Bài giảng cơ học đất

CƠ HỌC ĐẤT Chương TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 ƒ Đặc điểm đất: ƒ Tính rời, rỗng ƒ Cường độ liên kết hạt e2) ƒ Tính thể tích hạt đất Vs1 có V1: Vs1 = V1m1 = V1 ƒ Tính thể tích hạt đất Vs2 có V2: + e1 Vs2 = V2m2 = V2 + e2 ƒ Đã biết: - biến thiên thể tích khối đất thể tích rỗng thu hẹp lại (thể tích hạt khơng đổi) + e2 1 ă Vs2 = Vs1 ă V2 + e = V1 + e ă V2 = V1 + e 1 e1 − e2 , e1 - e2 = Δe , biến thiên hệ ΔV = V1 - V2 ă V = V1 + e1 số rỗng Lưu ý: m = thể tích hạt đơn vị thể tích đất m = Vs / Vt = 1/(1+e) PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 20 Đối với đất sét cố kết bình thường chế bị: Hình 2.47: Đường bao phá hoại Mohr mẫu đất sét chế bị mẫu đất sét ngun dạng cố kết bình thường thí nghiệm cắt nước Với đất sét cố kết bình thường ƒ Độ dốc đường bao xác định thông số cường độ Morh-Coulomb, φ’-góc ma sát theo ứng suất hiệu Khi kéo dài đường bao phá hoại cắt trục ứng suất cắt với giá trị nhỏ Vì vậy, tất ứng dụng thực tiễn, thường giả thiết thơng số c’- lực dính đất sét cố kết bình thường chưa xi măng hố không PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH Đối với đất sét q cố kết: thông số c’ > Phần cố kết đường bao độ bền (DEC) nằm đường bao cố kết bình thường (ABCF) Phần DEC đường bao phá hoại Morh gọi dốc gù tiền cố kết Đường cong quan hệ e σ’ hình 2.48a giải thích cho đặc tính đất (đường cong nén sơ cấp có phần lõm hướng lên trên) ƒ Điểm C tương ứng σ’p - ứng suất tiền cố kết ƒ Khi tải trọng tác dụng lớn nhiều so với áp lực tiền cố kết σ’p khơng cần quan tâm đến lịch sử ứng suất đất CƠ HỌC ĐẤT - 2013 89 Đường cong nén nguyên sinh (a) Với đất sét cố kết (b) Hình 2.48: (a) Đường cong nén; (b) Đường bao phá hoại Mohr (DEC) đất sét qúa cố kết PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 90 Thí nghiệm cố kết - khơng nước (CU) ƒ ƒ ƒ ƒ Trước tiên, mẫu đất cố kết (mở van thoát nước) tác dụng ứng suất cố kết yêu cầu ứng suất cố kết đẳng hướng dị hướng Sau q trình cố kết kết thúc, đóng van nước, mẫu đất gia tải tới phá hoại điều kiện cắt khơng nước Có thể đo áp lực nước lỗ rỗng phát triển q trình cắt, tính ứng suất tổng ứng suất hiệu trình cắt thời điểm phá hoại Vì thí nghiệm vừa thí nghiệm ứng suất tổng vừa thí nghiệm ứng suất hiệu Đơi gọi thí nghiệm-R Điều kiện ứng suất tổng, trung hoà, hiệu mẫu đất vài giai đoạn thí nghiệm CU thể hình 2.49 Trong hình thể trường hợp tổng quát cố kết dị hướng, tiêu biểu cho thí nghiệm ba trục thơng thường cố kết đẳng hướng cấp áp lực buồng không đổi suốt q trình cắt Do đó, PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 TổNG, σ ƒ ƒ ƒ Giống với thí nghiệm CD, gia tăng ứng suất dọc trục theo cấp theo tốc độ biến dạng khơng đổi Sau đó, ứng suất dọc trục gia tăng tới mẫu phá hoại (thí nghiệm nén dọc trục) Áp lực nước lỗ rỗng dư Δu phát triển cắt dương (tăng) âm (giảm), mẫu có xu hướng bị nén chặt nở q trình cắt Cần nhớ rằng, thí nghiệm khơng cho phép thể tích thay đổi (U) khơng có nước hay vào mẫu trình cắt 91 = TRUNG HÒA, u + HiệU QủA, σ’ cuối cố kết (thủy tĩnh không thủy tĩnh): σ’v = σvc + Δσ ± Δu Trong cắt (thí nghiệm nén dọc trục với σhc không đổi: σ’h= σ’hc ± Δu ± Δu Δσf = (σ1 - σ3)f σ’vf = σvc + Δσf ± Δuf = σ’1f σ’hf= σ’hc ± Δuf = σ’1f Khi phá hoại: ± Δuf Trong thực tế, để đảm bảo bão hòa 100%, điều cần thiết để đo xác áp lực nước lỗ rỗng, áp lực ngược đặt vào nước lỗ rỗng Để giữ cho ứng suất cố kết hiệu không đổi, ứng suất tổng cố kết gia tăng tương ứng đại lượng xác với áp lực ngược, tương tự gia tăng áp suất khí lượng khơng đổi - ứng suất hiệu mẫu đất sét không thay đổi Thí dụ: Các điều kiện ban đầu với áp lực ngược: Hình 2.49: Các điều kiện mẫu thí nghiệm nén dọc trục cố kết-khơng nước (CU) σhc = σ’hc + uo PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH σ’vc σvc = σ’vc + uo σ’hc uo CƠ HỌC ĐẤT - 2013 92 ƒ ƒ ƒ Dạng so sánh đường cong ứng suất - biến dạng đất sét cố kết ứng suất cố kết hiệu thấp Sau đạt tới điểm ứng suất đỉnh, ứng suất suy giảm biến dạng tăng (vật liệu hoá mềm) Đường cong quan hệ áp lực lỗ rỗng với biến dạng trình cắt: ƒ Áp lực nước lỗ rỗng dương hình thành mẫu cố kết bình thường ƒ Trong mẫu cố kết, ban đầu áp lực lỗ rỗng tăng nhẹ, sau giảm “âm” – âm so với áp lực ngược uo Một đại lượng khác hữu ích phân tích kết thí nghiệm hệ số ứng suất hiệu σ’1/σ’3 áp lực ngược uo Chú ý: Với cố kết thủy tĩnh, σ’1/σ’3 = bắt đầu thí nghiệm; Với cố kết khơng-thủy tĩnh, σ’1/σ’3 > Hình 2.50: Các đường cong điển hình Δσ∼ εv , Δu ∼ εv σ’1/σ’3 ∼ εv đất sét cố kết bình thường cố kết thí nghiệm cắt khơng nước (CU) PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 93 Hình dạng đường bao phá hoại Mohr thí nghiệm CU nào? ƒ Vì nhận vịng Mohr ứng suất tổng ứng suất hiệu thời điểm phá hoại từ thí nghiệm CU đo áp lực nước lỗ rỗng, nên xác định đường bao phá hoại Mohr ứng suất tổng ứng suất hiệu từ chuỗi thí nghiệm ba trục tiến hành với nhiều cấp ứng suất, trình bày hình 2.51 sét cố kết bình thường ƒ Những vòng Mohr vẽ theo điều kiện ứng suất lúc phá hoại mẫu ƒ Với đất sét cố kết bình thường: vịng Mohr ứng suất hiệu di chuyển phía trái, gốc toạ độ, áp lực lỗ rỗng dương hình thành trình cắt σ’ = σ - Δu ƒ vòng Mohr ứng suất hiệu ứng suất tổng có kích thước mẫu đất phá hoại giá trị ứng suất lớn (σ1 - σ3) = (σ’1 – σ’3) PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 94 ƒ Khi hai đường bao phá hoại vẽ, thông số cường độ Mohr-Coulomb xác định, cho trường hợp ứng suất tổng (c, φ, cT, φT) ứng suất hiệu (c’, φ’) Như thí nghiệm CD, đường bao phá hoại đất sét cố kết thường qua gốc toạ độ, thực tế lấy c’ không, điều với thông số c tương ứng với ứng suất tổng Lưu ý φT nhỏ φ’, thường khoảng nửa φ’ Hình 2.51: Các vòng Mohr lúc phá hoại đường bao phá hoại Mohr cho ứng suất tổng (T) hiệu (E) đất sét cố kết bình thường PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 95 ƒ Với đất sét cố kết: Vì mẫu đất cố kết có xu hướng tăng thể tích cắt, áp lực nước lỗ rỗng giảm, chí âm Do σ’3f = σ3f - (-Δuf) σ’1f = σ1f - (-Δuf) nên ứng suất hiệu lớn ứng suất tổng vòng Mohr ứng suất hiệu lúc phá hoại dịch bên phải vòng Mohr ứng suất tổng, hình 2.52 Ỵ đơi cho giá trị φ’ < φT Hình 2.52: Các vịng Mohr lúc phá hoại đường bao phá hoại Mohr cho hai ứng suất tổng (T) hiệu (E) đất sét cố kết PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 96 ƒ Hình 2.53 cho thấy đường bao phá hoại Mohr phạm vi ứng suất rộng qua ứng suất tiền cố kết Vì số mẫu cố kết số khác cố kết thường Cần lưu ý ứng suất điểm gẫy khúc đường bao ứng suất tổng (điểm z) có giá trị lớn khoảng hai lần σ’p đất sét tiêu biểu (Hirschfeld, 1963) Hai nhóm vịng Mohr hình 2.53 tương ứng với hai thí nghiệm hình 2.50 cho mẫu “cố kết thường” mẫu “quá cố kết ứng suất σ’hc thấp” Hình 2.53: Các đường bao phá hoại Mohr phạm vi ứng suất mở rộng qua ứng suất tiền cố kết Góc mặt phẳng phá hoại (theo giả thuyết phá hoại Mohr) αf Chú ý : Vì cường độ kháng cắt xác định ứng suất hiệu mẫu lúc phá hoại nên giả thuyết phá hoại Mohr (về αf ) với ứng suất hiệu PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 97 Thí nghiệm khơng cố kết - khơng nước (UU) ƒ Trong thí nghiệm này, mẫu đất đặt buồng ba trục có van nước đóng từ đầu Vì thế, tác dụng áp suất đẳng hướng, mẫu đất bão hồ 100% khơng xảy q trình cố kết ƒ Sau đó, giống thí nghiệm CU, mẫu bị cắt khơng nước Mẫu bị gia tải tới phá hoại vòng khoảng 10 đến 20 phút; thường thường thí nghiệm khơng đo áp lực nước lỗ rỗng Đây thí nghiệm ứng suất tổng cho cường độ kháng cắt dạng ứng suất tổng A Casagrande gọi thí nghiệm Q-test (cắt nhanh - “quick”) mẫu gia tải đến phá hoại nhanh nhiều so với thí nghiệm S-test ƒ Với mẫu nguyên dạng, ban đầu áp lực lỗ rỗng âm, gọi áp lực lỗ rỗng dư -ur, hình thành giảm ứng suất đất trình lấy mẫu Vì ứng suất hiệu ban đầu phải lớn khơng (nếu khơng mẫu phân rã) ứng suất tổng khơng (áp suất khí = không áp suất kế), nên áp lực lỗ rỗng phải âm PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 98 ƒ Khi tác dụng áp lực đẳng hướng đóng van nước, mẫu hình thành áp lực lỗ rỗng dương Δuc xác với áp lực đẳng hướng σc Toàn ứng suất đẳng hướng gia tăng truyền sang nước lỗ rỗng ƒ Số hiển nhiên Số có nghĩa khơng có thay đổi thể tích ngoại trừ nước phép thoát khỏi (hoặc vào) mẫu, điều ngăn chặn khơng cho xảy Số nghĩa không xảy nén thứ cấp (thay đổi thể tích ứng suất khơng đổi) Từ giả thiết lý thuyết cố kết Terzaghi (chương 9) cần có giả thiết tương tự hệ số rỗng ứng suất hiệu có quan hệ đặc biệt Vì khơng có thay đổi hệ số rỗng khơng có thay đổi ứng suất hiệu Do khơng có thay đổi độ ẩm nên hệ số rỗng ứng suất hiệu không đổi PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH TổNG, σ ƒ Các trạng thái ứng suất trình gia tải dọc trục mẫu phá hoại tương tự thí nghiệm CU (hình 11.29) Chúng phức tạp, nghiên cứu hình 2.58 thấy thí nghiệm UU dễ hiểu thí nghiệm CU CƠ HỌC ĐẤT - 2013 = 99 TRUNG HÒA, u + HiệU QủA, σ’ Ngay sau chuẩn bị mẫu; trước đặt áp lực buồng: Sau đặt áp lực buồng thủy tĩnh (S = 100%): Trong đặt tải trọng dọc trục : Khi phá hoại: Hình 2.58: Các điều kiện mẫu đất thí nghiệm nén dọc trục khơng cố kết-khơng nước (UU) PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 100 ƒ ƒ ƒ ƒ Thông thường, đường cong ứng suất - biến dạng loại đất từ thí nghiệm UU khơng khác nhiều so với đường cong ứng suất biến dạng từ thí nghiệm CU CD Đối với mẫu đất nguyên dạng phụ thuộc nhiều vào chất lượng mẫu, đặc biệt đoạn đầu đường cong (modul tiếp tuyến ban đầu) Độ nhạy ảnh hưởng đến hình dạng đường cong này; sét có độ nhạy cao đường cong ứng suất - biến dạng có đỉnh nhọn Độ lệch ứng suất cực đại thường đạt biến dạng nhỏ, thường 0.5% Hình 11.39: Các đường cong ứng suất-biến dạng UU (A) sét chế bị đầm chặt, (B) sét nguyên dạng nhạy trung bình (C) sét nguyên dạng nhạy cao PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH ƒ CƠ HỌC ĐẤT - 2013 101 Đường bao phá hoại Mohr thí nghiệm UU đất sét bão hồ 100% thể hình 11.40 Tất mẫu đất sét bão hồ hồn tồn có lẽ có độ ẩm (và hệ số rỗng), chúng có cường độ kháng cắt khơng cho phép đất cố kết ƒ Vì tất vịng Mohr lúc phá hoại có đường kính đường bao phá hoại Morh đường thẳng nằm ngang [do thí nghiệm UU ứng suất cố kết hiệu khơng đổi suốt q trình thí nghiệm Nếu tất mẫu đất có độ ẩm độ chặt (hệ số rỗng) chúng có cường độ] ƒ Thí nghiệm UU cho cường độ kháng cắt dạng ứng suất tổng, góc φT = Giao đường bao với trục τ xác định thông số cường độ ứng suất tổng c, τf = c, τf cường độ kháng cắt khơng nước Hình 11.40: Các đường bao phá hoại Mohr thí nghiệm UU: (a) sét bão hịa 100%; (b) sét bão hòa phần PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 102 Hình 11.41: kết thí nghiệm UU, minh họa vòng Mohr ứng suất hiệu lúc phá hoại PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 103 §2.4 Tính đầm chặt đất I Khái niệm Ý nghĩa thực tế Mục đích đầm chặt đất: ƒ Trong thực tế địa kỹ thuật, đất thường không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho xây dựng Đất chịu tải thấp, tính nén cao, hay có tính thấm lớn so với yêu cầu xét đến khía cạnh kinh tế hay kỹ thuật ƒ Đất thường gia cường phương pháp học hoá học, chí phương pháp nhiệt điện áp dụng hay cân nhắc Trong phần này, quan tâm tới ổn định học hay đầm nén đất gọi chung tính đầm chặt ƒ Đầm chặt ổn định đặc tính quan trọng đất dùng làm vật liệu xây dựng (cơng trình làm đất) Đập đất, đê đường cao tốc ví dụ điển hình cơng trình đất Nếu cơng trình đất đổ đống đầm nén không cẩn thận dẫn tới độ ổn định thấp biến dạng lớn cho cơng trình PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 104 ƒ ƒ ƒ ƒ Đất khơng dính đầm chặt hiệu lực rung động Ngoài trường, đất cát đất sỏi đầm nén máy đầm bàn hay đầm cóc Đầm bánh cao su dùng để làm chặt đất cát Thậm chí, người ta cịn dùng vật nặng rơi tự để đầm chặt đất xốp Đất mịn đất dính đầm chặt phịng thí nghiệm búa hay vật nặng, hay máy nén tĩnh Ngoài trường, thiết bị thường dùng máy đầm tay, máy đầm cóc, máy đầm cao su thiết bị đầm loại lớn khác Sự đầm chặt đạt cách đáng kể ta bố trí cách hợp lý chu trình đường thiết bị thời gian xây dựng cơng trình Mục đích việc đầm chặt nhằm gia cường tính chất kỹ thuật đất Ngồi chúng cịn dẫn tới số lợi ích khác: ƒ Ngăn ngừa giảm thiểu độ lún ƒ Gia tăng cường độ chịu lực ổn định mái dốc ƒ Tăng cường sức chịu tải Tính đầm chặt trình nén chặt đất tác dụng lực học Quá trình liên quan đến thay đổi độ ẩm cấp phối hạt đất PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 105 II Nguyên lý đầm chặt Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn phịng thí nghiệm: ƒ Thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn phịng thí nghiệm dựa theo nguyên lý Proctor (1933) thường gọi thí nghiệm Proctor Cơng đầm đánh giá lượng học tác dụng lên khối đất Theo hệ thống đo lường SI , công đầm thường đo J / m3 (J = joules); J = N m Proctor tiêu chuẩn: ƒ ƒ phịng thí nghiệm, phương pháp đầm nén hay đầm động, đầm trộn đầm tĩnh thường áp dụng Trong đó, phương pháp đầm nén hay sử dụng cách cho đầm rơi tự nhiều lần lên mẫu đất đựng cối đầm Khối lượng đầm, chiều cao rơi tự do, số lần đầm, số lớp đất đầm thể tích cối đầm xác định cụ thể PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 106 ƒ ƒ Thí nghiệm Proctor tiêu chuẩn (cũng tiêu chuẩn AASHTO ASTM): ƒ Khối lượng búa: 2,495 kg ƒ chiều cao rơi: 304,88 mm ƒ Đất chia thành lớp, lớp đầm 25 lần ƒ thể tích cối đầm 0,944x10-3 m3 (xấp xỉ lít) Cơng đầm = 592,7 kJ/m3 ƒ ƒ Thí nghiệm Proctor cải tiến: ƒ Khối lượng búa: 4,536 kg ƒ chiều cao rơi:457 mm ƒ Đất chia thành lớp, lớp đầm 25 lần ƒ thể tích cối đầm 0,944x10-3 m3 (xấp xỉ lít) Cơng đầm = 2693 kJ/m3 (cao hơn) Bảng Quy cách loại cối đầm tiêu chuẩn Kiểu cối đầm Trung Quốc Liên Xô Proctor tiêu chuẩn Proctor cải tiến Khối lượng đầm (kg) 2,50 2,50 ~2,50 4,536 Chiều cao đầm rơi tự (m) 0,46 0,30 ~0,30 0,457 Số lớp đầm (lớp) 3 Thể tích cối đầm (m³) 0,001 0,001 ~0,001 ~0,001 PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 107 PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 108 Đặc tính biến dạng đất tác dụng tải trọng có chu kỳ: ƒ Nếu cho tải trọng xung kích định tác dụng lặp lại nhiều lần khối đất đắp cối kim loại cứng, quy luật biến dạng khối đất hình bên ƒ Từ hình vẽ thấy rằng, trình tác dụng lặp lại nhiều lần tải trọng động xung kích định, phần biến dạng dư ngày giảm, cuối phần biến dạng đàn hồi điều chứng tỏ mẫu đất đầm đến trạng thái chặt người ta gọi giới hạn đầm chặt đất PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH ƒ ƒ ƒ CƠ HỌC ĐẤT - 2013 109 Sở dĩ có tượng trên, lúc đầu đất cịn xốp, phần lớn cơng sinh tải trọng động xung kích dùng vào việc khắc phục ma sát hạt đất đám hạt để đưa chúng ổn định Càng sau hạt đất xắp xếp ổn định rồi, cơng bị tiêu hao tính đàn hồi hạt đất, bọc khí kín nước lỗ rỗng đất mà Rõ ràng đất đầm chặt vậy, tính thấm tính ép co giảm nhỏ, cường độ chống trượt tăng lên, thực tế dùng đất làm vật liệu xây dựng (đắp đê đập, làm đường v.v ), người ta thường dùng biện pháp đầm chặt đất (đầm xung kích, đầm lăn, ) để đảm bảo tính ổn định cơng trình đất Trong xây dựng thuỷ lợi, điều kiện kinh tế kỹ thuật khống chế nên khơng địi hỏi đầm đất tới giới hạn đầm chặt mà thường đầm đạt đến độ chặt thoả mãn u cầu thiết kế cơng trình, tương ứng với công đầm nén cần thiết nhỏ Trong xây dựng đường giao thông, đường thường đầm đến giới hạn đàn hồi tương ứng với loại tải trọng thiết kế định (ví dụ, tải trọng tơ ) Ỵ tránh tạo ổ gà lồi lõm mặt đường PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 110 Quy luật chung tính đầm chặt đất: ƒ Proctor chứng tỏ rằng, đầm chặt hàm bốn tham số: ƒ (1) dung trọng khô ρd , ƒ (2) độ ẩm w, ƒ (3) công đầm ƒ (4) loại đất (cấp phối hạt, có mặt khoáng vật sét ) ƒ Đầm nén loại đất dính với độ ẩm (w) khác gây dung trọng khác (ρ) Dung trọng khơ tính theo ρ w: PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 111 Xây dựng biểu đồ quan hệ ρd w : ƒ Mỗi điểm đường cong đại diện cho thí nghiệm đầm chặt, thơng thường đường cong đầm nén yêu cầu xác định từ bốn năm thí nghiệm đầm chặt riêng lẻ ƒ Đường cong loại đất áp dụng phương pháp đầm công đầm ƒ Dung trọng khơ lớn ρd max thu độ ẩm tối ưu wopt (Chú ý: dung trọng khơ lớn cho công đầm phương pháp đầm cụ thể dung trọng khô lớn đạt ngồi thực tế) ƒ Các giá trị tiêu biểu: ƒ ƒ ρd max = 1,6 ÷ 2,0 Mg / m3, chí biến thiên từ 1,3 ÷ 2,4 Mg / m3 ƒ wopt =10% ÷ 20% 5% ÷ 40% phương trình đường cong thể độ bão hòa khác nhau: ρd = ƒ ρw S ρw S ρs w+ (5.1) Độ bão hoà tối ưu S loại đất thông thường khoảng 75% Thậm chí tăng độ ẩm đất đường cong đầm nén nằm phía đường bão hồ S = 100% PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 112 ƒ Điều xảy tương tự ta tăng công đầm, chẳng hạn đường cong B hình 5.1 Đường cong B kết thí nghiệm đầm nén Proctor cải tiến: đầm có khối lượng lớn (4,536 kg), chiều cao rơi đầm lớn (457 mm), chia thành lớp đất lớp đầm 25 lần Khi cơng đầm tương ứng 2693 kJ / m3 ƒ Theo kết thí nghiệm, tăng cơng đầm dung trọng khô lớn tăng lên độ ẩm tối ưu giảm xuống ƒ Hình 5.1: Đường cong đầm nén Proctor tiêu chuẩn cải tiến với băng tích Crosby Đường thẳng qua điểm đỉnh đường cong đầm nén với giá trị công đầm khác gần song song với đường cong bão hồ 100% Nó gọi đường tối ưu PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH ƒ CƠ HỌC ĐẤT - 2013 113 Các đường cong đầm nén đặc trưng loại đất khác minh hoạ hình 5.2 Đất cát có cấp phối hạt tốt (SW, đường cong cùng) có dung trọng khô lớn đất hạt (SP, đường cong cùng) Cịn với đất sét, dung trọng khơ lớn có xu giảm dần tính dẻo đất tăng Hình 5.2: Quan hệ giữ độ ẩm dung trọng khô loại đất nén theo phương pháp thí nghiệm Proctor tiêu chuẩn Cát pha sét cấp phối tốt Sét pha cát cấp phối tốt Sét pha cát cấp phối trung bình Sét pha bụi cát dẻo Sét pha bụi dẻo Bụi hồng thổ Sét nặng Cát cấp phối PGS TS NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ TḤT CƠNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013 114 Tại đường cong đầm nén lại có hình dạng đặc trưng hình 5.1 5.2 ƒ ƒ Xem hình 5.3: Bắt đầu độ ẩm thấp, độ ẩm tăng, hạt đất phát triển lớn màng nước bao quanh chúng tăng lên, có xu hướng bơi trơn nên hạt đất dễ dàng di chuyển xếp lại khiến mẫu đất chặt Tuy nhiên, tới độ ẩm dung trọng đất khơng thể tăng nước bắt đầu thay vị trí đất cối đầm Do ρw