CƠ HỌC ĐẤT, r whitlow -TẬP 1

R.WHITLOW CO HOC DAT TA PM 0T (In titn thii 2) NHA XUAT BAN GIAO DUC 1997 Basic soil mechanics Second Edition R Whitlow Longman Scientific & Technical Copubiished in the United States with John Willey & Sons, Inc., New York Chu trỏch nhim xut bn : Giỏm c PHM VN AN Tng biờn NGU YN NH í Ngi dch : N GUYN UYấN v TRNH VN CNG, TVũng Di hc Thy li H Ni Ngi hiu dinh v CễNG NG, Thớũng i hc Xõy dng H Ni Bin : THAM H -Bg uty bỡa : DON HNG Biờn k thut : r a N THU NGA Sa bn in , N GUYN UYấN, PHM H Sp ch : TRUNG TM VI TNH (NXB G I O DC) 52/248-97 Mó s 7B280T7 MC LC Li gii thiu cho bõn dch ling Vit Li gii ihiu Li m õu cho õn xuõi bõn th hai 11 Li m õu cho õn xut bn th rth 12 Bõn lỡi kờ cỳc kớ hiu 14 X Chng NGUN G c V THNH PHN CA T 1.1 Ngun gc v cỏch thc hỡnh thnh t 21 1.2 nh hng ca phong húa 22 1.3 nh hng ca s chuyn dũ 23 1.4 Thnh phn khoỏng vt ca t 24 1.5 Bn cht v cỏi trỳc ca khoỏng vt sột 26 1.6 Cỏc tớnh cht quan trng ca khoỏng vt sột 31 1.7 Thut ng t xõy dng 36 1.8 Thuc tớnh xõy dng cựa t v cỏc ộ xõy dng cng trỡnh 38 Bi 40 * Chng PHN LOI T THEO MC CH XY NG 2.1 Cỏc nguyờn tc phõn loi t 41 2.2 Phõn loi t ó hin trung 42 2.3 Phõn tớch cừ ht 51 2.4 Cỏc c tnlng thnh phõn ht 56 2.5 Thit kộ lúp lc 63 26 Phõn loi t ht mn 65 2.7 Xỏc nh cỏc giúi hn st 69 2.8 Thớ nghini vộ cht lng t 75 Bi 79 # 3.1 Mụ hinh t v cỏc tớnh chc c bn 82 3.2 Dung rng ca t 87 3.3 Xỏc nh rng v h s rng 93 3.4 Xỏc nh lỡ trng (hoc trng lng riờng) ca ht dỏi 95 3.5 S ỏm chi di 97 3.6 Xỏc nh dung trng ngoi trũi 105 3.7 Quy trinh k hut v giỏm sỏi chỏi lung dm cht 110 Bi 113 Chng s PHN B V TC NG CA NC TRONG T 4.1 S phõn b ca núc ngm 116 4.S Mt nc ngm 117 4.3 Núc mao dn 119 4.4 Tớnh hỳt ro ca t 122 4.5 p lc nUểc l rng v ng sut hiu qu 124 4.6 p lc múc l rng t bao hũa mt phn 125 4.7 H s ỏp lc nc l rng 126 4.8 Tc ng ca hin tng dúng bng 130 4.9 m cõn bng 133 Bi 141 Chucmg THM CA NC TRONG DT 5.1 Dũng 144 5.2 H s thm 145 5.3 V n tc Ihm v ỏp lc thm 148 5.4 iộu kin chy v graden ihy lc li hn 150 5.5 Xỏc nh k ớrong phũng Ihi nghim 151 5.6 Thớ nghim vi ct ilúc c nh 152 5.7 Thớ nghim vú ct núc gim dn 155 5.8 Thớ nghim hp thm Rowe 158 5.9 Thớ nghim thm ngoi trũi 162 5.10 Xỏc nh nhanh h s Ihm ũ ngoi trũi 5.11 Dũng hai 171 174 5.12 Lui thm - qi tc lp v cc diộu kin biờn 178 5.13 Thm qua p v p ỏt 5.1,4 Thm Irong l d hng 185 191 5.15 S mt n nh thm (xúi ngm) 198 5.16 Thỏo khụ h múng 200 Bi lp 207 Chuong NG SUT V BIN DNG TRONG DAT 6.1 Nhỳng khỏi nim vộ ng sut,bin dng v cỏc phUng phỏp xỏc nh 214 6.2Hu qu ca s thoỏi nc v s thay i Ih tớch 222 6.3 Phõn tớch ỳng sul da vo vũng M ohr 227 6.4 Lớ Lhuyt phỏ hoi M ohr - Coulomb 231 6.5 Phõn tớch bng cỏch s dng cỏc dng ng sut 232 6.6 Lớ thuyt Irng thỏi tdi hn 242 6.7 p sut tip xỳc 256 6.8 Nộn dỏt dc coi nh bỏn khụng gian dn hi 258 6.9 ng sut ti trng trung dt trờn mt 259 6.10 Ung sul li Irng phõn b dộu theo uũng ihng 265 i l n g sut ti trng bng liờn lc 269 6-12 ng sul ti irng phõn b dn Irờn din trũn 279 6.13 ng sui thng dng ti trng phõn bũ du trờn din ch nhl 6.14 Toỏn nh hng ca Newmark 284 288 6.15 Nhng chuyn v n hi 291 6.16 S phõn b ng suL - nhng ng ng ng suỏl (dng bỏu) 298 Bi 301 Chng DNH G I D BN CHNG CT CA DT 7.1 D bn chng ct v mụ hỡnh ma sỏt 305 7.2 Phỏ hoi ct v cỏc thụng s 312 7.3 Thớ nghim hp cl 316 7.4 D bộn chng Lt v cỏc c IrUng bin dng 318 7.5 u im v nhUc diờm ca thớ nghim hp ct 323 7.6 Thớ nghim nộn ba Lrc 324 7.7 Gii thớch cỏc kl qu ca thớ nghiờm nộn ba Lrc 326 78 Cỏc loi Ihớ nghim ba Irc 331 7.9 Cỏc thay i din tớch v thờ tớch lỳc thớ nghim ba trc 333 7.10 So sỏnh th M ohr - Coulomb cho cỏc loi thớ nghim khỏc 334 l nh hng ca lch s ng sut 337 7.12 S bin i ca bn khụng thoỏi núc 340 7.13 Cỏc vớ d mu khỏc gii thớch vộ thớ nghim ba trc 344 7.14 nhy ca t sột 359 7.15 Xỏc nh bn d 360 7.16 S phỏt trin ca phỏ hoi 363 7.17 Xỏc nh h s ỏp lc nuúc rng A v B 363 7.18 Thớ nghim ũng ng sut 369 7.19 Thớ nghim ct cỏnh 377 7.20 ỏnh giỏ cỏc thng sũ bn chng ct t cỏc Ihớ nghim v ch s Bi ỏp s cỏc bi 378 380 385 Tp II'" Chng p lc hụng ca t Chng n nh cựa mỏi dc Chng 10 Tớnh nộn v lỳn ca nn t Chng Sc chu ti ca nộn múng Chng 12 Kho sỏt hin trng v thớ nghim ti hin trng Ph c Tiờu chun chõu u vộ nn múng Ti liu tham khỏo (1) Nguyờn bõn sỏch in mt trỏnh sỏch quỏ dy, bn dch tỏch thnh tp, nờn mi lp chỳng ti ộu in li tờn cỏc chng ca lp v mt s mc cn thit khỏc d bn c tin theo dừi Li giúi thiu cho bn dch ting Vit C hc t l mt mụn hc k thut c s m sinh viờn ca tt c cỏc ngnh xõy dng cụng trỡnh dờu ph hc vúỡ lng ỏng k (khong 60 gi hc trờn lp) v phi nm vng d cú kin thc c bn ca ngi k s Hng nm, hng ngn sinh viờn cỏc ngnh ny dũi hi cú sỏch C hc t hc v cỏc k s cn cú sỏch d tham kho Trong ú thỡ cc sỏch v C hc dõt quỏ ớt, quỏ thu Lu chỳng ta dó quen thuc vi nguũn sch t Liờn Xụ c, nhng cũn quỏ ớt sỏch t cỏc nguũn Bc M v Tõy u, nờn chỳng tụi thy cn chn sỏch t nguũn ny Chỳng tụi dó xem xột mt s quyn, t nhng cun cú tớnh kinh diờn [nhu ca K Terzaghi) dn nhng cun vit dc dỏo thỳ (nhu ca Lambe), hay vit rt't mỡ dy d (nh cun Advanced Soil Mechanics), v cui cựng d chn dch quyn Basic Soil Mechanics xuõt bn ln th ca R Whitlow (dỏ dc in liliờn ớ/p cc nm t 1990 dộn 1993) vỡ thóy nú thớch hp hn c cho sinh viờn v k s Vit Nam chỳng ta Quyn sỏch ny d cp n tỏt c cỏc vón ca C hc dt theo mt h thng sng sa v theo mt cỏch thc tt * mt mt gii thớch r v bn cht vt lớ, c hc cựa dờ, mt khỏc luụn luụn dỡ kốm vúi nhng vớ d tớnh toỏn d bỏo rõt c th, thung gp thc hnh ca ngi k S Khi lng quyn sch cng hp fớ ; nú ln so vi gi hc lớ thuyt thừng thng trờn lp, nhng / va phi d sinh viờn cú dc nhng kin thc v k nng cn thit Nu theo qui c (tớnh t KJerzaghi - 1925) th) ch s phỏt trin C hc dt l ngn, nhung thc nhng kin thc, nhng ff thuyt vờ dt dó cú tự rt lõu (ớt nht l t J.c Coulomb - 1788) Qua mỏy thp kỡ gn dõy, C hc dỏt dó phỏt trin phong phỳ dn mc khụng th no gúi ghộm mt quyn sỏch nh Quyn sỏch dch ny dc tỏch lm (tp I t chng dn chng v II t chng dộn chng 12) s cung cp cho ngi hc, ngi c mt h thng tm gi l dy dự nhng hiu bit v C hc õt mc va phi Chc chn l, cựng vúi s phỏt trin rót mnh cỏc cụng trỡnh xõy dng nc ta, nhiờu quyn sỏch vờ C hc dt khỏc s súm tip tc c mt bn c H Ni, 10 - 1995 GS TS Vỳ C ụng Ng Li gii thiu Xõy dng v k thut cụng trỡnh l mt quỏ trỡnh va ũ hi va kớch thớch trớ tng tng, ú cỏc cụng trỡnh d dc xõy dng l ch da vnh cu cho trớ tng tng, k nng v úc sỏng to ca tỏt c nhng tham gia vo hiu dc vờ cỏc quỏ trỡnh ny cn phi bit : cụng trỡnh lm bi vt liu g l dc kt ni vúi sao, kh nng chu dng, lm vic, hnh v bo dng chỳng ; chỳng dc sa cha v thm bỡ lỳn st nh th no Cỏc nghiờn cu liờn quan dn c quỏ trỡnh v sn phm nhng nghiờn cu da ngnh bao gm nhiờu k nng v chuyờn mụn khỏc Bn thn cỏc cụng trỡnh dc thit k d tha cỏc yờu cu chc nỏng v thm m khỏc nờn cú hỡnh dng v kớch thúc thay di, t nh gia inh nh cho ti cụng s, ca hng, khỏch sn, ngõn hng, nh hỏt, dng giao thụng, cu, trm nng lng, dp, cụng trỡnh cng v cng trỡnh ven b Mi cụng trỡnh dt cỏc vón riờng bit v cn cú nhng quỏ trinh tỡmh thnh quyt nh phc Thut ng xõy dng bao hm nhiu ng lm cỏc ngnh nghờ khỏc nh : ngi xõy dng, kin trỳc s, k s kt cõu v cụng trỡnh dõn dng, k s mụi trng, ngi o v da hỡnh v lng, cc nhõn viờn gim sỏt cụng trỡnh cng nh ngi ch cụng trỡnh- Tt c cụng trỡnh xõy dng trờn nn thiờn nhiờn phi dt dc s n dnh cc hn ca chỳng Chnh dõy ũi hi kin thc v k nng chuyờn mụn c a k s da cht v k s chuyờn v dt v ng ụng o cỏn b k thut thuc cỏc lnh vc khỏc ny, phi kt hp vúi d tỡm gii phỏp cho nhiờu bi toỏn xõy dng v thit k Nhiu h hng cụng trỡnh l hiu kiờn thc vờ dt di múng cụng trỡnh Cú th trỏnh dc diờu ny nu nhng d doỏn v dỏnh giỏ chớnh xỏc v diờu kin dt c da vo t giai don thiờt k ban du cho mi d ỏn Cn nh rng, cỏc d ỏn xy dng khụng ci no ging cỏi no v mi kt cõu chỳng (trự nh cú gi tr thp) cng u * ne ' (9) n K Hỡnh 7-40 Thớ nghim dng ng sul m phựnp bai loan (sao li Viỡi s cho phộp ca I li Da k huv d.j iheo Alkinsn vỏ Clinton t986l gim ng sut nm ngang tng Theo iu kin ban u, ng ÊUt trc tng gim trong- iu kin khụng thoỏt nc (01) sau ú cho mu n (IJ) Cui cựng, ng ng sut l JK v mc dự cú th khụng t ti phỏ hoi, cỏc thay i ỏp lc nc l rng v bin, dng c quan tõm ej Thay di ỏp lc nc lú rng mỏi c Phỏ hoi mỏi dc thng ỏp lc nc l rng tóng, ng sut nm ngang v thng ng tng l hng s Trong quy trỡnh thớ nghim, vy gi ừ, v khụng i ú ỏp lc ó lui li tng chm, ng ng sut hiu qu l ng OL ; khụng c ng ng sut tng Thớ nghim ng ng sut chng minh l trng thỏi ng sut - bin dng ca t kộo (ng c v d) khỏc xa trng thỏi nộn (ng a v b) Tuy nhiờn iu cú ý ngha ln hn l cỏc khỏc thay i ỏp Lc nc l rng v cng i vi bin dng Bng thớ nghim ng ng sut cho mu ch b ca't sột London Atkinson, Evans v Richardson (1986) õ lm ro cỏc s khỏc ny (bng 7-2), Nm mu chun b t mt dung dch sột lng v c c kt mt chiu ti p = 600kN/m2 trc cho n ti p = 200kN/u2 BNL 7-2 TểM TT CC TH NGHIM DNG NG SUT C1I0 DAT SRT LONDON (sao li vi Si cho [>hộp cựa Hi Da k Ihint d a Lheo A t k i n s o n L v a n s v R i c h a u l s : ớỡ Thớ n g h i m E* I1 M N m c 86 , Eu E VP \ c u , u T i tr n g u ự~> 50 1.80 b) Cỏc kl qu Ihớ nghim cho bit l sột c kt thng thng hay quỏ c kột ? Mi thi nghim ba irc c kl - khng thoỏt núc cho ỏt sột quỏ c kt cú c cỏc kt qu sau p lc bung (kN /m ') 100 300 500 lch ng sul cc hn (kN/m ) 208 410 590 p lc nc lụ rũng cc hn (lớN/m) -1 68 16S Xỏc nh cỏc Ihụng s bộn chng ci c \ Ccu v ip Mt lot ba ihớ nghim nộn ba trc dc tin hnh trn cỏc mu ca mt t sột bóo hũa ỏp lc bung mi thớ nghim l khng i bang 200 kN/m Cỏc Ihng s bộn chng cl lỡm dilc i : c' = v (ft - 24 a) Trng thớ nghim khng Ihoỏt nc, ỏp lc nỹúc lú rng lỳc phỏ hoi ló 125 kN/m Xỏc nh lch ng sut cc hn b) Trong Ihớ nghim cụ kt - khng Ihoỏt núc, lch ng sut [i a l 160 kN/m" Xỏc nh ỏp ic nc l rụng cc hn c) Xỏc nh lch ng sut cc hn Ihớ nghim Ihoỏt nc nu ỏp lc lui li l 80 kN/m" v giụ khụng Ihay i 10 Mt t sột quỏ c kl dó xỏc nh c cỏc thũng sũ sau : M = 0.96 : r =* 3.15 ; H = 0.60 ; K = 0,0-49 : Vko = ; Y = i8 -4 = 0.18 ; a) Tớnh bộn khụng thoỏi nuc ca di ỡi sõu lm 2iri v 5m, gi Ihiột rng mc nc ngm li mi dt, b) Tớnh ng AI t lch s truc c kl cựa t 11 MI ctl dớnh ó xỏc djnh dc cỏc ihụng s bộn chũng cl khụng Ihoỏl niiik: l cu = 35 kN/m" v = 17 a) Trong thi nghim trc khụng Ihoỏf nuúc mỏu dỏc b phỏ hoi ng sut irc lụng l 360 kN/m Xỏc dnh ỏp lc bung dỏ dựng b) Xỏc nh Iri s bộn chng ci khụng thoỏi nc irong (hớ nghim nộn ml trc cú n hng 12 a) Vit li biờu thc lng quỏt cho s thay dụi ỏp lc nc l rng i vúi cỏc thay dụi ng sut dng húng v lch ng suỏi Giõi Ihớch vỡ vũi t bóo hũa B = b) Ti mt diộm ó cho irong mt di sột hóo hũa ng sut thng dng lụng l 240 kN/m ng sut nm ngang tụng l 160 kN/m v ỏp lc l rng l 60 kN/m Giỏ thil rng h s A = 0.75 xỏc nh ỏp lc núc l rng ml mu ỏt sột sau ly lờn ch, cú ngha l ỳng sut lng gim xung khng c) Nu mt mỏu dt dc ct l mu ly lờn, chu ncn ba rc khụng thoỏt nc (i ỏp lc bu Ang l 150 kN/m v phỏ hoi lỳc lch ỳng sut l 320 kN/m , xỏc dnh ỏp lc nc l rụng v ỳng sut chớnh hiu qu tỳc phỏ hoi 13 Mt t hi chỳa sột v than bựn dó bit cỏc thng s sau : c' = 18 kN/m2 ; Iff = 20* ; A = 0.4 ; B = 0.8 Xỏc djnh ỏp lc nc l rng lỳc bt u v kt thỳc ca tng giai on liờn tip sau ay mt thớ nghiầm ba trc : a) c kt dng hng ti ỏp lc bung l 200 kN/m2 ; h) tớ trng dc trc khng thoỏt nc ti ỏp lc bung lờn ti 400 kN/m2 14Trong ml thớ nghim ba trc khụng thoỏt ntic cho mt dt sột li ỏp lc bung l 400 kN/m dõ ghi dc cỏc kt qu dcới õy Lỳc ỏp lc bung bng khụng, ỏp lc nc l rng cng hng khng Bin dng irc (%) 10 12 14 D lch ng sut (kN/m2) 258 440 588 681 729 713 662 368 557 672 665 578 529 495 482 p lc núc lụ rụng (kN/m) a) V cỏc dũng cong ca lch ng suỏl v ỏp lc nc lụ rụng di vi bin dng trc v suy giỏ tr ln nhl ca (J ^) v p lc nc l rng tng ựng uf b) Tinh giỏ tri cựa h s p lc nc l rụng B c) V ũng cong cựa h s ỏp lc niic l rụng A i vúi bin dng trc v dựng nú dỏ xỏc dinh giỏ tr Af 15 T'ruúc tin hnh clo bin dng ỡrong mi mỏy ba irc, mi mu õi dc c kcl Li ỳng suai phỏp irung hinh ló 150 kN /rrT v d lch ng suỏt ] 75 k N /m Sau c kl ỏp lc núc l rng bng khụng v the tớch riờng l 2,09 Di e bil cú cỏc tớnh chl sau : M = 0.96 ; H - 0.66 ; r = 3.12 ; N = 3.21 X= 0.18 : k = 0.046 ; a) X ỏ c dnh Lrng lhỏi ny nm Lrấn hay d(5i mt Hvonslev v vy s tng thờm ng sut SC c li) r n bin dng n hi hay khụng b) Tớnh bin dng the lớch xy irong diu kin thoỏi núc ỳng sut huúng irc ngang lọng lờn kN/m v cựng lỳc dú ng sul irc thng dỹng tng lờn 15 kN/m c) Tớnh tng ỏp lc núc l rng sinh tng ng sui tng l iu kin khụng thoỏi nc V P S CC BI TP 0.042 mm 2,45, Iò ; SM 2.009 M g/m \ 24.8^ Ql 20, 1.25 ; GW 0,005 280 0.128 ; GM/SM A : DWJ = 0,42mm, D10 =032rnm B : D60 = c : D = 0,35mm = 1.50mm D = 0.40mm 1.872 0,920, 1.032 316800 l/m" a) 1,818 M g/nr\ 73,2% b) 2.066 M g m \ 0.594 a) 0,613 a) 54% b) 2.020 Mg/m3, 1,663 Mg/m'\ 21.4% 0.630, \\7 c MH 6ô a) 46% b) 24 CL E : CL, 0.80 31% F : M U 4.8 36% G : CL.-ML 0.64 -0,337c H : CH 1.56 78% b) 16,36 kN/m3 c) 20.09 kN/rn3 d) 19,14 kN/m3 10 a)0.504, 17.48 kN/m3 b) 1892g 303ml 11 19,2 k N /m \ 16,7 kN/m3 12 a) 1.911 M g /m \ 13.37c h) m C hng 3) 2.029 Mg/m 1.796 Mg/m? b) 0.504 0.335 13 a) 1.867 M g/m \ 14.1% b) 4.5% 0,446, 85,49? c) 1,76 Mg/m3 c) 70% d) 10.2% a) 0,724 b) 1,913 Mg/m'\ 1.560 Mg/m~ c) 22.6% d) 1.980 Mg/m3 C hucrng o.úm 17.7 kN /m ' = + 11 0.9983 26.4% s trng n a) ti z = 6m : L = 67.1 KN/nrr Chng = 126.0 kN/m1 1.06 ti z = I Im : 1.72 X 10'3 m/s = 113,1 kN/m2 0,633 X 10 m/s = 221.0 kN/mb) li = 6m : = 126.0 kN/m: = 126.0 kN/m2 li z = 11m: = 172.0 kN/m2 = 221.0 kN/m2 a) ti z = 3m : = 24.6 kN/m2 ừz - 54,0 kN/m2 ti z = 5m : = 45.0 kN/m" z * 94,0 kN/m2 b) li z = 0m : = 55.0 kN/m2 z = 55.0 kN/m li z = 3m : = 79,6 kN/m2 z = 109.0 m: li z = 5m : = 100,0 kN/m2 = 149,0 kN/m: 10 AA = ể87H - 9.75 ; 1.42m 11 a) 73,0 kN/m2 162.0 kN/m2 b) 8.3m 1.04 X 10*6 TTi/s 3,7 X 105 m/s 0.49 X l[...]... A)4(OH)6, trong ion Al3+ chim ti 2/3 v trớ trung tõm cho ta cu trỳc hai khi tỏm mt (hỡnh l-4b), hay l p i * Kýhiu b; A K ý /ờ X õ L /fõ/'khõỡ fern ) m f _ > òw - mt ca nc, />w = 1 X 10 6g/m3 Phm vi giỏ tr m hp ph cho trong bng 1- 2 Ngoi ra, do nhng khoỏng vt nht nh, nh haloizit v vecmiculit gi nc nm yờn gia cỏc tng nờn chỳng co th c mt thp m cao K h n n g tra o i c bn Tng in tớch õm ca cỏc khoỏng vt sột c trung hũa bng nhiu cỏch : phn do cỏc cation ni b, phn do liờn kt hyro trong nc hp ph v phn do cation trong lp hp ph S cõn... b mt trờn n v khi lng gi l b mt riờng Ss ca t Xem xt mt khi t c kớch thc mi chiu l d mm vi trng lng riờng Gs Din tớch b mt l 6d2 mm2 Khi lng bng d3Gs X 10 " 3g Thỡ b m t riờng s bng : 6 X lũ ' Ss 2, = HG - m m /g s 6 X 10 "3 = 2, m Vi vt rn hinh cu, ỏp dng cựng biu thc trờn Chng hn, mt ht thch anh (Gs = 2,65) c ng kớnh gi s l lmm s cú b mt riờng vo khong 2,3 X 10 "3 m2/g Khi so sỏnh vi b m t riờng ca