ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Chuong 4 tinh chat vat ly va co ly

CHƯƠNG THÀNH PHẦN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ Đất đá cấu tạo thành phần (3 pha): • hạt rắn (pha rắn), • dung dịch nước (pha lỏng) • chất khí (pha khí) Đất đá cấu tạo thành phần (3 pha): ◦ hạt rắn (pha rắn), ◦ dung dịch nước (pha lỏng) ◦ chất khí (pha khí) 4.1.1 Phần hạt rắn (pha rắn)   Đối với đá cứng nửa cứng - thành phần khống vật tính chất liên kết đóng vai trị quan trọng việc xác định tính chất lý Đối với đất - thành phần hạt, hình dạng, mức độ chặt sít,…liên quan đến tính chất lý, tính thấm nước, chọn loại vật liệu xây dựng 4.1 THÀNH PHẦN CẤU TRÚC CỦA ĐẤT ĐÁ   Than phần hạt đất hàm lượng nhóm hạt có độ lớn khác đất, biểu diễn tỷ lệ phần trăm so với khối lượng mẫu đất khô tuyệt đối (sấy 105oC) lấy để phân tích Ví dụ: nhóm hạt 0,25 – 0,5mm gồm tất hạt khác có đường kính từ 0,25 đến 0,5mm Hàm lượng hạt có kích thước 0,3mm khơng thể tìm được!! Than phần hạt phân loại đất (theo tiêu chuẩn) Thành phần hạt đất hạt thô xác định phương pháp rây sàng theo hai cách:  Rây khơ để phân chia hạt có kích thước đến 2mm (#10);  Rây có rửa nước để phân chia hạt có kích thước đến 0,074mm (#200) Thành phần hạt đất loại sét xác định phương pháp tỷ trọng kế hạt có kích thước < 0,074mm Than phần hạt phân loại đất (theo tiêu chuẩn) Rây đất để phân chia nhóm hạt Nếu gọi xi (%) phần trăm khối lượng đất giữ lại cộng dồn rây có kích thước i; – khối lượng giữ lại cộng dồn đất rây có kích thước i (g) A – tổng khối lượng đất làm thí nghiệm (g) xi = × 100% A Từ đó, phần trăm khối lượng lọt qua rây i là: yi = 100% - xi Đối với phương pháp rây có rửa nước, khối lượng đất lấy làm thí nghiệm lọt qua rây #10 tính phần trăm lọt qua cộng dồn B (phương pháp rây khơ) Do phần trăm trọng lượng lọt qua toàn mẫu đất phần trăm trọng lượng lọt qua thí nghiệm rây có rửa nước nhân với giá trị B Tính tốn thí nghiệm rây (ví dụ)   Bước Tính Rc= R +số hiệu chỉnh theo toC mặt cong Bước Tính Hr (xem M=Rc) Vo L H R = (N − M ) + a + N 2F Bước Tính đường kính d= 1800.η H R g ( ρ s − ρ w ).t Bước Tính % nhỏ y = P × 100% Với: P= ρs ρs −1 R m Tính tốn theo tỷ trọng kế (ví dụ) BIỂU ĐỒ THÀNH PHẦN HẠT (GRADATION CURVES) #4 #10 #40 #200 100 90 80 70 50 40 % hạt nhỏ 60 30 20 10 100 10 0.1 0.01 0.001 Đường kính cỡ hạt (mm) Mẫu đất Sample % Hạt lọt qua - Finer (mm) Phân loại Classification 50,1 25,4 19,1 Thể kết 9,52 4,67 2,0 0,42 Công trình 0,074 0,002 Project Hệ số đồng mẫu: Hệ số cấp phối: 30 d 60 Cu = d10 d Cg = d10 × d 60 Khi Cu < đất đồng đều, Cu > đất không đồng (cấp phối tốt) Đất cấp phối tốt có Cg = 0,5 – 2,0 Tỷ diện tích tỷ lệ diện tích mặt ngồi vật liệu với khối lượng thể tích vật liệu Tỷ diện tích: Xem tài liệu hình thành điện tích mặt Ss Ω= m - + - - _ _ + + + - _ _ + – + – - + – - + – - Hạt rắn _ – + - + – + – – + – + – + – + – + – + – + – + – + – + – + – + – + – + – _ + + + - Nước liên kết Nước liên kết giữ chặt lỗ rỗng nhỏ có độ nhớt lớn nước thông thường 4.1.2 Nước lỗ rỗng đất đá (pha lỏng) Trạng thái ứng suất mẫu thí nghiệm nén ba trục: a – trạng thái ban đầu đặt áp lực buồng; b – khoảng biến dạng tăng tải; c – trạng thái giới hạn (phá hoại)  Cần ghi nhận thông số ứng với cấp áp lực buồng: Biến dạng: ứng suất lệch ε1i = ∆hi × 100% ho σ1 (σ − σ ) = R × CR (1 − ε ) Ao σ σ3 τ σ1 Nén ba trục σ3  Ở trạng thái cân giới hạn σ1 − σ sin ϕ = σ1 − σ CT = = σ + σ + 2c cot gϕ O' C σ + σ + c tgϕ ϕ ϕ σ = σ 3tg (45 + ) + 2c.tg (45 + ) o Đường bao phá hoại o Có sơ đồ thí nghiệm bản:  Khơng cố kết – khơng nước (UU)  Cố kết – khơng thoát nước (CU)  Cố kết – thoát nước (CD) Các sơ đồ thí nghiệm  Xem tài liệu 4.5 TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ CƠ LÝ CỦA ĐÁ     Phân loại tiêu đơn nguyên địa chất cơng trình Phân chia đơn ngun địa chất cơng trình bước tính tốn Và tập 4.6 XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU TÍNH CHẤT CƠ LÝ TỔNG HỢP (TRỊ TIÊU CHUẨN) VÀ TRỊ TÍNH TỐN CỦA ĐẤT  Bước 1: Trị trung bình số học n A= ∑A i =1 i n Để thuận tiện nên lập bảng: STT Ai A − Ai ( A − Ai ) 2 4.6 XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU TÍNH CHẤT CƠ LÝ TỔNG HỢP (TRỊ TIÊU CHUẨN) VÀ TRỊ TÍNH TỐN CỦA ĐẤT  Bước 2: Độ lệch quân phương trung bình tổng hợp Sth =  n ( ) A A − ∑ i n − i =1 Bước 3: Loại trừ sai số A − Aimax ≤ γ Sth A − Aimin ≤ γ Sth Mẫu không thỏa→Loại→Làm lại từ Bước Nếu thỏa hết → Bước 4.6 XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU TÍNH CHẤT CƠ LÝ TỔNG HỢP (TRỊ TIÊU CHUẨN) VÀ TRỊ TÍNH TỐN CỦA ĐẤT  Bước 4: Độ lệch quân phương S =  n ( ) A A − ∑ i n i =1 Bước 5: Hệ số biến thiên S ν= A  Bước 6: Chỉ số độ tin cậy tiêu qu ( Ru ), γ : δ = tα c, ϕ : δ = tαν ν n  Bước 7: Trị tính tốn tiêu tt A= A(1 ± δ )  Bước 8: Chọn giá trị tính tốn  Bài tập: Thí nghiệm nén đơn mẫu đất có chiều cao ban đầu h=7,6cm ; đường kính d=3,8cm Giá trị tải trọng biến dạng cho theo bảng sau Vẽ đường cong quan hệ ứng suất biến dạng, xác định module biến dạng, cường độ sức kháng nén đơn Biến dạng ∆h(0,01 mm) Tải trọng (N) 0 50 21,98 100 28,18 150 32,69 200 33,82 250 36,08 300 38,33 Biến dạng ∆h(0,01 mm) Tải trọng (N) Biến dạng ∆h(0,01 mm) Tải trọng (N) 350 40,58 700 54,11 400 41,71 750 55,24 450 43,97 800 55,24 500 45,09 850 53,55 550 47,35 900 51,29 600 49,60 650 51,86  Bài tập: Xác định giá trị tính tốn cường độ kháng nén đơn lớp bùn sét từ số liệu TN STT qu(kPa) STT qu(kPa) 9,9 21,7 17,4 22,3 18,6 25,8 16,7 10 20,2 22,9 11 21,4 20,5 12 19,3