chuong 1 tcvl cua dat

Chương 1: TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT Nguồn gốc trình thành tạo Các thành phần đất Thành phần hạt cấp phối đất Các tiêu vật lý đất Đầm chặt đất Phân loại đất Tóm tắt tập chương 1.NGUỒN GỐC VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT 1.1 Nguồn gốc Đất tự nhiên (đất) sản phẩm trình phong hóa đá gốc tạo nên Đá gốc: đá macma, đá trầm tích, đá biến chất,…v.v  Đá macma: hình thành nguội lạnh cứng hóa hay mặt vỏ đất từ dung dòch nóng chảy lỏng, đá: granit; bazan; gabro, pocfia…v.v  Đá trầm tích: hình thành vật liệu lắng đọng nước biển, hồ, … v.v, đá: đá vôi; cuội kết (hạt tròn); than đá; dăm kết (hạt góc cạnh), …22 CHU KỲ BIẾN ĐỔI CỦA ĐẤT ĐÁ 1.2 Các trình hình thành Sự chuyển biến từ đá thành đất thường gồm ba trình liên tiếp: Quá Trình Phong Hóa Đó trình mà đá có khối tích lớn bò phong hóa làm vỡ vụn thành mảng nhỏ, có ba loại phong hóa chính:  Phong hóa vật lý: yếu tố vật lý gây nên gió, mưa, nhiệt độ (tác nhân mạnh nhất) tác động vào đá làm cho đá gốc bò phân hủy tạo nên sản phẩm loại đất rời cuội, sỏi, cát, v.v Các sản phẩm tác dụng phong hóa vật lý thường có góc cạnh sắc bén thành phần gần với đá gốc  Phong hóa hóa học: phong hóa vật lý kèm theo phản ứng hóa học, tác nhân mạnh nước với acid hòa tan tạo nên sản phẩm loại đất dính sét, sét pha cát (á sét), cát pha sét (á cát) v.v Các sản phẩm tác dụng phong hóa hóa học làm thay đổi số khoáng đá thành khoáng sét số khoáng đá khác không ảnh hưởng  Phong hóa sinh học: trình kết hợp thêm xác động vật, thực vật vi sinh vật tích tụ phân tán đất hình thành loại đất lẫn hữu 5 Quá Trình Dòch Chuyển Ba loại phong hóa kể thường tác dụng đồng thời, lâu dài làm cho lớp đất đá mặt bò vỡ vụn Sau tác dụng dòng nước, gió, …v.v, mãnh vụn bò dòch chuyển nơi khác Quá Trình Trầm Tích Tùy theo kích thước hạt to, nhỏ mà trình dòch chuyển chúng lắng đọng rơi xuống tạo thành tầng lớp đất khác gọi trầm tích CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT Đất có thành phần (pha) chủ yếu: Thành phần đất hạt đất (hạt rắn) Các hạt đất chiếm phần thể tích đất, lại lỗ rỗng đất  Trong lỗ rỗng chứa nước khí Nếu lỗ rỗng đất chứa đầy nước gọi đất bão hòa, lỗ rỗng đất nước gọi đất khô  Tính chất đất phụ thuộc vào tính chất tương tác thành phần hợp thành là: hạt đất + nước + khí Đất = pha Air Water Solid 2.1 Pha rắn (hạt đất)  Hạt đất thành phần chủ yếu đất Khi lực tác dụng bên lên mặt đất hạt đất chòu lực mà truyền rộng xuống sâu Tập hợp hạt đất khung cốt đất  Người ta đánh giá đất chủ yếu dựa vào pha hạt rắn  Các hạt đất có nhiều hình dạng kích thước khác tùy thuộc vào trình phong hóa - dòch chuyển - trầm tích  Mỗi nhóm hạt đất có đặc tính riêng như: o Nhóm hạt cát có tính rời trạng thái khô bão hòa o Nhóm hạt sét có tính dẻo chứa lượng nước đònh a Thành phần hạt Dựa kích thước, chia thành hai nhóm chính: hạt thô hạt mòn Tên hạt đất phân theo nhóm tuỳ thuộc vào kích thước Tuy nhiên ranh giới để phân biệt loại hạt quy ước khác theo quy phạm khác 10 Loại đất bùn Bùn cát Bùn sét Bùn sét Hệ số rỗng e e ≥ 0.9 e≥ e ≥ 1.5 41 ĐẦM CHẶT ĐẤT  Đối với công trình đất đắp, lõi chống thấm đập, đường, đường băng sân bay, …v.v việc đầm chặt đất thi công cần thiết  Dưới tác động học rung, nén, nện, … v.v hạt đất đất dòch chuyển xếp lại tạo kết cấu chặt (do gài móc hạt) → tính thấm, tính nén lún giảm, sức chống cắt tăng  Khi đầm chặt, Vs gia tăng (nở) Vv giảm → 42 áp lực nước lỗ rỗng u giảm → ứng suất 5.1 Các đònh nghóa  Đầm chặt đất sử dụng nhiều phương thức nhằm làm gia tăng dung trọng khô (γ d) đất  Nén chặt đất làm giảm thể tích lỗ rỗng cách làm cho γ d hạt đất xích lại k = gần γ d max  Độ chặt C: C = 100 - n (%)  Tỷ số đầm chặt k: γ d: trọng lượng riêng khô đất đạt công trường 43 5.2 Thí nghiệm chặt Proctor đầm  Chế bò đất với nhiều mức độ ẩm khác → tiến hành đầm chặt → quan hệ (w, γ d) → đường cong đầm chặt (đường cong Proctor) Dụng cụ thí nghiệm 44 Nhận xét:  Khi w < wopt: đất khô, hệ số thấm lớn, sức chống cắt lớn, độ trương nở cao ngập nước  Khi w ≅ wopt: đất có hệ số thấm bé nhất, sức chống cắt lớn, độ trương nở thấp  Khi w > wopt: đất có hệ số thấm bé, sức chống cắt bé, tính nén lớn 45  Khi tăng lượng đầm chặt → đỉnh PHÂN LOẠI ĐẤT  Tựu trung có hai nhóm chính: o Nhóm hạt thô: đá hộc, cuội, sỏi, cát o Nhóm hạt mòn: bột, sét, keo Hiện thống tên gọi nhóm hạt sau: • Bảng 1.1 Ký hiệu tên nhóm hạt đất Hạt Sỏi Cát Sét Bụi Ký hiệu G= Gravel S = Sand C = Clay M = Mo; Silt 46 6.1 Đặc tính nhóm hạt đất α Nhóm hạt sỏi  Tỉ diện tích nhỏ, không đáng kể  Không dính ẩm ướt  Độ dâng cao nước mao dẫn nhỏ, không đáng kể  Không giữ nước β Nhóm hạt cát  Tỉ diện tích nhỏ, khoảng 0.001 ÷ 0.04m 2/g  Tính thấm lớn  Có thể có tính dính ẩm không dẻo tính dính bảo hòa nước (tính dính giả)  Độ dâng cao nước mao dẫn nhỏ  Giữ nước 47 γ Nhóm hạt sét  Tỉ diện tích lớn, khoảng 20 ÷ 800m 2/g  Hầu không thấm nước  Tính hút ẩm lớn có khả giữ nước nhiều  Khi hút ẩm thể tích tăng lên nhiều, khô co ngót rõ rệt  Khi sũng nước không chảy loãng nhóm hạt bụi  Tính dính tính dẻo lớn 48 δ Nhóm hạt bụi Tỉ diện tích vào khoảng 0.04 ÷ 1m 2/g Tính thấm nhỏ Khi ẩm có tính dính có tính dẻo Khi sũng nước dễ chảy loãng Hút giữ nước nên thể tích đất tăng lên hút ẩm co lại nước  Nước mao dẫn dâng tương đối cao nhanh  Để phân loại, người ta thường dùng khái niệm đường kính trung bình hạt đất (d, mm), đường kính vòng tròn bao quanh tiết diện lớn hạt đất      49 Bảng 1.2 Phân loại nhóm hạt theo TCVN 5747:1993 Tên nhóm hạt Ký hiệu (theo tiếng Anh) Đường kính (mm) Đá tảng B = Boulder >300 Co = Cobble 300 ÷ 150 G 150 ÷ Cát S ÷ 0.06 Bụi M 0.06 ÷ 0.002 Sét C < 0.002 Cuội dăm Sỏi sạn 50 Bảng 1.3 Phân loại nhóm hạt Nhật Bản 1µ 5µ Hạt keo Hạt sét 0.42 20m 75m 2mm 5mm 300mm mm m m Sỏi Cát Cát Sỏi trun Sỏi Đá Hạt Cuộ nhỏ to nhỏ g to tản bụi i bình g Cát Sỏi Vật liệu Vật liệu đất đá 74µ Chú thích: 1µ = 10-3mm 51 Bảng 1.4 Phân loại nhóm hạt Anh Đường kính (mm) Tên nhóm hạt Nhóm hạt thô Nhóm hạt thô Đá (Stone) Đá lăn (B) Cuội dăm (Co) Sỏi sạn (G) Cát (S) Bụi (M) Nhóm hạt mòn >200 200 ÷ 60 to vừa nhỏ 60 ÷ 20 20 ÷ 6÷2 to vừa nhỏ ÷ 0.6 0.6 ÷ 0.2 0.2 ÷ 0.06 to vừa nhỏ 0.06 ÷ 0.02 0.02 ÷ 0.006 0.006 ÷ 0.002 < 0.002 < 0.001 Sét (C) Trong có hạt keo 52 Bảng 1.5 Phân loại nhóm hạt AASHTO (Hoa Kỳ) American Association of State Highway and Transportation Officials Đường kính (mm) 75 ÷ Tên nhóm hạt Nhóm hạt thô Nhóm hạt mòn Sỏi (G) Cát (S) to nhỏ Bụi (M) Sét (C) ÷ 0.425 0.425 ÷ 0.075 0.075 ÷ 0.002 < 0.002 53 Bảng 1.6 Phân loại nhóm hạt USCS (Hoa Kỳ) Unified Soil Classification System Đường kính (mm) Tên nhóm hạt Sỏi (G) to nhỏ 75 ÷ 19 19 ÷ 4.75 to vừa nhỏ 4.75 ÷ 2 ÷ 0.425 0.425 ÷ 0.075 Cát (S) Hạt mòn (Fine grain) – F Bụi sét Bụi sét < 0.075 54 TÓM TẮT CHƯƠNG & BÀI TẬP  Tóm tắt chương  Bài tập chương: làm theo nhóm, trình bày powerpoint => thuyết trình lớp => gủi email cho Giáo viên 55 ... 2mm (N o 10 ), số: 4’’; 2’’; 1 ’; 3/4’’; 1/ 2’’; 3/8’’ (cỡ rây), N o 4; No 6; No 10 (số hiệu) o Rây có rửa nước để phân chia hạt có kích thước đến 0.074mm (No 200): No 20; No 40; No 60; No 10 0; No... khác 10 Nhận xét:  Sức chòu tải hạt giảm dần theo chiều giảm kích thước hạt  Khả thấm giảm theo chiều giảm kích thước hạt b.Thành phần khoáng Khoáng vật nguyên sinh Khoáng vật thứ sinh 11 So.. .1. NGUỒN GỐC VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT 1. 1 Nguồn gốc Đất tự nhiên (đất) sản phẩm trình phong hóa đá gốc tạo nên Đá gốc: