TÍNH CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG Là tính chất liên quan đến sự chuyển động của hạt đất, nước, khí và biến dạng của khung hạt dưới tác dụng của ngoại lực.. Vì vậy, nói đến tính
Trang 1CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT
–CHƯƠNG MỞ ĐẦU
–CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT
–CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT
–CHƯƠNG 3: ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT
–CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG VÀ ĐỘ LÚN CỦA NỀN ĐẤT
–CHƯƠNG 5: SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT
–CHƯƠNG 6: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN
CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT
2.1 KHÁI NIỆM CHUNG 2.2 TÍNH THẤM CỦA ĐẤT 2.3 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT 2.4 TÍNH CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
2.1 KHÁI NIỆM CHUNG
Là tính chất liên quan đến sự chuyển động của hạt đất, nước,
khí và biến dạng của khung hạt dưới tác dụng của ngoại lực
Khi chuyển động: vị trí tương đối giữa các phân tố đất không
thay đổi
Khi biến dạng: bên trong khung hạt sẽ xuất hiện ứng suất làm
cho vị trí tương đối giữa các hạt đất bị thay đổi
CHĐ nghiên cứu các quá trình cơ học xảy ra trong đất dưới tác
dụng của ngoại lực và nội lực Vì vậy, nói đến tính chất cơ học
của đất là nói đến các vấn đề biến dạng, độ bền và độ ổn định
của đất khi chịu tác dụng của ngoại lực và nội lực
Do đất là vật thể 3 pha nên tính chất cơ học của đất có những
tính chất đặc thù như: Tính thấm, tính nén lún và tính chống cắt
2.2 TÍNH THẤM CỦA ĐẤT
Tính thấm của đất là tính chất để cho nước chảy qua các lỗ rỗng của nó Dòng nước chảy qua đất gọi là dòng thấm
Tính thấm của đất là 1 đặc tính quan trọng của đất cần được chú ý khi nghiên cứu các tính chất cơ học của nó Nó ảnh hưởng tới quá trình lún theo thời gian của đất và khi nước thấm qua đất còn xuất hiện áp lực thuỷ động, gây ra hiện tượng xói đùn đất nền, sụt lở mái dốc, vỡ đê, đập
Trang 2•2.1.1 Định luật thấm
• Với hầu hết các loại đất dòng thấm trong đất là được xem như
dòng chảy tầng Ỉ Dòng thấm tuân theo định luật Darcy:
•Q= kt.I.A.t hay v = kt.I
2.2 TÍNH THẤM CỦA ĐẤT
•2.1.1 Định luật thấm
• Trong đó:
v - lưu tốc thấm (vận tốc thấm của đất) là vận tốc thấm quy ước tính trên diện tích A của mặt cắt đất
Vận tốc thực: vt= v.n = v > v
I – gradien thuỷ lực: I= , I=
kt– hệ số thấm của đất, phụ thuộc vào tính chất của đất (cm/s)
e e + 1
L H
H1− 2
dL dH
2.2 TÍNH THẤM CỦA ĐẤT
•2.1.1 Định luật thấm
• Đối với đất dính:
Quy luật thấm diễn ra phức tạp Do đất dính có nước kết hợp,
có tính nhớt nên quá trình thấm được diễn tả qua nhiều giai đoạn
ĐL thấm viết cho đất dính như sau: v = kt.(I – I’)
v
I
v = kt
I
v = k t (I - I’
)
Io I’
2.2 TÍNH THẤM CỦA ĐẤT
•2.1.2 Hệ số thấm
• Hệ số thấm k là một đặc trưng quan trọng để đánh giá tính thấm của đất
• Hệ số thấm của đất biến đổi trong một khoảng rất rộng
< 10-6 Sét
10-3– 10-5 Sét lẫn bột
10-2– 10-3 Cát mịn
1 – 10-2 Cát thô
1 – 100 Sỏi sạch
Hệ số thấm k (cm/s) Loại đất
2.2 TÍNH THẤM CỦA ĐẤT
Trang 3•2.1.2 Hệ số thấm
• Thí nghiệm xác định hệ số thấm k
2.2 TÍNH THẤM CỦA ĐẤT
a A
•2.1.2 Hệ số thấm
•a Các yếu tố ảnh hưởng tới tính thấm của đất
Cỡ hạt và cấp phối hạt Hệ số rỗng
Hình dạng và cách bố trí lỗ rỗng Hệ số nhớt của nước
Bọc khí kín trong đất
2.2 TÍNH THẤM CỦA ĐẤT
•2.1.2 Hệ số thấm
•b Một số công thức thực nghiệm ước lượng hệ số thấm
•_Theo Allen Hazen:
•_Theo Cassagrande:
•_Theo Kozeny Carman:
•_ Theo Huang- Drnevich
•_Theo các tác giả khác:
2.2 TÍNH THẤM CỦA ĐẤT
3
2 1
e
k C
e
= +
2 0,85
1, 4
k= e k
2
1 10
k=C D
o
k = k
3 1
n e
k C
e
= +
•2.1.2 Hệ số thấm
•c Hệ số thấm tương đương của khối dất nhiều lớp
• Thấm ngang Thấm đứng
i i n
h k k
∑
∑
= i i i d td k h
h k
2.2 TÍNH THẤM CỦA ĐẤT
Trang 4Tính nén lún của đất là khả năng giảm thể tích của nó (do
giảm thể tích lỗ rỗng) dưới tác dụng của tải trọng
Trong quá trình tính toán chúng ta phải dự báo được những
biến dạng của nền đất (biến dạng của công trình) dưới tác dụng
của tải trọng công trình truyền xuống Ỵ Phải chú ý tới tính nén
lún và biết được các chỉ tiêu biến dạng của nền đất
Các đặc trưng nén lún của đất:
Hệ số nén a, hệ số nén tương đối ao(hệ số nén thể tích mv)
Hệ số nền k, module biến dạng E, hệ số nở hông μ
Chỉ số nén Cc, Chỉ số nở Cs
Hằng số cố kết Cv
2.3 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT
Nghiên cứu tính bền của nền đất khi chịu tải trọng để đảm bảo công trình xây nên làm việc an toàn, không bị sụp đổ hay phá hoại đồng thời thoả mãn yêu cầu về mặt kinh tế
Sự phá hoại của đất có thể xảy ra ở cả hai dạng:
Hình thành mặt trượt rõ rệt và cả khối đất bị trượt ra ngoài kéo theo sự đổ vỡ hoặc nghiêng lệch của công trình
Nền bị lún nhiều, lún rất nhanh với độ lún lệch lớn làm công trình bị đổ vỡ, hư hỏng
2.4 TÍNH CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
•2.3.1 Cơ chế phá hoại của đất
• Tiến hành nén đất có nở hông người ta thấy:
Mẫu bị biến dạng theo cả chiều đứng lẫn chiều ngang
Mẫu bị phá hoại với sự hình thành của các vết nứt nghiêng
ỴHình thức phá hoại của đất là phá hoại cắt Ở những điểm phá
hoại trong mẫu đất thí nghiệm các hạt đất bị trượt lên nhau và
các mặt trượt lân cận nối liền với nhau tạo thành các vết nứt hay
là mặt trượt
2.4 TÍNH CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
•2.3.2 Thuyết bền Coulomb và các đặc trưng chống cắt của đất
Đất chống cắt được là nhờ các yếu tố:
- Lực ma sát trên bề mặt các hạt, được gọi là ma sát trong
- Lực hóc (gài móc) giữa các hạt với nhau
- Lực dính: lực dính keo nhớt, lực dính liên kết cứng, lực dính giả
Đối với đất hạt thô lực ma sát và lực hóc là hai yếu tố chủ yếu
tạo thành sức chống cắt
Đối với đất hạt mịn sức chống cắt phụ thuộc chủ yếu vào lựïc
dính
2.4 TÍNH CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Trang 5•2.3.2 Thuyết bền Coulomb và các đặc trưng chống cắt của đất
• Theo Coulomb, Sức chống cắt của đất được xác định như sau:
•Trong đó:
• ϕ- góc ma sát trong của đất, tính bằng độ
c – lực dính của đất, kN/cm2, với đất cát c= 0
ϕvà c là hai đặc trưng chống cắt của đất
2.4 TÍNH CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT