Cơ học đất

TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT TĨM TẮT LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1- BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT 1.1. CÁC LOẠI TRẦM TÍCH VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA NĨ 1.1.1 Tàn tích: Sau khi bị phong hóa, đất nằm ngun tại chỗ, các hạt của nó đều có góc cạnh và thành phần hóa học khơng thay đổi so với đá gốc. 1.1.2 Sườn tích: Sản phẩm phong hóa bị nước mưa, tuyết cuốn từ trên núi cao xuống lưng chừng hoặc chân dốc rồi lắng đọng ở đó. 1.1.3 Trầm tích: Các sản phẩm phong hóa sẽ được nước, gió cuốn đi nên có đặc điểm hạt tròn, cạnh… và thành phần hóa học có sự thay đổi lớn so với đá gốc. Tàn tích Tr ầ m tích Sườn tích Hình 1.1 Mơ tả các dạng trầm tích của đất 1.2. CÁC PHA TẠO THÀNH ĐẤT VÀ TÁC DỤNG LẪN NHAU GIỮA CHÚNG Đất là loại vật thể rời, phân tán, khơng liên tục như các vật liệu khác. Ở trạng thái tự nhiên đất là một hệ thống phức tạp bao gồm các hạt khống vật bé có kích thước khác nhau hợp thành. Các hạt này tạo thành khung kết cấu có nhiều lỗ rỗng, trong đó chứa nước và khí. Có thể xem đất gồm 3 thể (3 pha) tạo thành: - Pha rắn: Hạt đất - Pha lỏng: Nước trong đất - Pha khí: Khí trong đất Nước Rắn Khí Nước Rắn Rắn Khí Trạng thái tự nhiên Bảo hòa một phần Bảo hòa hoàn toàn Khô hoàn toàn Hình 1.2 Mơ hình đất 3 pha GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 1 TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 2 1.2.1 Pha rắn: Chiếm phần lớn thể tích của đất và ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của đất, gồm các hạt khoáng vật (hạt đất) có kích thước từ vài cm đến vài phần 100 hay vài/1000 mm. Tính chất của đất phụ thuộc vào: ¾ Thành phần khoáng ¾ Thành phần hạt Thành phần khoáng: gồm các hạt nguyên sinh và thứ sinh: • Nguyên sinh: Mica; thạch anh, fenfat… • Thứ sinh: khoáng vật sét, mica trắng, thạch cao… Thành phần hạt: • Kích thước: Tên hạt đất được phân theo từng nhóm tùy thuộc vào kích thước của nó. TÊN HẠT ĐẤT KÍCH THƯỚC HẠT D (mm) Đá lăn >100 Hạt cuội 100 ÷ 10 Hạt sỏi 10 ÷ 2 Hạt cát 2 ÷ 0.1 Hạt bụi 0.1 ÷ 0.005 Hạt sét <0.005 • Thành phần cấp phối của một mẫu đất được xác định từ đường cong cấp phối hạt Đường Cấp Phối Hạt là đường biểu diễn tỉ lệ % các nhóm hạt khác nhau trong đất, có 2 phương pháp để xác định. - Phương pháp rây sàng: Dùng cho hạt có D > 0,074 mm, cho các hạt lọt qua các sàng với mắt lưới đã được xác định trước kích thước (thí nghiệm rây sàng). Tính % trọng lượng nhỏ hơn (khối lượng đất lọt qua rây có đường kính D / khối lượng tổng cộng của mẫu đất). - Phương pháp lắng đọng: D < 0,074 mm, dựa vào định luật Stockes cho vật thể hình cầu rơi trong một chất lỏng phụ thuộc vào đường kính D, tỉ trọng hạt, tỉ trọng dung dịch và độ nhớt dung dịch (thí nghiệm lắng đọng). Hình 1.3 Các dạng đường cong cấp phối hạt Có 3 dạng cấp phối chính: _ Dạng thoai thoải (1): cấp phối tốt _ Dạng dốc đứng (2): cấp phối xấu _ Dạng bậc thang (3): cấp phối trung bình log D % trọng lượng mịn hơn 2 3 1 Cở râ y / số hi ệ u TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 3 • Hình dạng hạt đất: Có nhiều dạng: đơn, cầu, hình góc cạnh, hình phiến, lá, que, kim … Hạt thơ: Phiến, lá Hạt mịn: kim, que 1.2.2 Pha lỏng: Là nước trong các lỗ rỗng của đất, bao gồm: a/ Nước trong hạt khống vật: là loại nước trong mạng tinh thể của đất tồn tại ở dạng phân tử H 2 O hoặc dạng ion. Nước này chỉ có thể tách rời hạt khống vật ở nhiệt độ cao hoặc áp suất lớn. Loại nước này khơng ảnh hưởng nhiều đến tính ổn định và biến dạng của đất nền. b/ Nước liên kết mặt ngồi: gồm 2 loại • Nước hút bám: là loại nước bám rất chặt vào mặt ngồi hạt đất. Loại nước này khơng có khả năng hòa tan trong muối, khơng có khả năng dịch chuyển từ hạt này sang hạt khác, khơng truyền áp lực thủy tĩnh. • Nước màng mỏng: gồm nước liên kết mạnh và nước liên kết yếu o Nước liên kết mạnh: bám tương đối chặt vào các hạt khống vật, khơng có khả năng hòa tan trong muối, khơng truyền áp lực thủy tĩnh nhưng có khả năng dịch chuyển từ hạt này sang hạt khác. o Nước liên kết yếu: là lớp nước ngồi cùng của hạt đất có tính chất giống như nước ở thể lỏng thơng thường. c/ Nước tự do: bao gồm nước mao dẫn và nước trọng lực • Nước mao dẫn: phát sinh do trong đất có lổ rỗng, dưới lực căng mặt ngồi mà chúng tồn tại trong các lỗ rỗng chằng chịt đó. • Nước trọng lực: tồn tại do q trình chênh lệch cột áp. Nước này có tính chất như nước ở thể lỏng trạng thái thường. Dưới tác dụng của tải trọng ngồi, nước này sẽ thốt ra ngồi gây nên độ lún đáng kể của nền cơng trình. Các cơng nghệ xử lý nền hiện nay như giếng cát, bấc thấm… kết hợp với gia tải trước với mục đích làm cho nước tự do thốt ra trước khi xây dựng cơng trình nhằm giảm độ lún của nền. Hạt khoáng vật Nước trong hạt khoáng vật Nước hút bám Nước liên kết mạnh Nước liên kết yếu Nước tự do (trong lỗ rỗng) Nước màng mỏng Hình 1.4 Các dạng nước trong hạt khống vật TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 4 Q a Q w Q s V a V w V s V Q V v Không khí Nước Rắn 1.2.3 Pha khí: tồn tại bên trong lỗ rỗng, có thể hòa tan trong nước hoặc khơng, gồm • Khí kín: khơng thơng với khí quyển bên ngồi. Nó ảnh hưởng rõ rệt đến tính biến dạng của đất nền, tạo nên tính nén và tăng tính đàn hồi của đất. • Khí hở: thơng với khí quyển, khi chịu tải trọng khí này sẽ thốt ra ngồi gây nên độ lún của đất nền. 1.3. CÁC CHỈ TIÊU TÍNH CHẤT VÀ TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT 1.3.1 Các chỉ tiêu tính chất của đất Q = Q a + Q w + Q s V = V a + V w + V s V v = V a + V w 1.3.1.1 Trọng lượng riêng (dung trọng): đơn vị kN/m 3 , T/m 3 , G/cm 3 . Đây là một chỉ tiêu quan trọng phản ánh độ chặt của đất, được sử dụng nhiều trong tính tốn ¾ Trọng lượng riêng (dung trọng) tự nhiên : là trọng lượng một đơn vị thể tích đất ở trạng thái tự nhiên (đất ướt) Q γ V = Đất tốt: γ > 19 kN/m 3 Trung bình: γ = 17 ÷ 19 kN/m 3 Yếu: γ < 17 kN/m 3 Bùn yếu: γ = 14 ÷ 16 kN/m 3 Cách xác định γ : Đối với đất dính, hạt mịn: dùng dao vòng đã biết thể tích V để lấy mẫu, cân trọng lượng mẫu Q, từ đó xác định được γ. Đối với đất dính, có hạt sỏi sạn: mẫu đất, sau khi cân trọng lượng Q, được nhúng vào parafin nóng chảy để bọc kín rồi nhúng vào nước xác định thể tích V Ngồi ra ta có thể dùng các thí nghiệm nón cát, túi nước hoặc phóng xạ để xác định khối lượng riêng tự nhiên. ¾ Trọng lượng riêng (dung trọng) khơ : là trọng lượng một đơn vị thể tích đất ở trạng thái hồn tồn khơ, nghĩa là trọng lượng hạt rắn trong một đơn vị thể tích đất. s d Q V γ = Cách xác định γ d : có thể xác định trực tiếp như dung trọng tự nhiên với Q s là khối lượng hạt đất đã sấy khơ hồn tồn (105 0 C, trong 24h) hoặc gián tiếp qua các cơng thức tính đổi. ¾ Trọng lượng riêng (dung trọng) hạt : là trọng lượng một đơn vị thể tích đất ở trạng thái hồn tồn chặt khơ, nghĩa là trọng lượng hạt rắn trong một đơn vị thể tích hạt. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 5 s s s V Q = γ Cách xác định γ s : với Q s là khối lượng hạt đất đã sấy khô hoàn toàn (105 0 C, trong 24h) và xác định V s theo nguyên tắc: cho mẫu đất đã sấy khô vào một bình nước đã biết thể tích, đo thể tích nước do các hạt chiếm chỗ, sau đó loại bỏ các bọt khí bằng cách hút chân không hoặc đun nóng ¾ Trọng lượng riêng (dung trọng) no nước : là trọng lượng một đơn vị thể tích đất ở trạng thái no nước (bão hòa, các lỗ rỗng của đất chứa đầy nước). V sat QQ ws + = γ với Q w là khối lượng của nước khi nước lấp đầy các lỗ rỗng ¾ Trọng lượng riêng (dung trọng) đẩy nổi : là trọng lượng riêng của đất nằn dưới mực nước ngầm có xét đến lực đẩy Archimède. V VQ V QQ wssws γ γ − = − =' Nếu mẫu đất hoàn toàn bão hòa thì ' s at w γ γγ = − Với γ w là trọng lượng riêng (dung trọng) của nước - thường lấy γ w = 10 kN/m 3 1.3.1.2 Tỷ trọng: là tỷ số giữa trọng lượng riêng hạt và trọng lượng riêng nước s s w G γ γ = Tỉ trọng G s phụ thuộc vào từng loại đất: Cát G s = 2,65 ÷ 2,67 Cát pha bụi (silt) G s = 2,67 ÷ 2,70 Sét G s = 2,70 ÷ 2,80 Đất chứa nhiều mica và sắt G s = 2,65 ÷ 2,67 Đất hữu cơ G s < 2,0 1.3.1.3 Độ ẩm (độ chứa nước): là tỷ số giữa trọng lượng nước trong lỗ rỗng Q w và trọng lượng hạt Q s , đơn vị tính % 100 (%) w s Q Wx Q = Đất càng yếu thì có độ ẩm càng lớn. Đất tương đối tốt có W < 30%, đất bùn có W > 50%. 1.3.1.4 Độ bão hòa (độ no nước): là phân lượng nước chứa trong lỗ rỗng của đất, được định nghĩa là tỷ số giữa thể tích nước V w và thể tích lỗ rỗng V v , đơn vị tính % 100 (%) w r v V Sx V = S r ≤ 50% : đất ít ẩm 50% < S r ≤ 85% : đất hơi ẩm S r > 85% : đất bão hòa. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 6 Q a Q w Q s V a V w V s = 1 V = 1+e Q V v = e Khoâng khí Nöôùc Raén 1.3.1.5 Độ rỗng: là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng V v và thể tích mẫu đất V, đơn vị tính theo % hoặc số thập phân. v V n V = 1.3.1.6 Hệ số rỗng: là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng V v và thể tích hạt V s , đơn vị tính theo % hoặc số thập phân. s V v V =e Đất càng yếu thì hệ số rỗng càng lớn. e < 1 đất khá chặt e > 1 đất rời, xốp 1.3.1.7 Độ chứa không khí A v : là tỷ số giữa giữa thể tích không khí trong lỗ rỗng V a và thể tích riêng của đất ν Dùng mô hình thể t ích rắn đơn vị (V s = 1), ta có: V= 1+e ; V w = S r . e (1 ) avw r r VVV eSee S⇒=−=− = − )1( 1 rv Sn eV A −= + )1( r a Se V − ==⇒ Các công thức qui đổi: dựa vào sơ đồ 3 pha và ý nghĩa vật lý của các chỉ tiêu, ta chứng minh được các công thức sau: (W, n tính theo đơn vị %) 1) 1−= s e d γ γ n−100 n e = 2) (%) )01.01( 01.0. γγ γ −+ = WG WG S ws s r ; (%) 01.0 e WG S s r = 3) s sw G γ γ = n d s 01,01− = γ γ 4) (1 ds 0,01 ) n γ γ =− 5) e+1 G ws − = )1( ' γ γ 6) (%) 1 e n + = e 1.3.2 Các chỉ tiêu trạng thái của đất 1.3.2.1 Các chỉ tiêu trạng thái của đất dính (sét, sét pha, cát pha) Tùy theo độ ẩm mà đất hạt mịn có thể ở những trạng thái khác nhau. Ta có thể biểu diễn các trạng thái của đất theo quan hệ W – V 1 ) W 01 ,01 + ( −= γ γ G s e w W d 01,01 + = γ γ TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 7 Thể tích V Độ ẩm W % T.thái rắn T.thái nữa rắn T.thái dẻo T.thái nhão W co W p W L Độ ẩm tự nhiên W Hình 1.5 Trạng thái của đất theo quan hệ W – V ¾ Giới hạn co: W c= W S ¾ Giới hạn dẻo: W d = W p ¾ Giới hạn nhão: W nh = W L Xác định chỉ số dẻo: I p = A = W L - W d Xác định độ sệt: I L = B = P P I WW − Các phương pháp xác định giới hạn nhão ¾ Dùng chỏm cầu Casagrande: _ Dùng khoảng 100 g đất đã được sấy khô, nghiền nhỏ cho qua rây No.40. Trộn đất với nước vừa đủ nhão trên kính phẳng (hoặc trong chén sứ) và ủ đất tối thiểu trong khoảng thời gian là 2 giờ. Trét đất vào chỏm cầu Dùng dao cắt rãnh vạch 1 đường Đất khép lại sau khi quay 2mm _ Cho đất vào khoảng 2/3 đóa khum, tránh tạo bọt khí trong đất, để một khoảng trống ở phần trên chỗ tiếp xúc với móc treo chừng 1/3 đường kính đóa, đảm bảo độ dày của lớp đất không nhỏ hơn 10 mm. _ Dùng dao cắt rãnh chia đất ra làm 2 phần theo phương vuông góc với trục quay. _ Quay đều cần quay với vận tốc khoảng 2 vòng/sec, đếm số lần rơi N cho đến khi đất trong đóa khép lại một đoạn dài 12,7mm (1/2 inch). _ Lấy khoảng 10g – 20g đất ở vùng xung quanh rãnh khép để xác đònh độ ẩm (cân mẫu đất Ỉ đem sấy khô Ỉ cân mẫu đất khô Ỉ xác đònh được độ ẩm). _ Tăng hoặc giảm độ ẩm của mẫu đất và thực hiện lại thí nghiệm như trên khoảng 3 lần sao cho số lần rơi của lần thí nghiệm thứ nhất khoảng 10 đếnđ20; lần hai khoảng 20 đến 30; lần ba khoảng 30 đến 40. TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 8 Hình 1.6 Biểu đồ xác đònh giới hạn nhão ¾ Xác đònh giới hạn dẻo W P : _ Lấy phần đất dư ở thí nghiệm xác đònh giới hạn nhão, để khô cho gần đến giới hạn dẻo (cầm nắm không dính tay nhưng vẫn còn tính dẻo). _ Dùng 4 đầu ngón tay để lăn đất trên kính mờ cho đến khi trên thân các dây đất có xuất hiện các vết nứt mà khoảng cách giữa các vết nứt khoảng10mm. 3Dmm≈ o Nếu với đường kính đó, que đất vẫn chưa nứt thì đem vê nó thành hòn và tiếp tục lăn đến chừng nào đạt được kết quả như trên. o Nếu trên dây đất có D>3mm mà đã xuất hiện vết nứt thì ta thêm nước vào, se lại. Lấy những dây đất đạt được điều kiện như trên đem xác đònh độ ẩm. Độ ẩm này chính là giới hạn dẻo của đất. Xác định trạng thái của đất dựa vào độ sệt: TÊN ĐẤT VÀ TRẠNG THÁI ĐỘ SỆT I L Cát pha Rắn I L < 0 Dẻo 0 ≤ I L ≤1 Nhão I L > 1 Sét pha, sét Rắn I L < 0 Nữa rắn 0 < I L ≤ 0.25 Dẻo cứng 0.25 < I L ≤ 0.5 Dẻo mềm 0. 5 < I L ≤ 0.75 Dẻo nhão 0. 75 < I L ≤ 1 Nhão I L > 1 log N W L Độ ẩm W % (W 1, N 1 ) (W 2, N 2 ) (W 3, N 3 ) N = 25 TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 9 Phân loại trạng thái theo ASTM Trạng thái của đất dính được phân thành 3 trạng thái chính I L < 0 : Cứng 0 ≤ I L ≤ 1 : Dẻo I L > 1 : Chảy Phân loại trạng thái theo kết quả của thí nghiệm SPT Phân loại đất dính và đất rời dựa vào số N của SPT Đất dính Đất rời N Trạng thái N Trạng thái < 2 Nhão (rất mềm) < 4 Bời rời 2 ÷ 4 Dẻo nhão (mềm) 4 ÷ 10 Rời 5 ÷ 8 Dẻo mềm (rắn vừa) 11 ÷ 30 Chặt vừa 9 ÷ 15 Dẻo cứng (rắn) 31 ÷ 50 Chặt 16 ÷ 30 Nửa cứng (rất rắn) > 50 Rất chặt > 30 Cứng > 50 Rất cứng 1.3.2.2 Các chỉ tiêu trạng thái của đất rời (cát, đất hòn lớn): Ta xác định trạng thái đất rời dựa vào hệ số rỗng: 1−= s γ d e γ LOẠI ĐẤT CHẶT CHẶT VỪA XỐP Cát sỏi, thô, vừa e < 0.55 0.55 ≤ e ≤0.70 e > 0.70 Cát nhỏ e < 0.60 0.60 ≤ e ≤ 0.75 e > 0.75 Cát bột e < 0.60 0.60 ≤ e ≤ 0.80 e > 0.80 Ngoài hệ số rỗng, ta còn xác định trạng thái đất rời bằng độ chặt tương đối: D r = e max _ e 0 e max _e min Với : e 0 : hệ số rỗng của đất ở trạng thái tự nhiên e max : hệ số rỗng của đất ở trạng thái rời rạc nhất e min : hệ số rỗng của đất ở trạng thái chặt nhất Theo ASTM xác định trạng thái của đất dựa vào D r d d dd dd r D γ γ γγ γ γ max. min.max. min. − − = Cách xác định D r : • e max : Sấy khô mẫu đất rồi cho nhẹ nhàng vào bình khắc độ từ đó xách định được V, sau đó cho vào bình chứa nước để xác định V s , từ đó xác định được e max . TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT • e min : Dùng chấn động để nén chặt mẫu đất đến một thể tích khơng đổi trong bình có khắc độ, từ đó xác định V, cho nước vào thì xác định được V s , xác định được e min . Phương pháp này còn hạn chế vì do ảnh hưởng của cách thực hiện xác định e max , e min chưa thực sự chính xác. D r Trạng thái của đất 0 ≤ D r < 0,33 Xốp 0,33 ≤ D r < 0,67 Chặt vừa 0,67 ≤ D r ≤ 1,0 Chặt 1.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT 1.4.1 Định nghĩa về đầm chặt Đầm chặt đất là cho tải trọng động lập đi lập lại nhiều lần để làm cho nền đất được đặc chắc nhất, sau đó có thể xây dựng cơng trình lên trên. Q trình đầm chặt làm tăng dung trọng của đất là do thể tích lỗ rỗng giảm, tức là nước và khí sẽ nhanh chóng thốt ra ngồi. Đầm chặt thường được thực hiện bằng cách cơ học như đần lăn, đầm nện hoặc rung đất. 1.4.2 Mục tiêu của việc đầm chặt Giảm hệ số rỗng Ỉ giảm hệ số thấm của đất. Tăng độ bền chống cắt, do đó, tăng sức chịu tải của đất. Làm giảm độ lún của cơng trình. 1.4.3 Thí nghiệm đầm chặt ¾ Dụng cụ: _ Khuôn đầm Proctor tiêu chuẩn, có thể tích V = 944cm 3 , trọng lượng khuôn và đáy khuôn Q = 4250g (đối với thiết bò tại bộ môn đđòa cơ nền móng ĐHBK) _ Búa đầm có trọng lượng 2,5kg ; chiều cao rơi 30,48 cm ¾ Trình tự : _ Dùng khoảng 3 Ỉ 5 kg đất đã sấy hoặc phơi khô, dùng chày làm tơi đất và cho qua rây No.4 (4,76mm). _ Thêm nước vào đất khô để tạo độ ẩm ban đầu cho mẫu đất, trộn đều. Nếu khối lượng đất bò hạn chế cho phép sử dụng lại đất sau lần làm thí nghiệm đầu tiên để chế bò mẫu cho lần làm thí nghiệm tiếp theo. Độ ẩm yêu cầu cho lần thí nghiệm đầu tiên đối với cát là khoảng 5%; đối với đất sét là khoảng10%. Những lần tiếp theo độ ẩm sẽ tăng lên 2-3%. _ Cho đất vào khuôn và tiến hành đầm làm 3 lớp. Tùy theo mỗi loại đất mà số búa đầm trên mỗi lớp như sau: GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 10 [...]... THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT Loại đất Số búa đầm Đất cát và á cát 25 Đất á sét và đất sét có IP < 30 30 ÷ 40 Đất sét có IP > 30 40 ÷ 50 Khi đầm lớp thứ 3 cố gắng sao cho sau khi đầm thì đất nhô cao hơn mặt khuôn một lơp không lớn hơn 2 - 5mm Bảng: Số búa đầm ứng với từng loại đất _ Tháo cổ khuôn và dùng dao gạt bằng mặt _ Cân đất ướt và khuôn để xác đònh khối lượng riêng đất ẩm Dùng một ít đất trong... xác định bằng phương pháp dao vòng, nón cát, túi nước… 1.5 PHÂN LOẠI ĐẤT 1.5.1- Phân loại đất theo TCVN Đất dính CHỈ SỐ DẺO IP IP > 17 7 ≤ IP ≤ 17 IP < 7 GV: ThS.NCS LÊ HỒNG VIỆT TÊN ĐẤT Sét Sét pha Cát pha 12 TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT Đất rời Loại đất Đất hòn lớn Đất cát Tên đất Phân phối hạt theo độ lớn tính bằng % kl đất khơ Đá dăm, đá cuội Sỏi sạn Cát sỏi Cát thơ Cát vừa Cát nhỏ Cát... THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT TÓM TẮT CHƯƠNG 1 1 THÀNH PHẦN VẬT CHẤT TẠO THÀNH ĐẤT Đất trước hết do các hạt đất tạo nên, các hạt đất tự sắp xếp tạo thành khung cốt đất có nhiều lỗ rỗng, trong lỗ rỗng thường chứa nước và khí Như vậy, đất gồm ba thành phần vật chất hợp thành: thể rắn (gồm các hạt đất) là chủ thể, thể lỏng (nước) và thể khí (không khí) 1.1- Thể rắn Thể rắn - Thành phần khoáng vật của đất -... sét rất dẻo CH 50 IP = 0,73(WL-20) 40 30 Đất sét ít dẻo CL Đất hữu cơ rất dẻo MH 20 10 0 CL-ML 10 20 Đất hữu cơ rất dẻo OH Đất bụi ML và đất hữu cơ rất dẻo 30 40 50 60 70 80 90 100 Giới hạn chảy wL Hình 1.8 Giản đồ Casagrande để xác định tên và trạng thái của đất dính Các cơng thức qui đổi Dựa vào định nghĩa và sơ đồ 3 pha chúng ta có các cơng thức qui đổi sau: e= 1 Gs γ w (1 + 0,01 W) γ e= γs −1 γd... Độ bão hòa của đất: Sr = Vw Va 9 Độ rỗng của đất: n= Vv 100% V 10.Hệ số rỗng của đất: e= Vv Vs 11.Độ chặt tương đối của cát: D= 12.Chỉ số dẻo của đất dính: Ip = A = WL – Wp 13.Độ sệt của đất dính: IL = B = emax − e0 emax − emin W − Wp WL − W p Giới hạn co A : Wd = W p Giới hạn nhão W − Wp : Wc = Ws Giới hạn dẻo = : Wnh = WL GV: ThS.NCS LÊ HỒNG VIỆT 18 TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT Các công... mẫu đất b Độ ẩm c Trọng lượng riêng (dung trọng) khơ của mẫu đất d Hệ số rỗng e e Độ rỗng n (%) f Độ bão hòa Sr g Tên đất h Trạng thái của đất theo TCVN, ASTM Bài tập 1.12- Cho khối lượng thể tích tự nhiên một mẫu đất là ρ=1860kg/m3, khối lượng thể tích hạt là ρs=2650kg/m3, và độ ẩm W = 15% Hãy tính: a Hệ số rỗng e GV: ThS.NCS LÊ HỒNG VIỆT 22 TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC b Độ rỗng n (%) c MƠN: CƠ HỌC ĐẤT... chứa nước) trong đất 5./ Độ rỗng của đất: γ d max = Gs × (1 − Av ) 1 + 0,01.WGs 1.4.4 Quan hệ giữa dung trọng khơ và độ ẩm GV: ThS.NCS LÊ HỒNG VIỆT 11 TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT S=0.8 S=1 Trọng lượng riêng khô (g/cm³) γ d max Đường cong đầm chặt Đường bão hòa Wopt Độ ẩm W % Hình 1.7 Biểu đồ thí nghiệm đầm chặt - Độ ẩm của đất : công đầm sẽ đạt được hiệu quả cao nhất khi mẫu đất đạt đến một... Hệ số rỗng e ở trạng thái tự nhiên của mẫu đất V _ Hệ số rỗng: e = v Vs _ Thể tích của mẫu đất: V = πd2 4 _ Thể tích phần rỗng: Vv = V - Vs GV: ThS.NCS LÊ HỒNG VIỆT h= 3.14 x6.32 x10.2 = 317.8(cm3 ) 4 21 TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT _ Trọng lượng riêng tự nhiên của mẫu đất: γ = ρ g = _ Độ ẩm của mẫu đất: W = 590 x10 = 18.56(kN / m3 ) 317.8 Qw 14.64 − 12.29 = x100% = 19.12% Qd 12.29 _ Trọng... đất - Khoáng vật nguyên sinh - Khoáng vật thứ sinh - Không hòa tan trong nước - Hòa tan trong nước - Thành phần hạt của đất (cấp phối hạt) - Hình dạng hạt đất 1.2- Thể lỏng của đất - Nước trong hạt khoáng vật Nước trong đất -Nước kết hợp mặt ngoài hạt đất - Nước tự do 1.3- Thể khí của đất Thành phần khí - Nước mao dẫn - Nước trọng lực - Nước hút bám - Nước kết hợp mạnh - Nước kết hợp yếu - Khí thông với... CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT 3 Trọng lượng riêng hạt: γs = 4 Tỷ trọng hạt: Gs = Rắn Nước Q Q 2 Trọng lượng riêng khô: γd = s V Không khí Qs Vs Qs γ wVs 5 Trọng lượng riêng bảo hòa: γsat = hoặc Gs = Vs = 1 Qw Q a Qs + Qw V Qs 1 Trọng lượng riêng ướt: γ = V w Va Vv = e V = 1+e 2 CHỈ TIÊU TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT γs γw Qs + Qw Qs + Qw = Vv + Vs V Qs − γ wVs V 6 Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ’ = 7 Độ ẩm của đất: . %) 1) 1 = s e d γ γ n 10 0 n e = 2) (%) ) 01. 01( 01. 0. γγ γ −+ = WG WG S ws s r ; (%) 01. 0 e WG S s r = 3) s sw G γ γ = n d s 01, 01 = γ γ 4) (1 ds 0, 01 ) n γ γ =− 5) e +1 G ws − = )1( ' γ γ . n n e − = 10 0 5. wss G γ γ = 6. (%) ) 01, 01( 01, 0 γγ γ −+ = WG WG S ws s r 7. (%) 01, 0 e GW S s r = 8. n d s 01, 01 = γ γ 9. ) 01, 01( n sd − = γ γ 10 . γ d γ = + W 1 01, 0 . 11 . wsat γ γ γ − =' (đối với đất bảo hòa toàn) 12 . e G ws + − = 1 )1( ' γ γ * Chứng minh các công thức qui đổi: 1. G s γ w γ 1( + 0, 0 ) W 1 − = e 1 1 ) 01, 01( 1 )( 11 / / − + =− + =−=−= − == γ γ γ γ γ γ γ γ WG Q GQQ Q Q Q Q V VV V V e ws s wssw s s sss s s v