Bài tập cơ học đất vũ công ngữ, nguyễn văn thông

Vũ Công Ngữ - Nguyễn Văn Thông NHẢ XI ÁT BẢN (HÁO IM/C VIỆT NAM v ũ CÔNG NGỮ - NGUYỄN VĂN THÔNG ĐẤT (T i b ả n lầ n th ứ tá m ) NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM 19 - 2010/CXB/149 - 2244/GD Mã số : 7B619yO - DAI & ời nói đẩu Đ ã 20 năm trôi qua k ể từ ngày Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp (tức Nhà xuất Giáo dục nay) phát hành lần sách Bài tập Cơ học đất Từ đến nay, 10 năm đổi mở cửa gần đây, việc giảng dạy Cơ học đất cấc trưởng đại học có nhiều thay đổi Nếu trước chủ yếu dựa vào tư liệu Liên Xơ cũ, để dễ hòa nhập đ ể kỹ sư dễ hiểu, dễ làm việc với đối tác khác, phải giảng cho sinh viên cách giải thích, cách làm theo tài liệu Tây Âu, Bắc Mỹ Cuốn Bài tập Cơ học đất soạn lại, sử dụng phần lớn tập có, đồng thời bổ sung thêm tập đáp ứng với thay đổi nội dung giảng dạy Cơ học đất năm gần Cũng cũ, mối chương có phần tóm tắt lý thuyết đ ể sinh viên dùng sách cách độc lập đồng thời thuận tiện ơn tập Tuy vậy, giới hạn khối lượng, phần tóm tắt khơng thể thâu gồm hết nội dung khỉ cần sinh viên phải dùng đến sách lí thuyết (có thể dùng sách Cơ học đất R.Whitlow, tiếng Việt, Nhà xuất Giáo dục) Cả lần trước lần này, sách Bài tập Cơ học đất cung cấp cho sinh viên dạng mà nêu hết trường hợp phức tạp, địi hỏi phân tích sâu tinh tế Chúng hy vọng Bài tập Cơ học đất s ẽ có ích cho sinh viên tất ngành cơng trình xây dựng cố Cơ học đất môn kĩ thuật sở, mong nhận ỷ kiến nhận xét bạn đồng nghiệp người sử dụng sách GS TS VŨ CÔNG NGỮ TINH CHAT VẠT LY CƯAĐAT VÀ PHÂN LOẠI ĐẤT T óm tắ t lý thuyết Trong điều kiện tự nhiên, đất hợp thể phức tạp gồm ba thể : thể rắn (các hạt rắn), thể lỏng thể khí ; lỗ rỗng đất chứa đầy nước gồm ìhể : thể Trọng lượng Thể tích rắn thể lỏng Nếu dùng sơ đồ thể, tượng trưng cho thể tích đất, dễ dàng có khái niệm vể phân lượng thể đất (Hình 1-1) Trên hình vẽ ta dùng ký hiệu sau : Khf v„ Hr- Q Û Z Nước Z _ 777772 I X Hatđất/V Y v '> vh ar H ình 1-1 V - thể tích tồn đất ; vh - thể tích hạt rắn đất ; Vn - thể tích nước ; vk- thể tích khí ; vn+ vk= vr- thể tích lỗ rỗng đất ; Q - trọng lượng toàn đ ấ t ; Qh - trọng lượng hạt rắn đ ấ t; Qn - trọng lượng nước lỗ rỗng ; Qk - trọng lượng khí lỗ rỗng ; khí nhẹ nên xem Qk = Tính chất thể hợp thành ảnh hưởng tới tính chất đất, nữa, phân lượng cửa thể đất mà thay đổi tính chất đất thay đổi Vì thành phần đất phức tạp vậy, muốn xem xét tính chất trạng thái vật lý đất, người ta phải dùng nhiều tiệu Dưới nhắc đến tiêu chủ yếu I - Trọng lượng riêng (dung trọng) đất Trọng lượng riêng tiêu quan trọng phản ảnh độ chặt đất, sử dụng nhiều tính toần Có nhiều loại trọng lượng riêng Trọng lượng riêng ướt (hay trọng lượng riêng tự nhiên), kí hiệu yw, trọng lượng đơn vị thể tích đất ướt (đất trạng thái tự n h iên ): ( 1- 1) Đại lượng Ỵw thường dùng với đơn vị N/cm3 kN/m3 xác định trực tiếp thí nghiệm Thơng thường thay đổi phạm vi 15 - 20 kN/m3 Khi đất no nước (hai thể) trọng lượng riêng ướt trọng lượng riêng no nước Trọng lượng riêng khô, ký hiệu Yk, trọng lượng đơn vị thể tích đất trạng thái hồn tồn khơ, có nghĩa trọng lượng hạt rắn đơn vị thể tích đ ấ t : Yk = (1-2) Đại lượng yk dùng đơn vị với yw (N/cm3, kN/m3) Trị số yk thay đổi tùy theo độ chặt đ ấ t; xác định phương pháp thí nghiệm trực tiếp, thường hay xác định gián tiếp qua cơng thức tính đổi (Bảng I - 11)* Trọng lượng riêng hạt đất, ký hiệu yh (hoặc yA), trọng lượng đơn vị thể tích hạt rắn đ ấ t: Th = ^ (1-3) Đại lượng yh có đơn vị giống yw, yk (N/cm3, kN/m3) Điều đáng ý yh thay đổi phạm vi hẹp (từ 26 đến 28 kN/m3) Chỉ tiêu yđăc điểm thường xác định phương pháp trực tiếp thí nghiệm Người ta dùng tiêu tỷ trọng hạt đất, ký hiệu A, theo định nghĩa vật lý : A= — y„ (1-4) Trong : yn - trọng lượng riêng nước nhiệt độ 4°c Trọng lượng riêng đất no nước (hay đất bão hòa), ký hiệu ynn, trọng lượng đơn vị thể tích đất trạng thái no nước (các lỗ rỗng đất chứa đầy nước): ĩ.« 3^ (M ) Trọng lượng riêng đẩy đất (hay trọng lượng riêng đất nằm mực nước ngầm), ký hiệu yđn, trọng lượng riêng đất có kể đến lực đẩy nước : * Bảng tính đổi này, bảng phân loại đất từ I - đến I - 11, cho cuối phần Tóm tắt lý thuyết Yđn = — y - — = Ynn - Yn d “ 6) Các đại lượng Ynn, Yđn thường xác định gián tiếp cách dùng cơng thức tính đổi (Bảng I - 11) I - Độ ẩm độ no nước (bão hòa) đất Lượng nước chứa lỗ rỗng đất có ảnh hưởng lớn tới tính chất đất v ề mặt người ta thường dùng hai tiêu Độ ẩm đất, ký hiệu w, tỷ số trọng lượng nước chứa lỗ rỗng đất với trọng lượng hạt rắn đ ấ t : w= (1-7) Qh : Đại lượng w thường biểu thị phần trăm (nhưng viết dạng số thập phân), xác định cách trực tiếp thí nghiệm Độ no nước (bão hòa) đất, ký hiệu G, phân lượng nước chứa lỗ rỗng đất, hay nói cách khác tỷ số thể tích nước với thể tích lỗ rỗng : Cũng w, đại lượng Gcó thể biểu diễn số phần trăm số thập phân Với đất c t : G< 0,5 : cát ẩm ; 0,5 < G< 0,8 : cát ẩm ; G> 0,8 : cát no nước I - Độ rỗng hệ số rỗng đất Độ chặt tương đối đất cát Lượng lỗ rỗng đất phản ánh độ chặt đất Để biểu thị mức độ rỗng củá đất, tính tốn thường dùng tiêu Độ rỗng đất, ký hiệu n, thể tích lỗ rỗng đơn vị thể tích đất : Độ rỗng đất biểu thị số phần trăm số thập phân Hệ sô rỗng đất, ký hiệu e, tỷ số thể tích rỗng với thể tích hạt rắn đất : V e=— vh (1-10) e thường biểu thị số thập phân Các tiêu n, e thường xác định cách gián tiếp, nghĩa suy từ cơng thức tính đổi (Bảng I - 11) Ở đất cát, trạng thái độ chặt có ý nghĩa định tính xây dựng Người ta phân biệt 3‘trạng thái độ chặt đất cát : chặt, chặt vừa xốp ròi Để đánh giá độ chặt đất cát người ta dựa vào hệ số rỗng (như quy phạm Liên Xô trước CHtin n-r 1-62, Bảng I - 3) Người ta đưa tiêu khác gọi độ chặt tương đối đất cát, ký hiệu D, theo định nghĩa : D= e,nax emax —emin (1-11) Trong : emax - hệ số rỗng đất cát trạng thái xốp ; emjn - hệ số rỗng đất cát trạng thái chặt ; e - hệ sô rỗng đất cát trạng thái tự nhiên Căn vào D người ta đánh giả độ chặt đất cát (Bảng 1-4) BÀI TẬP LỚN C HỌC ĐẤT CHO SINH VIÊN NGÀNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG - CƠNG NGHIỆP Đáy móng có kích thước F = X 4m, chôn sâu l,5m Tải trọng móng (tổ hợp bản, tải trọng tiêu chuẩn) N = 850 kN, M = 210 kNm Nền đất gồm lớp : lớp đất sét dẻo nhão dày ,5 m ; lớp chưa tắt phạm vi lỗ khoan (lOm) đất sét dẻo mềm Sơ đồ móng mặt cắt lỗ khoan trình bày hình 13, tiêu lý lớp đất ghi bảng Xác định độ lún móng, nghiêng móng, mức độ ổn định lún đất sau thời gian thi cơng 378 25-BTCHĐ-B I ơ> •■• c ■ ■JC — Ị> Oi oT ■■ ' w X» T— CỊ co ó" o~ co OM CT> CO 0~ Ĩ o m co Õ c> co co ) o o ^ CNl o CNI CM CNJ XCD CO CO co (%) M co co co CM CN1 o S- r-Csí C\T ■'■ị'. -eo+v2' CNi CỊ ÕÕ O •=o/ o~ CM LO CO CSI 10,01-0,0051 Hàm lượng hạt d (mm) ư> 05 CM CÓ ịo ■ o o co C\J 04 io ỉo : + o o" CJ> ° cf Lớp đất Chỉ tiêu lý lớp đất o ô- ■ >■