download Cơ học đất full pdf
"Don't study, don't know - Studying you will know!" NGUYEN TRUNG HOA CHƯƠNG I Trang Mở đầu Định nghĩa đối tợng nghiên cứu: học đất ngành học ứng dụng chuyên nghiên cứu đất Hầu hết công trình xây dựng đặt đất, nghĩa dùng đất làm cho công trình, số khác công trình nh đờng, đê, đập đất lại dùng đất làm vật liệu xây dựng Vì vậy, muốn cho công trình đợc tốt, nghĩa công trình ổn định, bền lâu tiết kiệm thiết phải nắm rõ tính chất đất dùng làm vật liệu xây dựng hay làm cho công trình xây dựng Nh đối tợng nghiện cứu học đất loại đất thiên nhiên, sản phẩm trình phong hóa đá gốc lớp vỏ đất Mỗi loại phong hóa có tác dụng phá hủy đá gốc khác tạo loại đất khác Đặc điểm đất vật thể gồm nhiều hạt rắn riêng rẽ không gắn với gắn kết với liên kết có sức bền nhỏ nhiều lần so với sức bền thân hạt đất Do trình hình thành đất mà chúng tồn độ rỗng đất độ rỗng lại có khả thay đổi dới ảnh hởng tác động bên Ngoài bề mặt hạt đất có lợng, chúng gây tợng vật lý hóa lý phức tạp, dẫn đến làm thay đổi tính chất vật lý học đất Vì nghiên cứu đất phải nghiên cứu đến nguồn gốc hình thành điều kiện tự nhiên mà đất tồn Đặc điểm nội dung môn học: Cơ học đất môn học cần vận dụng hiểu biết đất từ môn khoa học khác có liên quan nh địa chất công trình, thổ chất học Và đồng thời vận dụng kết ngành học khác nh học vật thể biến dạng (lý thuyết đàn hồi, lý thuyết dẻo, lý thuyết từ biến) Trên sở lý thuyết này, Cơ học đất đà xây dựng đợc lý thuyết riêng phù hợp với trình học xảy đất Tuy nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm, thực nghiệm quan trắc thực tế đóng vai trò định nghiên cứu sử dụng đất xây dựng Từ nghiên cứu lý thuyết nghiên cứu thực nghiệm, Cơ học đất tập trung giải nhiệm vụ nội dung sau: - Xác lập quy luật trình học xảy đất, đồng thời xác định đợc đặc trng tính toán ứng với trình xảy - Nghiên cứu phân bố ứng suất đất, quan hệ ứng suất biến dạng dới tác dụng ngoại lực - Giải toán biến dạng, cờng độ, ổn định đất, mái dốc nh toán áp lực đất tác dụng lên tờng chắn Sơ lợc lịch sử phát triển môn học Cơ học đất môn học đợc hình thành chậm nhiều so với môn học ứng dụng khác, nhng từ lâu loài ngời đà có nghiên cứu đất, nhiên xà hội lạc hậu nên kiến thức đất xây dựng nằm mức độ nhận thức cảm tính, cha đợc nâng cao thµnh nhËn thøc lý lËn NhiỊu nhµ khoa häc đà có cống hiến to lớn đà có công xây dựng nên môn học đất ngày giới thiệu hai nhà bác học đà có công lao lớn đến phát triển học đất Công trình khoa học Cơ học đất C.A Coulomb (1736 1806) thiếu tá kỹ s công binh, viện sĩ viện khoa học Pháp, năm 1773 đà đa lý CHƯƠNG I Trang luận tiếng cờng độ chống cắt đất ngời xây dựng đợc phơng pháp xác định áp lực đất lên vật chắn Trải qua hai kỷ ngày nay, phơng pháp ông đợc sử dụng rộng rÃi Sự hình thành học đất nh môn khoa học độc lập với hệ thống hoàn chỉnh phơng pháp riêng biệt đợc xem nh năm 1925, K.Terzaghi (1883-1963) cho xuất Cơ học đất sở vật lý đất Năm 1963 Hội nghị khoa học quốc tế Cơ học đất - Nền móng họp lần thứ sau năm họp lần Hội nghị Cơ học đất - Nền móng hội thảo khoa học liên quan đợc tổ chức nhiều nớc khu vực Đến nay, Cơ học đất đà trở thành môn khoa học với nhiỊu néi dung phong phó, gåm nhiỊu lÜnh vùc kh¸c nhằm đáp ứng phát triển mạnh mẽ công nghiệp, xây dựng Việt Nam , Cơ học đất đợc bắt đầu nghiên cứu từ năm 1956 Đến đội ngũ ngời làm công tác nghiên cứu Cơ học đất đà trởng thành chất lợng số luợng, đủ sức giải toán đa dạng phức tạp thực tế xây dựng công trình đề Tuy điều kiện kinh tế xà hội hạn chế nên trang thiết bị chuyên nghành đầu t cha đầy đủ đồng bộ, việc phát triển kiến thức công nghệ Cơ học đất cần đòi hỏi nỗ lực lớn CHƯƠNG I Trang 10 chơng i: chất vật lý đất phân loại đất Đ1 hình thành đất 1.1 Quá trình phong hóa: Sự phá hoại làm thay đổi thành phần đá gốc dới tác dụng vật lý, hóa học yếu tố khác gọi trình phong hóa Do tác dụng phong hóa nên khối đá nham thạch giữ nguyên đợc trạng thái ban đầu nó, mà thay đổi, bị vỡ vụn, bị rời ra, bị dòng nớc gió đi, hình thành lớp đất phủ quanh phần lớn mặt vỏ đất Do vậy, sử dụng đất làm công trình, làm môi trờng, vật liệu xây dựng, cần phải xét đến biến đổi không ngừng xảy lớp đất bên vỏ đất Dựa vào đặc trng biến đổi đá gốc ảnh hởng tác nhân phong hóa, có thÓ chia phong hãa vËt lý, phong hãa hãa học phong hóa sinh học Trong đó, theo quan ®iĨm vỊ x©y dùng, chØ cã phong hãa vËt lý phong hóa hóa học đáng đợc quan tâm nghiên cứu Phong hoá vật lý: Sinh chủ yếu có liên quan với thay đổi nhiệt độ, gây nên nở nhiệt không thể tích, làm cho đá gốc bị phá hoại phân vụn thành hạt to nhỏ không nhau, nhng không làm thay đổi thành phần hóa học khoáng vật Do sản phẩm phong hóa vật lý tạo loại đất rời (đá dăm, cuội sỏi, hạt cát, v.v ) có thành phần khoáng vật tơng tự với đá gốc Phong hoá hoá học: Sinh tác nhân nh nớc, ôxy, axit cacbonic axit khác hòa tan nớc, làm cho đá gốc bị phá hoại kèm theo thay đổi thành phần khoáng vật ổn định hơn, tạo loại đất sét khác có kích thớc hạt nhỏ nhỏ, phần lớn không phân biệt mắt thờng đợc Các nhóm hạt sét nhỏ phần lớn chứa nhiều hạt đơn khoáng thuộc ba nhóm khoáng vật - Mônmôrilonit, Ilit Kaolinit Tất khoáng chất có cấu tạo tinh thể mỏng, nhng có lợng bề mặt khác nhau, Mônmôrilonit hoạt động mạnh Kaolinit yếu Thông thờng trình phong hóa vật lý hóa học xảy lúc hỗ trợ cho vùng khí hậu khô lạnh phong hóa vật lý chủ yếu, vùng khí hậu nóng ẩm, nh nớc ta chẳng hạn, phong hóa hóa học đóng vai trò quan trọng Các sản phẩm cuối phong hóa nằm chỗ hình thành ban đầu bị di chuyển chỗ khác dòng nớc gió tạo thành dạng trầm tích đất 1.2 Các dạng trầm tích đất: - Trầm tích tàn tích (Eluvian) : Là trầm tích sản phẩm phong hóa lớp đá nằm chỗ hình thành ban đầu Đặc điểm bật bao gồm hạt có dạng góc cạnh nhọn sắc phân loại theo kích thớc hạt, thành phần thạch học nói chung giống đá gốc nớc ta, khí hậu nhiệt đới nên trình phong hóa hóa học xảy mÃnh liệt biến loại đá gốc thành loại đất sét có màu đỏ, nâu, vàng, thờng gọi đất Laterit Quá trình Laterit hóa trình hình thành đất chủ yếu n−íc ta - TrÇm tÝch s−ên tÝch (Deliuvian) : Chđ yếu đợc tích lũy lại sờn dốc chân sờn dốc, nh khoảnh thấp sát đờng chia nớc Trầm tích đợc tạo thành nớc ma trôi sản phẩm rời xốp phong hóa từ vùng CHƯƠNG I Trang 11 cao đa xuống Đặc điểm gồm loại đất rời rạc, hạt đất nhỏ lẫn với hạt lớn, không ổn định, thờng hay bị trợt lở theo mặt lớp đá gốc bên dới, có bề dày lớp đất không đồng - Trầm tích bồi tích (Aluvian): Đó tất sản phẩm đợc tạo thành cách sông, hợp thành trầm tích thung lũng cổ, đại lòng sông Đặc điểm loại trầm tích có tính phân lớp theo quy luật thành phần hạt chúng, từ lớp bên thờng đất loại sét cát mịn, đến lớp bên dới thờng đợc cấu tạo đất cát lẫn sỏi cuội - Trầm tích tam giác trâu hồ sừng trâu: Đợc hình thành sông mang vật liệu đến lắng đọng vùng cửa sông khúc sông chết Trầm tích đợc đặc trng tồn lớp bùn sét, bùn hữu cha đợc nén chặt mấy, cát mịn, cát pha sét Các đất thuộc loại thờng có độ dày diện tích phân bố lớn, tạo thành khối dẻo có tính nén lớn - Trầm tích biển: Là tích lũy dới đáy biển vật liệu dòng nớc mang đến Thành phần tính chất loại trầm tÝch biĨn nµy phơ thc rÊt nhiỊu vµo sù tån chất hữu thực vật động vật sống dới đáy biển Trầm tích chủ yếu đất sét đất bùn phổ biến diện tích rộng lớn đợc đặc trng tính chất khác tùy theo tuổi lịch sử hình thành chúng Với mô tả tóm tắt loại trầm tích trên, thấy rõ ràng đất thiên nhiên khác nhau, chất vật lý chúng phức tạp Từ trình hình thành đất đến hoàn cảnh chúng, tất yếu tố đà tạo nên tính chất độc đáo đất thiên nhiên 1.3 ảnh hởng môi trờng ®Þa - vËt lý ®Õn tÝnh chÊt cđa ®Êt Víi vấn đề đà trình bày trên, thấy rõ môi trờng địa - vật lý có ảnh hởng lớn đến hình thành đất, nên nghiên cứu đất tách rời điều kiện lịch sử tự nhiên hình thành tồn đất đựơc Chẳng hạn, tùy theo tuổi toàn lịch sử trớc hình thành chúng, loại đất sét thiên nhiên có tính chất khác Ví dụ: đất sét Cambri tuổi khoảng 500 triệu năm chắn rằng, thời gian dài đà chịu tác dụng áp lực lớn thay đổi, bị ép nớc phận bị khô đi, v.v Các đất sét đà trải qua trình hóa học hóa - lý đà xảy ra, trình xảy với tốc độ nhỏ hoàn toàn nhận biết đợc khoảng thời gian tơng đối ngắn Mặt khác, trình dính kết chậm xảy thời gian dài có ảnh hởng đến kết cấu cấu đất loại sét Tất trình đà tạo nên tính chất hoàn toàn đặc biệt đất sét Cambri so với đất sét khác Theo kết nghiên cứu đất sét coi nh vật liệu cứng nhớt đàn hồi, có khả chịu tải lớn Trái với đất sét Cambri, loại đất sét (trầm tích biển, hồ, đầm) đại thờng đợc nén chặt, chúng thờng có trạng thái nở nhÃo có sức chịu tải không đáng kể Đối với đất cát vậy, chúng phụ thuộc lớn vào điều kiện hình thành chúng, có loại cát trạng thái chặt, có loại lại rời xốp, chí có loại cát trạng thái huyền phù dễ sinh tợng cát chảy CHƯƠNG I Trang 12 Do đó, nghiên cứu đất thiên nhiên có xét đến tác dụng tơng hỗ chúng với môi trờng xung quanh biến đổi liên tục tính chất chúng, cần phải ý nhiều đến lịch sử chúng, nghĩa ý đến điều kiện diễn biến trình hình thành nh hoàn cảnh địa - vật lý hình thành đất Quá trình "hóa đá" có ý nghĩa quan trọng hình thành tính chất đất Các tợng tái kết hợp (sự nén chặt, dính kết) kiến tạo (chủ yếu trụt xuống phần vỏ đất) tạo nên điều kiện có khả làm thay đổi thành phần kết cấu đất, nữa, với áp lực nhiệt độ thích hợp, chúng dẫn tới tợng biến chất, nghĩa thay đổi hoàn toàn đá rời cách kết dính lại, kết tinh lại hạt khoáng vật chúng đến thành đá khối liền Do tính chất đất phụ thuộc nhiều vào tác dụng môi trờng xung quanh, nên Cơ học đất, chọn sơ đồ tính toán cần phải xét đến hoàn cảnh tự nhiên mà đất tồn Còn việc xác định đặc trng tính toán đất cần đảm bảo cho mẫu đất thí nghiệm phản ánh đợc trạng thái tồn tự nhiên Để đáp ứng đợc yếu cầu trên, mẫu đất dùng để thí ngiệm phải cố gắng đảm bảo cho kết cấu bị phá hoại Các thành phần cấu tạo đất tác dụng lẫn chúng Nh đà trình bày, đất thiên niên vật thể phân tán bao phủ phần lớn bề mặt vỏ đất Do nghiên cứu đất thiên nhiên cần phải ý chúng hệ thống phức tạp, có tác dụng tơng hỗ lẫn thành phần rắn (cứng), lỏng khí Trong trạng thái tự nhiên, quan hệ nhóm hạt riêng rẽ có ý nghĩa đặc biệt có mặt số lợng hạt rắn nhỏ nhỏ đất, chúng có diện tích bề mặt riêng lớn có hoạt tính cao Trờng hợp tổng quát, đất gồm ba thành phần: Các hạt khoáng chất rắn thờng chiếm phần lớn thể tích đất, thể lỏng chiếm phần hay toàn khoảng trống hạt rắn đất thành phần khí chiếm phần lại lỗ rỗng đất, gồm chủ yếu không khí Các tính chất thành phần này, tỷ lệ số lợng chúng đất, tác dụng điện phân tử, hóa - lý, học tác dụng tơng hỗ khác thành phần đất định chất đất 2.1 Thành phần rắn (cứng) đất: Thành phần rắn đất chủ yếu gồm hạt khoáng vật nguyên sinh thứ sinh, thờng gọi hạt đất, có kích thớc từ vài xentimet đến vài phần trăm, phần nghìn milimet Các tính chất đất phụ thuộc vào thành phần khoáng chất chúng 2.1.1 Thành phần khoáng đất: Thành phần khoáng chất đất phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng đá gốc vào mức độ tác dụng phong hoá đá gốc Tùy theo mức độ tác dụng phong hóa khác nhau, thành phần khoáng khác nhau, loại đá gốc sinh ra, có ảnh hởng khác đến tính Đ2 CHƯƠNG I Trang 13 chất vật lý học đất Các khoáng vật tạo thành đất thiên nhiên phân thành hai nhóm nh sau: Khoáng vật nguyên sinh khoáng vật thứ sinh Các khoáng vật nguyên sinh: Thờng gặp đất thiên nhiên Fenpat, thạch anh mica Các hạt đất có chứa thành phần khoáng thờng có kích thớc lớn Đối với nhóm hạt lớn thờng khác tính chất - lý chúng, loại đất có lịch sử khác nhau, đồng thời thành phần khoáng ảnh hởng nhiều tới tính chất - lý chúng Các khoáng vật thứ sinh: Chia thành hai loại khác tùy theo tính chất hòa tan nớc Trong số khoáng vật thứ sinh không hòa tan nớc, thờng gặp nhiều Mônmôrilônit, Ilit Kaolinit, khoáng vật gọi khoáng vật sét, chúng thành phần chủ yếu hạt sét (nhỏ 0,005mm loại đặc biệt nhỏ 0,002mm) Các khoáng vật có cấu tạo kết cấu phân tử dạng rõ rệt, nhng tính hoạt động keo bề mặt khác Đối với thạch anh, tính hoạt động keo bề mặt gần không, Kaolinit khoảng 0,4, Ilit 0,9 Mônmôrilonit từ 1,5 đến 7,2 tïy theo nã chøa ion canxi (Ca++) hay ion Natri (Na+) Từ thấy rằng, thành phần khoáng chất đất ảnh hởng chủ yếu đến hạt đất nhỏ cực nhỏ, hạt đất nhỏ tỷ diện tích (m2/g) chúng lớn, hoạt tính keo khoáng vật đợc phát huy đầy đủ nhất, mà nh đà trình bày, hoạt tính keo loại khoáng vật khác khác nhau, dẫn đến tính chất - lý đất khác Các khoáng vật thứ sinh hòa tan nớc thờng gặp là: Canxit, mica trắng, thạch cao muối mỏ,v.v 2.1.2 Thành phần hạt đất: Trong tự nhiên đất hạt to nhỏ có thành phần khoáng vật khác hợp thành Kích thớc hạt thay đổi phạm vi rộng lớn, từ hàng chục, hàng trăm xentimet nh đá tảng, cuội, đến vài phần trăm, vài phần nghìn milimet nh hạt sét Hạt đất nhỏ tỷ diện tích lớn, lợng mặt lớn tính chất đất phức tạp Còn đất hạt to lỗ rỗng hạt lớn, nên tính thấm nớc lớn đất hạt nhỏ Điều nói lên nhiều tính chất - lý đất có liên quan đến thành phần hạt ®Êt Tuy vËy cịng cÇn l−u ý r»ng chóng ta đánh giá cách định lợng ảnh hởng thành phần hạt đến tính chất đất đợc, tính chất đất nhiều yếu tố phức tạp khác định, tùy điều kiện cụ thể ảnh hởng chúng khác Khi nghiên cứu thành phần hạt đất, trớc hết phải tiến hành phân tích hạt đất để phân chia tất loại hạt có kích thớc hạt khác thành nhóm Trong nhóm kích thớc thay đổi phạm vi định nhng chúng có tính chất - lý gần giống Mỗi nhóm nh gọi nhóm hạt Lợng chứa tơng đối nhóm hạt đất (Tính theo phần trăm tổng khối lợng đất khô) gọi thành phần hạt đất hay gọi thành phần cấp phối đất HiƯn nay, tïy theo tõng n−íc vµ tïy theo mơc đích sử dụng mà giới hạn đờng kính phân chia nhóm hạt tỷ lệ nhóm hạt phân loại đất có nhiều không hoàn toàn thống nớc ta, việc phân chia nhóm hạt theo mục đích xây dựng thờng dùng bảng phân loại (I-1) sau đây: CHƯƠNG I Trang 14 Bảng (I - 1): Phân nhóm theo đờng kính hạt Nhóm hạt Phân Kích thớc hạt Tính chất chung nhóm (mm) Lớn >800 Đá lăn Vừa 800 - 400 đá hộc Nhỏ 400 - 200 Rất lớn 200 - 100 Đá dăm Lớn 100 - 60 Tính thấm lớn, không dính, độ dâng cao cuội nớc mao dẫn nhỏ, không giữ đợc nớc Vừa 60 - 40 Nhỏ 40 - 20 Thô 20 - 10 Sạn, sái Võa 10 - Nhá 5-2 Th« - 0,5 Dễ thấm nớc, không dính, độ dâng cao nớc mao dẫn không lớn, gặp nớc không nở Vừa 0,5 - 0,25 Hạt cát ra, khô không co lại, rời rạc, Nhỏ 0,25 - 0,05 tính dẻo, tính nén lún nhỏ Tính thấm nhỏ, dính ớt, nớc mao Thô 0,05 - 0,01 Hạt bụi dẫn dâng lên tơng đối cao nhanh, gặp Nhá 0,01 - 0,002 n−íc në ra, kh« kh«ng co nhiều Hầu nh không thấm nớc, tác dụng nớc màng mỏng rõ rệt, lúc ẩm có tính dẻo, tính Hạt sét < 0,002 dính lớn, gặp nớc nở nhiều, khô co lại nhiều, tính nén lún lớn Thí nghiệm để phân chia nhóm hạt đất gọi thí nghiệm phân tích hạt, tùy theo kích thớc hạt to nhỏ mà kỹ thuật phân tích có khác Nói chung phơng pháp phân tích thành phần h¹t, chđ u chóng ta míi chØ dïng hai lo¹i nh sau: - Phơng pháp dùng rây: Phơng pháp dùng cho loại đất hạt cát lớn Ngời ta dùng hệ thống rây có đờng kính lỗ to nhỏ khác nhau, để tiện cho việc sử dụng thờng ngời ta dùng loại rây có đờng kính lỗ trùng với giới hạn đờng kính nhóm hạt đà phân chia nh nớc ta dùng rây nhỏ 0,1mm, Bắc Mỹ số nớc Tây Âu ngời ta đánh số rây theo số lợng lỗ insơ vuông, rây nhỏ No200 tơng ứng với kích thớc mắt lỗ 0,074mm Do nguyên nhân 0,074 đợc nớc xem biên tiêu chuẩn vật liệu hạt thô hạt mịn - Phơng pháp thuỷ lực: Phơng pháp dựa sở định luật Stokes, tốc độ hạt hình cầu lắng chìm môi trờng lỏng hàm số đờng kính trọng lợng riêng hạt đất Trong số phơng pháp thí nghiệm dựa nguyên lý này, nớc ta thờng dùng phơng pháp tỉ trọng kế, dùng để xác định thành phần hạt đất hạt bụi hạt sét Nói chung phân tích hạt đất sét vấn đề phức tạp, nhiều vấn đề cha đợc nghiên cứu kỹ càng, cần đặc biệt lu ý tới Cách tiến hành cụ thể phơng pháp xem tài liệu hớng dẫn thí nghiệm đất tài liệu CHƯƠNG I Trang 15 có liên quan Nếu đất đồng thời có hai nhóm hạt đà nêu phải kết hợp hai phơng pháp thí nghiệm để xác định Kết thí nghiệm phân tích hạt đất đợc biểu thị đờng cong cấp phối đất, vẽ hệ trục tọa độ bán logarit, trục hoành biểu thị logarit đờng kính hạt trục tung biểu thị lợng chứa phần trăm hạt có đờng kính nhỏ đờng kính đà cho Chẳng hạn theo kết phân tÝch, biĨu diƠn bëi ®−êng cong cÊp phèi I cđa đất hình (I -1) lợng chứa hạt bụi 72%, lợng chứa hạt cát 17% lợng chứa hạt sét 11% Đá 100% tảng Hạt cuội Hạt sỏi Hạt cát Hạt sét Hạt bụi 100% Hạt cát 83% (17%) B' I) D10=0,0046mm D60=0,041mm Cu=9 II) D10=0,17mm D60=0,40mm Cu=2,35 50 10 100 B II H¹t bơi (72%) I A' 10 1,0 A 0,1 0,01 11% H¹t sÐt (11%) 0,001(mm) Hình I - 1:Đờng cong tích lũy hạt Đờng cong cấp phối đất đợc dùng để xác định tên gọi, đờng kính có hiệu hệ số không đồng đất Để xác định tên đất, sau vẽ đợc đờng cong cấp phối (đờng cong tích lũy hạt), cần tìm lợng chứa tơng đối nhóm hạt cát, hạt bụi hạt sét đất Dựa vào kết dùng bảng phân loại đất (bảng I-5) để xác định tên loại đất xét đồng thời làm sở cho việc đánh giá tính chất - lý Hệ số không đồng đợc ký hiệu Cu đợc xác định theo công thức: Cu = D 60 D10 (I - 1) D10 đờng kính mà hạt nhỏ chiếm 10%, D60 đờng kính mà hạt có kích thớc nhỏ chiếm 60% tổng khối lợng đất khô Đối với loại đất hình (I -1) đờng kính tơng ứng với điểm B D60 = 0,041mm Hệ số không đồng loại đất lớn, đất đợc cấu tạo hạt có kích thớc không nhau, ngợc lại Cu nhỏ đất hạt Thông thờng thực tế hệ số không đồng áp dụng cho loại đất rời Các loại cát sỏi, cát thô cát vừa, có hệ số không đồng lớn đợc gọi cát không đều, đợc xem có cấp phối tốt, lúc lỗ rỗng hạt lớn đợc hạt nhỏ xen kẽ lấp kín, làm cho độ chặt đất tăng lên tính thấm giảm đi, đồng thời đất có tính lún nhỏ khả chống cắt lớn chịu tác dụng tải trọng Nh phần đà trình bày, kích thớc hạt đất thành phần khoáng chúng có mối liên quan mËt thiÕt víi VÝ dơ : víi nh÷ng hạt có kích thớc lớn hạt cát thờng có thành phần khoáng giống với đá gốc, hạt có kích thớc hạt cát thành phần khoáng vật chúng thờng thuộc loại nguyên sinh, hạt lớn thờng chứa khoáng vật ổn định, dễ bị phá hủy phong hóa gây nên nh Fenfát, Mica đen, v.v Còn hạt nhỏ phần lớn có CHƯƠNG I Trang 16 chứa khoáng vật ổn định, khó bị phong hóa nh thạch anh Từ thấy rằng, thuộc loại hạt cát, nhng đất gồm hạt có kích thớc lớn nhỏ khác dẫn đến tính chất - lý khác Đối với hạt sét chủ yếu khoáng vật thứ sinh tạo nên, có hạt kích thớc tơng đối lớn thờng hạt khoáng vật loại Kaolinit, hạt có kích thớc nh hạt keo hạt khoáng vật loại Mônmôrilorit, hạt có kích thớc trung bình hai loại thờng hạt khoáng vật loại Ilit 2.1.3 Hình dạng hạt đất: Hình dạng hạt đất khác từ dạng hình cầu đến dạng mỏng hình kim, mà tính chất đất khác hình dạng hạt khác Thông thờng nhóm hạt có kích thớc lớn nh hạt cát trở lên có hình dạng tròn nhẵn sắc cạnh Trong trờng hợp hình dạng hạt đất có ảnh hởng nhiều đến tính chất đất, chẳng hạn nhóm hạt cát gồm hạt thạch anh có góc cạnh sắc nhọn, nhờ chúng xen kẽ vào để xắp xếp đợc chặt so với nhóm hạt có kích thớc nhng có dạng tròn nhẵn Đối với nhóm hạt có kích th−íc nhá (nh− h¹t sÐt hay h¹t keo), b»ng kÝnh hiển vi điện tử ngời ta đà xác minh hầu nh tất chúng có hình dạng rõ rệt trờng hợp riêng có dạng hình kim phẳng dài Trong trờng hợp hình dạng hạt đất làm ảnh hởng đến tính chất đất mà tính chất đất phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng chúng Nh đà trình bày, thành phần khoáng hạt đất lại có quan hệ mật thiết với mức độ phân tán chúng, mức độ phân tán ®Êt kh¸c dÉn ®Õn chóng cã tû lƯ diƯn tích khác Theo kết phân tích mẫu đất (Bảng I -2) hạt thuộc nhóm hạt sét có tỷ diện tích lớn, lợng mặt chúng lớn tạo nên cho chúng nhiều tính chất riêng biệt khác Bảng I -2 : TØ diƯn tÝch cđa c¸c kho¸ng vËt sÐt Tên khoáng vật Mônmôrilonit Ilit Kaolinit Tỉ số kích thớc chiều 100 ì 100 ì 20 ì 20 × 10 × 10 × KÝch th−íc thùc tÕ tÝnh b»ng anstron (0,001µ) ChiỊu dµi vµ chiỊu ChiỊu dµy réng 1000 - 5000 10 - 1000 - 5000 50 - 500 1000 - 20000 100 - 1000 TØ diÖn tÝch tÝnh b»ng m2/g 800 80 10 Theo bảng (I -2) thấy bề mặt (tỷ diện tích) nhóm hạt sét nhỏ (nh khoáng sét Mônmôrilonit) đạt tới vài trăm mét vuông gam đất Điều quan trọng cần phải ý khoáng vật nhóm Mônmôrilonit có tỷ diện tích lớn mà có khả hấp thụ lớn tính nở mạnh gặp nớc Điều đợc giải thích cấu trúc tinh thể chúng Trên hình (I -2) trình bày cấu tạo mạng lới tinh thể (kết cấu phần tử) Kaolinit Mônmôrilonit Mạng tinh thể đơn vị Kaolinit có năm lớp điện tử với mạng lới tinh thể bất động Vì hai tinh thể đơn vị tiếp giáp có liên kết chặt [giữa - 6(O) +6(OH)] nên chúng khó tách rời nhau, làm cho Kaolinit nở gặp nớc Còn ... (1883-1963) cho xuất Cơ học đất sở vật lý đất Năm 1963 Hội nghị khoa học quốc tế Cơ học đất - Nền móng họp lần thứ sau năm họp lần Hội nghị Cơ học đất - Nền móng hội thảo khoa học liên quan đợc... nên môn học đất ngày giới thiệu hai nhà bác học đà có công lao lớn đến phát triển học đất Công trình khoa học Cơ học đất C.A Coulomb (1736 1806) thiếu tá kỹ s công binh, viện sĩ viện khoa học Pháp,... nội dung môn học: Cơ học đất môn học cần vận dụng hiểu biết đất từ môn khoa học khác có liên quan nh địa chất công trình, thổ chất học Và đồng thời vận dụng kết ngành học khác nh học vật thể