Một số kết quả nghiên cứu mối quan hệ giữa độ ẩm và các chỉ tiêu cơ lý của đất phong hóa

Bài viết trình bày bản chất cơ lý hóa của các mối quan hệ của độ ẩm trong đất phong hóa, lý thuyết xác suất thống kê trong các mối quan hệ của độ ẩm, những vấn đề thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất để thiết lập mối quan hệ.

MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘ ẨM VÀ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT PHONG HÓA NGUYỄN HỒNG DƢƠNG* Some research results on the relationship between moisture and physical and mechanical properties of weathered soils Abstract: The paper presents the physicochemical nature and the randomness of the relationship of moisture with the shear resistance of weathered soil, and introduces the principle of methods and examples for establishing those relationships by experiment results Keywords: Weathered mechanical and physical properties ĐẶT VẤN ĐỀ * Khi độ ẩm đất thay đổi, tỷ lệ pha rắn, lỏng, khí hệ phân tán đất thay đổi, đồng thời bề dày màng nước liên kết hạt biến đổi, làm liên kết hạt biến đổi, theo khối lượng thể tích đất tiêu kháng cắt biến đổi.Trong đó, độ ẩm đất tiêu nhạy cảm điều kiện mơi trường có khí hậu ln thay đổi Bởi vậy, xác lập quy luật biến đổi tiêu kháng cắt khối lượng thể tích độ ẩm đất thay đổi có nhiều ý nghĩa thực tiễn đánh giá ổn định khối đất Tuy nhiên, quy luật biến đổi tiêu kháng cắt khối lượng thể tích đất độ ẩm thay đổi, phụ thuộc đồng thời vào nhiều yếu tố đặc trưng cho hệ phân tán kích thước hình dạng thành phần khống hóa hạt khống v.v Trong đó, đặc trưng biến đổi phức tạp khối đất có khác vỏ phong hóa Do đó, xác lập mối quan hệ tương quan dựa kết thí nghiệm lý thuyết xác suất thống kế cách để có biểu thức mô tả định lượng mối quan hệ độ ẩm với tiêu kháng cắt khối lượng thể tích * Đại học Kiến trúc Hà Nội Km10 Nguyễn Trãi, P Văn Quán, Hà Đông, Hà Nội Email duongnguyen.ks@gmail.com ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2020 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC LẬP CÁC MỐI QUAN HỆ 1.1 Bản chất lý hóa mối quan hệ độ ẩm đất phong hóa Đất phong hóa, cấu thành hạt khoáng sản phẩm phong hóa từ đá gốc, bao gồm hạt keo lẫn hạt mịn tảng phong hóa lỏi, Trong đó, hạt keo có kích thước siêu nhỏ có cấu trúc khống vật khác mang lại cho chúng khả hấp thụ nước khác Các khống vật có cấu trúc lớp mạng tinh thể khoáng vật sét mà tiêu biểu Monmorinolit, Bentonit có khả hấp thụ nước rât cao Khi tham gia vào cấu trúc ô mạng tinh thể nước làm gia tăng thể tich hạt khống Đơng thời với đường kính siêu nhỏ từ micromet đến nanomet hạt khống, chúng có tỷ mặt ngồi lớn, theo có lượng bề măt cao Chính lượng bề mặt tạo nên liên kết hạt theo chất mối liên kết phân tử vật rắn Phân lớn hạt khống có đặc điểm tích điện mang lại cho chúng khả ưa nước, nên gặp nước hấp thụ tạo thành màng nước bao quanh hạt nước liên kết có quy luật vận động tồn khác biệt với nước trọng lực thông thường Màng nước bao quanh hạt dày, lượng bề mặt giảm Mỗi hạt khoáng có thành phần khống hóa, đường kính xác định mơi trường chất lỏng có độ 29 pH xác định có trị giá cực đại bề dày màng nước liên kết Khi màng nước liên kết đạt chiều dày cực đại, lượng bề mặt hạt khống khơng cịn khả liên kết với hạt khoáng khác, đất vào trạng thái chảy với đặc trưng học chất lỏng khả kháng căt Từ trạng thái chảy, nước đất dần, để màng nước mỏng dần, xuất trở lại khả liên kết hạt Nếu đồng thời tồn mối liên kết tồn nước liên kết liên kết hạt thơng qua màng nước, liên kết hạt có tính mềm dẻo làm cho đất có đặc trưng vật rắn có tính dẻo Màng nước có chiều dày nhỏ mà đất bắt đầu có tính dẻo xem chiều dày màng nước liên kết mạnh để phân biệt với chiều dày cực đại liên quan đến trạng thái chảy đất Khi màng nước liên kết hoàn toàn đất trạng thái cứng Tuy nhiên, điều kiện tự nhiên có phần mặt vỏ phong hóa có khả bốc hơi, nên màng nước liên kết có khả nhỏ bề dày màng liên kết mạnh hay đất trạng thái cứng hoàn toàn, ngược lại phần nằm sâu trạng thái cứng xảy Như vậy, với tăng khối lượng nước vào đất phong hóa, nước tiếp nhận theo ba dạng: cấu trúc mạng tinh thể gọi nước cấu trúc, màng liên kết hạt khoáng gọi nước liên kết lỗ hổng hạt khoáng gọi nước trọng lực Nước cấu trúc khơng khỏi mạng cấu trúc nhiệt độ bay 1000c, nên khơng có thành phần độ ẩm Giữa dạng tồn nước đất, nước trọng lực hình thành phát triển nước cấu trúc liên kết hoàn chỉnh Như thế, tham gia nước trọng lực làm thay đổi trọng lượng đất mà không ảnh hưởng đến liên kết hạt, thay đổi mối liên kết hạt độ ẩm đất thay đổi có chất biến đổi bề dày màng nước liên kết, theo biến thiên độ ẩm 30 đất với biến đổi tiêu kháng cắt khối lượng thể tích khơng thể quan hệ tuyến tính mà có điểm uốn cực trị liên quan đến trạng thái độ ẩm đất, trạng thái là: độ ẩm giới hạn chảy dẻo, độ ẩm bão hòa 1.2 Lý thuyết xác suất thống kê mối quan hệ độ ẩm Nghiên cứu xác lập mối quan hệ tương quan độ ẩm với tiêu kháng cắt khối lượng thể tích, có nhiều vấn đề giải mức độ khác Các mối quan hệ độ ẩm đất phong hóa biểu diễn nhiều cách khác nhau, với mục đích sáng tỏ độ tin cậy xác kết tính tốn áp lực đất lên tường chắn tiêu kháng cắt khối lượng thể tích theo phương pháp giải tích biểu diễn hàm tương quan thực nghiệm cách để thỏa mãn mục đích yêu cầu Cở sở lý thuyết để xác lập mối quan hệ tương quan lý thuyết xác suất thông kê, với tảng xem giá trị tiêu độ ẩm, đặc trưng kháng cắt khối lượng thể tích tập hợp thống kế có phân bố ngẫu nhiên Theo phương trình tương quan thực nghiệm biểu diễn đường quan hệ hệ trục tọa độ XOY trục ox giá trị độ ẩm, trục oy giá trị tiêu tương quan với độ ẩm Trong đường quan hệ định nghĩa qua điểm mà tổng bình phương khoảng cách từ điểm đến đường quan hệ nhỏ Theo định nghĩa phương trình tổng qt đường quan hệ biểu diễn qua dạng đa thức TSebusop: y=b0P0(x)+b1P1(x)+ bnPn(x) pi(x) - hồnh độ với xác xuất Pi Đối với quan hệ bậc phương trình có dạng: s y  r y ( x  xtb )  ytb Sx đó, Sx- độ lệch bình phương trung bình tập hợp x, ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2020 Sy- độ lệch bình phương trung bình tập hợp y, xtb,ytb- tị trung bình tập hợp x,y tương ứng r - hệ số tương quan, -1