Bài giảng địa kỹ thuật (đại học thủy lợi)

Giới thiệu môn học CƠ HỌC ĐẤT Cơ học đất môn học khối kết tụ, rời khoáng vật, vật liệu hữu trầm tích tìm thấy phía tầng đá gốc Cơ học đất ứng dụng nguyên tắc học bao gồm động lực học, học chất lỏng học vật liệu đất Cơ học đất đóng vai trị quan trọng cho làm việc, tính kinh tế độ an tồn cơng trình xây dựng phục vụ người Đặc tính tự nhiên riêng biệt đất đá Đất vật liệu khơng đồng nhất, rời rạc Do tính phân tán đất mà dẫn đến: Tính ép co Tính thấm Tính chống cắt Sự hình thành đất chất thành phần đất Đất sản phẩm hệ phong hoá đá gốc Hạt đất (Cát, Sỏi, Sét, Cát bụi) Nước Khơng khí Lịch sử phát triển ngành học đất Từ xa xưa người biết sử dụng đất làm vật liệu xây dựng, mơi trường xây dựng, móng cơng trình làm theo thói quen lý thuyết kỷ 18 Sang kỷ 19 ⇒ Hình thành hiệp hội mang tính chuyên ngành Phát triển nhanh vào năm 1950 Chương I Tính chất vật lý đất Các định nghĩa Đất gồm thành phần vật chất: Hạt đất Nước Tồn Khơng khí lỗ rỗng đất Vt = Vs + Vv Vt : Thể tích tổng đất VS : Thể tích phần hạt rắn Vv : Thể tích rỗng ; Vv = Va + Vw Va : Thể tích khí Vw : Thể tích nước Hệ số rỗng Độ rỗng Độ bão hoà Vv e= Vs Vv n = Vt Vw s= 100% Vv (2-1) (2-2) (2-3) Mw 100% Độ ẩm W = Ms (2-4) Khối lượng riêng tổng Mt ρ = Vt (2-5) Khối lượng riêng hạt Ms ρs = Vs (2-6) Khối lượng riêng nước ρw Mw = Vw (Thường lấy 1T/m3) (2-7) Khối lượng riêng khô ρd Ms = Vt (2-8) Khối lượng riêng bảo hoà ρ sat Ms + M w = Vt (2-9) (Va= 0, S=100%) Khối lượng riêng đẩy ρ sub = ρ sat − ρ w (2-10) Loại đất Khối lượng riêng (Mg/m3) ρsat ρd ρ’ Cát cuội sỏi 1.9 – 2.4 1.5 – 2.3 1.0 – 1.3 Bụi sét 1.4 – 2.1 0.6 – 1.8 0.4 – 1.1 Sét tảng băng 2.1 – 2.4 1.7 – 2.3 1.1 – 1.4 Đá dăm 1.9 – 2.2 1.5 – 2.0 0.9 – 1.2 Than bùn 1.0 – 1.1 0.1 – 0.3 0.0 – 0.1 Bùn sét hữu 1.3 – 1.8 0.5 – 1.5 0.3 – 0.8 Bảng 2-1 Các giá trị khối lượng riêng số loại đất thông thường Điều kiện cân bền Điều kiện cân giới hạn Giả thiết phá hoại Mohr Góc mặt phẳng phá hoại mặt phẳng phá hoại liên hợp Phương trình Coulomb τ f = σtgφ + C τf : Cường độ chống cắt đất φ, C : Các thông số độ bền chống cắt đất Có τ = C φ = τ = σtgφ C = Tiêu chuẩn phá hoại Morh - Coulomb τ ff = σ ff tgφ + C (10-9) Góc mặt phá hoại với phương ứng suất nhỏ α f = 45 + φ (10-10) τf : Cường độ chống cắt huy động mặt trược τff :Cường độ chống cắt thực τ ff Fs = τf (10-11) Các điều kiện ứng suất thời điểm phá hoại Đường bao phá hoại Mohr vật liệu dính Các thí nghiệm cường độ kháng cắt đất • Thí nghiệm cắt đất trực tiếp Các thí nghiệm cường độ kháng cắt đất • Thí nghiệm cắt đất trực tiếp Các thí nghiệm cường độ kháng cắt đất • Thí nghiệm cắt đất trực tiếp Thí nghiệm trục Sơ đồ thiết bị thí nghiệm ba trục Thí nghiệm trục Các điều kiện ứng suất giả thiết mẫu thí nghiệm ba trục Hướng nước Trước cắt - Trong cắt Không cố kết (Unconsolidated) Ký hiệu - Khơng nước UU (Undrained) Cố kết (Consolidated) - Khơng nước CU (Undrained) Cố kết (Consolidated) - Thốt nước (Drained) CD Ví dụ 10.8 Một thí nghiệm ba trục quy ước loại cố kết - thoát nước (CD) tiến hành với mẫu loại cát Áp lực buồng 100 kPa, ứng suất trục tác dụng lúc phá hoại 200 kPa Yêu cầu: a Vẽ vòng tròn Mohr cho hai trường hợp với điều kiện ứng suất ban đầu mẫu bị phá hoại b Xác định (giả thiết c = 0) c Xác định ứng suất cắt mặt phá hoại thời điểm phá hoại , xác định góc nghiêng lý thuyết mặt phá hoại mẫu thí nghiệm Xác định thêm phương mặt với góc nghiêng lớn d Xác định ứng suất cắt lớn thời điểm phá hoại góc nghiêng mặt phẳng mà tác động lên; tính tốn cường độ chống cắt đạt mặt phẳng hệ số an toàn mặt phẳng ... cải tạo Hoa Kì, 1974, Hội kĩ thuật quân đội Hoa Kì, 1960 ) M.I.T – Viện Cơng nghệ Masachusett (Taylor, 1948) Hình 2-3 Phạm vi kích cỡ hạt theo số hệ phân loại đất kỹ thuật (cải biến theoAl-Husaini,... hưởng nhiều đến tính chất đất Kích cỡ hạt phân bố phạm vi lớn Xác định thành phần hạt (phân tích học) để có phân bố kích cỡ hạt Dùng phương pháp rây (Với hạt có d > 0,075) Đường kính hạt ⇒ Đường... phẩm hệ phong hoá đá gốc Hạt đất (Cát, Sỏi, Sét, Cát bụi) Nước Khơng khí Lịch sử phát triển ngành học đất Từ xa xưa người biết sử dụng đất làm vật liệu xây dựng, mơi trường xây dựng, móng cơng trình