Cơ học đất - Nguyễn Đình Dũng.pdf

Cơ học đất - Nguyễn Đình Dũng.pdfCơ học đất - Nguyễn Đình Dũng.pdfCơ học đất - Nguyễn Đình Dũng.pdfCơ học đất - Nguyễn Đình Dũng.pdf

NƯỚC TRONG ĐẤT

Nước trong khoáng vât của hat đất

Là loại nước nằm tro n g tinli th ể kh o án g vật của h ạt d ât, tồn tại dưới d ạn g p h ân tử H2O, hoặc d ạn g ion và OH" Loại nước này k h ông th ể tách ra bằng biện p h á p co' học, nó liên kết chặt chẽ với các p h ần tử ion khác M uốn tách ra khỏi tinlr th ể kh o án g v ật chỉ có th ể sây ở nhiệt độ 100“C d ế n 300"C.

Nước kê't hỢp mât ngoài

T uỳ vào k h o ẳn g cách c٩ê'n m ặt h ạ t và tác d ụ n g của lưc tUah điện, nước đưỢc chia th àn h các loại sau: a) N ư ớc hU t bám

Các p h ân tU’ nước nằm ngay sát m ặt h ạt d â t có liên k êt chặt chẽ với hạt Khi dâ't chỉ ch nước hUt bám thi vẫn ỏ trạng thái khô, k h ô n g th ể hoà ta n các loại m u ố i, tỷ trọ n g k h o ản g 1.5, không d ẫn nhiệt, khOng kêt tinh.

LưỢng chứa nước hUt bám dối với đât cát 0.5%, sét pha 5 7 ﺏ %, sét la 10 20 ﺏ %. b ) N ư ớc m à n g m O ng

N ước haàng m ỏ n g nằm ngoài lớp nước hUt bám D ây là lớ p nước gồm các p lrần tử nước bị tác d ụ n g của lưc tu lr diện trên m ặt h ạ t dất, bị h ú t chặt vào m ặt h ạ t dâ't Lực d iệ n p h â n tử gần m ặt h ạ t d ất thi lớn, cảng xa m ặ t h ạ t thi càng nhO vằ giảm nhanlr, càn g ra xa m ặt l ٦ ạt thi sự b ố tri các p h â n tử càng lộn xộn h ớ p n ư ớ c m ần g mOirg p h â n thành:

N ư ớ c kê't hỢ p m a n h bám tương đối chắc vào m ặt hạt Khi đ ấ t chỉ chứa nước IrUt bám và kê't hỢp mạirli tlrì ta gọi là ỉư ợ n g nư ớ c p h â n tử N ước k êt hỢp m ạnh khOng truyềir áp lực thuỷ ttnh I٦l٦ưi٦g có thể hoầ tan m ưối Khi d ấ t chỉ có nước kêt hỢp m ạ n h thi nó ỏ trạn g thái nửa cứng, chưa thể hiện h n h dẻo. Ч

N ư ó ’c k ế t h ợ p y ế u la lớp nước bao bpc bên ngoài nước k êt h ự p m ạnh Tínlr ch ất cUa nó kliOirg khác n h iều so với nước thường Khi d ấ t có chứa nước kêt hỢp yếu, nê'u k êt câ'u tự nhiên dã bị phá hoại till th ư ờ n g d ấ t ỏ ư ạ n g thái dẻo

N êu dâ't cO kết câ'u tự nhiên thi d â t kliông thể hiộn tinh dẻo.

Nước tự do

N ếu d â t cliứa n h iều nước, dặc biệt là các loại d â t bồi hch, tìiì p h ầ n nước ti'ong lỗ rỗ n g của các h ạ t d â t có th ể nằm ỏ ngoài phạm vi của lực hUt d iện p h â n tiV, gpi là nước tư do Nu'ớc tư do gồm 2 loại khác nhau: a) Nưỏ'c m ao dẩn

N ước m ao d ẫ n d ân g lên tlieo các dư ờng lỗ rồng n hỏ giữa các h ạ t dât

N g u y ên n liâ n sinli ra liiện tư ợ n g m ao dẫn la Iịíc căng m ặ t n goài giữa các pha tin n g dất V íing d â n g cao tìt m ưc niíớc ngầm dược gọi là đ ớ i m a o dẫn Do hiện tifỗing m ao d ẫn , nước d õn g cao làm thay dổi tớnli chõ't chịu lực cUa lớp d ấ t phớa trên N ươc m ao d ẫn lẳm tăn g độ ẩm của dất, giảm sức cliịu tải của n ền và ảnh hưOng xâ'u d ến v ậ t liệu lồm mOng kill nước m ang nliUng ho á chất ăn m òn, gây m uối hoá lớp đ â t trên m ặt M ao d ẫ n có th ể được tlrí n g h iệm riêng cho từ ng loại đ â t tro n g đó xác địnlr chiều cao m ao d ẫ n và thời g ian m ao dẫn Tác đ ộ n g của cột nước m ao d ẫn gây ra lực đẩy lên với đáy công ư ìn h Có thể tíirh được áp lực m ao d ẫn n ếu biết chiều cao m ao d ẫn N goài cách thí nghiệm , chiều cao m ao dẫn có th ể được lây theo kinh n g h iệ m cho m ộ t số loại đât, hoặc tính tỷ lệ với Dj ٥ là đ ư ờ n g kính hiệu q u ả của đ ấ t (xem m uc §5).

Chiều cao m ao d ẫ n có th ể tín h theo công thức sau:

T rong đó: q - lực căng m ặt ngoài của chât lỏng; a - hệ sô' tỷ lệ (với nước a = 0.00075 M N /m ); r٠, r, - bán kính cong tlreo h ai p h ư ơ n g v u ô n g góc của m à n g nước; h|، - chiều cao cột nước m ao dẫn; y ,١ - trọ n g lượng riêng của nước. b ) N ước tro n g ỉư c

D ạng nước tự n h iên n ằm tro n g lỗ rỗ n g của h ạ t đâ't, có tliể di chuyển từ ncíi này sang nơi khác dư ớ i tác d ụ n g của trọ n g lực T rong p h ạ m vi irhững đ ề cập của Cơ học đ â l tru y ề n th ố n g chủ yếu xem xét đâ't loại sét và đ â l loại cát Các d â t náy khi có nước trọ n g lực tliì râ t gần trạ n g thái bão hòa nước N ước trọng lực là nước tự nhiên có th ể hòa ta n m uối; có th ể d ẫ n điện; bay hơi; ăn m òn k ết câu; chảy vào h ố m ó n g công trìirh; gây ra h iệ n tư ợ n g cát chảy, xói ngầm , trư ợ t đâ't, m ao dẫn; có th ể khai thác đ ể sử dụng; Đặc biệt, quá trìn h biến d ạn g sắp xếp lại các h ạ t đ â t chỉ thực sự xảy ra khi nư ớc đư ợ c ép th o á t ra khỏi đâl Sư ép thoát nước ra khỏi đ â l m â t khá n h iều thời gian, và tùy thuộc vào hệ số thâm của đâl

N ói tóm lại, nước trọ n g lực k h ô n g chỉ ản h h ư ở n g riêng đ ế n tính châl xây dựng của đ â l m à ảnh h ư ở n g tới to àn bộ công tác xây d ư n g công trình.

III KHÍ TRONG LỖ R ỗ N G CỬA Đ Ấ T

Khi d â l chưa bão hòa thì khí có m ặ t tro n g k h o ản g trố n g giữa các h ạ t dâl

T hành p h ần và h àm lư ợ ng khí liên tuc th a y đổi, d ạn g tồn tại cũng khác nliau, chủ yếu là CO2, 0 , và N2, th ư ờ n g k h ô n g đư ợc xác địnlì trực tiê'p khi khảo sát d، ٩ t cho Iiiục dlch xây dim g Nguồn cung cấp khi râ't da d ạn g từ k h ؛ quyển, từ d u n g nham , từ p h á n ứng hóa hpc g؛ữa các vật chất của dâ't D ạng khi hòa tan trong d u n g dỊch lỗ rỗng có tác dung thav dổi thàrrlr p h ầ n k h o án g v ật của đất, ảnlì h ư ỏ n g dê'n tíiah chất xây dựng của dất Các d ạng khác có th ể làm kéo dài thời gian biến d ạn g của đất.

K h i tu ’d o tlrOng với khi quyển, khdng có ý nghĩa dặc biệt tro n g cơ học đâ't, vì tliụ'c tê'nO kliông tlram gia vào sự phân bố Urrg suâ't giữa các h ạ t đất.

K h i bọc kin thànlr tạo troirg dât 11ﰿ ٦ quan tới nhiều h iệ n tưỢng; đ iển h ìn h đó lồ khi nước m ưa, nư ớc m ặt ngâm từ trên xuống và nước n g ầm d ân g từ dưới lên, tliì m ột p h ần klrí h ấ p p h ụ dược thoát vầo khi quyển, còn m ộ t p h ầ n kliác giữ lại tio n g lỗ rỗ n g của đ â t ỏ d ạn g klií kin Các bọc khi kin làm tă n g tinh d à n hồi của d ât và làm giẩm tínli thâ'm, và thường gây nên liiện tưỢng lUn sập nền công tilnli, irlriều trư ờ n g hỢp gây phá hoại cOirg trinh nghiêm trọng.

Khi h ấ p p h u ( k h i h ú t bám ) dược giũ' lại b'ên bề m ặt các h ạ t dư ới tác d u n g của life lid t p h â n tử LưỢng khi hâ'p phụ troirg d ât phu thuộc vào tlrành p h ần klrodng vật, sỗf cú m ặ t của chất m ựn và h ữ u cơ khỏc ﺫ p h ụ thuộc vào m ức độ plrân tá n vồ trị số độ lỗ rỗng cUa dâ't, phu tliuộc vào cả độ ẩm ư o n g dât.

KẾT C Ấ U VÀ LIẼN KẾT KIỂN TRÚC CỦA DẤT

Liên kê't kiến trúc của dất

T rong qu á h ìn h tồ n tại lâu dài h ìn h th à n h các lực liên kêt giữa các h ạ t đâ't làm cho đ ấ t có th ể chịu dưỢc m ộ t tác d ụ n g nào đó, gọi là các liên k êt kiêh trUc cUa đâ't s ả n chất các liên k ê t là râ't p hứ c tạ p và q u y ết đ ịn h bỏi tổng l ٦ Ợp các trư ờ n g n ă n g lư ợ ng h o n g và n g o ài tác đ ụ n g lên đất, t r o n g d ó c h ủ y ế u là lự c p h â n tử cố b ả n c h ấ t đ i ệ n từ S ặ c trư n g tác d ụ n g của nhữi ٦ g lực dó p h u tlìuộc vào bề m ặ t của p h â n ph a, b ả n c h ấ t ho á học của n h ữ n g h ạ t k h o án g rắn, kiêh trUc và tinh châ't của v ậ t ch ất lâ'p nlrét k h o ẩ n g k h ô n g gian giữa các hạt.

Tuỳ theo h n h chất của h ạ t k h o á n g và d u n g dịch nước lấp đầy troirg lỗ rỗ n g cUa đất, cUng nl ٦ ư các đ iều kiện hch tu b a n đ ầ u của trầm hch khoáng, và tóc tlu n g sinh đ á tiê'p theo (chuyển h o á th à n h đá), m à hên k ê t kết trUc của dâ't có th ể rât khác n h au Các liên k êt kiến trUc tro n g d â t gồm 2 loại chủ yêu sau:

Liên k ế t k e o n ư ớ c (liên k ê t d ô n g tụ, h ê n k ê t n g ư n g tụ, h ê n k ê t n g u y ổ n shrli).

Liên kêt keo nước đư ợ c tạo nên, m ộ t m ặ t bỏi tác d ụ n g tư ơ ng 1 ٦ Ỗ điện p h â n tủ’ giữa nl٦ữ n g h ạ t kho án g , m ặ t khác b ỏ i m à n g nước và keo nước Độ lớn cUa n h ữ n g lực này p h ụ thuộc vào chiều d à y của các m àn g dO M àng keo nước càng c^ày thi độ ẩm của d â t n o nư ớc càng nl ٦ ỏ, liên kêt keo nước càng lớn, bỏi vì cUng với sự giẩm chiều ciày cUa m à n g keo, lực hUt p h â n tử lư ỡ n g cực của nước li ٥ n k ê t tăn g và tác d ụ n g keo của các châ't tă n g lên Liên kê't keo nước là liên kê't dẻo th u ậ n nghịch, khi độ ẩ m tă n g thi độ lớ n của liên k êt n ày giảm tới giá trị gắn b ằ n g 0.

Liên k ế t k ế t tinh (liên k ế t tlĩứ shih) là liên k êt cứng giữa các liạt dât, dưc;،: hìnl ٦ thànla do sư ho á già cUa các ch ất keo và sư k ê t tinlr cUa các m uối tro n g dất.

Liên k ết th ứ sinh có th ể làm cho đíít chịu được m ột tải trọ n g lớn, cho đến m ột mức độ nào đó thì liên kết này bị phá hoại, đâv thư ờng là phá hoại dòn, đ ộ t biên và khó khôi phục Độ bền của lién kết này phụ thuộc vào th àn h p h ầ n khoáng vật, n h ư nlrững liên kôt được tạo bởi thạch cao và calcit kém bền và kém chịu nước hơn, tro n g khi opal, hem atit và thạch anh cho liên kết kết tinlì có tính bền và chịu nước lớn hơn.

TRỌ N G LƯ ỢN G THE TÍCH

Trong lương thế tích tư nhiên

(Y - c h ỉ tiêu xác địn h trưc tiê'p)

T rọng lư ợ ng th ể tích tự nhiên là trọng lưctng của m ộ t đctn vị thể tích d ât ở trạn g thái tự lalìiên. o dây trọng lượng Q chỉ gồm hai thành p h ần là trọng lư ợ ng h ạt dất

\ ả nước trong lỗ rỗ n g (Q = Oi, +Q J, o

Hìnlì 1-5: Tưoìĩg quan ữọng lư ợ ng-

Ihểtích của mẫu đất còn khí tro n g lỗ rỗng có trọng lượng (Qị) rât nl٦ổ nôn bỏ qua. Đơn vị tính và khoảng giá h*ị (kN/m^)

Phương p h áp xác d ịn h y tu ỳ theo thành phần và trạng thái của đ â t m à chọn m ột tro n g các phưctng p h áp sau dây;

- P hương p h á p dao vòng, d ù n g cho các loại d ât m ềm d ín h hoặc d â t cát có kêt cấu k h ông phá hoại và dộ ẩm thiên nhiên, tại hiện trường Lưu ý phư ơng p h áp ]lày k h ông nên áp d u n g dcư với dất lẫn dăm, sỏi cuội.

- P hương p h ấ p học sỏp (n h ỳ n g nước, hay h a y th ế nước): d ự n g cho dõ't dớnlã؛ m à cục dâ't lấy dưỢc chưa bị p h á h u ỷ có h ìn h d ạ n g bất kỳ.

- P hương p h á p th a y Ế ế b ằ n g cá t (rót cát); thích hỢp cho loại d ât cb lẫn dăm., sạn, sỏi cuội, dặc biệt là d â t d ạ n g hạt.

- P hương p h á p h ạ t nhân■ dUng kỹ th u ậ t kiểm tra p h á t xạ gam m a có thể đ ơ dược cả trọ n g lư ợ n g tư irhiên lẫn đ ộ ẩm của đât. a) P hư ơng p h á p dao vOng

Dao vOng làm b ằn g kim loại k h ô n g gỉ, có m ép sắc và V 50 ﺓ cm '٦ (hình 1-b) Đâ't chứa n h iều h ạ t to phải sử d ụ n g d ao vOng càng dày và d ư ờ n g kinh càng lớn.

Thước cặp, dao cắt d â t lưỡi th ẳn g , cân kỹ th u ật, các tâ'm kin h phẳng, d ụ n g cụ d ể xác đ ịn h độ ẩm.

(1) Xác d in h th ể tích dao vOng V = ; khối lượng dao vOng 1 Ц), vầ số hiệu dao.

(2) Xác đ ịn h khối lư ợ ng các tấm k in h đ ậy là ГП].

(3) M ẫu d ấ t thi ngh iệm dưỢc cắt th ầ n h kh o an h có clriều cao klroảng З е т D ặt m é p sắc của dao vOng và d ụ n g cụ lấy m ẫu lên trên klroanh đ ấ t rồi âh th ắn g c٩ứi٦g, t'ừ từ d ể dao n g ập d ầ n dê'n n g ậ p h ẳ n vào h o n g khối dâ't.

DUng dao cắt d ấ t g ọt bỏ p h ầ n d ấ t d ư thừa ỏ hai d ầ u dao vOng, gọt dần từ xung quaialr vào giữa m ặt d áy dao vOng, phải d ẳm bảo m ặt d â t hai d ầ u dao vOng th ật phẳng G ọt xong m ộ t m ặt, lâ'y tâ'm kin h đậy lên, lật ngưỢc lại d ể g( ١ t tiê'p đ ầu kia, g ọ t plrẳng xong lại đ ậy tấ m kinh lên h ê n m ặ t m ẫu.

(4) Đ ặt dao vOng có chứa m ẫ u d ấ t đưỢc đậy hai tâ'm kinh lên cân kỹ thuật, xác địirlr dưỢc khối lượng ПІ 2 / chinh xác d ế n O.Olg.

* K ế t q u á tlií n g h iệm : т ٦ - Ш о - т \ j r = ■ ■g (kN /m 3) ( 1 - 1 ( 1 ) b ) P hư ơng p h á p b o c sá p

M ẫu cục d ấ t dưỢc cân cho khối lư ợ n g Я7/ sau khi bọc sáp cân lại dư ợ c n ij, sau dó thả vào thUng chứa nư ớc d ầ y có ống xiphOng d ẫn ,nước ra ngoài và do thể tíclr nước bị chiê'm chỗ là Ị/;.

NJê'u tỷ tro n g của sáp là thỉ kết ﺍ ﺇ ٧ ﺓ đ١.íỢc tínla i٦Jìư sau:

' ٢ 1 ٦ ﰎ tích của cíât: V': Vj - Vs khế tích của sáp:

T rọ n g lư ợ n g th ể tícli của c ٩ â't:

؛ Δ ni ỵ - κ g ( k N / m ٠٩ ) ( 1 - 11 ) c) P hư ơng p h a p rOt cát

D h n g n ٦ ộ t ống trụ clể ró t cát Trước tiên dào m ộ t h'ố nhO có đ ư ờ n g kinh khoảng lOOmin và độ sâu không lớn hon ISOinm 0 â t đào lên được cân cẩn thận khối lư ợ ng là 7 7 7

Xác clị,nh th ể tích h ố bằng cáclì rót cát từ ống tru vào tro n g hố Cân ối ٦ g trụ rOt cát trước và sau klri rOt sẽ xác ٦1ﺍ1؛ﻝ ٦ dưctc cát lâ^p dầy h ố là 77?í vả 777,,.

VI dã biot trước trpng lư ợ ng thể tícli cUa cht lồ η/, sẽ xác địn h th ể tíclí cha Irố, vả do vậy tínlr dưỢc trọirg lifpng thể tícli tp' nhiOn cha dâ't.

Kê't quả dưọ'c tíirlì n liu sau:

Thh tícli của h ố dâ't : Μιι,-ffợsVg

T rpng lu p n g tlìc tícli tự nlriCn:

2 T rọ n g lư ợ n g th ể tíc h bão hoà (γ؛,| ) ١ lrp7 ٦ g lu'Ợng thể tíclì bão hoà là trọng lu'ọ'ng cha n ٦ ộ t dOn vị thC tícl' d، ٩ 't ỏ trạng thái no Ị ٦ ư،' ١ ’c, cổc lỗ rỗng dều du'0'c lâ'p dầy bỏl nuứ'c Thh tíclr nu'ức troirg 1 ة rỗng cha đât d h n g bằng th ể tícli p h ần Ib rbng cha dtlt. vị tíirli và klrohng g iá ti"ị ( k N / m ١ )

= y Qh + Qn ^ Qh + y,ỵr ĩ saỊ / bfì Y Y

Trong lương t h ể tích đ ẩ y n ối ( y ٥ j ١ )

T rọng lư ợng th ể tích đẩy nổi là trọ n g lư ợ ng của m ột đ ơ n vị th ể tích đâ't n ằ m ở dư ớ i nước

T rong trạn g thái này các h ạ t đ â t chịu lực đẩy Acsimet.

(kN /m ^) ( 1 - 12 ) Đ ơn vị tính và k h o ả n g g iả trị ( k N / i r f )

Trong ỉương thể tích khô (y.،)

T rọng lư ợ n g th ể tích khô là trọ n g lượng của m ột đơn vị th ể tích d â t ở trạn g thái khô (còn gọi là ư ọ n g lư ợ n g th ể tích cốt dât), và dược coi là chỉ tiêu đặc trư n g cho dộ chặt (m ật độ ) của dâ ١ Đó là trạ n g thái m à các lỗ rỗ n g chỉ có khí. Đơn v ị tính và k h o ả n g g iá trị

C ông thức xác định: a r ík

Trong lương th ể tích h at (Y i ١ )

T rọng lượng th ể tích h ạ t là trọ n g lư ợ ng của m ột d ơ n vị th ể tích h ạ t (không có lỗ rỗng) C hỉ tiêu này còn gọi là trọ n g lư ợ n g riê n g của đât Vì đư ợc tính th ô n g qu a tỷ trọ n g của đ ât, và tỷ trọng được thí nghiệm xác đ ịn h trực tiếp, n ê n có th ể coi lầ c h ỉ tiêu xá c đ ịn h trực tiếp.

C ông thức xác dịnh: Ỡ., Đ ơn vị tính và k h o ả n g g iá trị

(T rừ b ùn và than bùn)

Binh tỷ trọ n g l٥ặi 50cm'٦ hoặc lOOcnh', sầng có lỗ d = 2n٦in, cối sứ và chày, cân kỹ th n ậ h bếp cát, nước cất, nhiệt kỄ'

'1 Lấv k h o ẩn g 100 200 ب g m ẫu Jâ't cản thi ngh iệm clã sâ'y kho cho vầo cối sứ rồi giil b ằng chày cho các h ạ t Oất rOl nliau ra.

D ặt sàng lên trê n tờ giâ'y, đtr đ ất ﺓ cối sứ vào sàng, đâ't pua sàng nằm trên giây clược san p h ẳ n g làn٦ thànlr lìinh vuOng vỏchla،!,anl,4pl,ầnbằngnhau H ớn h lãS :X ỏ c đ h ề tỵ tiọ n g

2 C ân khối lư ợ n g bìialr rỗng dược /??/.

3 Lấy k h o ả n g 1 5 -2 0 g đ a t (ỏ p h ầ n dâ't chia trê n giấy) cho v ầ o b in h tỷ tro n g , d em cân lại d ư ợ c khối lượ ng la 2 ﺃﺍﺍ (n in : k h ố i ỉư ợ iig của bin h + K h ố i lư ợ n g cda dât).

4 Đổ nước cất vào bìiali tỷ trpng cO dâ't ỏ mức 1 /3 1 /4 ؛ th ể tích binh rổi d ặ t lên bếp cát d ể d u n sôi tro n g tl١ời gian; d ât cát, cát pha là 30 phUp d â t sét và sét pha lồ '1 giờ, d ể p h á kê't câ'u d ất vầ đuổi khi trong lỗ rỗ n g ra khOi đâ'L

5 Lấy bìiìla tỷ trọ n g ra kliOi bếp cát, đổ thêm nước cất vào b ì Ể cho đ ến n g ân rổi d ể n g u ộ i b ằng n h iệ t độ trong phòng Cân binh được khối lượiag nrty (rn ١ ١ = khtlilu'ọ'ngcU a bìiìli + dâ't + nu'b'c).

6 Đổ h ế t n ư ớ c troiag binli, rửa sạch, sau dO lại đ ổ nư ớ c cât v ằ o b in h cho d ề n n g ân , rồ ’i 'cân 'dược kl٦ối liri.tiag ا77ب ا777.ا = k lìố ỉ lư ợ n g củ a bin h + k h ố i lu' 0 'ng cha I ١ ư0'c)

* K ê t q u ả tin' n glìiệm ; Phương p h á p xác định tỷ trọng (A)

Vì Pn = 1 T / n٦3, I ٦ ên Ph = Â.pn, ﺍ ٦ ﺡﺍ ٦ về giá trị tlìì tỷ ư ọ n g A : Ph■ 'Từ dó có th ể tínlì trpng lư،,íng th ể tích h ạt Yh tlrOng qua Ph ÌYh = Ph-g)■

II ĐỘ R Ỗ N G VÀ H Ệ SỐ R ỗ N G 1 Đ ộ rổ ư g (n) Độ rỗng là tỷ stlc h a thể tíclr phần rỗng so với th ể tích to àn bộ m ẫu dâ't.

2 Hệ số rỗng (e) Hệ số rỗng là ịỷ số của thể tích phần rỗng so với thể tích p h ần h ạ t của mẫu đất. e = -^.1 0 0 % (1-18)

Dễ d àn g chihrg m inlì đươc công thức liên hê giưa h ai chỉ tiêu: e = - van

1 -I- e Đât càng rô n g thì cường độ chịu lực càng n h ỏ vá b iế n d ạ n g cảng lớn Có thê n h ậ n biết sơ bộ tính chất của đ ấ t I ٦ l ٦ ư sau: e < 0.5 đ â t rỗ n g ít. e == 0.5 0.7 đ ấ t rỗ n g tru n g bình, e > 0.7 đ â t rỗ n g nliiều, đ â t yếu.

1 Đ ô ẩm (W - chỉ tiêu xác đ ịn h trUc tiếp) Độ ẩm (hàm lư ợ ng nước), là tỷ số giữa trọ n g lư ợ ng nước ở tro n g lỗ rỗng và trọ n g lư ợ ng p h ần h ạ t của m ẫu, tính theo p h ần trăm w = - ^ 1 0 0 % = ^ 1 0 0 % ổ m (1-19)

* P hư ơng p h á p xác đ ịn h đ ộ ẩm : tủ sấy có d iều chỉnh n h iệ t dộ d ế n 300‘ ١ c , cân kỹ th u ậ t có dộ chínli xác d ên O.Olg, bình h ú t ẩm có canxi clorua (CaCl؛), hộp nliôm có nắp *

Sét nửa a h ìg đến cứng 2 5 ^ 5 0

(a) Xác địnli khối lư ợ ng h ộ p nliôm đã sây khô là (/?7„), ghi số h iệ u hộp.

(ti) D ung dao cắt m ột ^ượng d õt (^()~ôOg) ỏ trạ n g thỏi tự n h iờn cho vào hộp πΙί(٠)ΐτΐ/ d ậy n ắ p lại, d h n g cân kỹ tliuật xác đ ịn h dưỢc khối lư ợ ng d â t và hộp nlrdin la ("?/).

(c) Du'a h ộ p nhôm có đâ't d،ì m ỏ nắp vào tủ sấy Sâ'y m ẫu đ â t ỏ n h iệ t độ t = 105 110 ؛ " trong thời gian irl٦ư sau:

+ D ất cát và cát pha: 3 giờ.

+ Dât sét và sét plaa: 5 giờ

+ D ất chứa tlìạch cao và hữu cơ (>5٥/٥): 8 giờ - Sấy lại tro n g thời gian;

+ D ât cát và cát pha: 1 giờ.

+ Các loại dâ't khác; 2 giờ ؛ Đất chứa hám lượng h ữ u cơ (>5%) tlrì phải sấy khô ỏ n h iệ t độ t = 80" ± 2.C liên tuc tro n g khoảng 12 giờ (dât m ềm dinh) và 8 giờ (đât rời xốp).

Việc sâ.y kl٦ô phải dược tiêir hành liên tục với từ ng kh o ản g thời gian 4 giờ cho dến klii khối lượng giữa Irai lầir câ,n klrOirg dược chênlr lệch lớn hơn 0.1 ٥/٥ klrdl luỗtirg Iran dầu cUa irrẫu llru ờ n g tlrOi gian sõy klrO h ầ u hờ't cho m ọi loại d،٩'t là 24 giờ.

(d) Sau klri sây, lây m ẫu dat ra, đ ể irguội tro n g bìirlr h ú t ấm cỏ CaClj trong 45~hO plrdt rổi xác dịirh khối Irfp'ng là (/77.7).

2 ٠ Đ ô bão hoà (Sr) Độ hao Iroà là ty số cUa thể tíclr nước troirg đ â t so với th ể tích p h ầ n rỗ n g của dâ't.

-KlriS = l d â t khô hoầir toàn, gồm: b ạ t + klv'; dâ't clriía hẫo IrOa, gồm: h ạ t + n ư ớ c + khi; d ât bão hòa, gổm: b ạ t + nước;

DỐI với đâ't cát là loại d ấ t rồi rạc chỉ gồ m các h ạ t lớn thi nước có kl ٦ ả n ăn g lâ'p đầy lỗ rỗ n g và Sr = 1 Với c٩ất'(ỉfính'gồm n h iề u h ạ t n h ỏ n h ư các h ạ t sét, h ạ t heo thi nước khó chiếm đ ầy th ể tích căc lỗ rỗng, nên có th ế coi đâ١ bão hoà khi Sf (1

Theo tiêu ch u ẩn của k iê n Xô cũ: Đất á í à Đất rời

Sr > 0.8 đât iw n u k ẩm ؛ 0.25 đất hơ

M ỘT SỐ C Ô N G TH Ứ C LIÉN H Ệ Dưới dây h íc h d ẫ n m ộ t số công'thứ c cơ bản liên hệ gỉữa các chỉ tiêu v ật ly

ĐỘ C H Ặ T C Ủ A ĐẤ T RỜI ()

Chỉ tiêu đô chăt và cách đánh giá trang thái của đât rời

^max “ hệ số rỗ n g ở trạ n g th ái rờ i rủiất; e„ ٦ ؛؛ ١ - hệ số rỗ n g ở trạ n g thái ch ặ t nhât; e - hệ số rỗng ở trạ n g thái tự nhiên.

Cát rât chặt 0.86 ^ 1.00 Đ ánh giá độ chặt của đ â t rời th eo độ ch ặ t ỉ ٥ nl ٦ ư b ản g 1-3 d ư ớ i đây:

Bảng 1-3: Phân loai đất theo đô chăt I

Loại đât Độ chặt Đâ ١ cát chặt 1.00 > I،, > 0.67 Đât cát chặt vừa 0.67 > I،| > 0.33 Đât cát rời rạc 0,33 > la > 0

Bảng 1-4: Phân loại đô chăt của cát theo kết quả xuyên tĩnh (CPT)

Loại cát c a t tho, cát trung

(k h ô n g p h u th u ộ c Vtìo độ ẩm ) c a t I٦hỏ

(k l ١ ởj ١ g p h u tỉiuộc vào độ â'jn) c a t h ụ i : - ؛tẩ m

100-30 70-20 ng thái và môđun E( (kG/cm2)

Bảng 1-5: Phân loai dô chăt cUa cát theo giá trị SPT

L ؛ i ل ﻻ Trạng thái Góc (p (độ) q^(kG/cm2)

2 Thi n gh ỉêm xác định e„,.„ và e„,؛„ Ồ n g th é p có chiều cao 125mm, đường kínli 76mm Q uả cân b ằng g ang có đ ư ờ n g kính 71 m m , chiều cao 15mm Phễu rót cát và tharửì gõ.

Trình tự th í nghiệm : ã) X ác đ ịn h

Câri kh ố i lư ợ n g của ống (2) là m ,, thể tích của ống là V Lây 1000 ^ 1200g đ â t cát sấy khô Dct đâ't đã sây qua phễu vào ống f2J Khi đ â t đã đầy thì d ù n g dao gạt d â t cho b ằng và cân lại được ư?>

Kêl qucả e ^؛؛٠١١، tínla nl٦ư sau: e.„,," = ì i i ،.١ Iiiin

1’1ةز٦ th eo d ặ t quả cân f2J lên trên và dùng thanh gõ صو d ậ p vào th àn h ố'ng troirg 1 phrlt, lần lượt lên trOn rồi lại xuống dưới, xung quaitlt ống Í2J Sau đó, do độ lún của m ặt d ât troirg ống 0 Tiếp tục gO l٦a lần nữa, m ỗi lần 30 giây và đo độ lún của quả cân N ếu thấy độ lú n k h ô n g tăn g thêm tức lả ctât đã nón chặt và có độ rỗ n g nhcỉ nhất.

Kết quả e ؛ ٠١١ „ tính I ٦ l ٦ ư sau: min niax ĩk Pk

Với: ầ V = A/ỉ.F [Ah — chiều cao đ â t tro n g ô'ng bị lú n do quả nặng; F - diộn tích của ống).

Hỉnh 1~10: Thiết bị xác định h ệ sô'độ rông e„, ١ , ٠ ;

ĐỘ SỆT CỦA ĐẤT D ÍN H (II)

Sư thay đổi trạng thái của đất dính khi đô ẩm thay đối

Sơ dồ trạ n g thái của đâd khi độ ẩm th ay đổi

Trạng thái cứiig Trạng thái dẻo

0 w Nửa cứng Dẻo ciing Dẻo mềm D w، wVVp ỉ Trạng thái chảy

G iới h ạ n co (W ٢ ): Độ ẩm tương lứìg với trạn g thái đâ't b ắt d ầ u có th ể tích nở hoặc co lại.

G iới h ạ n dẻo (Wp); hay đ ộ ẩ m g iớ i h ạ n d ư ớ i của trạn g thái dẻo, là đ ộ ám tại dó đ â t d ín h kết câu phá hoại ch u y ể n từ trạn g thái nửa cứng sang trạn g thái dẻo (dược xác d ịn h theo p h ư ơ n g p h á p vê giu n đât).

G iớ ig iạ n ch ả y (W| ): hay đ ộ â m g iớ i hạn ư ê n của trạng tliái dẻo, là dộ ẩm tại dó dâd chuyên từ h ạ n g thái dẻo sang trạng tlìái chảy (dược xác dịn h theo phương pháp quả chuỳ tliăng b ằng Vasiliev hoặc tlieo phư ơng p h áp C asagrande).

D ât h ầu hê't các hệ ة ٦ ﺢ ﻫ ا ٦ ل ٦ ا

Công ضﺀ. ٦ ا các ة da't غاا

D atc atp h a 1< 1أ < 7(%) Đâ١sét pha 1,) = 7 - 1 7

D ụng cụ thi nghiệm gồm sàn g có đ ư ờ n g kíi^h lồ d = Im m , cối sứ và chày, tủ sâ'y, cân kỹ th u ật, tâ'm k in h I ٦ l ٦ ám , giâ'y th ấm (vải khô), chẩo thép, h ộ p Iilìôm, nưó'c câ't, d a o

1 C họn m ẫu dâ't có tin h d ạ i d iệ n cho lớ p đâ't, dU ng d â t th iê n n h iê n , dâ't h o n g gió khOng dưỢc sấy kl ٦ ô > 60" C h o đ ấ t vào cối sứ n g h iề n n h ỏ , rồ i clio q u a sà n g d = Im m (dUng p h ư ơ n g p h á p chia 4 d ể lấy k h o ả n g 300g, dUiag h ai p h ầ n chia khác n h a u d ể th ử giớ i h ạ n ch ả y và giới h ạ n dẻo) C ho p h ầ n d â t lọt q u a sà n g vào tro n g b á t trộ n , vừ a tư ớ i n ư ớ c cất vảo v ừ a dU ng dao trộ n đ ều (Khi d ù n g d â t tự n h iê n tlrì dU ng tay n h ặ t bỏ các h ạ t và tà n tích th ự c v ậ t có 1ﺍ > Im m ) Sau d ó d ặ t m ẫ u đâ't vào b in h th u ỷ tiirh, d ậ y k in tro n g k h o ả n g h ơ n 2 giờ trư ớ c khi d e m th ử

2 N ếu hàm lượirg h ạ t d > lm m chiếm >10%, trước khi xác đ ịn h các giới h ạ n dẻo và giới h ạn chảy cần phải lâ'y m ộ t p h ầ n của m ẫu dâ't d ể p h ân hch tlrằnh p h ần hạt Kêt qu ả p h â n tícli p h ải ghi kèm h à m lư ợng % tàn tích th ١ qc v ậ t so với khối lư ợng khô của dất.

3 Lây m ột ít d â t và dUng m ặ t p h ẳ n g lOng bàn tay hoặc các ngOn tay irhẹ n h àn g vê trên kíirh n h á m cho d ến khi th à n h que đ â t có d ư ờ n g kinh З т т bắt d ầu có vêt n ứ t và d ứ t ra th à n h đ o ạ n 3 ﺏ lOmnr lầ dưỢc.

4 N ếu que đâ't З т т k h ô n g có v êt n ứ t thi vê th àn h h ò n (ướt qu á thi phái lâ'y vẩi sạcli thâ'm b ớ t nước) rồi lại vê th à n h que đâ't d ạ t trạ n g thái n h ư trên là dược

Mẫu dâ't (que dât) lUc này có th ể coi ứ ng với độ ẩm giới h ạ n dCo.

5 Tiếp tuc xác dịnl ٦ độ ẩm cUa m ột lư ợ n g 20 -30 -؛g các đ o ạn que dâ't, độ ẩm tliu dưoíc là giá trị Wp (giới h ạ n dẻo, độ ẩm giới hạn dCo) của dâ't. b) Xác đ ịn h g iớ i han ch ẩ y (W |) b.l.) Phu' 0 'ngp h á p C asagrande Đĩa thép (hoặc nlrOm) dư ợc d ặ t lên m ộ t đê' cứng (du,ng cu gây va dập) Khi quay tay q u ay thi dĩa bị n ân g iCn rồi rơi xuô'ng tự do ỏ độ cao k h o ản g 5m m (liìnlr 1 -lla ).

1 Lâ'y m ột p h ần dâ't dược chia sau khi sàng (hoặc dưỢc chuẩir bị nl ٦ ư tlíí nghiệm xác dịid٦ Wp), cho thêm nước cât rổi trộ n dảo d ều Lấy đâ't này cho vào dỉa DUng th an h ch u ẩn của bộ thiê't bị tạo rãn li tiê't diện Irìnlr th a n g k h o ản g cách hai m ép ٦1ﺍ'ﺔﻟ ٦ là lO m m chia d ấ t tlràirh Irai m ia n h ư irlrau.

2 Sau khi quay 25 lần (đĩa va đập vào đáy 2,5 lẩn) nê'u hai p h ần m ép vạch của hai nira m ẫu cíâ't chập vào nhau till d ât có thể coi lầ ﺓ độ ẩm giới h ạn cliảy

N êu cần n hiều lần hơn là đ â t kho quá, ít lần h،ín la clâ't n h ão quá.

3 Xác định độ ẩm của 20 30 ﺏ g d ất sau khi thU dạt yOu cầu sẽ có w ,.

Hiiih 1-11: Thiê't hị tlií aqhiệni xác dịiah giới hạn cháy (W|) riiự c tế, làm I١l١iểu lần m ẫu dất với các độ ẩm khác lahau, sau đó vẽ đổ thị Ijuan hẹ giữa đ ộ ẩm - w và sụ lấn đập -n Xỏc định Wlã trờn biểu đồ tương ứng vo'1 !١ = 25, hìiah 1-12. h.2) P ỉu ỉơ n g p ỉiá p q u á chu}' VasHicv

Q uả chhy Vasiliev QÓ clạng h'ii ١ h nOia với goc o' d!nh 30'ﺍ và chiêu cao 25n٦m, cO khối lifp'ng 76 ± 0.7g (lilnli 1-1,11٦).

* Trhih tu' tlií n g h iệm ; a) DOt dưỢc ch u ấn l ٦ ị nliLi' trOn Lâ'y klroUng 15(Ịg d â t nhy cho vằo hat nhOm.

D ùng tay nâng bát n h ổ m lOn rồi gõ nliẹ đá.v bát xuốn.g m ặ t bhn clio dâ't trong bát bị

H ình 1-12 Biểu đ ồ quan hệ w ~n d ế xác định W ị ắc và tạo thhnh kliối clâ't có m ặt phắng ti'ong bdt. b) Dặt bát nliOm lOn giá, dting cliuỳ thdng bằng có bôi V adơlin, tay d ặt m ũi chuỳ vừa chqm m ặt m ẫu dâ't tro! ٦ g bát rồi buOirg ra clio cliuỳ rơi tự do Tay còn lại bâ'm đ ồ n g hồ N ếu sau 10 giây in ũ i chuỳ n g ậ p sâu vào ư o n g đ ấ t tới vạch (lOmm) thì độ ẩm của m ẫ u đ ấ t có th ể coi là độ ẩm giới h ạ n chảy. c) T rư ờ ng hỢp m ũ i chuỳ n g ậ p q u á sâu hoặc chưa tới vạch phải d ù n g giây th ấ m th â m bớt, hoặc cho th ê m nước vào và làm Ithư bước (a) đ ể tiếp tục thử. d) Khi đ ạ t yêu cầu, lây đ ấ t từ b á t n h ô m ra k h o ản g 20 4- 30g đ â t đ ể xác đ ịn h độ ẩm , được W j. e) Phải làm song song ít n h ẵ t h ai thí n g h iệm cùng m ẫu đât Khi tính toán lfl"y chính xác đ ế n 0.1%, và sai số giữa h a i lần thí n g h iệm song song không đưỢc lớ n h ơ n 2%, lây giá ư ị tru n g b ìn h cộng làm k ế t qu ả cuô'i cùng. b.3) C ô n g thứ c ỉỉên h ệ g iữ a b a i k ế t q u ả

C ù n g m ộ t loại đ ấ t n ếu th ử xác đ ịn h giới h ạ n chảy Wi^ theo h ai phư ơng p h á p trê n cho kết qu ả khác n h a u M ột sô' tác giả đư a ra công thứ c thực n ghiệm liên hệ giữa h ai k ết quả Tuy nhiên, công thức thực n g h iệ m nào cũ n g chỉ đ ú n g cho các loại đ ấ t gần giống với đâ't đư ợ c th í n g h iệm đ ể tổng kết Tô't nhất, sử d ụ n g p h ư ơ n g p h á p n ào được y êu cầu C ô n g thức do giáo sư S tephanov n h ư sau;

- giới h ạ n chảy xác địnla tlieo p h ư ơ n g p h á p quả chuỳ Vasiliev.

IT, Cu giới h ạ n chảy xác đ ịn h th eo p h ư ơ n g p h á p C asagrande.

T rong tiêu ch u ẩ n p h â n loại đ â t xây d ự n g TCVN 5747-1993 cũng đư a ra m ộ t công thức ch u y ên đổi, p h ư ơ n g p h á p đư ợ c đề n g h ị sử d ụ n g tro n g tiêu chucẩn n ảy là C asagrande.

M ột m ẫu đ â t rời được m a n g về thí n g h iệm tro n g p h ò n g và xác định được hệ số rỗ n g ở trạ n g thái xôp nhâd và ch ặt n h â t tư ơng ứng là 0.83 vá 0.55 Tỷ trọ n g h ạ t là 2.67 C ũ n g loại đâ't đó xác đ ịn li được độ ẩm là 20% và trọng lư ợ ng th ể tích 18.4 k N / m^ H ã y đá n h g iá ừ ạ n g th á i của đất.

Tính hệ số rỗ n g của đâ't ở trạ n g th á i tự nhiên;

^ _ A r„ (l+Q-OW') ^ 2.67*9.81*(l + 0.01*20) ^ ^ n r 18.4 Đe đ á n h giá trạn g thái của đất rời d ù n g chỉ số độ chặt công thức tính; c - c 0.83-0.708

0.83-0.55 N hư vậy 0.33 < 11 = 0.4357 < 0.67 đ â 'tở ữ ạ n g thái ch ặ t vừa.

Thí n g h iệ m m ột m ẫ u đât: khối lư ợ ng đ â t trước klai sấy m^ = 148.8g, khôd lưựng sau khi sây m 116.2 = ؛g, thể tích m ẫu đ â l ẩm V = 80.4cm^ giới h ạ n dẻo 32.7%, giới h ạ n chảy 39.9% và tỷ trọng 2.71.

H ãy xác định: Độ ẩm tự nhiên, khối lượng thể tích tự nhiên, khôi lư ợ ng th ể tích khô, hệ số rỗng, độ bão hoà, tên và trạng thái của đ ấ t ?

1 Độ ẩm của đất: w = ~-^ -0% = 00% = 28.06% ÌÌI 116.2

2 K hối lư ợ ng thể tích tự nhiên: m, 148.8 /7 = — = -= 1.851 (g/cm )

3 K hôi lư ợng thế tích khô:7

851 hrO.OllT 1 + 0.01.28.06 1.445 6g/cwv 4 H ệ sổ rông; e Pk

Một loại đâ ١ dính có trọng lượng thể tích 19.2 k N /n r ٦ , tỷ trọng 2.70, dộ ẩm 23%, giới hạn chảy 37%, giới hạn dẻo 19% H ãv xác định h ệ s ố rỗng, tên và trạng thái của đất.

1 1 = -— = - = 0.222 -> dâị ớ trang thái nứa cứig.

ĐƯỜNG CONG C Ấ P PHỐl C Ù A Đ Ấ T

Đường cong câ'p phối là dồ thị biểu diễn hàm lượng các nl ٦ óm hạt có trong mẫu dât Vì tính chất xây dưng của dât do kích thước các hạt dât cỊuyết dịnh, nôn dường cong cấp phối có ý nghĩa rât quan trọng trong việc phân tích, phân loại và sử dụng dât trong xây dựng.

Như vậy, dường cong câ'p phối dược xác dịnh từ phân tích thành phần hạt của dât.

I THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN h ạ t

Một loại dât là tổ hỢp các hạt dât kích thước khác nhau Cỡ h ạ t [nhóva hạt) dược gọi tên và dùng dể chỉ các hạt, thuộc một khoảng kích thước nhât dịnh, có tính chất và ứng xử gần giống lahau tí ٠ ong xây dưng Phân tích thànlr phần hạt của dât dể tìm cỡ hạt chiếm ưu th ế trong dải kích thước hạt của dât, xác dinh hiìm lượng % khối lượng (dất sây khô) của từng nhóm hạt Tập hợp hàm lượng các cờ hạt của một loại dât gọi là câ'p p h ô i h ạ t {ủxằvh phần hạt) của đât.

!5!ﺍﺍ)'ﻻ'ﺍ ٦ ﺝ pháp phân tích thảj١!i phần hạt: ﺍ1(ﺍ)'ﻝ vớ؛ dâ't phân tán thô (dâ't cát) ،!hng sàng tiêu chuẩn (TCVN 95-198 ﱄ hoặc BS 1577): đối với dât cát chứa hạt có dường kinh d1 ﺍ mm; lâ'y 100 - 300g- Đât cb hạt d > 2mm chiíìn dê'n 10%: lâ'y 300 -- Đât cb hạt 2 < 1 ﺍ mn ٦ clrit'!n 10-307.: lâ'y 1 - 2kg- Dất cb hạt d > 2mm chiCm > 30%: lâ'y 2 - 5kg

3 M ẫu đ â t được cân khối lư ợ ng (m )g, sau d ó d u ợ c đ ổ vào sàng h ê n cUng, chạy m áy Jắc cẩn th ậ n tro n g thời gian 3~5 phUt, các h ạ t đ â t qu a rây sẽ p h â n th ầ n h nhOm có đ ư ờ n g kinh gần b ằn g n h a u

4 Trường hỢp cát có lẫn h ạ t sét, h ạ t bụi, phải rửa sạch các h ạ t sét và bụi ﺓ h ạ n g tl ٦ ái lo lUhg ra khOi m ẫu d ấ t p h ân tích C ho đ ât vào cối sứ, thêm nước vào, klrưây và gạn nhiều lần cho tới khi h êt các h ạ t sét, bụi lẫn trong cát sấ y khô cát đã dược rửa sạcl ٦ , rổi tíêh h àn h sàng tì،í nghiệm đ ể xác định hàm lượng các h ạ t lớn.

Hinh 1-13: Bộ sầi ١ g tiêu chuẩn xác định thầnhphần đ â trờ i

5 Các h ạ t d ấ t có d< ơ lm m lọt qua lỗ rây d=0.4m m đưỢc giữ lại ỏ dáy h ứ ng của sàng Khi cần phârr tích tiê'p p h ải d ù n g p h ư o n g p h á p tỷ trọ n g kế, nếu cỡ h ạ t có d10 10~5 \ 5~2 2~1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.1 200 mm) hoặc cuội (75 -200 -؛mm)

Nhận biết qua kiểm tra bằng mắt thường.

Cuội sỏi lẫn đá tảng Đât với hàm lượng sạn sỏi đáng kể (2 -75 -؛mm).

Hỗn hỢp cát-sạn cấp phối tốt, chứa ít hoặc không chứa hạt mịn

Nhìn chung nhận biết dễ dáng bằng mắt thường.

Có sức kháng vừa và cao khi khô, chxing tỏ hiện diện một ít sét Khi khô có sức kháng chứiag tỏ không chứa hạt sét.

Hỗn hỢp cát-sạn câ"p phôi tốt, chứa nhiều hạt mịn

Sạn sỏi đồng nhât chứa rât ít hoặc không chứa hạt mịn

Hỗn hỢp cát-sạn cap phôi kém, chứa ít nhiều hạt mịn

Hỗn hỢp cát-sạn với lượng Ịquá lớn hạt mịn ٥

Cát và dât loại cat (Sands & sandy Soil)

!Đât với hảm ỉượng chủ yếu ịhạt cát (0.06 s- 2mm). Ị Phần lớn hạt có thể phân biẹt Ịbằng mắt thường.

|cảm thây sạn nlìám khi vê 'giữa hai ngón tay.

Khi khô vẫn có sức kháng nảo iđó chứng tỏ có chứa hạt sét.

Cát-sạn và cát-sạn cap phối tốt, chứa râ ١ ít hoặc không có hat min

Cát cap phối tô ١ , chứa ít nhiều hạt mịn

Cát đồng nhât chứa rât ít hoặc không hạt mịn

Cát câp phối kém, chứa rât ít hoặc không hạt mịn

Cát với lượng quá lớn

GC GU GP GF svv

(Soi! Group) Đât hạt mịn có độ dẻo thâp (bụi-bột) ư5ò f ٠

Q< Đât hạt mịn, có độ dẻo vừa

Mô tả và phân loại

(Description & Identification) Đât ít dẻo:

Không thể vê thành sỢi klìi

Không cảm thây khô nhám Hiện tưỢng thu nhả nước

Có thể vê thành sỢi khi ẩm Không thu nhả nước

Co ngót ít nhiều khi khô

Bụi (không hữu cơ), bột đá, cát mịn lẫn bui, ít dẻo.

Bụi lẫn sét (không hữu cơ HC) Bụi chứa hữu cơ, ít dẻo

Sét pha bụi và sét pha cát (không HC)

Sét (không HC) dẻo vừa Sét hữu cơ, dẻo vừa

CI OL Đât hạt mịn, có độ dẻo cao

Có thể vê thànli sỢi khi ẩm Sờ tay thây như dính nlìờn Co ngót đáng kể khi khô Đô nén liin cao Đât loại mica hoặc diatomit có độ nén lún cao

Sét (không HC) với độ nén lún cao

Sét hưu cơ có đô nén lún cao OH Đât hữu cơ dạng sỢi, với độ nén lún rât cao

Màu sắc thường nâu đến xám đen Nén lún rât cao Dễ phân biệt bằng mắt

Than bùn và các loại than bùn đầm lầy đất

(*) Hiện tưỢng thu nhả nước (dilatancy):

Là mẫu đât bụi âm ưôt, khi lắc nhẹ ưong tay thây nước chảy ra ngoài, nếu bóp khẽ tlìì nước lại chui trở lại ưong mẫu đất Đây là đặc điểm để nhậi ٦ biết đât loại bui so với sét Cát mịn cũng thể hiện thu nhả nước nhưng đưỢc phân biệt bằng cơ hạt.

G = Sạn sỏi s = Cát M = Bụi C = Sét o = Hữu cơ (cả sét & bụi) Pt = Than bùn w = Cap phối tốt u = Độ đồng nhât p = Cấp phôi kém c = Chứa sét F = Chứa hạt mịn L = ít dẻo dính I = Dẻo díĩừx vừa H = Dẻo dừih cao b) Theo th í n g h iê m tro n g p h ò n g

P hân loại đ â t theo hệ US, sử d ụ n g các chỉ số của thí ngh iệm tro n g phòng, tu â n theo các chỉ d ẫ n tro n g b ản g 1-14 sau:

Băng 1-14: Hê phân loại đất u s ١ Theo thí ngh iệin trong phòng ، ٠٨ ٠١ ,^ Tiêu chí phản loai

Nhỏm đât ١ ٠ ١ ^ theo thí nghiệm trong phong LưỢng hạt cuội & tảng nhiều; cỡ hạ t lớn ٠ hơn 75mm

Hơn một nửa hàm ٠ lượng hạt

!< ít hơn 5% lượng mẫu cờ hạt nhỏ lìcm 0.075mm. c, = T ml )6 vá = ^ 3

D )0 ٥ 10-٣ ٥60 Không gặp các I Chủ yếu có một cỡ hạt

0 075mm Mc.t c5 hat không thiếu

Nhiều hơn Nằm dưới đường I Bẽn iTẻn đười 12% lượng thang A, hoặc Iị١ >4 Ip=4-7 mâu nho hơn Nằm ưên đường A, ; Đúng đường A

0.075mm hoặc ỉp>7 , dất mả lây k

Cát: Hơi ٦ một nửa hàm lượng hạt mịn

Dất hạt mịn p ^ được phân

^ p loại clìuấn theo giản -7 o dồ clìảy- c % I dẻo sử ãẽ -o ؛ -ụi ٠ ،8 kết

^ ^ Atterborg Ẽ '"ặ, cho các hạt nhỏ hơn 0.042mm

4-7 tuỳ theo dât mả lây ký hiệu ít hơi ٦ 57o lượng mẫu cỡ hạt nhỏ hơn 0.075mm.

Không gặp các yêu cầu ưên

Nhiều hơn Nằm dưới đường A, 12% lượng hoặc Ip50% sạn.

2) Chí nêi ٦ phân loại theo nhóm một cách rõ rang khi cỉưa trên cơ sở kết quả thí nghiộm trong phòng, hoặc da mô tả nhận biết đâ ١

3) Bui (đất loại bưi), ký hiộu (M) là loại vật liệu luôn nằm dưới đường A ưên giản dồ chảv-dẻo (trong bảng 1-14) Đât mịn loại này bao gồm cả đât loại mica vá díatomit, dât loại tro bui núi lửa v.v

Trong mô tả dôi khi ciùng từ bụi dể chỉ loại đât h'ên vả không nên lẫn với hạt có kích cờ bụi.

4) Phân loại dât áp dung cho loại sạn sỏi, cát, bui và sét Các hạt thô hơn cần loại ra tru’ớc và dược phân loại riêng.

Phân loại đất theo tíêu chúấn A A S H T O / A S l ؛USA)

Theo hệ phân loại đất A A SH TO /'A STM của Mỹ„ ấ t ầ ợ c chia th à n h 7 nhOm chinh trê n cơ sỏ kích cơ hạt và chỉ ẩ dễo_ Việc đ i gịiá đ ấ t tro n g từ ng nlióm Tựa tlieo c h ỉ s ố Ể m , là giá trị dựa Л е о á n g * ứ c k i n h n g h iệ in Việc p h ân loại Tâ't theo nhOm râ't ЛиЭп tìệ n cho việc à định t w i g đ ố ĩ ch ất lư ợ n g Tâ't: Tặc biệt sử Tung cho các kết cấu bằng đất ẳ ư ; Tât d ẩ p É ờ ìrig (em bankm ent), đâ't n ền Tường (subgrade), vật lỉệu lớp m ón g Tưới ((sraiiase) và lớp m ó n g trên

(base) cho công tón h dường giao thOng H ١ ân loai ﻉ ﺍ Л е о chỉ số nhOm Tược thành lập trên cơ sỏ kết quả thi nghiệm và được tỈTiể ]híiiẽn، d ư ằ Tạng b ảng (bảng 1-16 và 1-17). a) C h ì s ố n h ó m

Chỉ số n h ó m có thế dược tính toán Л ^ cOng thức kinh' n g h iệ m sau:

Chỉ s ố nhóm = (F-35) ٠ í0.2 + 0 ٠ O f|,-4 ơ |ỊH W !((f-1 1 5 X I,rlO ) T rong dó: ۶ - phần t ó m hạt m ịn lọt q u a rây O.O'75'mm (trOn số);

1 Klri chỉ số nhóm là âm م أ tinh bằng 0؛.,

2 Chi số nhóm đưỢc liên hệ toàn bộ số-

B3ng 1-16؛ Phân Joai đất cho cả ، nhóm chinh

Phân loại tong quát Vật liệu rời (35% hoặc ít h ề lọt qua 75^Ат)

V ậth ệu sét-buị (hơTíĩ 35% lọt qua 75qm)

Phân tích bằng rây, % lọt:

Hạt lọt qua rây 0.425mm

Giới hạn chảy - - - 40 maix 4Ĩ min 40‘max 41 mU ٦

Chỉ sô" dẻo 6 max N.P - 10" max 10 max 11 min 11 min Đánh giá tổng quát lảm dâ't nền Tường (SubgraTe) Tuyệt vời đến tốt Tạm Từng đưỢc đến kém

G hi chứ (*) Vị h'í A-3 lại nằm trước A-2 cho đánlr giá thuận theo quá trình, không có nghĩa là A-3 nằm brẽin: A-2. b) Cách thiícphâra ﺱ

Vó'i các số liệu đã A ٦ aẩn bị được, rà so،át lần lư ợ t từ trái sang phải theo các bá ١ rg 1-16 vầ 1-17, sẽ xác dỊi ٦ h đưỢc Ể ó m đ â t cần tim NhOm d ầu tiên tíirh từ trái m à các số hệu thi nghiệm là hí،^.g thích cho th ấ y việc p h ân loại là 'Chính xác Vứi m ục díclr p h ân loại dâ't, các gia trị ẳ í nghiệm cần làm trOn số C hỉ số nlrOm dưực xác dịirh bằng cách tổng các giá tri * u dược từ các giản dồ, làm trd n sd.

Bảng 1-17: Phân loai dâ't chi tíê'،cho nhóm và phu nhOm

V ật liệ.n h ạ t (35% h.oặo ít hơũ iloít q i 75gm)

V ật liệu b ụ i-sét (hơ n 35% lọ t ٩ u a 75gm )

C ٠ á، ٠ ; ỉ o ạ i đ â t tl ٦ ưh'ng ịrặp Đạ hạ.h sạn sỏi/ cát t ،؛ c mịn

Sạn lẫn hụi/ hoặc sạn lẫn s é tv á c iìt

Dâ't loại b ụ i Đâ't loại sét ،؛tOng H onh g i ١ ni d â t ، t l ؛ L!ưc n ề n đưc'}'ng

TLiy( ١ t v ờ i d ến tỗ't T ạm dU ng d ư ợ c d ế n kém

? ﻻ ﻭ ﺭ: (*) If) cUa phụ nhỏm A-7-5 0ﺓ (١٨ ﱂﺍ-ﺓ); ![) cUa A-7-6 > (W| -30)

P H Â N LOẠI ĐẤT THEO QUY PHẠM CỦA LIÊN x ô VÀ 22TCN 18-79

Phân loai đá

Dá đ u ợ c p h â n loại theo cu ờ n g độ chịu n é n m ộ t trục, h ệ số m ềm h o á h o n g nuOc và mUc độ tan tro n g n u ớ c n h u bảng 1-18.

T rong b ảng 1-18, Rcia cu ờ n g đ ộ chịu n é n m ộ t trục tro n g trạn g th ái bão hoà nuOc Khm là h ệ s ố hóa m ề m đ u ợ c tin h b ằng tỷ số giUa cuOng độ chịu n é n m ột truc tro n g trạn g thái bão hoà và trạ n g thái khô gió (K%\m = G n(nonuoc) ơ nVkhogio ١ )■

Bảng 1-18 Phân loai đá làm nên công trình xây dưng. đá ؛

* Theo giớ i hạn cường độ chịu ép niột trục trong trạng thái bão hoà nước

* Theo h ệ số m ề m hoá trong nước (gíô'ng TCXD 45-78)

* Theo m ức độ tan b ong nước (gam /ỉ)

Không bị tan Tan nﻝ ٦ỏhtΛ٦ 0.01

Phân loại dất

Đât lảm n ề n công trìiìl ٦ xây lự n g clưọ'c,chia ra đ â t h ạ t to, cát và đâ't dinh. Đô'i với các loại đâ't trên có thể p h â n chia theo độ bão hòa (xem m ục §3) h h â n cliia các loại đ ấ t theo độ chặt kết cấu dựa vào hệ số độ rỗ n g e (bảng 1-19) ĩ'l٦ân loại d â t theo th à n h phần hạt (bảng 1-20).

Bảng 1-19: Quy định trang thái chăt cUa dâ't theo e.

Cát sỏi/ cát thô/ cát trung e < 0.50 0.55 < e < 0.70 e> 0.70

B ang 1-20: Phần loại đất hat to và cát theo thành phần hat.

Loai đâ't Kích thước hạt mm Trọng lượng hạt ( %)

Dá tang >200 Đá cuội >10 >50 Đá sỏi > 2 ia t.

DOi với dâ't d in h , G ost 25.100-82 p h â n loại theo chỉ số dẻo Ip K êt quả ngh iên cứu thi n g h iệ m của nhiều nlià khoa học đã cho thấy rằ n g lư ợ n g h ạ t sét tro n g dâ't có ảnh h ư ỏ n g nlriều dê'n giá trị giới h ạn chảy và giới h ạ n dẻo Khi lư ợ ng h ạ t sét càng n liiều thi giới h ạn chẩy cằng cO giá trị lớ n h ơ n và tă n g n h a n h h ơ n so với giá trị d ẻo P h ân loại d â t dinh theo chỉ số dẻo (bảng 1-21) T rạng thái của d â t díirli d ư ợ c gọi tên tuỳ thuộc vào giá trị độ sệt 1ﺍ (bảng 1-22) cả hai b ản g này dã được đề cập ỏ m ục §4.

Bảng 1-21: Phân loai đất dính theo chỉ số dẻo

Tên đât Chỉ sô^ Ip

Bảng 1-22: Phân loai đât dính theo đô sêt

Khi đ â l d ín h có độ ẩm lớn và độ rô n g lớ n thì trở th à n h đ â t bùn Đâ't b ù n đưỢc đặc trư n g bởi độ ẩm lớn h ơ n giới h ạ n chảy và hệ số độ rỗ n g e > 0.9.

Bảng 1-23 d ẫ n ra các giá trị tru n g bình của khối lư ợ n g riêng p؛ ( g / cm ؟) của các loại d â t dính.

Bảng 1-23: Giá trị trung b inh trong lương riêng của các hat đất

Tên đâ't Giá ưị p, (g/cm^)

Bảng 1-24 quy đ ịn h hệ số rỗ n g của các loại d ấ t bùn T rong đ â t b ù n th ư ờ n g có các tàn tích h ữ u cơ và chiếm k h ô n g quá 10%.

Bảng 1-24: Hệ số đô rỗng của các loai đất bùn

Loại bùn Hệ sô" rỗng

CÁC TÍNH CHẤT C ơ HỌC CỦA ĐẤT

THÍ NGHIỆM NÉN ĐẤT TẠI HIỆN TRƯỜNG (PBT-PLATE BEARING TEST)

Tromg nghiên CIÍU trạng thái lảm việc của m óng nông, xuât hiện ý tưởng là cần tiến hàrứi thí nghiệm nén tại hiện trường ư ê n m ột bán n én tương tự n h ư m ột m óng irliưng có kích thước I"ihổ hơn Qua đó, có thể q uan sát được h ạ n g thái làm việc của bàn nén làm cơ sở suy diễn cho m óng nông có kínlr thước thực Đó chừửr là cơ sở xuâl hiện loại thí nghiệm bàn nén tải trọng tĩnh sử ciụng cho k iể m ứa và thiết k ế m ó n g a iô n g cũ n ^ n h ư cho thiết k ế tầng p h ủ m ặ t d ư ờ n g giao thông.

Không chỉ Uong đ ất m à Uong đá người ta cửrig áp d u n g các loại thí nghiệm bàn nén tải trọng tĩnh n hằm xác định m ôdun đàn hồi và sức k liá n g cắ t của khối đá.

2 M uc đ íc h và n g u y ê n lý thí n g h iê m

M ụ c đích là d ể kiểm tra sức chịu tải cho p hép của đ â t dư ới đáy m óng và qua đó có th ể d á n h giá tính bền và tính biến d ạn g của đ â l nền.

N g u y ên lý thí n g h iệ m là d ặt m ột bàn nen, d ạ n g h ìn h trò n hoặc v u ô n g , lên m ặt lớp đ ất d ự k iến đ ặ t m óng (thư ờ ng là ở đ áy m ộ t hô' đ à o ١ rồi tiến h à n h châ't tải lên bàn nén Tải trọ n g được châ't tă n g d ầ n th eo từ n g câ'p và ở m ỗi câp cần q u an trắc đ ộ ch u y ển vị của bàn nón cho đ ến khi ch u y ể n vị xem là ổ n đ ịn h rồi mới tă n g câp tiếp theo Lập biểu dồ đ ư ờ n g cong áp lực độ lú n vá q u a đó có th ể xác d ịn h n g ư ỡ n g giới h ạn dẻo của dâ't T ro n g trạ n g th ái giới h ạ n p h á h ỏ n g d â t n ền có th ể xác d ịn h ở câ'p tải trọ n g là khi ở đó b àn n é n ch u y ể n vị k h ông ngừirg M ô d u n đ à n h ồi đâ't nền có th ể xác đ ịn h q u a đ ư ờ n g cong tro n g p h ạ m vi pha đ àn hồi.

3 T h iế t b ị th í n g h iê m aịĩBàii n én

Bàn nén được c h ế tạo bằng thép bản cứng, d ạn g h ìn h trò n hoặc vuông, d ư ờ n g kính hoặc cạnl ٦ không nlrỏ hơn 20cm, có d iện tích k h o ản g 0.5~lm ؛ Bản nén chuẩn, có đ ư ờ n g kính 30cm là bàn n én đư ợ c T erzaghi sử d ụ n g n h iề u tro n g các công trìirh n g h iê n cứu so sánh.

Tuy nliiên, đ ể có kết quả p h ả n ánh sát với thực tế b à n n én cần có kích thư ớ c càng lớn càng tốt, n ế u khả n ă n g đối tải cho p hép.

N h ữ n g kích th ư ớ c q u y đ ịn h th eo q u y p h ạ m các q u ố c gia, th ể h iệ n tro n g b ản g 2-1.

Bảng 2-1: Kích thước bàn nén theo q uy định của các quốc gia

Quốc gia Kích thước bàn nén (cm)

- Đối tải b ằng chất tải lên k h u n g dầm , khi đó bộ p h ậ n đối tải b ao gồm hệ k h u n g chât tải và các v ật ch â t tải (có th ể b ằng cục gang, khối bê tô n g hoặc bất kỳ vật tạo trọ n g lư ợ ng thích hợp)

- Đối tải neo n g àm k h u n g dầm - Đối tải kết hỢp hai p h ư ơ n g p h áp trên. c) Bộ p h â n đ o g h i

- Đo xác dịnh tải trọng (hay áp lưc) : tlrường sử d u n g kích th u ỷ lưc có dồng hồ áp lực d ể xác dịnlr tải trọng của các cấp, cũng có th ể do trọ n g lượng khi chât tải.

- Đo chuyển vị bản nén: bao gồm hệ giá đỡ làm bằng các thanh gỗ hoặc bằng thép và đồng hồ đo chuyển vị (sử d ụ n g ít rdrât 3 thiên văn k ế có đ ộ chmh xác 0.01 mm).

4 Tiến hành thí nghiêm a) Bô 'trí th í n g h iêm

Việc xác địnli chiều rộng h ố đào và kho ản g cách diểm neo hoặc d ỡ tải đ ến tâm bàn nén, sao cho h ạ n c h ế ả n li h ư ở n g đ ến số do, dư ợc bô' trí th e o h ìn h 2-1. b) Xác đ ịn h cấp áp ỉưc n én

K hoảng câp áp lực n én (Ap) tác d ụ n g p h ụ thuộc h ạ n g thái d â t n é n và tiêu chuẩn quy dịnh T hông th ư ờ n g người ta xác dịirli câp áp lực theo n g u y ê n tắc: Ар 8-10 ( 2 - 1 )

T rong đó: Р т а х - C ấp áp lực tối đ a dự định thi nghiệm , dược xác đ ịn h n h ư sau; ρ,η ٠١ χ= (1.5 2 ﺏ )q ٥ với q ٥ là sức chịu tải thiết kê' cho mOng nông.

Pn١ax= q٧ với q٧ là sức kháng giới h ạ n mOng nOng th eo tín h toán. Κ1 ٦ 1 khOng có tíêu chi lựa chọn thi sơ dồ cấp áp lực sau * ư ờ n g dưỢc kiê'n nghị; Δ = 0 4 - 0 8 - 1 2 - 1 6 - 2.0 - 2.4 - 2.8 - 3.2 kG/cm^ (nê'u cần, tiê'p tục: 3.6, 4.0)

N hư vậy k h o ẳn g 8 đê'n 10 cấp áp lực là cần thiê't đ ể tiê'n h à n h cho m ộ t thi n g liiệm và cấp áp lực sau bằng 2 lần cấp áp lực trước.

Hê dẫm đỡ, chất tải vầ neo

Hình 2-1: Sơ đỗ bô'tn' thi nghíệm bản nén (FBT) c) Xác đ ịn h k h o a n g th ờ i gian doc

C ứ klioảng thời gian dọc chuyển vị có th ế theo sơ dồ ASTM kiê'n nghị n h ư sau:

- Giờ d ầ u tiên: cứ 10 phU t đọc m ột lần - Giờ tiê'p theo: cứ 15 phU t đọc m ột lần

Các giờ sa u đó: cứ 30 phUt dọc m ột lần. d^ Xác đ ịn h đ iế u k iệ n ôn định lUn

Q u a n trắc ch u y ển vị sẽ kê't thhc khi đâ't n ền được xem là ổ n định Độ ổn đ ịn h d ư ợ c qui ước tuỳ theo loại đ ất và các tiêu chuẩn áp d ụ n g Các giá trị theo ASTM D1194-94, có th ể th am kl ٦ ẳo: Với đ ấ t cát t o n g 1 g iờ chuỵê?n v ị k liồ n g v ư ợ t q uá 0.2m m , cỏn vớ i đ ẩ t s é t tro n g 2 giờ.

Sơ đổ q u an trắc đưỢc xác đ ịn h tuỳ th e o m uc dlch thi n g h iệm d ể tim hiểu trạn g thái làm việc của d ất Có th ể p h â n th à n h 2 loại:

- S ơ đ ồ quan ừ ắ c m ộ t chu k y : n g h ĩa là chỉ tiến h à n h ch ất tải và q u a n trắc lUn đ êh khi k êt thUc.

- S ơ đ ồ quan ừ ắ c Ể i ề u ch u ﺭ ﺭ n g h ĩa là tiê'n h à n h hai hay n h iều chu kỳ châ't và dỡ tải tro n g quá trin h q u a n h ắ c lUn M ục dích là xác đ ịn h h ạ n g thái làm việc ỏ pha giả d à n hồi của dất.

T hông thườ ng, thi n g h iệ m cho thiê't kê' d ư ờ n g n g ư ờ i ta sử d ụ n g so' dồ n h iều chu kỳ C òn h o n g thi n g h iệ m p h ụ c vụ m ó n g n ô n g ngư ời ta h ay dUng sơ đổ châ't tải m ộ t lần ة cấp áp lực thiê't kê'. f) Thưc h iện th i n g h iê m

Sau khi ch u ẩn bị d ầ y đ ủ các k h âu cho th i nghiệm , các bước tiến h à n h tiếp theo n h ư sau:

- Làm b ằn g p h ẳ n g d áy h ố thi nghiệm , rả i m ộ t lớp cát thô d ày k h o ản g Icm - D ặt bàn n é n vầ lắp d ặ t các d ụ n g cụ, d ồ n g hồ do rồi hiệu chỉnh.

- Tác d u n g cấp á p lưc đ ầ u tiê n lê n b à n n é n , d ể k h o ả n g 30 g iây , rồ i d ỡ tải về k h ô n g

- H iệu chỉnh các d ồ n g h ổ d o lú n về không.

- Gia tẳi tím g câ'p, tù’ câ'p d ầ u và tiê'n h à n h q u a n b ắ c lUn theo sơ đồ q u an trắc â'n đ ịn h cho từ ng câ'p.

Kê't quả thi ng h iệm tỉược b in h bày d ư ớ i d ạn g biếu dồ H ai loại biểu dồ cần được th ể hiện:

- Biểu dồ m ối q u a n hệ ch u y ển vị theo tlaời gian của từ ng câp áp Іи’с Biếu đổ này có trục thời gian (có th ể vẽ th eo th a n g b ự c tiê'p hoặc tlaang logarit hoặc th an g căn bậc hai).

- Biểu dồ m ối q u an h ệ áp lực và độ lUn.

P hân hch biểu dồ q u a n hệ của ch u y ể n vị tlieo từ ng câ'p áp lực clro p h ép ta xác đ ịn h các dặc b ư n g sau: ej Xác định sơ đ ổ quan trắc a) Xác đ ịn h ứ ng su ấ t g iớ i hạn của đất nền dưới bàn nén ( q j

Thí n g h iệ m b àn nén tải trọng tĩnh la mô hình thí n g h iệm n én tm h của m ột m óng n ô n g th u nhỏ, nên CỊua biểu đồ lún - câ'p áp lực ta có th ể h ìn h d u n g trạn g thái làm việc của đ â t n ền dưới móng, ư n g su ất giới h ạ n của đ ấ t n ề n dưới bàn nén có th ể đư ợ c xác đ ịn h theo 3 cách;

- Xác đ ịn h n g ư ỡ n g m ỏ i ở thời điểm giao nhau của hai n h á n h đ à n hổi và biến d ạn g dẻo của đ ư ờ n g cong áp lực - độ lún.

- Xác đ ịn h g iớ i hạn p h á h ỏ n g của d ấ t nền: là điểm mà ở đó tải trọ n g không tăng lahưng độ lú n vẫn chuyển vị không n gừ ng theo thời gian.

- X ác đ ịn h g iớ i hạn q u ỵ ước: là áp lực m à ở đó dộ lún đ ạ t giá trị quy ước bằng 1 /1 0 đ ư ờ n g kính b à n nén (hoặc cạnh bàn nén).

ﻪﺣ

Thiậ't bị v.a phương thiíc tiê.n hành

1 'M áy nén dâ't tro n g phOng (oedom eter) gồm bộ p h ận chủ yê'u la h ộ p d ự n g

!nẫu b ằn g đ ổ n g , tro n g d f g m ẫu dâ't, m ẫu th ư ờ n g có d ạ n g h ìn h trụ , d ụ n g cụ lâ'y n٦ẫu n g u y ê n d ạng, d ao cắt dất, đ ồ n g hồ bấm giây, tủ sấy, cân kỹ th u ậ t, gia'y th a'm

2 C hh ý lalnhrg thao tác và yêu cầu của m áy nén:

- Tải trqng truyền vào tấm nén tlieo phư ơng thẩng đihag và giữa tâ'm nén

Rửa sạch đá thâ'm d ể nước lu'u thOng dễ dàng Phải kiểm tra độ khít, độ bằng p ilin g bằng bần m áy, sự cân bằng của bộ p hận truyền áp lực T rong quá trinh thủ' p h ai giữ m áv trong diều ki؛ n t i không bị ru n g hay va dập.

- Mỗi n ăm điều chỉnh m áy 2 lần, có bản h iệu ch ỉn h biến d ạ n g của m áy, th ô n g số của dao vòng.

3 Đâ ١ loại sét và đ â t loại cát (không lẫn sỏi sạn) đ ư ờ n g kín h m ẫ u th ử tro n g dao vòng d > 50m m , đ â t lẫ n sỏi sạn phải d ù n g d ao vòng có đ ư ờ n g k ín h d >

70mm Khi thí n g h iệ m lấy m ẫ u bão hoà n ê n d ù n g n ư ớ c có đặc tín h giông nước nơi lây m ẫu. ố ng tíx)àt nước m m Ị Ế ííí íím m ịì 'AH

Hình 2-2: Sơ đ ồ b ô 't í và thiết bị th í nghiệm nén m ộ t trục (OCT)

4 C âp tải trọ n g b a n đ ầ u lấy b ằng hoặc n h ỏ h ơ n áp lực tự lahiên (m ẫu đ ấ t n g u y ê n dạng), n h ư sau:

- Đ ât ở trên m ực nư ớc n g ầ m và đồng nhẩt:

- Đ ât ở dư ới m ực nư ớc n g ầ m lấy:

P\ = [(^ - hịpkh - p „ ) + hp\ ( k G / c m 8 - 2 ) (؛b) T rong đó: z - chiều sâu \ắy m ẫu (m); h - dộ sâu m ực nước n g ầ m tín h từ m ặ t đâ ١ (m); p - khối lư ợ ng th ể tích đ ấ t trê n mực nước n g ầ m (T/m^); pbh - khối lư ợ n g th ể tích đ ấ t dưới mực nước n g ầ m (T/ m ‘١);

Pn - khối lư ợ ng riêng của n ư ớ c (T/m^).

- Đâ١ c h ế bị thì căn cứ vào độ chặt và trạ n g th á i b a n đ ầ u của m ẫ u c h ế bị d ể q u y định.

- Đ ất sét yếu chọn câ"p tải sao cho kết câu của đ ấ t k h ô n g bị p h á hoại Khi độ sâu lấy m ẫu n g u y ê n d ạn g < 5m thì Pj < 0.5 k G /c m ؛ (sét dẻo), còn đ â t dẻo m ềm thì lấy bé hơn.

- Câ'p áp lực cuối cUug phải lứi ١ hơi ١ áp lực thiè't k٤٠'c ủ a công trin h và áp lực tự nhiên ة c٩ộ sâu lâ'y m ẫu ít nhâ't 15ه/ﻻ M ẫu chếhị, câ'p áp lực cuối phẩi lớn hơn áp Іи'с thiê't kê'cồng trin h 1 -2 k G /cm ؛.

- T hỗng th ư ờ n g trị số cấp áp lưc sau bâng 2 lần câ'p áp lươ trước dó:

+ Đâ't sét dẻo chảy và chảy: 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.75,1.0, 2.0, 3.0 kG/cm 2 + Dâ't sét dẻo và dẻo m ềm : 0.25, 0.5,1.0, 2.0, 3.0 và 4.0 k G /c m ؛

1 Mỗi m ẫ u th ử số cấp áp lực không dưọc ít hon 5 cấp, m ỗi cấp áp lực phải giữ dê'n ổn dịnl٦ puy ước về lUn mới dược chuyển sang cấp tiê'p tlieo Q uy địirh crn địn h q u y ước về lún theo từirg loại dâ't:

- Dối với dâ't cát, d ạ t độ lUn < O.Olmm trong 30';

- Dối với cát pha; sau 3 giờ ; -V ớ i sét p h a và sét có Ip< 30: sau 12 giờ ; - Các loại dâ't khác có Ip> 30 thời gian ổn tíịnh khOng ít hơn 24ﺀ ^ ờ

2 Tiên h àn lì xác dịnlr đ ộ ẩm ban dầu (W٧) và kliối lượng th ể tícli (γ) của m ẫu d ấ t tl٦(í.

3 Cân chỉnh và xác định biê'n dạng của máy nén hước khi tiê'n hành thi nghiệm. b) Chuẩn b ị m âu dâ't

- M ẫu dâ't n g u y ê n dạng: tiến l١ành lâ'y m ẫu dất vào dao vOirg irhu khi th ử nghiệm xác đ ịn h khối lượiíg th ể tích tự nhiẽn bằng phuttng p h á p dao vOng đ ể

X iic định d ư ợ c (γ) và độ ẩm (w ) trư،'tc kill thử.

- M،ẫu dâ't klìông n g u y ê n dang: thỉ lây m ẫu trung biiali cO khô'i lư ợ ng khoảng 200g tír dâ't đ á dưỢc giã sơ bộ, loại bỏ sỏi sạn vồ tạp châ't d ể chê' bị m ẫu Lấy khoẩng lOg d ế xác đ ịn h độ ẩm ban dấu (w ). c) Trinh tư th i n g h iê m

1 D ặt d a o vOng vào giữa hộp nhn Đặt viên đổ thấm dã dược bão hoà nước vào dổy h ộ p nén rồi d ặ t giâ'y th،٩'m lên trêi١ đá thâ'm Đ ặt dao vOng có chứa m ẫu dâ't !pt vào h ộ p nén (phía lưỡi dao vOng xuOng dưới), sau đó đ ặ t lại giâ'y thấm vả đá tliâ'm dẫ điíỢc bão hoà I ٦ ước lẽn m ặt trên mẫu dâ't Cuối cUng d ặ t tâ'm nén len trhn đá tliâ'm.

2 líộ p n é n dưỢc d ặt vồo chinh giữa khung truyền lực và diều chỉnh sao cho viên bi tru y é n lưc vào cliínli tâm tâ'm nén.

3 Cắm chô't truyển biê'n dạng của m ẫu dất vào kliuiag tru y ền lực qua lỗ giữa thanlr irgang của klìung l ắ p dồng hổ do biCn dạng vể vị h í ban d ầu hoặc số "0 ”.

4 Tải trọ n g tác d ụ n g lên m ẫ u ở câp do q u ả cân tác dung; lề'rm M u n g tỉnu^OTn lực tín h theo công thức:

T rong đó: m - khối lư ợ ng của các q u ả cân trê n q u a n g treo (kg) p - câp áp lực tác d u n g lên m ẫ u đ ấ t (k G /c m ؛).

F - tiết diện m ẫu đ â t (cm ؛) f - hệ số tru y ề n lực của k h u n g tru y ề n lực.

5 T ăng tải trọ n g theo từ n g câp b ằn g cách th ê m q u ả cân ؛١íào q p a n g treo١ỏ klìung tru y ề n lực (tính theo công thức trên) và theo dõi biến d ạn g l'ún của mẫut trên đ ồ n g hồ đo biến d ạn g ở m ỗi câp tải trọ n g n gay 15 giây sau k h i؛ gia tải vào các thời điểm V, 11, 4’, 8’, 15’, 30’ và 60’ cho tớ i khi đ ạ t độ lún ổn đ ịn h q u y ước.

Khi k h ông cần n g h iên cứu tôc độ lú n có th ể theo d õi trị số biến d ạn g ở các thờ i diểm : 10’, 20’, 30’, Ih , 2h, 23h, và 24h cho tới khi đ ạ t độ ổn d ịn h q u y ước về lún ơ m ỗi câp tải trọ n g đều p h ải th e o dõi th eo quy đ ịn h nầy.

6 Trong trư ờng hỢp nén nharủi (công trình không q u an trọng, k h ô n g dòi hỏi tính chírủi xác cao trong việc xác địnlì độ lú n và được sự đồng ý của cơ q u an thiết kê), tl٦ì m ỗi câ"p tải trọng chỉ giữ tro n g tlrời gian 2 giờ, cấp CUỐ.Ĩ cùng tiếp tục giữ cho dến kill biến d ạng nén của m ẫu đ â t đ ạ t đ ế n ổn địnlr quy ước Sau dó phải có sự hiệu chỉnlr kết quả thích hỢp G hi kết quả thí nghiệm vào bảng 2-3.

Bảng 2-3: Kết quả thí nghiêm

Câp tải trọng p (kG/cm')

SỐ đọc trên đồng hồ đo biến dạng (mm)

Trị số biến dạng của máy Y„ ١ (mm)

Biến dạng của mẫu đât Yp(mm)

Hệ sô" nén lún a (cmVkG)

Hệ số biến dạng (mm/m)

7 Khi th í n g h iệ m m ẫ u đ â t ở tr ạ n g th á i bão hoà n ư ớ c th ì cho n ư ớ c vào h ộ p n é n th eo ố n g d ẫ n ở ch ân h ộ p n é n đ ể nư ớ c thâ"m d ầ n từ d ư ớ i lên T hời g ia n g iữ đâ't ở trạ n g th á i bão h o à tu ỳ th e o loại đât: 10’ đ ô l với đ â l cát; 6 giờ dôl với cát p h a và sét p h a (có Ip < 12) và đâ١ sét (có Ip < 2 2 ); 24 giờ đ ô ì với đ â l sét

(có I|, = 22-35-؛); và 24 giờ đối với đâ١ sét (có Ip > 35) T rong thời gian bão hoá pliải h ãm m ẫu không cho đâ't nở và theo dõi số dọc đ ổ n g hồ đo biến dạng, nếu thây dịch ch u y ển thì phải chỉnh lại vít hãm để kim trỏ lại vị ư í b an đ ầ u trước khi làm bão hoả m ẫu thử D ùng bông ướt phủ lên m ẫu ctât đ ể trán h m ẫu bị khô

Nêu m ẫu dâ't tự nhiên ỏ ư ạ n g thái bão hoà thì đổ thêm nước cho n g ậ p m ẫu đất.

8 Sau khi kết thúc câp tải trọng cuối cùng, tiến h à n h dỡ tải theo từ n g câp tải băng cách lâ'y bớt q u ả cân trên quang treo, mỗi lần b ằn g 25% câp tải trọ n g cuối cìmg Bâm đ ồ n g hồ biến d ạng theo dõi dộ phục hồi của m ẫu đ â t tại thời điểm : 1’, 2’, 5’, 10’, 20’, và 30’ cho m ỗi cấp dỡ tải Ghi số^ liộu th u đư ợc vào Bảng 2-4.

Bảng 2-4: Bẳng sô liêu theo dõi lún

Thời gian theo dõi (phút)

Sô đọc trên đồng hồ đo biến dạng (mm) Ghi chú

9 Thí n g h iệm xong, lây m âu ra khỏi hộp nén, tiến h à n h xác đ ịn h các giá trị dộ ẩm (W،) và (p؛) của m ẫu đ â l sau khi nén. d) X ử l ý k ế t q u ả

1 Xác dịnlì khối lư ợ ng thể tích (p và p؛) và độ ẩm (Wy và w ؛).

2 Xác d ịn h hệ sô' rỗng ban dầu:

3 Tính dộ lún của m âu h từng câ'p áp Utr: t , = (2-11)

Y ٠١ I - số dọc ở đ ồ n g hồ do biến dạng ứng với câ'p áp lực th ứ (n-1), sau khi m ẫu dã ổn địn h lún (mm).

Yj - số đọc ban đầu (trước khi tlií nghiệm) của đồng hồ đo biến dạng (mm).

Y , ١ - biến d ạn g của m áy ứng với câ'p áp lực d ang xét (mm).

4 Tính độ giảm hệ số rỗng ỏ١ tùng câ'p áp lực sau ổn đ ịn h lún: ،?„ = e٠- ( l + e٥) ^ (2-12) ĩrone: dỏ:D ì \ - chiều caơ ban đ ầu của mẫu đ ất trong dao vòng (mm). e - hệ số rỗ n g ban đ ầ u của đất. e٠١ - hệ số rỗ n g tư ơ n g ứ n g với cấp tải trọ n g th ứ (n) đ a n g xét.

Hình 2-3: Biểu đ ồ đường cong nén lún e~a

5 Xác đ ịn h các giá trị của (e) tư ơ n g ứ n g v ớ i từ n g câ'p tải trọ n g và vẽ đ ồ th ị q u a n h ệ e ~ p (ơ ’) tro n g q u á trìn h gia tả i (d ư ờ n g a) và dỡ tả i (đ ư ờ n g b) của h ìn h (2-3).

T rong đó: e؛ - hệ số rỗ n g tư ơ ng ứ ng với cấp tải trọ n g (p؛), hoặc dỡ tải (q ٠ ); e ٥ - hệ số rỗ n g ứ n g với câp tải trọ n g cuối cùng (Pn);

AS, - độ lú n của m ẫ u đâ١ d o cấp tải trọ n g (p.) gây ra (mm);

Ah - độ p hục hồi m ẫ u đ ấ t do dỡ tải câp (q؛) gây ra (mm).

Các kết quả xác đ ịnh từ thí n ghiêm

T h ô n g th ư ờ n g ch ọ n h ệ s ố n é n lú n a ^.2 ứ n g với câp tải trọ n g P ị.ị = 7 và

P ị = 2 k G /cm " (đoạn đổ th ị e = f(p) đư ợ c coi là có q u a n hệ tu y ế n tính) đ ể đ án h giá tín h n é n lú n của đất Việc xác đ ịn h hệ số n é n lú n (a) tính th eo công thức:

حا+

Đ iếu k iên xuất hiên dòng thâm, vân tốc thâm, áp lưc thấm

a) Đ iê u k iê n xu ất h iên d ò n g thấm

D òng th â m x u â t h iện khi nước trong d ât di chuyển từ v ù n g có áp lưc cao tới vùng có á p lực thấp, áp lực được biểu thị bằng cột nước Theo Bernoulli: i r J

- vị trí hay cao trìnli cột nước, Li

Yn - cột nước áp lưc d o áp lưc nước lỗ rỗng (u).

- — côt nước vân tốc khi vân tốc dòng thấm là (v).

Do đâ't có kết cấu hạt, d ò n g thâm chịu sức cản lớn nên 'i4ỉhtửờXỊgcq,ưaiill'iíọ,\vì vậy thư ờ ng bỏ qua cột nước vận tốc tro n g các bài toán thârn ١ \ĩìwậytỉcộtĩrLưác^gây ra dòng thâm qua khối đ ât sẽ chỉ gồm hai th àn h p h ần cột nứốcctíauirrìatthôi: u

Trong diều kiện bão hoà, lỗ rỗng tro n g đ â t là bé và rẩ t teệ,dĩòĩ)giTr^}hữỐiyg tuân theo định luật Darcy và là dòng chảy tầng thì vận tôc ứramttỉiỊệw'ới؛gratìiem thuỷ luc. v ^ k i

T rong đó: k - hệ số th â m của đă ٠ t; i - g rad ien th u ỷ lưc; i = — - (tổn th ấ t côt nư ớc trên chiều d ài đÙờngtthârrỊ).

Thực t ế nước chỉ thâ'm ư o n g âất th ô n g qua lỗ rỗ n g của đất, vì\ýâ ٠ y\vựnltoĩ: thâ"m thực lớn hơ n nhiều V ận tôc th âm ư o n g đ â t thực tế có thểttíilhinhưHsau:

T rong dó: e - hệ số rỗ n g của đât;

V - vận tốc tru n g bình của đât;

A - diện tích m ặt cắt của dât;

A١, - ciiện tích m ặt cắt của lỗ rỗng.

N ếu m ở van ỏ vị trí m ức A-A thì d ò n g th â m chảy q u a m ẫu đ â t tì,ưới -Rự chênh lệch cột nước hg Lực th âm lúc n ày h ư ớ n g từ dưới lên ư ê n N ếu đ ó n g v a n K, thì m ực nước ổn đ ịn h ở vị trí 0 - 0 , d ò n g th â m d ừ n g lại, có n g h ĩa là lực thâm sẽ cân b ằng với lượ ng nước d ân g thêm c) H ê s ố thấm (k)

H ệ số thâm k có th ể địn h nghia là v ậ n tốc thâm khi g ra d ie n th ủ y ؛lự c 'b ằ n g dơn vị (i = 1).

Giá trị k được d ù n g d ể do sức cản của đ â t với d ò n g thâ'm và chịu ảiilì’h ư ơ n g của m ộ t số yếu tố sau:

Hinh 2-8: Thi nghiệm về ، tòng thâ 'm

- H in h h ạ n g và đ ịn h hư ớng của hạt.

- Loại cation và bề dày lớp hấp phụ h ú t bám với khohng v ậ t sét (nếu có mặt), - Độ nl ٦ ớ t của nư ớc tro n g đâ't, nó biến dổi theo nl ٦ iệt độ.

Hệ số tlaâln k c ó th ể xác dịnl ٦ bằng thi nghiệm t o n g phOng hay ỏ hiện ư ường. d) Lực thâ'm (ﻝﺯ

Lực tliâ'm ^siirh ra do cOng cila dOirg nước tác dộng lên các h ạ t dât.

T rong dó: ۶ - d iện hch binh chLfa nước bên trái Do v ận tốc dOirg thâm không đổi nên lực thaln tác d ộ n g lên đ ấ t ﺓ các mức khác n h a u là nl ٦ ư irhau. e) Á p lư c thấm ( j ) Áp lực thâ'my'là lực thâ'nr dơn vị (Ν /1 dơir vị th ểtích ) tlrì: ر іУ в ( 2 - 39 )

Yn - tìọ n g lư ợng-thể tích oủ'a n ư ớc.

Ảnh hưởng của dOng thâ'm tới ư g suất cô'hiêu

DOng th âm có h ư ớ n g d i lên tác d ộ n g tớ i cấc ١h ạ t đ ấ t là m giảm ứ n g su ấ t có hiệu giửa các h ạ t đ ấ t. ư '= -ũ —u — Ỉ7n (2-40)

N gược lại k hỉ d ò n g thâ'm d i x u ố n g sẽ lầm t ă n g ؛^ ầ n h -phần ứ n g su ấ t có hiệu. ơ ' = ơ - u + i ỵ ^ (2-41)

Diê'u k iện chảy và độ dốc thưỷ lực tởi 'hạn

D iều kiện chảy xảy ra n ế u v ậ n tốc th ấ m đ ủ lớ n đ ể á p lực th ấ m triệt tiêu h o à n to àn th à n h p h ầ n ứ n g s u ấ t có hiệu.

Với thi n g h iệm hai bin h nước h ìn h (2-8) ỏ ư ê n , ỏ d iề u k iện chảy th i tại C-C dOng th ấ m sẽ tạo lực th â m b ằn g và ngưỢc c h iều với ứ n g s u ấ t h iệu q u ả do tíọ n g lư ợ n g d ấ t gây ra Tại c-c, cân b ằn g các lực (lực tìaâ'm cân b ằn g với ứ n g su â t cO hiệu của dât) ta dược;

T rong đó; ic - g rad ie n th u ỷ lực tới h ạ n của dât.

XÁC Đ ỊN H HỆ SỐ THẤM TRONG PH Ò N G VÀ NGOÀI т а О і

1 Xác định hê sô' thâ'm (k) trong phOng thi nghiêm a) T h i n g h iệ m thâ'm v ơ i cô t nước k h ô n g d ố i

TVd ﺃ ١ ﻩ \\؟ ﺃﺃ \ c ộ t n ư ớ c c ố đ ịn h d ư ợ c dU ng đ ể xá c đ ịn h h ệ s ố thâ'm (k) cUa d â t h ạ t thô â ư cu ộ i và cát cơ g iá ừ ị ừ ê n lữ 4 m /s

* B ố t í th i nghiệm : T hiết bị dư ợc dUng gọi là th ấm k ê'v ớ i cột nước cO' đ ịn h có sơ đồ n h ư ỏ h ìn h 2-9 M ẫu d â t dược d ặ t tío n g m ộ t ố n g tíụ , có lưới th é p sợi và lớp cuội lọc ỏ phía trên và dưới M ột số áp kê' tại các đ iểm nối tiê'p g ắ n ỏ thàiìli ben của ố n g trụ cho sốđc)c của từng cặp cột nước á p li^c th u dược (trong sơ đồ chỉ cb m ộ t cặp áp kê) N ước thâ'm qua m ẫu đâ't dư ợc cấp tò thUng h ay bể nước v،'ti th tét k ê 'd u y tó đ ư ợ c cột nước cỗ'định, còn lư u lư ợ n g do theo lư ợ ng nước ỏ chậu hihig.

H ình 2-9: Tiií nghiệm thâ'm với cột nưỏc klìông dổi

* Tiến h à n h th i n g h iệm M ỏ van Kị vầ K؛ D ùng v an Κ2 đ ể k h ống ch ê'v ận tốc thâ'm DOng thâ'm diễn ra hên tục cho dêh khi d ạ t trạ n g tìiái ổ n dﺇn h khi các mực nước ỏ h o n g các ống áp kê' kliOng thay đổi LUc nầy, do lưu lượng dOng tha'm tro n g k h o án g thời giair dã cho và ghi lại m ức của hai áp kê' Sau dó, vận the sẽ thay dổi và lặp lại trìnlr tự thi nghiệm Phải tiê'n h à n h thi ng h iệm với các vậj ١ tốc thâ'm và cỌt nước kl ١ ác nnau d ể tinh giá trị k h u n g binh.

'riieo công thức của đ ịn h 1-uật Darcy:

Do vậy: k : LQ hFt (cm /s) (2-44)

T rong dó: k - hệ số thâ'in của đâ't (cm/s); i - g rad ie n th u ỷ lực;

F - d iệ n hch m ặt cắt ngang của m ẫu d ất (em؛);

L (hoặc AL) - chiều dài m ẫu đất (em);

Q - lưu lư ợ ng h â 'm (cm3); h (hoặc Ah) - độ chêưh cột ư uớc (cm)^ t - thời gian làm thi n g h iệ m (s). b) T h i n g h iê m thâ'm v ớ i c ô t nước th a y đ ổ i

T h i n g h iệ m thâm vớ i c ộ t n ư ớ c g iả m dần d ù n g d ể xác địiìh h ệ s ố th â m của đ â t h ạ t m in Ể ư : cát m ịn/ b u i và đâ't s é t Với các loại d ấ t này, v ận tốc của dOng thâ^m ٩u a chUng quá nhỏ, k h ô n g có khả n ă n g d o chinh xác dưỢc b ằn g thâ'm kê' với cột nước cố định Sơ đổ th i n g h iệm n h ư h ìn h 2-10.

* Bô' ừ í th i n g h iệm M ẫu dâ't n g u y ê n d ạng dược d ặ t h"ong ống trụ , th ư ờ n g có d ư ờ n g k in h lOOmm M ẫu có th ể ch u ẩ n bị bằng cách d ầm chặt tro n g m ộ t khuOn đúc tiêu chuẩn Lưới th é p sợi và lớp cuội lọc dược d ặ t ỏ đ ỉn h và dáy của m ẫu Đ ỉnh ố n g trụ nối tiếp với m ộ t ống d o áp b ằng th u ỷ tinh da biết d ư ờ n g kinh.

* Tiến h à n h Ế 'n g h iệ m : Thi n g h iệm tiến h àn h với việc làm d ầ y các ố n g do áp b ằn g nước k h ô n g chUa k h ông k hi và cho th ấ m qua m ẫ u dất T rong lức tl ٦ í nghiệm , sau các khoảng thời gian, ghi lại chiều cao của nước tro n g ống do áp Thi n g h iệm lặp lại với các ống d o áp có d ư ờ n g kíi ٦ h khác nhau Theo kêt quả thi ng h iệm , tinh to á n xác dịirh giá tri (k) h u n g binh.

X uất p h á t từ đ ịn h lu ậ t D arcy, ta có: h

H lnh 2-10: Thi nghiệm tliâln với cột nước tl ١ ay dổi klF = kF

Gọi chiều cao b an d ầu là h ĩ (thời đ iểm tò/ thời điểm ^ m ự c nước h ạ x u ố n g vị tri h } N ếu tro n g k h o ản g th ờ i gian d t m ằ lư ợ n g nước tro n g ống d o áp giảm di khoảng clh thi lưu lư ợ ng nư ớc là: q ﺕ - a dh dt (2-46)

C ân b ằng (2-45) và (2-46) ta đưỢc: a ~ = klã — dt L (2-47)

Viết lại vầ tích p h â n được;

''] ẽ aL ti ịclt In k F { t,- íA

T rong đó: a - d iệ n tích m ặ t cắt n gan g ống đo áp (cm.).

F - d iệ n tích m ặ t cắt ngang của m ẫu đ ấ t (em').

L - chiều dài m ẫu đ â t (em). h], h , - lần lư ợ t là chiều cao cột nước tại thời điểm tj, tj.

2 Xác định hê số thấm (k) ở hiên trường a) T h í n g h iê m b ơ m h ú t nước ở trang th ả i ổn định

Thí n g h iệ m bơm h ú t nước gồm có việc đo lưu lượng bơm từ m ộ t giếng cùng với việc q u a n sát độ hạ thâ"p mực nước ngầm ở các giếng khác, ứ n g với lưu lượng bo'm k h ô n g đổi, trạn g thái ổn dịn h d ạt ctược khi m ực nước trong các giếng q u an sát cũng k h ông thay dổi Ghi chép lại lưu lượng bơm và mức m rôc trong hai hay n h iều giếng q u an sát. ĩ T h ín ẹ h iệ in bơ m h ú t n ư ớ c trong tầng có áp

Xét m ộ t thí n g h iệm sử ciụng giếng khoan h ú t nước laliư h ìn h (2-11) đ ể xác dịirh hệ số thâ.m của đ ấ t tro n g tầng chức nước có áp Xét m ột p h ân tố đ â t hình trụ có bán kính (r), bề dày (dr) và chiều cao (D).

G rad ien th u ỷ lực (hướng từ ngoài vào trong); i = clh

Diện tích d ò n g thấm : F = {2m-).D sử d ụ n g p h ư ơ n g trìn h Darcy, ta có: q = kiF = /: — 2ĩĩrD dr

Tích p h â n 2 vế, sau đó rú t Ả'từ tích phân, ta được: dr

H inh 2-11: Thi nghiệm bơm h lit nưởc b ong tầng chứa nước có áp

LUc này giếng bơm h ú t dựơc co؛ là giê'ng q u an sá t th ứ 2 LUc dó n g ư ờ i ta dUng bán kinh h iệ u q u ả gấp 1.2 lần b án kin h giếng thực vì xung q u a n h giếng d â t bị phá hoại.

Phải diều chỉnh độ hạ thâ^p mực nước tại giếng toong khi bơm hUt cao hơn mực nước * ậ t toong giếng Mức tổn th ất khi bơm h ú t dưỢc đ án h giá theo thi nghiệm hạ thâ'p mực nước toong từng cấp hoặc dựa theo kinh nghiệm (khoảng 20%).

T rong p h ư ơ n g toình (2-50) cần h iệ u chỉnh n h ư sau: Г\ = 1.2r„ và /г, = 1) - ا 7 (ل \\

T rong dó: r ١١ , - bán kin h thực cUa giếng bơm hUt. d^ - độ h ạ thâ'p m ực nước d ã h iệ u chỉnh của giếng bơm lấy b ằn g 80% độ hạ th ấ p q u an sát dưỢc (dw= 0.8d).

M ột cách khác, có th ể cho k êt q u ả gần đ ú n g là xét bán kinh ẳnh hư ỏirg r ٥ khi bơm hUt Khi r : Гд tức là ngoài p h ạ m vị b án kinh ẳ n h h ư ở n g cột nước áp lực được giả đ ịn h là k hông bị h ạ th ấp D o đó, có th ể sử d ụ n g p h ư ơ n g trin h (2-50) với các thay th ê'sau : Ĩ 2 : ГдѴа h i = h g.

Khi k h ông q u a n sát, có th ể lâ'y: r ٥ = 10 h ٥ ; r = 10.D h ay Г(, = ІОГі Vì thê', hệ sO' th ấm k gần đUng khi chỉ dUng m ộ t giê'ng q u a n sát là:

2 Thí n g h iệ m bơm h ú t n ư ớ c trong tầng k h ô n g áp

Tầng chứa nước k h ô n g áp là tầng có đáy không thâm nước, bề m ặt th o át nước tự do T rong m ôi ư ư ờ n g đồng nhâ ١ , khi bơm h ú t đ ạt trạn g thái ổn địrửi thì g rad ien thuỷ lực tại bán kính đã cho là hằng số Hìnlì 2-12 cho thấy sự b ố trí giếng bơm h ú t và hai giếng quan sát.

Xem xét dò n g thâm vào qua hình trụ phân tố có bán kính r, bề dày d r và chiều cao /?. g iẽ n g b ơ m h ú t m ự c n ư ớ c n g ả m b a n đ l ú

H ình 2-12: Thí nghiệm bơm hút nước ữong tầng chứa nước không áp

G rad ien th u ỷ lực (hướng từ ngoài vào trong): i = d h

Tiết diộn d ò n g thâm : 'T itctng tự trư ờ n g h ợ p ư ên: dr r = 2nrh

(Ị = kiT = k — 2nrh dr dr 2n khdh (2-52)

Tích p h â n 2 vế, sau đ ó rú t Ấ từ tích phân, ta được:

Khi dộ hạ thâ'p mực riước ngầm lá dáng k ể í S O với bề dày tần g bão hoà thì vận tốc thâln cao hơn và tổn th ât do ma sát tăng lên Độ hạ thấ"p mực nước được hiẹu chỉnh d n h ư sau: í/ = d dg

T rong đó: d - độ hạ th ấ p m ưc nước q u a n sát được. h(؛ - chiều cao bão hoà ban đ ầ u của tầ n g chứa nước.

Khi chỉ b ố trí m ộ t giếng q u a n sát th ì ta áp d ụ n g công thức (2-53) với sự tliay th ế bởi r٥ và h٥ hoặc Tvv và hvv n h ư đ ã giải thích cho trư ờ n g hỢp thí n g h iệm bơm h ú t nước tro n g tần g chứa nước có áp, ta được: k = 2.5q (2-55)

K ( ĩ - K ) b) Các th í n g h iê m xác đ ịn h h ê s ố th ấm tro n g lô kh oan

N gười ta tiến hànli khoan m ộ t lỗ k h o a n sau đó tiến h à n h thí n g h iệm b ằn g m ột tro n g hai cách sau: thí n g h iệm th ấ m vớ i cột nước k h ô n g đổi và th ay đôY

T h í n g h iệ m vớ i c ộ t n ư ớ c th a y đ ổ i ử ả tiến h à n h q u an trắc v ậ n tốc su t của m ực nước, tro n g khi th í n g h iệ m cộ t n ư ớ c cô' đ ịn h thì d u y trì cột nước tại m ộ t m ức đã cho b ằn g cách đ iều chỉnh và đo lư u lư ợ n g th âm ở các k h o ản g th ờ i gian k ể từ khi bắt đầu thí nghiệm

CÁC N H Â N TỐ Ả N H HƯ ỞNG ĐẾN TÍNH THẤM CỦA ĐẤT

1 Gradient thuỷ lưc ban đầu trong đất dính

Vì ư o n g đ ấ t sét có nước k ế t hỢp, n ên quy lu ậ t thâ"m ở dâ١ sét diễn ra phức tạp hơ n so với đâ ١ cát H ìn h 2-13 th ể h iện biểu đồ F~ / cho hai loại đât: d â t cát - tương ứ ng với đ ư ờ n g (1), còn đ ấ t d ín h tương ứ ng với đ ư ờ n g (2). Đối với đ â t cát h iện tưỢng th ấ m xảy ra n g ay khi x u ât h iện g rad ien th u ỷ lực, Đối với d â l sét, h iện tư ợ n g thâ"m chỉ xảy ra khi g ra d ie n th u ỷ lực đã đ ạ t đến m ột giá trị ban d ầu nào đó - ig (tương ứ ng ig— gọi là g rad ie n th u ỷ lực ban đầu của d ấ t dính), và sau khi x u ất h iệ n thâm , đ ầ u tiên q u a n hệ v~ i là đ ư ờ n g cong, sau đó m ới là đ ư ờ n g thẳng. sỏ đ ĩ có h iện tư ợ n g cản trỏ thấm tr()ng đâ ١ dlnJi )à do cỏ nư ớc k ết hỢp và do dó dâ't có tinh nhớt Các dịch thể nhứt chi' b ắt đầu chẩy sau khi ứ ng su â t cắt tdng

!ên lớn hơn m ộ t giới h ạ n n h ất định, m u ố n cho hiện tưỢng thâ'm xảy ra h o n g đ ấ t sdt, trươc h ê t phải khắc phục sức chống cắt của lớp nước n h ớ t tro n g các lỗ rỗng cha dất.

Dối với đ o ạn cuối: V,;, = ﺥ„ﻝ Thực tế đ o ạ ir cong Ѵ-І ở giai đ o ạn d ầ u là khó xác định Vì vậy, tro n g thực tếh iah toán, để dơn giản n g ư ờ i ta kéo dài đ o ạn th ẩn g phía trên cho cắt true r'vầ coi đ o ạn r^là gradien b an d ầ u của dâ't sét.

C ần chU ý rằng, việc xét quy luật V[h : k , h { i~ ib ) dể d ự đ o á n độ lú n n é n chặt của dâ't din h n h ớ t d ư ớ i tác dụng của tải trọng ngoài do công trin h xây d ự n g có ải ٦ l ٦ hư ơ n g râ't d á n g kể đến giá trị độ lUn d ự tíiah và cho p h ép tìệm cận chíirh xác hơn tro n g việc đ á n h giá đ ộ lUn.

2 Các nhân tố ảnh hưởng dê'n tinh thâ'm

Các irhân tố ảnh h ư ỏ n g dêh tính thâ'm có th ể kể dê'n: diều kiện h ìn h tl٦ài٦h và tổn tại cha dât, k ết câU và k iến trUc của đâ't, kích tliước và liìnlr d ạn g các hạt, thàirli p h ần d u n g dịch nước lỗ rỗ n g vả lượng chứa các klií kin.

- Điểu k iệ n hìirh thầnh và tồn tại cha đ â t trong quá trìirh tồn tại, các lỏp đâ't ngày càng diíỢc n é n chặt d ư ớ i trọng lượng cUa các lớp dâ't tl٦ành tạo sau, lắng dọng ngày cầng dày ﻕ bên trên, d o dó độ rỗng của chUng ngầy càng giảm di và tính thấm củng be di T rong d iề u kiện th ế nằm thiên nhiên cUa dâ't, tinh th ấ m của nó theo chiều sung song với các lớp dất thư ờ ng lớn hơn so với chiều th ẳn g gOc với các l،'íp â'y.

- Kích thư ớ c và hìnlr dạng cUa các hạt, cUng i h ư câ'p p h ố i cUa dâ't có \\ﰿ ﺍ q u an vdi kích thước và số lượng các lỗ rỗng, tức la nước kêt hỢp, do dó ảnh h ư ỏ n g quan trọng tới tinh thấm của dất Dất cát có kích thước lỗ rỗng lớn, hơn nữa trong d ấ t cát k h ô n g có nước kết hỢp cản tíỏ, nên tin h th âh ٦ của d ấ t cát lớn hơn nhỉều so với đâ't sét Trong d ất sét, do các lồ hổng có kích thước rấ t bé, m ặt khác xung q u a n h các h ạ t có m ầng nước kêt liỢp bao bọc, n ên hệ số th ấm có giá trị râ t bé.

Hinh 2-13: Biếu đ ổ quan h ệ Ѵ-І của đâ't cát (!) vả đâ't s é t (2)

- Thành p h ầ n d u n g dịch n ư ớ c l ố rổ n ẹ ảiilì h ư ở n g đ ến tính thâm của đâ't th ô n g qua việc trao đ ổi ion N ếu trên các hạt đâ't p h ân tán cao có hâ"p tìrụ các ion Na"^ thì m àn g nước xung quanh các hạt dày lên, làm cho tín h thấm của d ât giảm đi.

- A n h h ư ở n g của bọc k h í k ín ở chỗ chúng làm tắc đư ờ n g tlìâm N ếu tro n g đ ấ t có chứa n h iều khí k ín thì tíirh thâm của đ ât giảm đi.

LÝ THUYẾT C Ố KẾT THẤM CỦA TERZAGHI

1 Mô hình cố kết thấm của Terzaghi cho đất dính bão hoà

Mô hình cô" kê"t th ấ tn của Terzaghi hình 2-14, gồm: bìirh th u ỷ tinli chứa Binh chứa nước nước (đặc trư n g cho nước lỗ rỗng); m ột P ị g ؛ ٥ ؛ ٦ ٠ ٥ ٥ ٧ ٠ 1؛ Piston có dục lỗ đê nước có thê thoát ra ngoài; m ộ t lò xo (đặc trư n g cho cốt dâ"t), m ộ t đ ầu đưỢc g ắn với đáy bình, m ột đầu được gắn với đ áy piston.

- Đầu tiên tác đ ộ n g m ộ t lực p và giữ không thay đổi (áp lực dưới piston là p Hình 2-14 Mô hình cô k ế t thầm của Terzaghi p - — = const ) V à gọi ơ’ - ứng suâ"t có hiệu; u - ứng suâ"t nước tru n g tínlì (ứng su ât nước lỗ rỗng).

- N gay klri tác d ụ n g lực p, lò xo chưa biến dạng, nước chưa th o á t ra, do đó, chỉ có nước chịu lưc p N h ư vậy có thể viết:

- Sau dó tại thời diểm (t), nước dã thoát ra và lò xo dã b ắt d ầ u biến dạng

N hư vậy, tại thời diểm này cả lò xo và nước dều chịu tải trọng p.

- Cuô1 cùng, kh.i nước không còn thoát ra nữa, lò xo biến d ạ n g tôi da N hư vậy, lúc này chỉ có lò xo chịu lưc p, ta có:

* Khi t= ơ = p = ơ'a, + Ux, với ơ’c = p và Lư = 0.

N hư vậy, ta thây khi nước th o át ra, có sự chuyển dịch độ lớn từ u sang ơ’

K ế t luân v ề bản ch â t Cĩảa quá ưình cô 'k ế t aảa đ ấ t là quá ư ỉn h biến d ạ n g của n ề n dâ't d o n ư ớ c tro n g l ỗ rố n g thoát ra htoìĩg ứ n g vớ i sir ch u y ể n từ lỉn g siỉât n ư ớ c h'ung tínb (u) sa n g láng siiâ t có hiệu (a).

2 Phương trình vi phân cô kết thấm của Terzaghi cho đất dính no nước

Xét m ột nền đ â t đồng nhâ ١ có chiều dáy Ụì) Bên dư ới lớp đ â t này là m ộ t tầng cứng không thâm , còn phía trên m ặt d â t có tải trọ n g p h â n b ố đ ều kứi k h ắp (p).

Xét m ột p h â n tố đ ấ t có dF = 1, chiều dày p h â n tố là (dz) và ở độ sâu (z), h ìn h 2-15.

Hình 2-15: Bài toán c ố kết của Terzaghi.

Bcìi toán cô' k ết được thiết lập với m ột số giả th iết sau:

- Đ ất xem n h ư bão hoà, trong đâ't không có khí kín, hoặc n ếu có thì xem n h ư có th ể bỏ qua.

- Biến d ạn g của đâ't cũng n h ư quá trình th o át nước lỗ rỗ n g chỉ tiến h à n h theo chiều th ẳ n g d ứ n g (m ột chiều), và dòng thấm tro n g đâ't tu â n theo đ ịn h lu ậ t thấm của Darcy.

- N ền dâ't dược coi là biến dạng trong điều kiện k h ô n g nở ngang, cho nên khi d ự tínlr lún có th ể áp dung kết quả bài toán nén đâ't m ộ t chiều và tốc độ nén lú n của d â t h o àn to àn p h ụ thuộc vào tốc độ thoát nước lỗ rỗng.

- Hệ số thâ.m (k) và hệ số nén lún (a) của đâ't không đổi trong quá ữ ìiìh cố kết.

- N ước và các h ạ t đâ't coi nliư không thay đổi th ể tích khi chịu nén.

N hư vậy, biến d ạ n g của nền đâ't hoàn toàn p hụ thuộc vào tốc độ th o á t nước lỗ rỗng Do đâ't xem n h ư bão hoà, nên có thể thấy rằ n g p h ầ n th ể tích lỗ rỗ n g giảm cĩĩne chính b ằ n e khô'i lươne nước thoát ra, ta có th ể viết: cung chính bằng khô'i lượng nước thoát ra, ta có thê viết:

AQ,١ - lượiag nước thoát ra khỏi phân tố tro n g th ờ i gian dt

AV - p h ần th ể tích lỗ rỗng của đâ't giảm trong th ờ i gian dt.

Có th ể thâ'y rằng, ỏ h o n g m ột thờ i điểm , gọi lư ợ n g nước th o á t ra k h ỏ i m ặt trên p h ân tố là Q, còn lư ợ n g nước di vào m ặ t dư ới của p h â n tố la Q ’.

Do đó, lư ợ n g nước th o á t ra khỏi p h â n tố có th ể tín h theo công thức: ۵' ﺝ „ = ﺝ - ﺝ ؟ " eó ﺓ ٠ Q = ki.dFdt = kidt và Q' = ki' dF dt = ki' d t va biêt: i'= i + di

Thay các giá tíị tíên vào (2-64) và rứ t gọn ta dưỢc:

ﺉﻯ,ﺍ = kld t - ki'dt = ki.dt - k^i ãV di ١ dt

N h ư đã biêt: i = ! m à h = í n ên / = ! — ; cuối cUng, ta có: dz r„ r „ õ z di = i Ẽ ! i d z Гп 7 ﺝ Thay (2-66) vào (2-65), rú t gọn ta dược: k S a

AQn Ύη dz dzdt (2-67) b) T ín h d V r ỏ thời điểm (t) th ể tích lỗ rỗng của đ ấ t là (V J và hệ số rỗ n g là (e)■, và thời điểm (t+dt) th ể tích lỗ rỗ n g của d ấ t là ( V J và hệ số rỗ n g là (ể) N h ư vậy, th ể tích lỗ rỗ n g giảm , có th ể dược tính n h ư sau:

1 Do khi chịu n én th ể tích h ạ t đ ấ t coi k h ô n g đổi n ê n ta có:

Thay các thừ a số trên vào (2-68) và chú ý CỈF = 7 ta dưỢc: ầV_ ρ\ e e' 1 ﺏ ﺝﺍ ٠

5 +6 1 N h ư đã biêt, tò côưg tììức tínl٦ hệ số ưéư lUn (a), ta có: a = de dơ' - ﺞﺟ = ﻼﺟ ٠١

T heo m ô h ìn h thâ'm của Terzaghi, thi ta có: u + ơ '= p = consí —> - õ ơ '= d u

T hay (2-72) vào (2-71) ta được: ồe = a.ồu

T hay (2-73) vào (2-70) ta được; de 1

C â n b ằn g p h ư ơ n g ư ìn h (2-67) với (2-74) và biến đổi, ta có: a du

Yn ﺔﻟ õ u _ k { \ i e ) õ i i i dt a/n dz2 ؛ 1 + 6 ỡ dzdt Đặt: Cv = ؛ ( 1+6)

Kết q u ả cuối cùng ta được ph ư ơ n g trình v i ph â n c ô 'k ế t m ộ t chiều (thẳng đ ứ n g ) của T erzag h i n h ư sau;

Phương trinh v i ph â n cô'kết phẩng: du

(1-77 ١ ) c 1 ب أ ر k{\j-e) ٠ ١ / ؟ 1 , ع ا c : (1 ﺏ v) va V hệ sô nơ hông cua đât.

P hương ữ ìn h c ô 'k ế t thấm k h ô n g gian của R enduỉic:

Trong đó: r - k hoảng cách đ ến trục z. c - hệ số cô' kết theo chiều x u y ên tâm. c , - hệ số cô' kết theo chiều th ẳ n g đứng. kr, kz - hệ số thâm của đâ't theo chiều x uyên tâm và theo chiều th ẳn g đứng.

Thí nghiệm th âm với cột nước không đổi m ộ t m ẫu đâ't có đ ư ờ n g kính tiết điện n g an g là 75mm, tổn thâ't cột nước trên chiều dài m ẫu 180m m là 247mm

Lượng nước th u dược tro n g 1 p h ú t là 626ml H ã y tính h ệ sô 'th â m của đất.

** ư iệ n hch tiờt diện n g an ô cUa m õu: t = - = - D.16 cm

* Tinh hệ số thâ'm tò cổng thức, biê't: /■ = —= T IL = 1.372 ٥ L 180 k = i = 626 : J ٥ 332 c m /p h ú t= 0.172 c m / s íT/ 1.872*44.16*1 / t /

Thi nghiệm thâ'm với cột nước giảm d ần th u dư ọc số liệu; d ư ờ n g kinh tiê't diện n g an g của m ẫu 75mm, chiều dài m ẫu ISOmm^ d ư ờ n g kinh trong cUa ống do áp là 5.2mm, m ức nước ban d ầ u trong ống do áp là 750mm, m ức nước sau 10 phUt tro n g ống do áp là 250mm H ã y tính h ệ s ố th ấ m

* Diện tích tiết diện ngan g của mẫu: F 1 2 3.1 4*7.52 2

D ؛ện tích của ống do áp:

Tinh hệ số thâ'm từ công thức:

Tiến h à n h thí nghiệm bằng thâm k ế với cột nước k h ô n g đổi cho m ộ t loại đ â t rờ i thu dư ợc các sô" liệu n h ư bảng sau:

Lưu lượng nưởc thu đưỢc trong 10 phUt (cm^) 590 574 550 545 Độ chênh mực nước của hai áp kế(mm) 58 56 55 54

Biết rằ n g đ ư ờ n g kính của m âu là 80mm, kh o ản g cách giữa các điểm gắn áp kê lả 200mm.

H ãy xác địn h hệ số thâ"m tru n g bìirh của dât.

* D iện tích tiết diện ngan g của mẫu: nư- 3 1 4 * 8 2

Tinh hệ số thâ'm tò công tlrức k =^~J-Q.L và ghi vào dOng thứ 3 trong bảng h:Ft sô liệu:

Lưu liíớng nưó'c thu được trong 10 phUt (cm'٦) 590 574 550 545 Độ chênh mực nước cUa hai áp kế(mm) 58 56 55 54

Hệ số thâ'm (cni/phut) 4.05 4.08 3.98 4.02

M ột 1 ٦ Ố mOirg đưỢc dào troirg cát h ạ t tru n g , cao độ dáy h ố mOng -3.0m, cao trin h m ưc nước m ặ t +2.Om DUng cọc cừ đ ó n g sâu x u ống dư ới m ặt cát _7.0m đ ể làm tư ờ n g vây (hình VD14) Kl٦i thi cổng h ố m óng cần bơm nước sao cho m ưc nước trong h ố mOng luôn b ằng cố t dáy h ố mOng Biết khối lư ợ n g riên g cUa cát là 2.68 g /c m ؛, hệ số rỗng e = 0.6, h ệ số an to àn cho p h ép [Fs] = 2.

H ệ số a n to à n (xói n g ầm cơ học) dược tinh b ằng công * ứ c :

Fs = Yjn - Piln iy ,١ ip„

Khối lư ợ ng th ể tích dẩy nổi: t ầ : k ầ ì + e l + c

Pdn : ltO 6 G ra d ien t thư ỷ lực:

2.33 Ê!2ã0 iPì\ 0.45*1 Vậy F = 2.33 > [Fs] = 2 —> Vậy mOng an to àn về xói ngầm

M ột h ố mOng dược dào vào n ền có hai lớp: lớp ư ên là sét pha có chiều dày hi = 3m, hệ số thâ'm kj = 4.5*10"2mm/s Lớp dưới là cát hạt h u n g có hệ sô'thâ'm κ = 2.0m m /s H ệ số rỗng là 0.6 và khối lượng riêng của cát là 2.68 g/cm2 Chiều sâu h ố mOng h = 4m, mực nước m ặt +2.0 Tường cọc cừ đóng sâu vào d ât 8m. Đê’ thi công h ố mOng tiê'n h ầnh bơm hUt nước sao cho mực nước h o n g h ố mOng luôn giữ ỏ cao h ìn h cốt m ặt dáy mOng H ãy kiểm h a ổn địnla đối với xói ngầm cơ học ỏ dáy h ố mOng do thâlư, biêt hệ số an toàn Fs= 2. cat ٢ ự -3 0

Trên h ỉn h VD15, J ư ờ n g üiâ'in ngắn nhâ't có tổng độ chênh mưc nước là:

V ận tốc thâ'm của lớp 1 và lớp 2 i h ư n hau, tức là:

T rong ا٩ة: Li= 3.0m và 9.0 = 2 ا m, vậy ta có: ΑΗ = ΑΗ] іА И ] = А Н ѵ Ь к + АИі = А Н Ί

* Khối lư ợ ng th ể hch đẩy nổi;

- ٤٦ ﻝ ﻻ ؛ ٦ 0.38 = 24.87 > [Fs] = 2—> Vậy mOng an toần về xói ngầm.

ITinh V D lh la m ặt cắt ngang m ột hô' mOng sâu, dưỢc dào trong nền dâ't cát có trpng lu p n g dơn vị tl ٦ ể tích trêi ٦ mực nước là γ = 17kN/m5; cOn khi bão hoầ Ỵb |١ 1 9 k N /m١ H ố m óng dược hẨo vệ hằng tường cừ cách nước hoàn toàn Nước trong ho' n ٦ óng luOn ổn định ỏ mức đáy h ố do liên tục bơm hUt. a) Xác dịirli clriểu sâu H (so với m ặt dâ't) cUa tư ờ n g cừ đ ể d ảm bảo clro dáy l ٦ d đ ào dược ổ n dinlr (không bị đẩy bUng) với hệ số an to àn [Fg] = 1.5.

1 ٦ ) Vb'i cliiềư sâu tường nlrư vậy (đã xác đ ịn h theo câu a), hãy xác đ ịn h ứng s'aâ't hử u hiệu tlieo phư ơng dứ ng troirg dâ't tại các điếm B và D (lâ'y gần dUng γ,10 ١ ﺕ k N /m ' ٦ ).

Bài giai; a) Đ iểu kiện ổn đ ịn h (không dẩy bUng) là ứng su ấ t hiệu quả (do trọ n g lượirg bản th â n của dâ't) phải 1Ớ1 ٦ l ٦ o'n áp lưc nưó'c dộng (do dOng thâ'm).

Xét điểm D lả đ iểm n g u y hiểm n h â t vì:

- Đ ường thâ"m ABCD là n g ắn n lìâ t i lớn nhâ ١ - ư n g su ât h iệ u q u ả lấy với z = 1 đơn vị là n h ỏ nhất.

Tại điểm D ta có: -{ ĩb h )z = ( l 9 - 1 0 ) x 1 = 9 k N / m Độ chênh cột nư ớc áp lực là: AH = 10 - 2 = 8m.

Gọi đ o ạn BC = X , thì chiều dài đ ư ờ n g th âm là: 8+2x.

Vậy g ra d ie n t th u ỷ lực sẽ là: ! = 8

8 + 2.X Với yêu cầu hệ số an to à n ?5=1.5, ta phải có: ơ ' 9 i/n _ 8

Do dó chiều sâu tư ờ n g cừ cần th iế t là: /7 = 10 + 3 = 13/?ỉ b) Với chiều sâu tư ờ n g cừ n h ư vậy, chiều dài đ ư ờ n g th ấ m ABCD sẽ là:

/ = -l_^0.57 8 và g rad ie n t th u ỷ lưc sẽ là: 14 Áp lực d ò n g th â m gây ra là: j = iy^^z = 0.57 * 10 * 1 = 5.7kN/m^

* ứ n g s u â lh iệ u q u ả tại B là: ơ,ị = 17*2 + (l9 -1 0 )* 8 + 5.7 = 111.7 kN/m'

* ứ n g su â t h iệ u q u ả tại D là: ơịị = (l9-10)*1 - 5 7 = 3.3 kN/m^ §3 sức CHỐNG CẮT CỦA NỀN ĐẤT

ĐỊNH LUẬT A.COULOMB VỀ s ứ c CHỐNG CĂT

Khi n ề n đâ ١ k h ô n g chịu nổi tác d ụ n g của tải trọ n g công trìn h tru y ề n x u ố n g sẽ xảy ra h iệ n tưỢng p h á hoại m ặ t đ ấ t b ên cạnh công h ìn h bị n ứ t nẻ, m ộ t p h ầ n bị d ẩy trồ i lên, và m ộ t khối đ ấ t đã bị trư ợ t Sự trư ợ t của khối đ ấ t chửửì là do các ứ n g su ấ t cắt T gây ra Vì vậy m u ố n đ ả m bảo cho n ền đ ấ t an toàn, khi th iết k ế sao cho ứ n g su ấ t cắt của m ọi điểm tro n g n ề n đ ấ t lu ô n nhỏ ho؛n cường đ ộ chốhg cắt của n ề n đất.

T - ứ n g su â t cắt của n ề n đât; sức chố h g cắt của n ề n đất. Đ ộ b ền c h ố n g c ắ t của đ ấ tìầ giá trị ứ n g su ấ t chống cắt tối đ a h a y giới h ạ n m à đâ't có th ể tạo ra b ê n tro n g khối đ ấ t trư ớc khi nó bị p h á hoại, tro n g điều kiện xác đ ịn h sẽ d ẫ n tới sự h ìn h th à n h m ặt trư ợ t cắt, trên đó có th ể xảy ra sự di chuyển trư ợ t tư ơ n g đối lớ n n h ư trư ợ t đâ ١ , m ái dốc ư ư ợ t xoay và p h á h o ại m óng.

* L ý th u y ế t C o u lo m b v ề đ ộ bền ch ố n g cắ t của đ ấ t

Với m ộ t loại đ ấ t đã cho, lực d ín h k h án g cắt được giả th iế t là h ằ n g số và k h ô n g p h ụ thuộc vào ứ n g suấ ٠ t tác d ụ n g , ư o n g khi sức cản m a sát biến đổi trực tiếp với dộ lớn của im g suâ١ tác d ụ n g , ữ o n g khi sức cản m a sát biến đổi trực tiếp với d ộ lớn của ứ ng suâ١ biểu lộ trên bề m ặt trư ợ t cắt.

Vào n ă m 1776, n h à bác học A C o u lo m b đ ã đ ư a ra p h ư ơ n g trìn h đ á n h giá độ bền v ậ t liệu n h ư sau:

T ro n g đó: c - lực d ín h đ ơ n vị; a - im g su â t p h á p h ê n m ặt ư ư ợ t;

T ro n g thực t ế th ừ a n h ậ n rằng, tro n g đ â t bão hoà nước, im g su â t do các h ạ t đ â t tiế p n h ậ n là ứ n g su ât h iệ u quả (ơ’), còn do nước tiếp n h ậ n là áp lực nước lỗ rỗ n g (u) Độ b ền chông cắt liên hệ với ling su ấ t hiệu quả, vì vậy biểu thức trên dư ơc v iết lai là: ٢ / = 145 , ﺭﻻ;ﺇﻭ , có xu h ư ớ n g b ằng 0.9 hay lớn hơ n vì thê'y sẽ râ t gần 1 Trong các trường h ọ p này, lư ợ ng nhỏ k h ông klrí có m ặ t sẽ ỏ d ạn g bqt kin ảnh hư ỏng đêh tínla ép co của d u n g dịch lỗ rỗn g , m à không làm giảm nhiều áp lực nước lỗ rỗng VI thê' khi

W>Wọlã) p hư ơ n g tớỡn h (3-1) khụng gõy ra sai số k h ụng chấp n h ậ n được.

A n h h ư ỏ n g c ủ a d O n g t h ấ m tới ứ n g su ấ t c O h iệu

Klri k h ông có dOng thấm thi iứ٦g su ât có hiệu tại A dược xác đ ịn h n h ư sau: σ ’ = σ - u = (yhi +Уы ١ Ь ^ - г , ١ Ь 2 =уЬі + (ybh-y,ì)h 2 = yhi + γ ، )^2

Kill có dOng thấm , giả sử từ dưới lên tíên, thi Ung suâ't tại A xác định n h ư sau:

N eu G ra d ie n t th u y life rat cao thi Ydn

Yn nay CO n ghia la se k h o n g c6 ifng suat tiep xuc giiia cac h a t d a t va k§t cau cua d a t se bi ph a hoai N hif vay, anh hifdng cua d o n g th am t6i u n g su a t c6 h ie u la:

- N eu d o n g th a m c6 h u d n g di len tac d o n g t6i cac h a t dat, luc nay ap life th am j se lam giam u n g su at giua cac hat d a t d a n tdi la m giam h n g su a t c6 hi§u: ، ٢ ' (3-5)

- N gude lai, n eu d o n g tham h u d n g xudng d u d i, se lam ta n g h n g su a t c6 hieu:

Cac Idp d a t tai m o t cong trifdng gom c6:

0 ^ 4m cat chha cuoi ( y ، , 2 0 = ,؛kN/m^; y = 19.2kN/m^) 4 -H 9m d a t set (y = IS.OkN/ m ٩ )

Ve s d d o ting s u i t h i i u qua; ting s u i t tefng til 0s-9m, khi m a t n u d e ng^m d tr6n d in h Idp set Im

Ldp cat chifa cuoi d d u d i mifc nifdc ngam la bao hoa va cd trdng lifdng ddn vi tu nhien la 20kN / m ^ cho nen dd tang u'ng suat tdng tlieo do sau la:

T ren m p n u d e ngdm , d a t khong bao hoa cd trp n g lu d n g d d n vi la 19.2kN /nr ١ va:

Trong lớ p sét, vì có tinh thấm lủ ỏ kết hỢp với độ hUt ẩm cao n ên lu ô n tạo ra sự bão hoà ỏ trên m ặ t nước ngầm ư n g su â t h iệ u q u ả tại độ sâu đã cho: ơ ’ỵ : ơ ỵ - U/

Biểu đồ ứ n g su â t tổng, ứng suâ't cO hiệu vả áp lưc nước lỗ rỗ n g th ể h iên trên liinhVD2B.

Các tin h to á n Tược xếp vào ư o n g bảng Tưới Tây: Độ sâu (m) ứ n g suâ١ (kN/m2) ư n g suâ١ tổng ư n g su ât nước lỗ rô n g ư n g su ất hiệu quả

(Tíiìh ứ i g su ấ t ứ o n g n ề n đ ấ t ró bão hoà hằng n ư ớ c m a o dẫn) Tại m ột công triírtng, lớp cát bui h ê n m ặt Tày Sm nằm h ê n lớp bùn sét Tày 4m, phía Tưới là Tá khOng thâ'm H ãy vẽ sơ Tổ ứng suất hiệu quẩ, ứng suâ't tổng cho các Tiều kiện sau Tây, biết h ọ n g lượng Tơn vị của cát bụi lả 18.5kN /m ٩ của sét là 17.7kN/m3; a) Mực nư ớc n g ầm bằng m ặt Tất. b) Mực nư ớc n g ầm ỏ Tộ sâu 2.5rn, lớp cát bụi ỏ trên nước n g ầm Tược bão lioT b ằng nư ớc m ao Tẫn.

Toiìn bộ Tâ't bị n g ập nước, khi Tó trọng lượng Tơn vị = Yhh và áp lực nước lỗ r ỗ n g u = )-,١.^

Kết quả tinh to án TưỢc xếp tliầnh bẩng Tưới Tây: Độ sâu ١) (اا ứng suất (kN/m2) ửn.g suâ't tổng ưng sưât nước lỗ rỗng ư n g suâ't hiệu quả

L6p d a t n am tre n m nc nifdc n g lm da bao hoa va ap lifc ntfdc 16 rong se am

Diidi m nc niidc ng6m , ap krc nifdc 16 r6ng se difdng: = y ,١ (z - 2.5) Cac tinli toan difdc xep tro n g bang dii6i day:

Ling sua ١ (kN /m ٦ ) Ung suat tdng l/ng suat nu6c 16 r6ng Ung suat hieu qua

Do thi bieu di6n cac m ٦ g suat duoc the hien tren hin h VD24.

Hinh VD24 §2 PHAN b 6 LiNG SUAT DO TAI TRONG NGOA! G A Y NEN TRONG

I TAC D UNG CUA LlfC TAP TRUNG TH A N G DU>aG (BOUSSINESQ -1885)

Xet tac d u n g cua luc tap tru n g P, dat v u 6 n g goc v6i m at d a t la in at phang nam ngang.

Tai m ot d iem M n am trong d at c6 toa do M(x؛؛, y ؛„ z؛.) se c6 cac u n g suat th a n h p h ^n gay ra boi luc P la a ؛, , a ١ , ٠١ ,, t ٥ ١ , , x, x, ١ , cung n h u cac chuybn vi

0■), , 0), , 0),. о đây chỉ g ؛ới h ạ n các ứ ng suât đối VỚI các m ặt p h ẳ n g song song với m ặt phẨng gi،'؛i hạn th ư ờ n g cíược c؛ù n g nhiều nhất tĩoi ٦ g thực t ế t í ^ ì toán là ơ z , Ĩ ê / ỵ , Τ /Χ

- Lực tậ p tru n g tác h ụ n g thẳng gOc với m ặt hất, và m ặt h ât xem n h ư là m ặt phẳj٦g nằm ngang.

- N ền h â t hư ợ c coi I ٦ h ư lồ mỌt môi tru'ftng đ ổ n g n h ất, h ẳn g hướng.

- N ền đ â t là bán k h ô n g gian vô hạn tuyến tinh, p u a n hệ giữa Ung suất và biến H ình 3-3 S ơ đ ổ tác du n g hạ! ٦ g là tuyê'n tínla của lực tập trung

Bài toán đã cho hối với nử a không giaiì h à n hồi lần h ầ u tiên ha hược G iáo sư G B oussinesp (1885) giải trọ n vẹn, còn việc xác h ịn h Ung su ât hối với các m ặt pliẩng soirg song với m ặ t p h ẳn g giới hạn của nửa klrOng gian ha hược G iáo sư V K irpichep giải (1928-1924).

ChUng ta lâ'y m ộ t hiểm M (hìnlr 3-3) có tọa hộ cưc ban h ầ u gồm Irai yếu tố là bổn kinlr cực ^ v à góc p u ay của ^ s o với ph ư ơ n g tlrẳng hitirg là ﺭﺯ Xác hịirh Ung suất plráp hướirg tâm tlreo phư ơ ng R tại hiểm M là ƠR Sau hO chiCu Ung suâ't nồy về trục t،.)a hộ OXYZ dê? xổc hinh các rtirg su â t tlràirlr plrầir hi qua M soirg song với các m ặ t p h ẩn g giới Irạir ơ // Tzy/ TzXi

Ung x u ât h ư ớ n g tâm ƠR qua M hu'Ợc tíirlr theo cồng tlrUc cUa hịirlr luật Hook:

1'rong hO; B - Irệ số tỷ lệ và - bibh dạirg tưo'ng hối.

Db? hơir gián, clrUirg ta tlrUa irlrậir rằng, clruyến vị tại hiểm M ho lưc ۶ gây ra sẽ gỉẩm klri R t ín g và ngư ợc lại CUng tươ ng tự n h ư vậy, clruyểir vị tại M sẽ giam klri β tăirg, và ch u y ển vị tại M sẽ h ạt giá trị lớir n h ấ t klri β = o ĩx i irhận xét trên du'a ra cOirg tlrUc tíirlr chuyển vị tại M irlrư sau:

T rong hỏ; A - hệ số tỷ lệ.

Giro R biclr tlriCn irrột hại lượ ng vô cUng nhỏ lồ dR tlreo plrrtơng bán kírrlr

Hiểm XI sẽ hịch clruyCir h ến hiểm M' Tươirg tự irlru' trêir ta cUng xổc hịnlr dược clruyCir vị tại M ’ theo cOirg tlrU'c sau:

Biến d ạn g tư ơ ng đối tại điểm M được xác địnli a h ư sau:

Bỏ qua vổ cùng n h ỏ R dR ở m ẫu số, công thức (3-10) viết thành; cos p

Và cuối cùng, th ay (3-11) vào (3-7), ứng suât hư ớng tâm ƠỊỊ tại M được tính: ơ , =Bs„ cosp

T rong đó: AB - hệ số tỷ lệ. Đe xác địiilr hệ số (A.B) cho p m ột số gia dp và thiết lập p h ư ơ n g trình cân b ằng ngoại lưc là (P) và nội lực là m ột nửa hìnla cầu p h ân bô" ứiag suâ"t ƠỊ, có bán kíi ٦ h là R.

Phương trình cân b ằng n h ư sau: p = \\ơ ,c o ^ PdF (3-13)

Tính tích p h â n hai lớp ịịd F chính là diện tích nửa hình cầu bán kính R.

C hú ý rằng, khi cho p tlìay dổi mội đại lượng dp, tlaì giá trị d p sẽ quét nửa hìnlr cầu thành m ộ t hình vànla klrăn có bán kínlr (r) (bỏ cỊua vô cùng bé dr), có chiều cao {Rdfỉ) vả klii d p thay dổi \Ai 0 90°ử\ì hình vành k hăn này sẽ q u ét hết diện tích nửa hình cầu bán kứìh R Do dó diện tích nửa lììnli cầu được tính là: ịịd F = ịlm -Rdp = l n |/?■ sin p d p

Tliay (3-14) vào (3-13) ta được kết quả cuối cùng n h ư sau:

Kết quả rú t gọn, ta được:

9 0 ٧ p - I tĩ AB j(cos p Ỵ sin Pcip

Giải tích p h â n trên, ta được kết quả là:

Và do d ó thay (3-17) vào (3-12), m٦g suât ƠR se là:

C hiếu ơ>،, lên m ặ t p h ẩn g song song với m ặt dâ't di qua điểm M được ơ ’f (hình

3-5) Từ liên hệ h ìn h học có:

H ình 3~5: Chiếu ơ> lên m ặtpbẳng song song với m ặt đất

Hỉnh 3-6: Cấc ứ n g su â í thành phần

Scìu đó, k h ô n g thay đối phương của mặt, phân ơ"'; theo ba p h ư ơ n g của hệ tọa dộ O xyz (hình 3-6), ta có: ؛ ^ ^3P

Tương tự n h ư vậy, các thành p h ần ứng suâ ١ còn lại sẽ lả:

Tổng các ứng su â t p h á p 0 tại m ột điểm bâ ١ kỳ: ớ = cr ١ , + ơ,, + cr, = ơ■, + CT t + cr

C huyển vị theo các trục (rư: theo trục 0 Z; u theo trục o x; và Ktheo trục 0Y)\

T rong thực tế tính toán có thể làm cho biểu thức tính giá trị ứng su ấ t cr, có d ạn g đơ n giản hơn b ằng cách chia cả tử số và m ẫu số cho z vầ v iết lại ta được: ٠ z 3 p ٩ p í ^ 1

— và chú ý nếu đã biết tỷ lệ r/z thì K là m ộ t số đã biết. vì vậy ứng suâd ơ.^ sẽ được tính theo hệ sô' Ẩ 'như sau; σ _ = κ P

T ro n g đó: K là hệ số tra hẩng (3-1) phụ thuộc vào tỷ lệ (r/z ).

Bảng 3-1: H ê S Ố K tinh ứng suâ't do tải trong tâp trung r l i K v l i K ٢ 1 ι К ٣ 1 ι К Γ/Ζ К

NêU trên m ặ t d ấ t có đ ặt m ột số lực tập tr'ung Pj 5^ ٩ ﺭ (hình 3-7) thi ứ n g su ất n é n tại b ất kỳ điểm nầo trong tỉât có th ể tim đưỢc b ằng p h é p cộng ứi ٦ g suât, theo công thức sau: p p p tr K p í ỉ 3 ر ٦ ٠ ٠ ﻢ ﻣ V / د ا /

H inh 3-7: Sơ đồ tác Jụng kh i có nhiều lực tập trung

Tác dung của lưc tâp trung nằm ngang

Khi có tải trọ n g tập tru n g nằm ngang Q tác d ụ n g trên m ặt dâ't, ứ n g suâ't tại m ộ t dK m b ất kỳ tính theo công thức sau: ل

T rong dó: X - toạ độ, song song với lực ٠

R - khoảng cách dêh m ột điểm bâ't kỳ {R2 =ỵ2 i f + / )

Tổng các ứ ng suâ't chinh dưỢc tíi ٦ h theo công thức:

PHÂN BỐ ƯNG SUẤTTRONG TRƯỜNG HỢP BÀI TOÁN KHỔNG GIAN

1 Tải trong phân b ố dểu trên diện tích hình chữ nhât

Có m ộ t d iện tải tíọ n g phân b ố dều trên m ặt dâ't theo hình chữ n h ậ t ABCD

M ột điểm M n ằ m trong d ât có toạ độ M(x ٥ , Yo, z.) sẽ có ứ n g su ấ t n én do tải trọ n g dải đều trên gây ra là ơ/.

CO th ể giải trên cơ sổ bài toán Boussinesq Lâ'v m ột vi p h ân d iệ n tích tải trọ n g vô cUng nhỏ là d F = dx.dỵ, vi phân dF zó toạ độ là (X/JT)■ Vì d iện tích vi p h ân d F la vô cUng nhỏ, n ên có th ể coi tải trọng p hân b ố trên dF ỉà m ộ t lực tậ p h u n g có giá tíị là d P = p.dF Áp d ụ n g kết quả bài to án Boussinesq, tinh dưỢc ứ ng suâ.t n é n n h ư sau:

H in h 3-8; S ơ đ ồ tả i ti-ọiíg p h â n bôM ều h"ên ، íỉện tích híirh c h ữ n h ậ t

Kết quả g lả؛ ra đưỢc các ứng suất sau:

* DOi vớ i các d ؛ếm n ằ m trên d ư ờ n g thẳng đ ứ n g d i qua tâm'. ٠ () = I p

ﻢﻟ>ا Đ ối vớ i các đ iể m n ằ m ừ ê n d ư ờ n g thang đ ú n g đ i qua các góc.

qua các g ó c ؛ Tổng ۵١ g su ấ t các đ iế m n ằ m trên đ iíờ n g thẩng đ

T rong thực tê) ngư ời ta sẩn lập hẩng tra và có th ể h n h giá trị ứ ng suâ't ơ/ theo cOng thrlc sau;

- Đối với các điếm n ằm dưới h u c tâm:

- Đối với các điểm nằm dưới các trục góc:

(3-40) T rong đó; ẢT và - là các hệ số tíirh ứng suâ'h tra bảng (3-2) và (3-3) phụ thuộc vào tỷ lệ ( / / ố và z/B ).

Bảng tra chỉ á p d ụ n g đ ể tính ứng suâd khi điểm M n ằm trê n đ ư ờ n g th ẳ n g q u a trụ c tâ m h o ặc trụ c góc của h ìn h chữ n h ậ t C òn khi đ iể m M k h ô n g thuộc các tru c trê n th ì k h ô n g tra được hệ số, lúc n ày p h ải sử d ụ n g p h ư ơ n g p h á p đ iể m g ó c đ ể tín h D,

(a) K hi M nằm trong diện ừỉì trọng H C N

(b) K hi M nằm ngoài diện tải trọng H C N H ình 3-9: Phưong pháp điểm góc đ ể tính ứng suâ ì

Bảng 3-2: Bảng tra giá trị hê số Kf|

(trục tâm - tải trọng phần b ố hình chữ nhât) z/b llb

Bảng 3-3: Hê sô' K đ ể tinh ứng suâ't tại diể'm góc Ζ/Β ƯB

Phương p h á p điêm g ó c là sử d ụ n g các đường thắng song song với các cạnh của hình chữ n h ậ t d ể dưa điểm M về các góc của các hình chữ n h ật nhỏ thành phần, sau dó sử d ụng bảng h a và phương p háp cộng ứng su ất đ ể tinh ứng suất tại điểm M Lưu ý r ằ n g n ếu M

* u ộ c điểm góc của hình chữ n h ậ t có tải h ọ n g ảo thi giá h ị cộng ứ ng suât sẽ m ang dấu âm.

Các hmờng hỢp khi M không tìruộc h ụ c góc:

D ối v ớ i m ặ t ch ịu tải có h ìn h d ạ n g phứ c tạ p , k h ô n g th ể chia th à n h n h ữ n g h ìn h chữ n h ậ ( v í d ụ có d ư ờ n g biên c n g h o ặc d ư ọ c H inh3-!0: - h ợ p th à n h lU n h٥n g h ín h ta m g iíc v à Ế e o p hư ơ ng p M p cộng phân tg. n h ữ n g h ìn h p h ứ c tạ p h ơ n (h ìn h 3-10) p h ư ơ n g p h á p đ iể m góc k h ô n g th ể áp d ụ n g dưỢc.

T rong h ư ờ n g hỢp này, n g ư ờ i ta d ù n g p h ư ơ n g p h á p cộ n g p h â n tô', n ộ i d u n g ĩửwi sam chia m ặ t chịu tải thầnh n h ữ n g m ặ t có k íc h th ư ớ c sao cho có t h ế x e m tải trọ n g d ặ t h ê n chU ngla tập h u n g tại h ọ n g tâm.

Song, cần lưu ý là p h ư ơ n g p h á p n à y k h ô n g thích hỢp dối với việc xác dịi١h các h n g suâ't chinh.

2 Tải trong phân bô' tam giác trên d iên tích h inh chữ nhât

Có m ột diện tẳi h ọ n g p h ân b ố tam giác h ê n m ặt d â t theo hìnlr chữ n hật ABCD/ có cường độ lớn n h at là (p) Tinh ứng suât tại điểm M n ằm h o n g d ât có toạ độ

M(x ٥ , y ٥ , z، ١ ) sẽ có U^g suất nén ơz do tải h ọ n g h ê n gây ra là bao nhiêu (hình 3-10).

H inh 3-11 Sơ đổ tẩi họng phân bở'tam giác trên diện tích hỉnh chữitíiật

Giả sử tính ứ ng suất n én theo phương OZ, có tim ứng suâ't tại M trên cơ sỏ bài toán Boussinesq Lấy m ộ t vi p h ân diện tích tẩl trọng vô cùng nhỏ là d F = dx.ổỴ/ vi p h â n d F cỏ toạ độ là {X/ỷ)■ Vì diện tíclr vi phân dF là vô cUng nhO, n ên có thể coi tẩi trọ n g p h â n b ố trên H à m ột li;fc tập tí"ung có giá trị là: clP = p i d F b

A p d ụ n g kêt q u ả bài to á n Boussinesq, tinh dưỢc ứ ng su ất n én nhu' sau;

ﻞﻫ٠

ứ n g suâ١ tai M do h ình chữ nhât ABCD

Do M n ằm trê n cạnh BC n ê n qu a M kẻ đ ư ờ n g th ẳ n g //A B cắt AD tại N Lúc n ày M n ằ m tại góc của h ai h ìn h chữ n h ậ t th ả n h p h ầ n ABM N và C D N M , chú ý tới tính chât đối xécng của tải ư ọ n g có th ể tín h ứ n g suâd tại M n h ư sau: ƠI ~ ^ M { A B M N ) "٠٠ ^ M { C D N M ) “ 2 * ^ g ( A B M N ) * P \ Đ ể tra K

M (A B C D ) g(ABMN) p h ải d ự a vào các tỷ lệ của h ìn h ABMN n h ư sau:

Tra b ản g 3-3 với các tỷ lệ trên được K g ( ٨ BviN) “ 0.20355 Vậy ứ n g s u ấ t tại M do h ìn h ABCD sẽ là; σΜ(,4^ ٥ ) = 2 ^ ] |,( / ١ ô ι)* /;|= 2 * 0 2 0 3 5 5 * 1 0 0 = 40.71 (kN /m ١

ứ n g suất tai M do hình chữ nhật EFGH

Do M nằm ngoài hình EFGH nên tư ỏng tượng tầi trọng h ìn h này kéo dài tới M (chU ý tải trọ n g ảo th ể hiện bằng n ét đứt) Bây giờ M sẽ n ằm ta-ên cạnh BC n ê n ٩ ua M kẻ d ư ờ n g th ắn g // FG cắt EF tại I và GH tại K Lức n ày M n ằm tại góc của hai hìirh chữ I٦h ậ t thànlr phần MBGK và MCHK N hm rg do có p h ần tải ti'،)ng áo n ên phải trừ di ứng suâ't của hai Irình MBFI và MCEL chú ý tới tính châ't dối xiíng của tải tíọ n g có thể tinh ứng suât tại M n h ư sau: Ơ M ( E F G H ) : ơ m ^ m b C ẵ ) J t ٧ M { M C H K ) ~ ơ Μ { Μ Β Ρ ! ) - ٠ W(MC£/) : 2 [ K ị { m B G K ) ~ K ị , { M B F l ) ) P 2

Dể tra Kg(MBGK) ph ải dự a vào các tv lệ của hình MBGK n h ư sau:

Tra bảng 3-3 với các tỷ lệ tíê n dược К^міюк)! 0.20355. Để tra Κ^,{Μ[ίκ) phải dựa vào các tỷ lệ của hình MBEI n h ư sau:

Tra bảng 3-3 với các tỷ lệ trên dưỢc K},[MBGK) = 0.1752.

Vậy Uirg su ât tại M do hình EEGH sẽ là:

Tống ứng suâ't tai M do 2 hình chiì nhât ABCD và EFGH sẽ là

Ví du 26: llã y tíirlr ứng suâ't ơz tại điểm M (với clriều sâu cUa điểm M là Zm = Im ) do tải trọ n g p h ân b ố dều trên hình da giác ABFCD gây ra (hình vẽ) Biêt cường độ tẳi trọirg p = 25 kN /n ٦ 2.

Dể tiện tíirh toán, d ặ t tên các điểm irl٦ư hìirh VD26.

Chia tẩi trọng plrân b ố trêĩ ١ hìnlr da giác ABFCD tlrành hai hình: hlnlr chữ n h ậ t ABCD vầ h ìn h tam giác BFC.

N liận thây điểm M nằm tại tru n g điểm cạch BC Từ M kẻ d ư ờ n g th ẳn g // AB cht AD tại G LUc nầy M nằm tại góc của Irai Irìirlr clrU irhật irhO là ABMG và

CM GD Bằng p h ư ơ n g p h áp đ iểm góc và chU ý đ ến tinh chât đối xứi ٦ g cUa tẩl trọng có th ể tính ứi٦g su â t tạ ؛ M n h ư sau: Ơ M ( A B C D ) : ơ m [ a [ ì m g ) + ٠ w ( c w c o ) : 2 K < a i ì m g ) P

Dể tra Kg(ABMG) p h ải dựa vào các tỷ lệ của h ìn h ABMG n h ư sau; £ = ! = 2 ν ٥ Α = 1

Tra bảng 3-3 với các tỷ lệ trê n được Kg(ABMG)= 0.0979.

Vậy ứ n g suâ't tại M do hìnla ABCD sẽ là: ơM{ABCD):2Kg{ASMG)P = 2 * 0 0 9 7 9 * 2 5 :4 9 { k N /m 2 )

* Với hírrh tam giác BFC

Nê'u tư ỏ n g tííỢng có m ột Irình tam giác ВЕС dối xứng ٩ ua BC tlrì lUc nàv ta nlrận thâ'y điểm M sẽ n ằm tại tâ m của Irinh v u ô n g ВЕСЕ N h u vậy có th ể tínlr ứ ng suâ't tại M klri M n ằm tại trục tâm của hìnlr v u ô n g này, chU ý tải trọ n g ВЕС la áo còn ВЕС là t h ậ t và do tin h châ't d ố i xứng của tải trọ n g thi ứ ng suâ't tại M cO th ể tinh n liư sau: σM^BFC ١ * K

Dể h-a Ko(BEciT) phải dưa vào các tỷ lệ của hình ВЕСЕ với cạnh ố = — = 3.53 ,ﺭﺇ

13.53 = 0.2833 Tra bảng 3-2 với các tỷ lệ tíên và nội suy tuyê'n tínli dược Κ،,(|؛Ε0Ρ) = 0.8711

Vậy ứng suâ't tại M do h ì Ể BFC sẽ là: Ơ M (B F C ) - 2 ụyuLiii ■ 2

* 'Tổng l'i'ng s u â t tại M do hinJi chù’nJiât ABCD vằ liình tam giá c BFC s ẽ lồ Ơ7U = ơu, or,)\ +σ ,,„.χ■) = 4.9 + 10.9 = 15.8(kN/m2)

III P H Â N BỐ Ứ NG SUẤT TRONG TRUOnG h ợ p b à i t o á n Ph ẲnG

Bàl toán d ặ t ra là có m ột diện tẳi trọng phân hố dều trên d ư ờ n g thẳng (OY) tù' -00 -++00, M ột đ iếm M n k tro n g dất sẽ có img suât do tải trọ n g dải dều trên gây ra N hận xét rằng, hất kỳ m ặt phẩng nào vuông góc với ư ụ c Ơ P d ề u là m ặt p h ẩn g dối xứng (m ặ tp h a n g toạ độ OXZ) Tỉf diều nầy cO thể lây m ặt p h ẳn g di qua điểm Л / v u ô n g góc với true O P là m m ặt phẩng toạ độ, do đó toạ độ điểm M sẽ là { X ộ / O / z،,), xem hìnlì 3-12.

N ăm 1892, P lam ant đã giẩi bài toán trên co sỏ kêt quả của bài toán trên true OY/ vi p h ân ،'ﺮﻴﲦ

Boussinesq Lâ'y m ộ t vi p h ân tải trpng vO cùng nhỏ là cách tâm o m ột đ o ạn là ۶ Vì vi phân ، ^ l ồ vỗ cíing nhỏ, n ẽn có th ể coi tải ،/ﺎﲦ

= / ،ﺮﻴﲦ ،/۶ tr،^ng phân hô' dều trên ، / / l à m ột lực tập trung có giá trị là tại M nlrư s a u :

ﺭ kht quả hài toán Boussinesq, tínlr đưẹyc hng suâ't

Kết quả tin h dược n h ư sau: ơ = 2^ π [ χ ΐ+ ζ λ )

Tương tự n h ư vậy cho các th à n h p h ầ n ứ ng su ấ t còn lại, dược k êt quả: σ.ν = ت.ﺀ ٢

Có th ể n h ậ n xét rằng, trê n m ặ t p h ẳ n g th ẳ n g góc với chiều d ài p h â n b ố tải trọng, các ứ ng su ấ t không p h u thuộc vào các dặc trư n g của dâ't n h ư m O dun biê'n dạng, hệ số n ỏ h ô n g .Dây là m ộ t dặc đ iểm q u a n trọ n g của bài to á n phẩng

T rong thực tê 'tín h toán có th ể tính gỉá tíị các ứ ng suất theo công thức sau: ơ = L k ơ,، = £ ﺖﻟ.ت ٢ г

I t (C) - hệ số tính ^ g suâ't, tra b ản g (3-5) p h ụ thuộc

Tải trong hình bảng phân b ố dếu

CO m ột diện tải tíọng hình băng p h ân b ố dều tíê n bề rộng b Xác định ứ ng suât điếm vV/nằm tí:ong đ ât có toạ độ là {X q , 0/ z.) - hìnlr 3-13 Có thể tìm các ứng suâ't của điểm M tíê n cơ sỏ bài toán Plam ant bấy m ột vi phâi ٦ tải tìọ n g vô cùng nhỏ là dX/ cách tâm 0 m ột đoạn là АГ Vì vi phân ả là vô cUng n.hỏ, nên tải tì-ọng pliân b ố اﺄﺧاا tron d x sẽ được coi id ٦ ư một tải ỈTọng dường có cường độ là d p - p d x Ap dung kết CỊuả bài toán Plamant, tinh dưỢc ủ’t ٦ g sưât ى ر như sau:

H inh 3-13: Sơ đổ tác dụng cUa tải họng phân b ố đều trên băng

Bẳng 3-5: Bảng tra hê số K l , tai trong phân b ố trên dường thẳng

Thay các giá trị trên vào công thức (3-53), ta được: ٩ dơ - dơ 2p 7Ĩ

R út gọn ta được: dơ — cos^pdp n (3-55)

C hú ý rằn g khi dx chạy từ m ép này đ ế n m ép kia của tải trọ n g thì giá ư ị góc p sẽ thay đổi từ /?; về P 2 ■ ٧ ậy ۵ ٢ ،g ơ^ tại M sẽ được tính n h ư sau: ơ J h íh

Giá tích p h â n ư ê n và làm tư ơ ng tự với cr ١ và r^ , ta có các công thức sau:

Trị số P 2 lây dấu dư ơ ng khi đ iểm M n ằm n goài p h ạm vi h ai đ ư ờ n g th ắ n g d ứ n g đi CỊua hai m ép của tải trọng.

T rong thực tế tính toán có th ể tính giá ư ị các ii ٠ ng su ât th eo công thức sau: ơ = k ị p ; Ơ ^ = k 2 p v ầ T - ky,p (3-60)

T rong dó: k j k2, ky là các hệ sô" tính ứ n g suâ"t, Ua bảng (3-6) p h u thuộc vào tỷ lệ (x //7 v à z/B ).

Người ta đã chứng mũah rằng, phương của các ứng suâ"t ch ú ٦ h tại m ỗi điểm ư ù n g hoặc thẳng góc với p h ân giác của góc nhìn 2p, có thể thây góc 2p - Pj - (±)Pi■

T rư ờ ng hỢp đ ơ n giản n liâ t là đối với các đ iểm n ằm ư ê n đ ư ờ n g th ẳ n g đ ứ n g OZ di qua tâm của tải trọng, vì tính châ"t đối xtm g n ên pỊ - P-y = p, do đó: r = ~ { c o s 2 P -, - cos2/ỡ|) = 0

N h ư vậy các diểm nằm trê n 0Z, im g su â t cắt T - Ovằ các ứ n g su â t ơ^; tác d ụ n g n h ư các m ٦ g su ât chính: Ơ /= Ơ Ị σ ٠ = σ-

Từ dây cu n g cỏ thê thây răng: θ : σ \ Λ ٠ σ 7 ٦ ٠ : Ip ﺕ ^ ٠ β ١

Bẩng tra giá trị hê sô' k), k b k ỳ tải trọng hình băng phần bô' đểu

x /b h إ 0 0.25 0.5 ki к кз к, кз кз kj ко кз

3 T ẳi tro n g h ìn h b ă n g p h â n bô' tam giác

Có m ột diện tả؛ h ọ n g hình băng phân b ố theo quy luật tam giác trên bề rộng b

Xác đ ịn h ứng suâ't của điểm ^ n ằ m tro n g d ấ t có toạ đ ộ là ( x ، ỵ 0/ Z ( ) , hinlr 3-14.

Hlnh 3-14: Sơ dồ tác dụng cUa tái trọng phân b ố l ٦ ỉnh băng tam giác

Cách giải bài toán cũng tuơng tự irhu truờng hỢp tải trọng hình băng phân bố dều Áp dụng kêt quả bài toán Plam ant, tinh dưỢc ứng suất như sau: ơz = p τ,._: π

T rong thực tê 'h n h toán có th ể h n h giá trị ứ ng su ất theo công thức sau: ơ := k \,.p ; ơ x = k 2 , p v ằ T = k3,.p (3-67)

T rong dO: k;t , Ẵ 2 t/ kjt là các hệ số tinh ứ ng su â 't tra b ản g (3-7) và b ản g (3-8) p h ụ thuộc vào tỷ lệ { x / b v ằ z /b )

IV TÁC D Ụ N G CỦ A TẢI t r ọ n g BẤT k ỳ , c ó H ÌN H GÃY K H Ú C

Tải trọ n g biê'n th iên tlieo hìiah tam giác vuOng và tam giác dều, hiiah tlaang, là lahững trư ờ n g hỢp q u a n trọ n g của tác d u n g tải h ọ n g dải Các công thức tinh ứ ng su ât dối với nlaững trư ờ n g hỢp tải h ọ n g này dược n ê u tro n g m ộ t số tài liệu h ư ớ n g dân và sổ tay về cơ học đât Có thể sử d ung p h ư ơ n g p h á p cộng tác d ụ n g vồ ứng su ât đ ể tíi ٦ l ٦ ứng suâd cho m ột điểm bằng cách chia tải trọ n g tác d u n g về các dạng tải trọ n g cơ bản n h ư đã nêu ỏ các p h ần trên, ơ đây chỉ nêu ứng d u n g tcỉng h ợ p đồ thị O sterberg, đã được trình bày trong tu y ể n tập công trìnlr H ội nghị quốc tế cơ học đ â t lần th ứ IV cho các d ạng tải trọ n g đ an g xét.

Bảng 3-7: Bảng giá trị hê số k١ dùng cho tải trong hình băng phân bô tam giác

Bảng 3-8: Bảng tra giá trị hê số k؛؛ và kj dùng cho tải trong hình băng phân b ố tam giác z /b x /b

H ình 3-15: Toán đ ồ xác định ứng suất k h i tải ứọng phân bô' dạng g ã ỵ khúc ứ n g su â t tro n g đâ١ khi tải trọ n g biến đổi theo quy lu ậ t đ ư ờ n g th ẳ n g đượi tính theo công thức:

T rong dó: !٥ = ) - h àm của các giá ư ị tư ơ ng đối ( —;—)/ đ ư ợ c xác địiali z z ' z z ' theo to án đổ h ìn h 3-15. a, b - chiều dài ứ ng với biểu đồ tải trọ n g tam giác và chữ nhật. z - chiều sâu điểm d an g xét.

Giá trị (IJ đư ợc xác địiah bằng tổng dại số các hệ số ứ ng với tải b-ọng của

^ihía trái ﱎﺭﺭ và p h ải ﻯ ﺭ của dường thẳng d ứ n g di p u a điểm cần x é t tức là: ơ : = ự , - ¥ ỉ p ) p (3-69)

1( - hệ số tư ơ ng ứng với phần tải trọng phía bên tráh

! ٠ ,- hệ số tư ơ n g ứ ng với phần tải trọng phía bên phải.

H ệ số tru y ề n tải trọ n g Iz cũng có th ể được tínb tru e tiê'p theo công thức tổng ٩u á t sau (hình 3-16):

H inh 3 -1 6: Sơ đ ổ tíirh hệ s ố tru ٧ ền tải trọng Iz

X - toạ đ ộ phư ơ n g ngang. z - toạ độ chiều sâu của điểm d ang xét. a - góc hỢp th àn h p h ần mái dốc d êb điểm d an g xét. p - góc hỢp tlrành p h ầ n thân d ât đ ắ p dê'n điểm d an g xét.

R - k h o ản g cách từ điểm dang xét đ êh tâm dường.

Klii M n ằm th ẳ n g tõm đường, ta cú: x : a + b ; R : z v à l ã arctg

Lúc này hệ số I/ se lầ:

Xác định ứng suất tại M, N do tải b = 8m

Trước h ê t chia tải trọ n g th à n h hai bài toán cơ bản: tải trọ n g h ìn h b ăng p h â n b ố đ ều và h ìn h b ăng p h â n b ố tam giác (hinh VD27) Sau dó tính ứ ng su ấ t tại M và N do riêng từng tải tíọ n g sinh ra, cuối cUng sử d ụ n g ph ư ơ n g p h áp cộng ứ n g suâ't d ể tính tổng ứ ng su ấ t tại M và N.

1 Tinh ứng suâ't tai điểm M ư n g su ât tại M do hai loại tải trọ n g gây ra (hình VD27), ta có công thức tíiah nl٦ư sau σ :M к\ѵмѵР\"Ѵ к-хіѴмуіѵРі Ρ \ ١١ Để tra K l (Μ) phải dưa vào các tỷ lệ cUa h ìn h băng rải dều I ٦ h ư sau: 0 = ﱀ = ﻵ vầ h 8 b 8 ٩

0.375 = ﱀ = Tra b ảng 3-5 với các tỷ lê trên dươc Kỉ(M) = 0.92. Để tra Κ]؛(Μ) phải dự a vào các t^ lệ của hloli b ă n g tam giác n h ư sau: Ĩ- : ị = 0.5 và ì = 1 = 0.375 Tra bẳng 3-6 với các tỷ lệ trê n đưỢc K i( M ١= 0.445 b 8 b 8

Vậy ứ n g su ấ t tại M sẽ là: ơ ^ ,= 0 9 2 * 5 0 + 0.445*(120-50) = 76.8kN /m 2

2 Tinh ứng suâ't tại áiểm N

T ương tự n h ư tín h Ung su ấ t điểm ta có công thức tin h ứ n g su ất cho điểm N n h ư sau: ơ : N = k \ { N y P \ + k \ , [ N ) { p 2 - P ] )

D ể tra Κι(Ν) p h ải dự a vào các tỷ lệ cUa hình b ă n g rải d ều n h ư sau;

0.5 = ﱀ = ؛ và 0.25 = ﻵ =؛ Tra b ản g 3-5 với các tỷ lệ trên dược Ki(N ١ = 0.5. Đê’ tra K-|t(N) phải dựa vào các tỷ lệ của Irình b ăn g ta m giác n h ư sau: i = ! = l v à - ؛ i : l = 0.25 Tra bảng 3-6 với các tỷ lê ư ê n dươc Κ ΐ( Ν ) = 0.223 h 8 5 8

Vậy ứ ng su ấ t tại M sẽ là: ơ -,w = 0.5*50t0.223*(120-50) = 40.61kN /m 2

Xác địnlì ứ n g su ất đối với điểm Μ.1 và Μ2 (hình VD28) do tải trọirg h ìn h tlrang gây nên.

H inh VD28: Ví dụ tinh toán với tái trọng phân bô'dạng hình tliang B à i giầi: a) Tínlr ứ n g s u â t tại đ iếm M ؛ (ơzi)

- Khi tải trọ n g tác d ụ n g từ plría tíái:

- Khi tải ư ọ n g tác d ụ n g từ phía phải:

H ình VD28: Ví du tíiĩlĩ toán với tải trọng phân b ố dạng hình thang b) Tíiứi ứ n g s u â t tại đ iể m M 2 ( 0 ^ 2 ) Đe xác định lứag suât nén ơ ^2 (hình 3-27), chúng ta đ ặ t vào tải U ọng ảo {klmrí)

- Tính với tải U ọng to àn p h ần (kể cả p h ầ n ảo kln vi).

- Thay các giá trị và xét đ ến tính ảo của tải trọ n g ta được: ،^.2 = ư,, + I\, )■p = (0-499 - 0.455).p = 0.044./2 §3 PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG

Xét m ộ t đ áy m óng với hình d ạn g đáy m óng là bâ١ kỳ Gọi biểu dồ p h ân bố áp lực dáy m óng là /yr ,;y (hìnl"، 3-17) Bây giờ ch ú n g ta sẽ xem xét q uy lu ậ t phân b ố ứng su ấ t dư ới đáy m óng nảy n h ư th ế nào.

De thiet lap cong thii’c c^n du’a vao m ot so gia thiet sau:

- Nen la m ot ban khong gian dan hoi.

- Phan life cua n en va tai tro n g n g o a i la can hang Phan lu'c cua d a t nen c6 do 16n b ang ap lu’c day m ong nhifng n g u p c chieu. ٠ M ong 1 Lion hep xuc vdi m a t nen, do do chuyen vi tlieo chieu thane dim e cua moi dihm ti'en

H inh 3-17: M at tai trong dang bat k y m at (trong pham vi day mong) dchi bang do lun ciia diem tu’dng ling tai day mong.

- Sau k h i k in m o n g coi n h w van p h a n g N h it vay bieu do chuyen vi 14^ cua cac diem o؛ day m ong se c6 d ang h in h nlaat hoac hinla th an g vdi phifcJng trinh

= A x+ B (bai toan phang), hoac gidi h an bdi m o t do n g h i^n g nla^t ctinla,

I ١ = A x +By +D (bai toan khong gian).

1 Triidng hop bai toan khong gian

Xet m ot diem M (x,^, /، ,, 0) b at ky tren m at lum, tro n g p h am vi day m dng

'1 inh chuyen vi cua diem M th e o edng thde cua B oussinesq 0 m uc §2:

Lay mot vi phan d ia ٦ tich tai tro n g d P = d^di], T ren vi p h a n nay xem Inc p h؛ n bd' nluf m ot lu'c tap tru n g va ap d u n g ket qua cua bai toan Boussinesq ٩

(edng thuc 3-72) thi chuyen vi th an g ddiig tai diem M v di z = Ose la: d(0_ - ^ d a i n jiCR ^ (3-73)

Du'di tac d u n g cua toan bd day m dng tren dien tich F, ch u y en vi cua diem M se la:

Vì sau khi lún m óng v ẫn phang, ta sẽ có p h ư ơ n g ư ìn h : ٥^-’ " If /, : dệdĩ] = Ax + By + D (3-75)

N goài ra, từ các điều k iện cân b ằng tữứì học (theo giả th iết 2), có các phư ơ n g ư ìn h sau:

A, B, D - các hệ số của p h ư ơ n g trin h chuyển vị (khi mOng chịu tải trp n g لUng tâm tlrì chuyển vị tại mọi líiểm đ ều n h ư n h au , tức là k h ông phụ thuộc vào X , y và A=D=0). p, Mụ, - ngoại lực và các m ô m en ngoại lực đối với các trục O X v a OY

N hư vậy, dựa vầo phương ư ìn h (3-75) và hệ p h ư ^ g ư ìn h (3-76) ta sẽ giải ra được phân bố ứng suât tại bất cứ điểm nào ư ên m ặt nền b o n g phạm vi dáy mOng.

Các phương b in h b ê n dây giải râ t phức tạp, hiện nay người ta m ới chỉ rUt dược nghiệm chinh xác cho b ư ơ n g hỢp mOng hình elip và hìn h bòn, còn đối với mOng h ì i l chữ irlaật các phương b in h b ê n phải giải bằng phương pháp gần đmag:

1 Với m O ng bOn chịu tái b ọ n g dU ng tâm: p,„

T rong dó: p„١- áp lực b u n g binh tác d ụ n g lên đáy m ó n g = P /F p - kh o ản g cách từ điểm d an g xét tới tâm đáy mOng trOn r - bán kinh dáy mOng.

2 Với m O ng bÒJ ١ cliịu tái b ọ n g lệch tâm:

Gỏc n g h iê n g của đáy m ó n g so v ớ ؛ m ặt phẳng nằm ngang: tgổ 3(1-V'2> Pe

T rong JO: e - độ lệch tâm của tải trọng.

E, V - m O đun b'iến d ạ n g và hệ số n ỏ hông của đâ't nền.

- T rạng th ái ứ n g su ấ t d ư ớ i mOng cứng chịu tải trọng lệch tâm: ơ_ = p [ z i p y "iepcosp [ A + A B ) 2 + 4 ج 2 ( ﺀ 2 ب ا ) _ ﺮﻳ ( و 2 _ ا )

2 ^ 2 {ABỴ L 2 ﻡ Khi e = 0: ta có công thức tinh ٠z ư ư ờ n g hỢp lưc dUng tâm: p ٠ل ا ﺀ ) ﺀ [4ﺀ ﺀ ( ﻪ ﻟ + ا ) - ا٠( ﻪ ﻟ - ا)]

3 Với m ó n g h ìn h c h ữ n h ậ t chịu tải trọng đ ú n g tâm, h ệ p h ư ơ n g ừ ìn h ừ ê n có thê íỊỈẩi m ộ t cách g ầ n đ ú n g lĩh ư sau:

Chia diện tích tải ư ọ n g ra th àn h n m ảnh nlaỏ và thay tích p h ân ư o n g phư ơng trinh (32-64) b ằn g tổng số: ٣ ١ P ٠ F ٠

P i - áp lực tru n g bìiah tí-ong pl ٦ ạm vi mỗi mẩnh

(3-83) r, - diện tích cúa m ánh. p؛(^ - k h o ản g cách từ trọ n g tâm mảnla đến diêm d a n g xét ch u y ên vị ١ ,؛ w , - ch u y ể n vị th ă n g đứ n g của các diểm trên m ặt đâ't n ền tro n g p h ạm vi đáy m óng.

N goài ra ta còn có p h ư ơ n g ư ìn h cân bằng tĩnli học:

Khi điểm xét trù n g tâm với m ộ t m ản h nào đó, th ì k h ô n g th ể tính theo công thức (3-83) m à p h ải tíixh theo công tliức sau: p , Ị p ĩ ú) (3-85)

T rong đó: ﺔﻟ - hệ số p hụ thuộc h ìn h d ạn g dáy m óng Với h ìn h v u ô n g (0 = 2.97; h ì Ể c h U n h ậ t (L /b = 1 5 thi co 2.95 ت ; L /b = 2 thi co = 2.89)

2 Trường hợp bài toán phẳng

D ự TÍNH Đ ộ LÚN CỦA NỀN DẤT

CÁC DẠNG CHƯ y Ể n vị c ủ a NỀN DẤT và NGUYLN n h â n gây l ú n

Có the p h ân tlch n g u y ên I ٦ h â n gây íUn của nền đ ât m ột cách cơ bản ntiu’ sau:

N ẻ ì chăt

N bn c! ٦ ặ t Jả quá trinh các h ạ t đât bị ép chuyến sang trạng thái lèn chặt hơn cíing VỚI s ư giam tư ơ ng ứ ng về thê tích vầ k h i thoát ra \Μ \Λ có ử\ề ào trpng lượng bẩn thân hoặc tả ؛ trọng phụ trên m ặt c ٩ ấ t siiali I'a Sự dao d ộ n g do xe cộ chuyến dộng, các h o ạt dộng thi công id ٦ ư dOng cọc cUng gây ra lUn do Iihn clìặt 'Trong vting dộng dâ't, sOng va chấn dộng cũng ؛à n ٦ ột n g u y ên nlìân

NhTmg dâ't nhạy cảm, nhâ't lả cát hay Ci؛ t chTía cuội rời, v ật liệu d ắp dặc biệt là sau khi đổ không dưỢc lu lèn hay dầm chặt đầy db.

Q uá trinh nitcVc lồ rỗ n g trong d àt dinh bão hoiì thoát ؛'a d o tái trọng tác d u n g tcỉnỷỉ lon ẹ ọ i lả í/iui trinh cô'kê't The lirli g ؛ai ١١ dần dầ)ì clro tới khi áp lực nước lỗ rbng ở bên trong d ạ t cân bằng, việc giẩm tiìi trpng cO th ế gây ra trư ơ ng 1٦Ỏ làm cho dâ't ﺍ 1 ﺃ ! ٧ tri sụ' bão hoồ.

D àt nhạy cẩm !٦hâ't là d ât btin và dất sét cb' kết binh thường 'Than bím vầ dâ't thair bím cb tíirh cliịu nén khá cao, kct quả là, du'ới tẩi trọ n g mUc độ vừa phải, 1ا٦ dồv Ibp tlia١' dỏ'i nhiều, cO thể dạt dbn 20"/o.

Biê'n d an g dan hổi

Kill chịu tái trpng tlri tất C c í các v، )t liộu rắn dểu bibn dạng B ấ l eó bảr\ e\ ٦ ấl riCììg bict, biếi ٦ d ạng m ột phẩn là d() nén chặt hay cố kêt lalrư víra dề cập ỏ trên, phẩn khác do biển сіапц đán hồi Trong tất cả các loại c ٩ â t , biê'n d ạn g đài ٦ hồi xay ra hầu như lìgay sau kill t، ١ i trpng tác dụng Độ Ihn gây bỏi quắ trlnlr này

Ảnh hương của viêc ha thấp mưc nước ngẩm

Khl bơm nước từ h ố m ó n g hoặc hUt nước từ giê'ng khoan, m ự c nước ﺓ k h u ciâ't xu n g ٩ uai ٦ h hạ th ấp xuống LUn có th ể sin h ra do sư hạ thâ'p m ực nước nồy trong diều k ؛ện th u ỷ t ^ h bỏi hal quá trinh: n ứ Ể â t , tro n g m ộ t s C d ấ t sét việc giảm độ ẩm sẽ sinh ra việc giảm th ể tích do q u á tíìn h co n g ó t và trư ơ n g nở D ât ỏ trên mực nước n g ầm hạ th ấ p có th ể bị co ngOt T hứ hai, việc g iả m ap lụ’c nước lỗ rỗng thư ỷ tm h tạo nên sư tă n g ứ n g su ấ t h iệ u qu ả của lớp phU tíê n các lớp n ằm dưới Vì vậy, đặc biệt là d ấ t h ữ u cO, đâ't sét yê'u nằm dư ới mự'c nước n g ầm liạ th ấp có th ể cố kêt do ựi ٦ g su â t h iệu q u ả tă n g lên.

Ả nh hưởng của thâ'm và xói mOn

T rong dâ't cát, irhư cát khô h ạ t m ịn và h o à n g thổ, chuyển d ộ n g của nước có th ể cuốn trôi m ộ t số h ạ t nhỏ X ó i m ò n là h iệ n tííỢng v ậ t liệu d ư ợ c clruyển dời do nuOc trên m ặ t sông suối, Iray xảy ra tại nOi các kênh tiêu hay d ư ờ n g ố ng d ẫ n nước bị vỡ ỏ nOi h ố m óng d ào dư ớ i m ưc nước n g ầm n ằm bên tro n g đê quai thi cUirg tư ơng tư, d ò n g tlrâ'm từ dư ớ i gây ra d ạ n g mâ't ổn dịnlr gọi là m ạch dUn

Troirg vUng kl ٦ ô hạn, d â t cUng loại có th ể bị xói m òn do h o ạ t đ ộ n g cUa gió

T rong m ột số dâ't đá nlrâ't đ ịn h , k êt d in h k h o án g v ật có th ể bị h o à tair do nư('ĩc ng ầm vận động Sự lUn sụ t các h a n g d ộ n g có th ể gây ra lUir troirg p h ạm vi lớn.

LÝ THUYẾT CHUNG VÊ LÚN

Tổng quổt thi lUn nền d ấ t gổm ba phần:

T rong dó: s - độ lUn tOng cộng. s, - độ lUn tức thOi (lUn do biêtí d ạ n g d à n hồi). s،, - độ lUn cố k êt sO cấp.

S(, - độ lUir cố kê't th ử cấp.

Với dâ't cát, tíirlr thaln qu á nhairlr, do dó k h ô n g th ể tách rời lUn tóc thOi và lún cố kêt dược P hương trin h (4-Ia) có tl٦ể viêt lại nl٦ư sau:

S|+، là độ lUir tức tlrời và cố k ết (thư ờ ng h iểu la lUn cố kết vì lUn tức tlrOi của cát nl٦ỏ), dưỢc tínlr qua m ô đ u n biến d ạ n g E.

1 Lún tức thời 5/ Độ lứ n tức th ờ i lầ k h i n ư ớ c chưa k lp thn، ٩ t đi/ đ ầ t biên d ạ n g n h ư vậ t t h ế dàn h(íi Lún tức thời là độ lUn tức thdi xảv ra n g a ٧ sau khi đ ặ t tải trọ n g và nó có biên d ạn g tươ ng đối nlìỏ/ tưy nhiCn cd khi khỏỉig 1ﺯ ٦1٦ ﺓ là n h ổ quá d ể có th ể bỏ qua T rong m ộ t số trư ờ n g hỢp chhng có th ế chiếm tới 1-0% độ lứn tổng Độ lUn tức thờỉ d ư ؟,'c tinh qua m ô d ư n dàn hồi kliOng thoổt nước £ ا, (hay còn gọi môđuia dồn hồi tức thời) Độ Ihn tức thờL (từ lúc b ắt dầu gia tẩi dến khi nước lỗ rỗng b ắt d ầu th o á t ra), dược tínlì nlau sau: a) K h i n ề n là đ ổ n g lìlìâ t và có chiểu sâu vồ hạn (áp d q n g k ill h /b> 2);

T rong dó: p - cường độ áp lực tiếp xúcﺫ b - chiều rộng của mOng;

E - mOduia đ ầ n hổh Cf - hệ sốẳnla h ư ơ n g (tra bảng 4-1). b) K h i n ề n la đ ổ n g n h a t và cO chidu sâu h q n ﺍ '1 ١ ﺡ ': (kill h /b < 2 )

- C ông thUc Janbu và đ ổ n g nghiệp (.1956) dư a ra tinh Ihn d à n hồi cho trư ờ ng h، ١ 'p V ٥ 0.5 nl ٦ ư sau:

1'rong dó: £اا - m Odun d à n hồi không thoát nước; p(„ زاا- اا- hệ số p h ụ thuộc vào chiểu rộng, chiều sâu đ ặt mOng cUng l ủ ư chiềuhệ số p h ụ thuộc vào chihu rộng, chiểu dày lớp dâ't dư ới dáy mOng (tra biểu đồ).

- C ông thUc S teinbrenner (1954) dưa ra lời giải tổ n g q u á t gần d h n g dối với hn dưới góc mOng m ềm d iện chữ n h ậ t trên lớp dât cO chiều dàv h ữ u hạn:

F j vá Ỉ2 ٠ hệ số ản h h ư ở n g p h ụ thuộc các tỉ số L / b và h / b (tra bảng 4-2)

H ình 4-1: Các hệ sỏ ụ„; fij theo Ịanbu Vcì dổnịỊ nghiệp (1956)

Bảng 4-1: Hê sô Cf khi tính lún đàn hổi cho ỉớp đất có chiểu dày vô han

Tâin Góc Trung hình Móng cứng

2 'Lún cO' kê't so' cấp Sc

L ú n cử' k ế t (t!٦ấii٦١ lả d o S Ị I ' giam thệ hcli lỗ ro n g d o n ư ớ c tỉioát dần ra n g o à i. Độ Idn cố kết là p h ần chU yêu, thưdng cliiếin trên 90% độ lUn tổng Tuy nhiên, trong m ột Số ít trư ờ n g hctp nd c h ỉ chiêm klioang 4 0 5 0 ؛ % độ lú n tổng.

Iro n g quỏ trỡirlr ư ầ m tớch tỗf nhiờn cỏc loại d ấ t l ٦ ạt m ịn n h ư d õ t bui và d õ t sột d،ì diễn I'a quh trin h cố kết - nước ỏ' giừa các h ạ t d ần d ầ n th o á t ra do trọng li!'o'ng của các lớp trần ٦ tíclr trắm d،.)i ١ g 0' trẽn hoặc do tẩi trọ n g pl ٦ ụ thêm Sau m ột thời gian (cO th ể kliá n!iiểu !ihm), trạng tlrái cân bằng d ạ t đưỢc và hiện tifctng nén d ừ n g lại.

Các cOng tliUc d ư tinh độ Ihn cỏ' kêt theo d ư ờ n g cong nén lú n hay đ ư ờng c،١ng cố kết dưq.c trìirlr bàv ()’ muc §2.

3 Lún cố kết thứ câ'p S a llieo lý th u y ê t của Tcrzaghi, một !110 hìnli lioàn hảo của trạ n g thái cô'kết thi sau kill ổp lưc nước lỗ rỗng du' da lioần tohii triột tiêu, d â t sẽ kliOng nén tliêm ا ة

1 ا حا'اا n g h iê n ؤﺀ ٧1 3 ة ٦ ل يا

60 ٩ xun g ؛ 0 1 ٦ ا ل ا م N ا T 0 THEO KẼ'τ QUẢ BÀ ٨ ي

^ 0 ٧٨ NỀN ح ٠ 0 LÚN NH ؛ ي T 0 2 § N É N β Ấ T M Ộ T C H IỀ U ÁP DỤNG TIỂP

N h ư vậy chỉ áp d u n g trực tiếp công thức trên khi I٦ền dâ't chịu m ột tải ư ọ n g rải dểu kin k h ắ p và d â t nển Ih d(')ng nhât Thưc tê 'it khi có tẩl trọ n g rải đều kin kl١ắp trên m ặ t d ấ t vì m óng công trinh có kích thu'ớc hữ u hạn, n h ư n g các công tlihc trên cO th ể áp d ụ n g m ột cách gần đUng khi diện chịu tải tương đối lớn so với cliiều dày tần g đâ't tinh lUn {b>2.Iì)

H inh 4-2: Sơ đ ổ tíiih liln sir dung kết ﻻ ٧ ﺓ bài toán nén dâ't m ộ t chiều.

P H Ư Ơ N G P H Á P CỘ N G LÚN TỪNG LỚP

Kill tải trọ n g gây lUn klrOng rải dều kin kliắp và lớp d â t có chiều dày lớn thi biểu dồ ửn.g suâ't ơ/ cO d ạn g giảm dần tlieo chiều sâu m ột cách rõ rệt N ếu trực tibp dp d ụ n g công thứ c của bdi toán nbn d â t m ột chiều d ể tính lUn tlrì sẽ dẫn dbn sai số lớn T ro n g trư ờ n g li(.؛p này, dê’ tíirh lứn người ta sử d ụ n g phư ơng phdp cộng Idn tím g lớp.

N ộ i d u n g ca' hẳn của p h ư ơ n g p h á p là chia nền dâ't plìía dư ới đáy mOng cOng trìnli th à n h các lớ p dâ't tinh lUn thứ (i) bằng các m ặt p h ẩn g song song với m ặt ddt sao cho tro n g p h ạ m vi chiểu dày cUa m ỗi lớp p h ân tố sự thay dổi ứng suâ't ơ/ Id k h ổ n g d á n g kê’ và biCn dạng lUn ỏ m ỗi lớp d â t p h ân tố xảy ra n h ư trong diều kiện kliơng n ỏ n g an g Với giả thiết trên, dối với mỗi lớp p h â n tố, có thê’ áp dinag cOng thức tínla Idn cha bầi toán nén dâ't m ột clìiều Độ lUn tổng cộng sẽ b،٩n g tổ n g độ lUn của các lớp dất phân tố cộng lại.

CO th ể thực h iệ n việc tínlr lUn của nền d ấ t dưới dáv mOng theo p h ư ơ ng p h áp cộng lứn từiag lớp q u a các bước sau: ٠

1 V ẽ b iể u dô ứ n g suâ't hỉêu q u ả σ’٥ do trọng lượng b ản th â n các lớp d â t gây ra vả biô’u dồ gia tă n g ứi٦g suâ't có hiệu do tải tí-ọng gây lUn gây ra Δσ’ζ theo chiểu sâu (th ư ờ n g Δσ’ζ dưỢc xác dịn,h theo biểu dồ O stterberg).

C hú ý khi vẽ biểu đồơ.! thì tải trọng gây lú n được tínl.1 theo công thức sau; p Pi) = p -yfh n

T rong đó: p - áp lực p h ụ thêm dưới đáy m ó n g do tải ữ ọ n g ngoài; p - tổng tải trọ n g th ẳn g đ ứ n g tác d ụ n g tại tâm m óng;

F - diện tích đ áy m óng; y - trọ n g lư ợ ng th ể tích của đâ't từ đ áy m ó n g ữ ở lên; h ,١١ - chiều sâu chôn m óng.

H ình 4-3: Sơ đ ồ tính lún theopbưoììgpháp cộng lún tùng lớp

2 Xác định chiểu sâu tính lún và phân chia các lớp đất tính lún

+ N ếu h ٠ ong n ề n dât, cách dáy m óng k h ô n g sâu, có m ộ t tầng cứng không lún thì v ù n g chịu nén lấy b ằng toàn bộ chiều d ày lớp đ ấ t từ đáy m óng dêh tầ n g ciứig ây.

+ N ếu tần g cứirg n ằm rấ t sâu thì v ù n g chịu nén chỉ lấy dấn m ột giới h ạn /?، nlìât d ịn h mà thôi, còn dư ớ i đó thì xem nl ٦ ư dâ ١ k h ô n g lún nữa T hư ờng chiều sâu /7 dược lấy từ diều kiện sao cho tại đó ứ ng su ât có hiệu gia tăn g theo chiếu sâu bằng (1/5 ~ 1/10) ứ ng su ấ t có hiệu do h ٠ ọ n g lượng bản thân của dâl.

- Phân chia các lớp d ấ t tínli lún;

+ Chieii ^ ầ y m ộ t lớp tíĩili lún l، ٩ 'y bằiig khoang từ 1 /1 5 - 0 ٩ / ﺫ chiểu sâu tinh

1 ﺍ ﻝ '! ٦ ٨ ( vả không nên lấy lớn hcin 2m Các lớp đâ't p h ân tố g ần m ặt đâ't nên lâ'y nhỏ hơn, càng xuống sâu thi ch tlie lâ'v lớn hơn vi biếu dồ ứi ٦ g su ât tlo tải trọng gâv Ihn tắt d ần theo chiều sâu, ho dó gần m ặt đâ't bmg su â t có giá trị lớn hơn

Việc lấy các lớp đ â t p h ân tố pliía trbn m ỏng hơ'n các lớp phía dưới n h ằm giảm s a is ố tín h t o ả n t Các m ặt rai ٦ h giớỉ tư irhiêíi phẩi lây làm m ặt p h â n chia như: mực nước

!ìgầm, ran h giới các lớ p dâ't tư n h iên

3 COng thức tinh và xác định các thông sổ tinh toán, lâp bẳng tinh kê't quẵ

3.1) Tinh lUn dựa ư ên d ư ờ n g cong nén lUn e - ơ '

H inh 4-4: Đưừng cong nén Ihn klií tinh lứn ،, - ؛ ﻝ ٠١

A ơ / - sự gia tăn g ứng suât cO hiệu do tải trọng gây lUn gây ra (tính tại diCm giữa lớp d ấ t phân tố tínlì lUn thbi' (!)). e,i - hệ số rỗng trước 'klii có tẩi trọng công tr؛i ٦ h, tương iứ ٦ g với thànla p h ần ứi ٦ g su ât có hiệu do trpng lượng bản thân của d â t (tra theo d ư ờ n g coiag hìn h 4-4). e؛؛ - hệ số rỗng sau khi có ؛ẩỉ trọng công trinh (gồm ứ n g su ât có hiệu do trọ n g lượ ng bhn tlíân của d ất vả do tải trọ n g p h u tlìêm - tra theo du'0'ng cong c~p, hình 4-4). h - chiều dầy của lớp dâ't p h ân tô' th ứ i a؛ - hệ số nén lUn của lớp đâ't p h â n tố th ứ i. я ج ا 1 ج 21

(4 - 10 ) ؛ Ρ١ ؛ - Ρ2 p,i=ơ'()i Ρ ιι+ Δ σ 'ζ٠ ؛ ΙΡ2 ứ ng suâ't có h iệu dp tĩọ n g lư ợ n g b ản th â n của d ấ t (tinh tại điếm gi'J’a -

'(,؛ σ lớp dâ't p h â n tố tinh lUn th ứ ((!)

3.2 ( Tinh lUn dựa h ٠ ên d ư ờ n g co n g c ố k ế t e l o g o '

D ể xét m ức độ chịu n én của d ấ t toong quá k h ứ có th ể sử d ụ n g tỷ số quá :ố kê't (OCR) dược xác đ ịn h n h ư sa u

T rong dó: σ ’ρ - áp lực tiền cố kêt (xác đ ịn h th e o p h ư ơ n g p h á p C asagrande) σ'٥ - ứ ng su ấ t có hiệu do toọng lư ợ n g bản th â n các lớp dâ't gây ra.

Dựa vào tỷ số OCR có th ể p h â n loại đ ấ t n h ư sau:

- Dâ't dược gọi là h o à n toàn c ố k ế t (OCR < 1) khi th ể tích là h ằ n g số ỏ trạng thái ứ ng suâ't k h ông dổi.

- Đ ấ t c ô 'k ế t thôiĩg th ư ờ n g (OCR = 1) là đ ấ t hiện n a y ỏ trạn g thái tư ơ n ؛ ib g với áp lực cố kêt cuối cUng.

- Đ ât q u á c ố k ế t (OCR > 1) khi áp lưc p h ủ h iện nay n h ỏ hơn áp lưc cố kêt ctó'i cUng dôi khi d ã có toong quá khứ.

C asag ran d e (1936) dề ng h ị m ộ t p h ư ơ n g p h á p đổ thị theo k in h nghiệm d ta trên d ư ờ n g cong e~ lo g ơ ’ắ xác đ ịn h ứ n g suâ't tiền cố k êt (hình 4-5).

- Trước h ê't tại điểm p, là điểm cong n h ấ t toên d ư ờ n g cong AB, vẽ hai dường tlnẩng q u a P; m ộ t d ư ờ n g tiê'p hryê'n với d ư ờ n g TPT vầ d ư ờ n g kia là RQ song song với toục ứ ng suâ't.

- Kẻ d ư ờ n g p h â n giác PR (của góc QPT) và kéo d ài đ ư ờ n g BC theo dường th ắn g gặp nlnau tại s.

- T ừ S chiê'u th ẳn g lên toục ứ ng suâ't ta dưỢc σ'ρ. Á p lực tiền cố kê't có th ể dUng d ể chỉ d ẫ n cho việc l ٦ ạn ch ê 'đ ộ lú n toorig câ't sét quá cố kê't, vl rằn g giá toị nén do cố k ế t sẽ k h ô n g lớn klni ứ n g su ấ t hiệu q iẫ tăn g lên m à vẫn nlnO hơn σ';,.

H ình 4-5: Phương pháp Casagrande đ ể xác dịnh ứng xuất tiền cô'kết

Dộ lú n đ ư ợ c tính theo đường cong cô" kết được tín h n h ư sau:

- N ếu OCR = 1 (đ ât cố kết bìnli thường) § ؛،ﻞﻫ ﺕ ﺔ ﺒ ﺗ ﺍ ﺍ

N ếu OCR >1 (đât ٩u á cố kết): v à ơ '٥+ A ơ ':(ơ ',,

T rong ﺍ ٩ ﺓ : Ao’, - sự gia tăn g ihag siiât ch hiệu tío tải trọ n g gây lUn gây ra tại điểm giữa lớp c٩ấ t p h â n tố tinh lún thứ (i). ơ'(١ - áp l ١ fc tiền cô k êt (xác c ؛ ٩ nh theo p h ư ơ n g p h á p ٥ ồ thị của C asagrande) o ' ( ) i - thànlì p h ần ứ n g suất có hiệu do tro n g lư ợ n g b ẩn th â n của dất, xác d ịíd i tại điểm giữa của lớp dât p h ân tố tinh lUn th ứ (i) e ٠ j - Irệ sô" rỗng tương ứng VỚI th à rh plìần ١ h ٦ g suâ"t có hiệu do trọ n g lư ợng b ản th â n cUa dâ't-

Cr - chi số nỏ, là độ dốc trung bìnli của đ ư ờ n g cong nỏ-nén;

Dất ﺔﺧ 0.80< حا tự 0.83 ﺕ n ٠ / , Ae ( 0 8 6 - 0 8 3 ) -

Vậy tíộ lUn cuối cUng của lớp sét là:

Một mỏi, ٦ g trụ cầu dược lảm l ٦ ằng m ó n g cọc đ ư ờ n g kinh irhO với cao độ d ặt m ũi cọc là -24.0 (cọc n g ập vào lớp d ất chịư lực, lớp S Ố 3, là 2.7rn) Biết mực nước m ặt cao hơn m ặ t đâ't 4n٦ Kích tliước của mOng khối qui ước khi tính lUn của i ١ Ển tlất tínlr dược là F = LxB = 8.37x6.17rn Tải tíọ n g gây lú n tại đáy mOng khối là p = 246.5 k N / m2 Cao độ m ặt dât tự ralaiên là 0.0؛ , cao độ m ặ t d ấ t sau xói lỏ là -4.7m D ất có liinh tru lỗ khoan (hình VD34a) và m ộ t số chỉ tiêu cơ lý n h u sau:

Bảng chi' tiêu co' lý của các lớp dâ't

Tên lởp Bề dày lớp (m) y k N /n r؟ e،)

Du'6'ng co n g n tìilu n cua lơp d ấ ts ô 3.

H ình VD34a: Hình h ụ tó klioan vị h í h ụ cầu

ﻝ Vẽ biểu đ ồ p h â ii b ô 'ứ n g suâ'؛ do trọng íư ợ n g bán thân và d o tái trọng ti'ên r ù n g ni، )t truc Đ ổ tiện th eo dõi, đ ặt tên m ột st')' d ؛ể m :0 - 8 - 7 - 6 - 5 — 4- 3 - 2 — ﺫ bắt d ầu tù' dáy inOng khối (hình vc VD34), các điểm cách n h a u I m theo chiều sâu

^ h ư vậy đ iểm ٥ cách m ặt lớp dâ't số 3 là 2.7rn.

* ư n g suâ't do tải trọng phụ thêm dưỢc tinh theo công thức: Ơ Ị = K^-p

'1'rong đó ﺩﺀﺭ , tra bảng 3-2 (chctong 3), phu thuOc vào các tỷ lê -_ v à ư , với /là

B B vỊ tri điếm d a n g tíirh ứng suâ't Kết ٩ uẨ ghi trong bảng VD34a.

Bảng VD34a: ứ n g suất do tải trong công trinh dưới dáy mOng

* Tinh ứi ٦ g su ấ t hiệu quẩ do trọng lượng bản thân (ứng suâ't có hiệu), kê't quả dưp'c glti b ản g VD34b.

2 Xác đ ịnh chiểu sâu vUng tínli lUn và phân chia các lớp dâ't phân tố dể' tinh lUn

* C hiều ؟d u vù n g tinh híir nhận thấy từ các bẩng tíirh k êt quả VD34a và

VD34b, tại điểm chiều sâu sô' 10 c O ứng suâ't do trọng lư ợ ng b ản tl ١ ân > 5 lần Lìng suâ't d o tải trọng gây Idn 'Vì vậy, chiểu sâu tinh lú n dưỢc xác dịirh từ đáy m bng (điểm 0) dê'n điểm 10 là lOm.

* Phân chia lớ p đ â ịp h â n tô' tính lún■, lớ p đ ấ t chịu lú n chỉ là lớp số 3, và lấy chiều dầy m ỗi lớp tính lú n b ằn g k h o ản g cách giữa các điểm 0 - 1 - 2 — 3 - 4 — 5

Bảng VD34b: ứ n g suất h iêu quả của n ền đất

Tên lớp Điểm Az؛ y A.bt ٠ bt

3 Xác định các thông số tính lún và lập bảng tính kết quả

* C ông thức đê tính lú n ở đ ây là: ،؟ = X Sị = X

C]؛ - hệ số rồng ban đ ầu - tra theo đ ư ờ n g cong nén lú n ứiag với tải trọ n g p (do ứng su â t ư ọ n g lư ợ ng bản thân) Với:

Pi e,, - hệ sô rỗ n g sau kl ٦ i xây d ư n g công trìn h - tra theo đ ư ờ n g cong nén lú n ứng với tải trọng p, (do ứng su â t trọ n g lư ợng bản th â n và tải trọ n g công trình) Với; h ؛ - chiều