155 Copyrigh By focebk.com Trang Đ3 Trạng thái cân giới hạn điểm đất điều kiện cân giới hạn mohr - coulomb 159 3.1 Trạng thái cân bền trạng thái cân giới hạn điểm đất 159 3.2 Điều kiện cân giới hạn Mohr - Coulomb 159 Đ4 Xác định sức chịu tải đất 162 4.1 Phơng pháp tính toán dựa vào lý luận biến dạng tuyến tính kết hợp với điều kiện cân giới hạn ( dựa vào phát triển cuả vùng biến dạng dẻo) 164 4.2 Phơng pháp tính toán dựa vào lý thuyết cân giới hạn 171 4.3 Phơng pháp tính toán dựa vào giả thiết mặt trợt trớc: 192 Đ5 ổn định mái dốc 194 5.1 Điều kiện ổn định đất mái dốc 196 5.2 Phân tích ổn định mái dốc theo phơng pháp mặt trợt cung tròn hình trụ 199 CHƯƠNG 5: tính toán áp lực đất lên lng tờng chắn Đ1 Khái niệm chung 1.1 Phân loại tờng chắn đất 211 211 1.2 áp lực đất điều kiện sản sinh áp lực đất 1.3 Các lý thuyết tính toán áp lực đất lên tờng chắn 212 214 Đ2 Phơng pháp xác định áp lực tĩnh đất lên tờng 215 Đ3 Lý thuyết áp lực đất C.A.Coulomb 3.1 Tính toán ¸p lùc chđ ®éng lín nhÊt cđa ®Êt theo lý thuyết C.A.Coulomb 3.2 Tính toán áp lực bị động nhỏ đất tác dụng lên lng tờng chắn 215 216 223 Đ4 Các phơng pháp dựa vào lý thuyết cân giới hạn 4.1 Tính toán áp lực đất theo lý luận W.J.R.Rankine 4.2 Tính toán áp lực đất theo lý thuyết V.V.Xôclovski 224 224 230 Đ5 Tính toán áp lực đất lên tờng chắn trờng hợp thờng gặp 5.1 Trờng hợp tải trọng tác dụng lên mặt đất 5.2 Trờng hợp lng tờng gÃy khúc mặt đất phẳng 5.3 Trờng hợp đất đắp sau tờng gồm nhiều lớp 5.4 Trờng hợp đất đắp sau tờng có nớc ngầm 232 232 235 235 236 Đ6 Nhận xét phạm vi áp dụng lý thuyết áp lực đất lên tờng chắn 240 Đ7 Một số vấn đề cần ý tính toán áp lực đất lên tờng chắn 7.1 Việc chọn tiêu lý đất đắp 241 241 7.2 ảnh hởng nở đất áp lực thủy động 7.3 Biện pháp làm giảm áp lực đất lên tờng 243 243 Chơng VI Các thí nghiệm đất trờng 6.1 Thí nghiệm xuyªn tiªu chuÈn (SPT) 244 Design By haughtycool Copyrigh By focebk.com Trang 6.2 ThÝ nghiƯm xuyªn tÜnh 248 6.3 Thí nghiệm nén ngang lỗ khoan (PMT) 256 6.4 ThÝ nghiÖm nÐn ngang DMT (DILATOMETER) 261 6.5 ThÝ nghiÖm cắt cánh (VST) 273 6.6 Thí nghiệm bàn nén trờng 275 Tài liệu tham khảo Các thứ nguyên thờng dïng: 100kPa = 100kN/m2 = bar = pa ≈ 1kG/cm2 = 10 t/m2 ≈ 1tsf = ksf Design By haughtycool Copyrigh By focebk.com Trang 287 TµI liƯu tham khảo [1] Lê Quý An, Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Văn Quỳ Giáo trình Cơ Học Đất Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội 1970 [2] Lê Quý An, Nguyễn Công Mẫn, Hoàng Văn Tân Tính toán Nền móng theo trạng thái giới hạn Tủ sách Đại học Kiến trúc Hà Nội 1993 [3] Nguyễn Ngọc Bích, Lê Thị Thanh Bình,Vũ Đình Phụng Đất Xây Dựng- Địa chất công trình cải tạo đất xây dựng Nhà xuất Xây dựng Hà nội 2001 [4] Cao Văn Chí, Trịnh Văn Cơng Giáo trình Cơ Học Đất Nhà xuất Xây dựng Hà nội 2003 [5] Caquot A , Kerisel J TraitÐ de Mechanique des Soils Paris 1956 [6] Delwyn G Fredlund The Analysis of Slopes Department of Civil Engineer Universty of Saskatchewan Saskatoon, Saskatchewan, Canada S7N5A9, 1997 Short Course Ha noi, Viet nam [7] Bïi Anh Định Giáo trình Cơ Học Đất Nhà xuất Xây dựng Hà nội 2004 [8] T.William Lambe-Robert V Whitman Soil Mechanic SI Version John Wiley and Sons, New York, 1979 [9] Lê Xuân Mai Giáo trình Cơ Học Đất Trờng Đại học Bách khoa Đà Nẵng 1987 [10] Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Dũng Giáo trình Cơ Học Đất Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 1995 [11] Vũ Công Ngữ, Nguyễn Thái Thí nghiệm đất trờng ứng dụng phân tích Nền móng Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Néi 2003 [12] Ralph B Peck, Water E Hanson, Thomas H ThornBurn Kü tht NỊn Mãng (TËp I,II) ( TrÞnh Văn Cơng, Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Uyên dịch Nhà xuất Giáo dục Hà Nội 1997 [13] Nguyễn Văn Quảng Giáo trình Cơ Học Đất Đại học Kiến trúc Hà Néi 1978 [14] P.K.Robertson, R.G Campnella Guidelines for using the CPT, CPTU and Marchetti DMT for geotechnical design Pen Dot, USA 1988 [15] G Sanglerat Khảo sát đất phơng pháp xuyên ( Tạ Đức Thịnh, Phạm Hữu- dịch) Nhà xuất Xây dựng Hà Nội 1996 [16] Nguyễn Xuân Trờng Thiết kế đập đất Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội 1975 [17] N.A.Xtovich ( Đỗ Bằng, Nguyễn Công Mẫn dịch) Cơ Học Đất Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội 1983 [18] R.Whitlow Cơ Học Đất (Tập I,II) Nhà xuất Giáo dục Hà Nội 1996 [19] Tiêu chuẩn Anh BS 1377: 1990 Các phơng pháp thí nghiệm đất xây dựng [20] V.Đ.Lomtađze Địa chất công trình - Thạch luận công trình Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội 1981 [21] 22 TCN 272 01 Tiêu chuẩn thiết kế cầu Nhà xuất Giao thông vận tải Hà nội 2001 [22] 20 TCN 174 89 Đất xây dựng - Phơng pháp thí nghiệm xuyên tĩnh Nhà xuất Xây dựng Hà Nội 1990 [23] 22 TXD 45-78 Nền nhà Công trình Têu chuẩn thiết kế Nhà xuất Xây dựng Hà Nội 1979 [24] 22 TCVN 5748 Đất xây dựng - Phân loại Têu chuẩn thiết kế Nhà xuất Xây dùng Hµ Néi 1979 Design By haughtycool Copyrigh By focebk.com Trang 288 [25] Maurice - Cassan ThÝ nghiÖm hiÖn tr−êng Cơ học đất T1, T2 Trờng Đại học công trình trờng Quốc gia Cơ học đất khai thác mỏ, nớc Cộng hoà Pháp [26] Đinh Xuân Bảng, Ngun TiÕn C−êng, Phan T−êng PhiƯt TÝnh to¸n ¸p lùc đất đá lên công trình Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội 1973 [27] Bộ giao thông vận tải Tuyển tập Tiêu chuẩn thí nghiệm công trình giao thông Hà Nội 1999 [28] HUGO - LEHR FUNDAT,II I FIZICA SI MECANICA MASELOR DER PH¡M¢N EDITURA DE STAT PENTRU ARHITECTU R¡ SI CONSTRUCT, II 1954 Design By haughtycool