Bài giảng Cơ học đất này được biên soạn theo chương trình môn học đã được phê duyệt, nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về: Quá trình hình thành và cấu tạo của đất, các chỉ tiêu tính chất vật lý, chỉ tiêu cơ học, tính toán ứng suất trong đất, tính toán lún của nền đất, xác định sức chịu tải nền đất và tính toán áp lực ngang lên tường chắn..
ThS NGUYỄN VĂN BẮC KS HỒNG GIA DƯƠNG C¥ HäC §ÊT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017 THS NGUYỄN VĂN BẮC, KS HOÀNG GIA DƯƠNG BÀI GIẢNG CƠ HỌC ĐẤT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017 LỜI NĨI ĐẦU Để phục vụ cho cơng tác đào tạo kỹ sư ngành Kỹ thuật cơng trình xây dựng Trường Đại học Lâm nghiệp, Bộ môn Kỹ thuật cơng trình – Khoa Cơ điện Cơng trình tiến hành biên soạn giảng môn học Cơ học đất Bài giảng biên soạn theo chương trình mơn học phê duyệt, nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức về: Quá trình hình thành cấu tạo đất, tiêu tính chất vật lý, tiêu học, tính tốn ứng suất đất, tính tốn lún đất, xác định sức chịu tải đất tính tốn áp lực ngang lên tường chắn Trong trình biên soạn, tác giả có tham khảo giáo trình, giảng môn Cơ học đất Trường Đại học Giao thông vận tải, Đại học Xây dựng, Đại học Thủy lợi tài liệu chuyên ngành liên quan đến lĩnh vực đất xây dựng cơng trình Tác giả xin trân trọng cảm ơn Hội đồng Khoa học – Đào tạo Khoa Cơ điện Cơng trình Trường Đại học Lâm Nghiệp đóng góp ý kiến quý báu, giúp cho giảng hoàn thiện Mặc dù có nhiều cố gắng, song trình độ có hạn số lý khác, giảng không tránh khỏi hạn chế thiếu sót định Rất mong nhận ý kiến đóng góp bạn đồng nghiệp để tập giảng ngày hoàn thiện lần tái sau Các ý kiến đóng góp xin gửi địa chỉ: Bộ mơn Kỹ thuật cơng trình, Khoa Cơ điện Cơng trình – Trường Đại học Lâm Nghiệp Tác giả Nguyễn Văn Bắc Chương TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT 1.1 Sự hình thành đặc điểm chủ yếu đất 1.1.1 Quá trình phong hóa đặc điểm đất tàn tích Phong hoá thuật ngữ chung để số trình tự nhiên mặt đất, hoạt động riêng lẻ hay phối hợp yếu tố gió, mưa, đóng băng, thay đổi nhiệt độ trọng lực, tác động q trình hố học làm biến đổi đất đá Hình 1.1 Một số hình ảnh phong hóa Phong hố vật lýlà q trình phá hủy đá gốc liền khối thành khối nứt nẻ, mảnh vụn nhỏ không làm thay đổi thành phần khống vật ban đầu Phong hóa vật lý diễn mạnh mẽ phụ thuộc vào khí hậu Quá trình thay đổi nhiệt độ lớn, ngày đêm, khu vực hoang mạc làm đất đá nở ra, co lại liên tục, tạo nứt tách phân rã Nhiệt độ khống chế trình đóng băng tan băng làm rộng thêm vết nứt Mưa cung cấp nước tác nhân phong hóa quan trọng Sự thay đổi độ ẩm dạng ướt-khô xen kẽ gây co giãn, tác động mạnh kết hợp với thay đổi nhiệt độ Phong hóa vật lý phát triển đá có hoạt động dỡ tải tự nhiên nhân tạo Sự kết tinh tinh thể muối gây áp lực làm suy yếu đá xung quanh Sự phát triển rễ thớ nứt đá gây tác động học phá hủy đá Đặc điểm sản phẩm sau phong hoá vật lý làmảnh vụn sắc cạnh, có kích thước khác nhau, thường thơ, thành phần khống vật mang tính chất đá gốc, khoáng vật nguyên sinh Phong hoá hố học q trình biến đổi thành phần hóa học thành phần khoáng vật đá hợp chất ngun tố hóa học từ khơng khí nước Các khoáng vật tạo đá bị biến đổi chủ yếu q trình hịa tan, thủy phân, thuỷ hố, oxyhố, q trình carbonat hố Những chất phản ứng quan trọng khí oxy, CO2, nước Nước hịa tan khống vật, trở thành dung dịch chứa axit bazơ Kết từ đá cứng liền khối bị biến đổi vật chất ban đầu thành vật chất khác mềm yếu hơn, ổn định điều kiện Phong hố hố học gây biến đổi hồn toàn, thành phần vật liệu cấu tạo kiến trúc ban đầu đá Sản phẩm cuối tạo đất tàn tích Đặc điểm sản phẩm sau phong hố hố học có kích thước hạt nhỏ mịn, có tính chất đồng so với phong hoá vật lý Thành phần khoáng vật bị biến đổi có tính chất khác hẳn đá gốc, khống vật thứ sinh Phong hố sinh vật q trình phá hoại tầng lớp đá tác động lý học hóa học giới sinh vật Quá trình diễn mạnh mẽ chuyển hố đất đá ban đầu thành đất Con người đóng vai trị quan trọng vào q trình tách vỡ, phân huỷ, chuyển hố đất đá 1.1.2 Q trình trầm tích đặc điểm đất trầm tích Q trình trầm tích q trình sản phẩm phong hố tác dụng dịng nước, băng trơi, gió hạt đất đá bị nơi khác, tuỳ kích thước hạt to, nhỏ mà q trình di chuyển chúng lắng đọng rơi xuống tạo thành tầng lớp đất khác 3/4 lục địa bao phủ lớp trầm tích Đất trầm tích chia làm nhóm theo vị trí phân bố a Trầm tích lục địa Đất tàn tích (eluvi) phần sản phẩm phong hóa đá gốc cịn nằm nguyên chỗ Đất tàn tích phân bố rộng rãi bề mặt Trái Đất, có chiều dày biến đổi nằm đa dạng Đất có phân đới theo chiều sâu Thành phần đất loại sét hay đất rời xốp cát, sạn, dăm Đất sườn tích (deluvi) sản phẩm phong hóa dịch chuyển đoạn theo sườn dốc tác dụng nước mưa tuyết tan Chiều dày thay đổi theo hướng tăng dần từ sườn dốc đến chân dốc, thường khơng phân chia với đất tàn tích Thành phần chủ yếu sét, sét pha, cát pha lẫn dăm sạn Đất bồi tích (aluvi) sản phẩm phong hóa vận chuyển tích tụ hoạt động sơng, hồ Đất bồi tích chiếm diện tích bề mặt Trái Đất đáng kể ngang với đất tàn tích Thành phần biến đổi cách có quy luật, có tính phân lớp rõ rệt, đất loại sét hay đất rời xốp cát, sỏi, cuội Đất lũ tích (proluvi) trầm tích tạo thành từ dịng lũ bùn đá cửa sông miền núi, lũ tích hợp thành nón phóng vật nối liền nhau, tạo thành lớp dày đồng trước núi Thành phần gồm cát, sạn, sỏi, dăm, cuội, tảng phân bố hỗn độn chọn lọc Đất lở tích (koluvi) sản phẩm phong hóa rơi tự xuống chân dốc, thường khơng phân chia với sườn tích Đất hồ tích sản phẩm phong hố trầm tích hồ nước, xếp chung với đất bồi tích Đất băng tích sản phẩm phong hóa vận chuyển hoạt động băng tan Đất phong thành(trầm tích gió) hoạt động tích tụ gió, tạo nên lưỡi liềm cát, đụn cát sa mạc, nửa sa mạc, dọc bờ biển, bờ hồ Đây loại đất chiếm diện tích nhiều thứ ba Trái Đất Đất hoàng thổ nhiều tác giả cho có nguồn gốc b Trầm tích vũng vịnh Trầm tích vũng vịnh xem tồn trầm tích ven bờ biển Một phần xem đất bồi tích thơng thường trầm tích tam giác châu (trầm tích cửa sơng) Trầm tích vũng vịnh thống gồm chủ yếu hữu cơ, sét, keo tạo thành loại đất bùn sũng nước mềm yếu, không đáp ứng yêu cầu xây dựng c Trầm tích biển Các thành phần tạo đất phân bố đáy biển xa bờ Thành phần đất mịn, tương đối đồng nhất, chứa nhiều hữu chất hóa học kết tủa Chiều dày lớn thay đổi khơng có quy luật Khi xây dựng cơng trình thường khơng động chạm đến loại đất Hình 1.2 Q trình trầm tích vận chuyển dịng nước 1.1.3 Hoạt động phát triển người hình thành số loại đất đặc biệt Đất có tính chất đặc biệt hình thành hoạt động người đất bùn đắp lâu năm, rác thải sinh hoạt công nghiệp, bãi thải khai thác mỏ, đất nghĩa trang, Các loại đất ngày chiếm nhiều diện tích bề mặt Trái Đất, đến mức cần phải xây dựng cơng trình chúng, sử dụng chúng làm vật liệu xây dựng để giải vấn đề kinh tế môi trường.Tuy nhiên, nghiên cứu loại đất không đặt Cơ học đất truyền thống 1.2 Thành phần vật chất tạo thành đất Đất trước hết hạt đất tạo nên, hạt đất tự xếp tạo thành khung cốt đất có nhiều lỗ rỗng, lỗ rỗng thường chứa nước khí Như vậy, đất gồm ba thành phần vật chất hợp thành: thể rắn (gồm hạt đất), thể lỏng thể khí Nếu đất khơ, tức lỗ rỗng khơng có nước, đất gồm hai thể: rắn khí Nếu đất bão hoà nước, tức lỗ rỗng chứa đầy nước, đất gồm hai thể: rắn lỏng Nếu đất ẩm ướt không bão hồ nước đất gồm ba thể: rắn, lỏng khí Trong thiên nhiên, đất thường trạng thái ẩm ướt khơng bão hồ nước đất thường gồm ba thể Về định lượng, hạt đất nước đất thường có tỷ lệ tuỳ thuộc điều kiện thành tạo tồn đất thiên nhiên 1.2.1 Thể rắn Hạt đất thành phần chủ yếu đất Khi lực tác dụng bên ngồi lên mặt đất hạt đất chịu lực mà truyền rộng xuống sâu Vì mà người ta gọi tập hợp hạt đất khung cốt đất Các hạt đất có nhiều hình dạng kích thước khác tuỳ thuộc vào tác động phong hóa q trình di chuyển, trầm tích Các hạt lớn đá tảng đường kính trung bình có vài mét, thứ đến loại hạt nhỏ đá cục, đá cuội, sỏi sạn, hạt cát, hạt bụi, hạt sét Các hạt nhỏ hạt keo đường kính trung bình có vài phần nghìn milimét Đối với loại hạt lớn đá tảng, đá hịn đường kính khoảng 200mm trở lên kích thước ba chiều hạt cần ý Đối với hạt nhỏ 200mm trở xuống, loại sỏi sạn đến cát bụi hình dáng hạt lại phức tạp Để phân loại người ta dùng khái niệm đường kính trung bình hạt Đó đường kính vòng tròn bao quanh tiết diện lớn hạt đất Hình 1.3 Cách đo đường kính hạt Khi phân loại đất người ta thường vào tỉ lệ loại chiếm đa số đặt tên Do trước hết cần đặt tên hạt a) Tên gọi hạt đất Tuỳ vào kích thước hạt mà nước có cách gọi tên hạt Dưới số cách gọi tên Bảng 1.1 Theo TCN 22 TCN 18-79 Bảng 1.2.Theo TCVN 5747-1993 Tên hạt đất Kích thước (mm) Tên hạt đất Kích thước (mm) Đá tảng > 200 Đá tảng > 300 Hạt cuội 200 10 Cuội dăm 300 150 Hạt sỏi 10 Sỏi sạn 150 Hạt cát 0,1 Hạt cát 0,06 Hạt bụi 0,1 0,005 Hạt bụi Hạt sét < 0,005 Hạt sét 0,06 0,002 < 0,002 Bảng 1.3 Theo “Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình Nhật Bản”– 1990 1 5 74 0.42mm 20 75 300 Hạt keo Hạt sét Hạt bụi Cát nhỏ Cát to Cát Sỏi nhỏ Sỏi trung bình Sỏi Vật liệu đất Sỏi to Cuội Đá tảng Vật liệu đá Bảng 3.3 Hệ số Kg để tính ứng suất điểm góc Z/B 194 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 L/B 1.2 1.4 1.6 1.8 2.4 2.8 3.2 3.6 10 0.2500 0.2486 0.2401 0.2229 0.1999 0.1752 0.1516 0.1308 0.1123 0.0969 0.0840 0.0732 0.0642 0.0566 0.0502 0.0447 0.0401 0.0361 0.0326 0.0296 0.0270 0.0247 0.0227 0.0209 0.0193 0.0179 0.0127 0.0094 0.0073 0.0058 0.0047 0.2500 0.2489 0.2420 0.2275 0.2075 0.1851 0.1626 0.1423 0.1211 0.1083 0.0947 0.0832 0.0734 0.0651 0.0580 0.0519 0.0467 0.0421 0.0382 0.0348 0.0318 0.0291 0.0268 0.0229 0.0217 0.0212 0.0151 0.0112 0.0087 0.0069 0.0056 0.2500 0.2490 0.0243 0.2300 0.2120 0.1911 0.1705 0.1508 0.1329 0.1172 0.1034 0.0947 0.0843 0.0725 0.0649 0.0583 0.0526 0.0477 0.0433 0.0395 0.0362 0.0333 0.0306 0.0283 0.0262 0.0213 0.0174 0.0130 0.0101 0.0080 0.0065 0.2500 0.2491 0.2434 0.2315 0.2147 0.1955 0.1758 0.1569 0.1396 0.1244 0.1103 0.0984 0.0879 0.0788 0.0709 0.0640 0.0580 0.0527 0.0480 0.0439 0.0403 0.0371 0.0343 0.0317 0.0294 0.0274 0.0196 0.0147 0.0114 0.0091 0.0074 0.2500 0.2491 0.2437 0.2324 0.2165 0.1981 0.1793 0.1613 0.1445 0.1294 0.1158 0.1039 0.0934 0.0812 0.0761 0.0690 0.0627 0.0571 0.0523 0.0479 0.0441 0.0407 0.0376 0.0348 0.0324 0.0302 0.0218 0.0164 0.0127 0.0102 0.0083 0.2500 0.2491 0.2439 0.2476 0.2329 0.1999 0.1818 0.1644 0.1482 0.1334 0.1202 0.1084 0.0979 0.0887 0.0805 0.0732 0.0688 0.0644 0.0561 0.0516 0.0474 0.0439 0.0407 0.0378 0.0352 0.0328 0.0238 0.0180 0.0140 0.0112 0.0092 0.2500 0.2491 0.2441 0.2628 0.2493 0.2017 0.1843 0.1675 0.1519 0.1374 0.1246 0.1129 0.1024 0.0962 0.0849 0.0774 0.0749 0.0717 0.0599 0.0553 0.0507 0.0471 0.0438 0.0408 0.0380 0.0354 0.0258 0.0196 0.0153 0.0122 0.0101 0.2500 0.2492 0.2442 0.2338 0.2194 0.2034 0.1865 0.1705 0.1557 0.1423 0.1300 0.1191 0.1092 0.1003 0.0923 0.0851 0.0786 0.0727 0.0674 0.0626 0.0588 0.0543 0.0507 0.0474 0.0444 0.0417 0.0340 0.0238 0.0187 0.0152 0.0125 0.2500 0.2492 0.2443 0.2340 0.2198 0.2037 0.1873 0.1748 0.1574 0.1443 0.1324 0.1218 0.1122 0.1035 0.0957 0.0887 0.0823 0.0737 0.0741 0.0694 0.0650 0.0610 0.0571 0.0540 0.0509 0.0480 0.0366 0.0286 0.0228 0.0186 0.0154 0.2500 0.2492 0.2443 0.2341 0.2199 0.2040 0.1878 0.1725 0.1584 0.1455 0.1339 0.1235 0.1142 0.1058 0.0982 0.0943 0.0850 0.0793 0.0741 0.0694 0.0650 0.0610 0.0571 0.0540 0.0509 0.0480 0.0366 0.0286 0.0228 0.0186 0.0154 0.2500 0.2492 0.2443 0.2341 0.2200 0.0202 0.1882 0.1730 0.1590 0.1463 0.1350 0.1248 0.1156 0.1073 0.0999 0.0934 0.0870 0.0844 0.0763 0.0747 0.0671 0.0631 0.0597 0.0561 0.0533 0.0501 0.0388 0.0306 0.0216 0.0202 0.0167 0.2500 0.2492 0.2443 0.2342 0.2202 0.2041 0.1885 0.1735 0.1598 0.1471 0.1366 0.1261 0.1175 0.1095 0.1021 0.0959 0.0900 0.0817 0.0799 0.0753 0.0712 0.0674 0.0639 0.0606 0.0576 0.0547 0.0313 0.0316 0.0283 0.0235 0.0198 0.2500 0.2492 0.2443 0.2342 0.2202 0.2045 0.1887 0.1738 0.1601 0.1478 0.1368 0.1271 0.1181 0.1106 0.1036 0.0973 0.0916 0.0861 0.0816 0.0773 0.0733 0.0696 0.0662 0.0630 0.0601 0.0573 0.0460 0.0376 0.0344 0.0262 0.0222 0.2500 0.2492 0.2443 0.2342 0.2202 0.2046 0.1888 0.1710 0.1604 0.1482 0.1371 0.1277 0.1192 0.1148 0.1018 0.0987 0.0933 0.0882 0.0837 0.0796 0.0758 0.0721 0.0692 0.0663 0.0635 0.0610 0.0506 0.0428 0.0367 0.0319 0.0280 194 Bảng 3.4a Bảng tra giá trị hệ số kT l b z b 0.00 0.15 0.30 0.60 1.00 1.50 2.00 3.00 6.00 10.00 20.00 0.250 0.250 0.250 0.250 0.250 0.250 0.250 0.250 0.250 0.250 0.25 0.136 0.186 0.206 0.209 0.210 0.211 0.211 0.211 0.212 0.212 0.50 0.101 0.146 0.160 0.170 0.173 0.175 0.175 0.176 0.177 0.177 1.00 0.025 0.051 0.085 0.108 0.113 0.117 0.119 0.120 0.121 0.121 1.50 0.012 0.026 0.050 0.069 0.080 0.087 0.090 0.092 0.093 0.093 2.0 3.0 5.0 0.008 0.017 0.031 0.045 0.056 0.064 0.071 0.075 0.076 0.076 0.005 0.010 0.016 0.024 0.033 0.041 0.047 0.051 0.052 0.052 0.001 0.004 0.007 0.009 0.014 0.019 0.025 0.029 0.032 0.033 2.0 3.0 5.0 0.007 0.013 0.029 0.039 0.049 0.055 0.059 0.062 0.063 0.063 0.004 0.007 0.015 0.022 0.029 0.035 0.041 0.046 0.047 0.048 0.001 0.003 0.006 0.009 0.012 0.017 0.022 0.026 0.028 0.030 Bảng 3.4b Bảng tra giá trị hệ số kT’ l b z b 0.15 0.30 0.60 1.00 1.50 2.00 3.00 6.00 10.00 20.00 0.00 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.25 0.020 0.031 0.035 0.036 0.037 0.037 0.037 0.037 0.038 0.038 0.50 0.021 0.037 0.053 0.060 0.061 0.062 0.063 0.063 0.064 0.064 1.00 0.015 0.028 0.051 0.068 0.075 0.078 0.078 0.079 0.080 0.080 195 1.50 0.010 0.020 0.039 0.053 0.063 0.068 0.071 0.071 0.072 0.072 Bảng 3.5 Bảng tra hệ số KL , tải trọng phân bố đường thẳng x z KL x z KL x z KL 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.637 0.633 0.624 0.609 0.589 0.564 0.536 0.505 0.473 0.440 0.407 0.375 0.344 0.315 0.287 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 0.261 0.237 0.215 0.194 0.176 0.159 0.130 0.107 0.088 0.073 0.060 0.050 0.042 0.035 0.030 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.60 2.70 2.80 2.90 3.00 3.50 4.00 5.00 6.00 0.025 0.022 0.019 0.016 0.014 0.012 0.011 0.009 0.008 0.007 0.006 0.004 0.002 0.001 0.000 196 Bảng 3.6 Bảng tra giá trị hệ số k1, k2, k3 , tải trọng hình băng phân bố z b 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 z b 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 x b K1 1.00 0.96 0.82 0.67 0.55 0.46 0.40 0.35 0.31 0.21 0.16 0.13 0.11 K2 1.00 0.45 0.18 0.08 0.04 0.02 0.01 - K3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.25 K1 1.00 0.90 0.71 0.61 0.51 0.44 0.38 0.34 0.31 0.21 0.16 0.13 0.10 K3 0.00 0.05 0.13 0.16 0.15 0.14 0.11 0.10 0.06 0.03 - 1.5 K1 0.00 0.00 0.02 0.04 0.07 0.10 0.13 0.14 0.13 0.12 0.11 0.10 - K2 1.00 0.39 0.19 0.10 0.05 0.03 0.02 0.01 - K3 0.00 0.13 0.16 0.13 0.10 0.07 0.06 0.04 0.03 0.02 0.01 - 0.5 K1 0.5 0.5 0.48 0.45 0.41 0.37 0.33 0.30 0.28 0.20 0.15 0.12 0.10 K2 0.50 0.35 0.23 0.14 0.09 0.06 0.04 0.03 0.02 0.01 - K3 0.32 0.30 0.26 0.20 0.16 0.12 0.10 0.08 0.06 0.03 0.02 - K3 0.00 0.01 0.04 0.07 0.10 0.10 0.10 0.10 0.07 0.05 - K1 0.00 0.00 0.00 0.02 0.03 0.04 0.07 0.08 0.10 0.10 0.09 - K2 0.00 0.04 0.07 0.10 0.13 0.11 0.09 0.08 0.04 0.03 - K3 0.00 0.00 0.02 0.04 0.05 0.07 0.08 0.08 0.07 0.05 - x b 1.0 K1 0.00 0.02 0.08 0.15 0.19 0.20 0.21 0.20 0.17 0.14 0.12 0.10 - K2 0.00 0.17 0.21 0.22 0.15 0.11 0.06 0.05 0.02 0.01 - K2 0.00 0.07 0.12 0.14 0.13 0.12 0.09 0.07 0.03 0.02 - 197 Bảng 3.7 Bảng giá trị hệ số k1t dùng cho tải trọng hình băng phân bố tam giác x b z b 0.25 0.50 0.75 1.00 1.5 -1.5 -1.0 -0.5 0.25 0.50 0.75 1.0 1.5 2.0 2.5 0.002 0.006 0.014 0.020 0.032 0.050 0.051 0.047 0.041 0.003 0.016 0.025 0.048 0.061 0.064 0.060 0.052 0.041 0.001 0.023 0.042 0.061 0.096 0.092 0.080 0.067 0.057 0.050 0.075 0.127 0.153 0.159 0.145 0.127 0.096 0.075 0.059 0.051 0.250 0.256 0.263 0.248 0.223 0.178 0.146 0.103 0.078 0.062 0.052 0.500 0.480 0.410 0.335 0.275 0.200 0.155 0.104 0.085 0.063 0.053 0.075 0.643 0.477 0.361 0.279 0.202 0.163 0.108 0.082 0.063 0.053 0.500 0.424 0.353 0.293 0.241 0.185 0.153 0.104 0.075 0.065 0.053 0.015 0.056 0.108 0.129 0.124 0.108 0.090 0.073 0.061 0.050 0.003 0.017 0.024 0.045 0.062 0.069 0.071 0.060 0.051 0.050 0 0.003 0.009 0.013 0.014 0.050 0.050 0.049 0.047 0.045 Bảng 3.8 Bảng tra giá trị hệ số k2t k3t dùng cho tải trọng hình băng phân bố tam giác x b z b 0.00 0.1 0.2 0.4 0.6 K2t K3t K2t K3t K2t K3t K2t K3t K2t K3t -1.00 -0.75 -0.50 -0.25 0.00 0.25 0.50 0.75 0.006 0.000 0.054 -0.008 0.097 -0.028 0.128 -0.071 0.116 -0.093 0.015 -0.001 0.132 -0.034 0.0186 -0.091 0.160 -0.139 0.0112 -0.132 0.467 -0.313 0.321 -0.272 0.230 -0.231 0.127 -0.167 0.074 -0.122 0.718 0.009 0.452 0.040 0.259 0.016 0.099 -0.020 0.046 -0.025 0.487 0.010 0.37 0.075 0.0269 0.108 0.130 0.104 0.065 0.077 0.249 0.010 0.233 0.078 0.219 0.129 0.148 0.138 0.096 0.123 0.026 0.005 0.116 0.014 0.146 0.075 0.142 0.108 0.114 0.112 0.005 0.000 0.049 0.008 0.084 0.025 0.114 0.060 0.108 0.080 198 Bảng 5.1 Bảng giá trị hệ số Lún chu vi Lún tâm Lún bình qn c 0 m Lún móng tuyệt đối cứng CONST Hình trịn 0.64 1.00 0.85 0.79 Hình vng (L/B = 1) 1/20 1.12 0.95 0.88 Hình dáng móng Hình chữ nhật với (L/B =)1.5 1/20 1.36 1.15 1.08 2.0 - 1.53 1.30 1.22 3.0 - 1.78 1.53 1.44 4.0 - 1.96 1.70 1.61 5.0 - 2.10 1.83 1.72 6.0 - 2.23 1.96 - 7.0 - 2.33 2.04 - 8.0 - 2.42 2.12 - 9.0 - 2.49 2.19 - 10 - 2.53 2.25 2.12 20 - 2.95 2.64 - 30 - 3.23 2.88 - 40 - 3.42 3.07 - 50 - 3.54 3.22 - 100 - 4.00 3.69 - 199 Bảng 5.2 Bảng giá trị hệ số k công thức Iêgorov (= 0.3) Trị số K L L 2.0 3.0 b b z b Móng vng L 1.5 b 0.0 0.000 0.000 0.000 0.1 0.050 0.050 0.2 0.100 0.3 L 5.0 b Móng hình băng 0.000 0.000 0.000 0.050 0.050 0.050 0.052 0.100 0.100 0.100 0.100 0.104 0.150 0.150 0.150 0.150 0.150 0.156 0.4 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.208 0.5 0.250 0.250 0.250 0.250 0.250 0.260 0.6 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.311 0.7 0.342 0.349 0.349 0.349 0.349 0.362 0.8 0.381 0.395 0.397 0.397 0.397 0.442 0.9 0.415 0.437 0.442 0.442 0.442 0.462 1.0 0.446 0.476 0.484 0.484 0.484 0.511 1.1 0.474 0.511 0.524 0.525 0.525 0.560 1.2 0.499 0.543 0.561 0.566 0.566 0.605 1.3 0.522 0.573 0.595 0.604 0.604 0.643 1.4 0.542 0.601 0.626 0.640 0.640 0.687 1.5 0.560 0.625 0.655 0.674 0.674 0.756 1.6 0.577 0.647 0.682 0.706 0.708 0.763 1.7 0.592 0.668 0.707 0.736 0.741 0.798 1.8 0.606 0.688 0.730 0.764 0.722 0.831 1.9 0.618 0.706 0.752 0.791 0.804 0.862 2.0 0.630 0.722 0.773 0.816 0.830 0.900 2.5 0.67 0.78 0.85 0.92 0.95 1.0 200 Bảng 5.3 Bảng giá trị Qt tra theo N Trị số N ứng với Qt Trị số N ứng với Sơ đồ Sơ đồ Sơ đồ 0.05 0.005 0.06 0.002 0.10 0.02 0.12 0.15 0.04 0.20 Qt Sơ đồ Sơ đồ Sơ đồ 0.55 0.59 0.84 0.32 0.005 0.60 0.71 0.95 0.42 0.18 0.01 0.65 0.84 1.10 0.54 0.08 0.25 0.02 0.70 1.00 1.24 0.69 0.25 0.12 0.31 0.04 0.75 1.18 1.42 0.88 0.30 0.17 0.39 0.06 0.80 1.40 1.64 1.08 0.35 0.24 0.47 0.09 0.85 1.69 1.93 1.36 0.40 0.31 0.55 0.13 0.90 2.09 2.35 1.77 0.45 0.39 0.63 0.18 0.95 2.80 3.17 2.54 0.50 0.49 0.73 0.29 1.00 Bảng Bảng giá trị J J: Trường hợp – Trường hợp - J J’ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.00 0.84 0.69 0.56 0.46 0.36 0.27 0.19 0.12 0.06 0.00 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10 1.00 0.83 0.71 0.55 0.45 0.39 0.30 0.25 0.20 0.17 0.13 201 Bảng 6.1 Bảng tra giá trị pT công thức Xôcôlovxki 10 15 20 25 30 35 40 - 0.0 6.49 8.34 11.0 14.8 20.7 30.1 46.1 73.3 - 0.5 6.73 9.02 12.5 17.9 27.0 43.0 73.8 139 - 1.0 6.95 9.64 13.8 20.6 32.3 53.9 97.1 193 - 1.5 7.17 10.20 15.1 23.1 37.3 64.0 119 243 - 2.0 7.38 10.80 16.2 25.4 41.9 73.6 140 292 - 2.5 7.56 11.30 17.3 27.7 46.4 85.9 160 339 - 3.0 7.77 11.80 18.4 29.8 50.8 91.8 179 386 - 3.5 7.96 12.30 19.4 31.9 55.0 101 199 342 - 4.0 8.15 12.80 20.5 34.0 59.2 109 218 478 - 4.5 8.33 13.32 21.4 36.0 63.8 118 337 523 - 5.0 8.50 13.70 22.4 38.0 67.3 127 256 568 - 5.5 8.67 14.10 23.3 39.9 71.3 135 275 613 - 6.0 8.84 14.50 24.3 41.8 75.3 143 293 658 XT 202 Bảng 6.2 Bảng giá trị A0, B0, C0 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 A0 1.7 2.3 3.0 3.8 4.9 6.8 8.0 10.8 14.3 19.8 26.2 37.4 50.1 77.3 140.3 159.6 B0 1.4 5.3 6.5 8.0 9.8 12.3 15.0 19.3 24.7 32.6 41.5 54.8 72.0 98.7 137.2 195.0 C0 11.7 13.2 15.1 17.2 19.8 23.2 25.8 31.5 38.0 47.0 55.7 70.0 84.7 108.8 141.2 187.5 Bảng 6.3 Bảng giá trị AK, BK, CK 203 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 AK 4.1 5.7 7.3 9.9 14.0 18.0 25.3 34.6 48.8 69.2 97.0 142 216 BK 4.5 6.5 8.5 10.8 14.1 18.6 24.8 32.8 45.5 64.0 87.6 127 185 CK 12.8 16.8 20.9 24.6 29.9 36.4 45.0 55.4 71.5 93.6 120 161 219 203 Bảng 6.4 Bảng giá trị N , Nq , Nc ’ NC Nq N ’ NC Nq N ’ NC Nq N 5.14 1.00 0.00 17 12.3 4.77 2.08 34 42.2 29.4 34.5 5.38 1.09 0.00 18 13.1 5.26 2.49 35 46.1 33.3 40.7 5.63 1.20 0.01 19 13.9 5.80 2.97 36 50.6 37.8 48.1 5.90 1.31 0.03 20 14.8 6.40 3.54 37 55.6 42.9 56.9 6.19 1.43 0.05 21 15.8 7.07 4.19 38 61.4 48.9 67.4 6.49 1.57 0.09 22 16.9 7.82 4.96 39 67.9 56.0 80.1 6.81 1.72 0.14 23 18.1 8.66 5.85 40 75.3 64.2 95.5 7.16 1.88 0.19 24 19.3 9.60 6.89 41 83.9 73.9 114 7.53 2.06 0.27 25 20.7 10.7 8.11 42 93.7 85.4 137 7.92 2.25 0.36 26 22.3 11.9 9.53 43 105 99.0 165 10 8.34 2.47 0.47 27 23.9 13.2 11.2 44 118 115 199 11 8.80 2.71 0.60 28 25.8 14.7 13.1 45 134 135 241 12 9.28 2.97 0.76 29 27.9 16.4 15.4 46 152 159 294 13 9.81 3.26 0.94 30 30.1 18.4 18.1 47 174 187 359 14 10.4 3.59 1.16 31 32.7 20.6 21.2 48 199 222 442 15 11.0 3.94 1.42 32 35.5 23.2 24.9 49 230 266 548 16 11.6 4.34 1.72 33 38.6 26.1 29.3 50 267 319 682 204 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT 1.1 Sự hình thành đặc điểm chủ yếu đất 1.1.2 Q trình trầm tích đặc điểm đất trầm tích 1.1.3 Hoạt động phát triển người hình thành số loại đất đặc biệt 1.2 Thành phần vật chất tạo thành đất 1.3 Kết cấu liên kết kết cấu đất 15 1.4 Các tiêu tính chất đất 17 1.4.1 Trọng lượng thể tích 17 1.4.2 Độ rỗng hệ số rỗng 22 1.4.3 Độ ẩm độ bão hòa đất 22 1.4.4 Một số công thức liên hệ 23 1.5 Các tiêu trạng thái đất 23 1.5.1 Độ chặt đất rời (ID) 23 1.5.2 Độ sệt đất dính 26 1.6 Đường cong cấp phối đất 27 1.6.1 Thí nghiệm phân tích thành phần hạt 27 1.6.2 Đường cong cấp phối 31 1.7 Phân loại đất xây dựng 34 1.7.1 Phân loại đất theo TCVN 5747-1993 34 1.7.2 Phân loại đất theo qui trình Liên Xô (cũ) 39 Chương CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT 45 2.1 Tính chất chịu nén đất 45 2.1.1 Thí nghiệm nén đất trường (PBT - Plate Bearing Test) 45 2.1.2.1 Trình tự thí nghiệm: 46 2.2 Tính thấm nước đất 50 2.2.1 Khái niệm 50 2.2.2 Định luật thầm H.Darcy phạm vi ứng dụng 51 2.2.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến tính thấm 53 205 2.2.4 Xác định hệ số thấm phòng 54 2.2.5 Lý thuyết cố kết thấm Terzaghi .58 2.3 Sức chống cắt đất 60 2.3.1 Định luật A.Coulomb sức chống cắt 60 2.3.2 Thí nghiệm cắt trực tiếp (DST-Direct Shear Test) 62 2.3.3 Thí nghiệm cắt máy nén ba trục (TCT - Triaxial Compression Test) 63 2.3.4 Điều kiện cân Morh – Rankine .65 2.3.5 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ chống cắt đất 67 2.3.6 Các phương pháp thí nghiệm lựa chọn tiêu cường độ chống cắt đất 68 2.4 Tính đầm chặt đất 71 2.4.1 Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn quy luật chung tính đầm chặt đất .72 2.4.2 Các nhân tố ảnh hưởng tới tính đầm chặt đất vài đặc điểm đất đầm chặt .76 2.4.3 Hệ số đầm chặt đất 77 Chương XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT 83 3.1 Khái niệm chung 81 3.2 Tính ứng suất đất trọng lượng thân gây 82 3.3 Phân bố ứng suất tải trọng gây nên đồng 84 3.3.1 Tác dụng lực tập trung thẳng đứng 84 3.3.2 Phân bố ứng suất trường hợp tốn khơng gian 89 3.3.3 Phân bố ứng suất trường hợp toán phẳng 96 Chương DỊNG THẤM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NĨ ĐẾN ỔN ĐỊNH KHỐI TRƯỢT 103 4.1 Ứng suất đất có dịng thấm 103 4.1.1 Ứng suất trung hòa ứng suất hiệu đất điều kiện thủy tĩnh 103 4.1.2 Ứng suất hiệu tác dụng dòng thấm gây 104 4.1.2.1 Tác dụng dòng thấm hướng xuống 104 4.2 Lực thấm biến hình thấm 105 4.2.1 Lực thấm 105 4.2.2 Biến hình thấm 106 206 4.2.3 Những dạng biến hình thấm 107 4.2.4 Độ dốc thủy lực giới hạn 108 4.3 Lưới thấm ứng dụng để tính tốn ổn định thấm 109 4.3.1 Phương trình Laplace biểu diễn dịng thấm ổn định 110 4.3.2 Vẽ lưới thấm 113 4.3.3 Sử dụng lưới thấm để tính tốn ổn định thấm khối đất .118 Chương XÁC ĐỊNH ĐỘ LÚN CỦA NỀN CƠNG TRÌNH 119 5.1 Khái niệm chung 119 5.2 Xác định độ lún ổn định đất 121 5.2.1 Phương pháp áp dụng trực tiếp 121 5.2.2 Phương pháp cộng lún lớp 121 5.2.3 Tính lún theo kết lý thuyết đàn hồi .125 5.3 Dự tính độ lún theo thời gian 129 5.3.1 Độ cố kết - QT (UT) 129 5.3.2 Các trường hợp sơ đồ thường gặp 131 Chương XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN ĐẤT 137 6.1 Khái niệm chung 137 6.1.1 Các giai đoạn làm việc đất 137 6.1.2 Định nghĩa sức chịu tải 138 6.2 Xác định P0 theo lý thuyết hạn chế vùng biến dạng dẻo 139 6.2.1 Thành lập công thức .139 6.2.2 Lời giải số tác giả 140 6.3 Xác định Pgh theo lý luận cân giời hạn 142 6.3.1 Thành lập hệ phương trình 142 6.3.2 Lời giải số tác giả 143 Chương ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 152 7.1 Vấn đề chung ổn định mái dốc 152 7.1.1 Phân loại tượng ổn định mái dốc 152 7.1.2 Nguyên nhân chung làm ổn định mái dốc 154 7.1.3 Các biện pháp nâng cao ổn định mái dốc 157 207 7.2 Tính tốn ổn định mái đất 159 7.2.1 Giới thiệu .159 7.2.2 Phân tích cho trường hợp đất có U = .163 7.2.3 Phương pháp phân mảnh .165 Chương ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN 171 8.1 Các khái niệm tường chắn áp lực đất lên tường chắn 171 8.1.1 Tường chắn đất .171 8.1.2 Khái niệm áp lực đất 177 8.2 Cân dẻo lý thuyết Rankine áp lực đất 180 8.2.1 Lý thuyết Rankine áp lực đất…………………………………………… 183 8.2.2 Đất dính nước khơng nước……………………………… …186 TÀI LIỆU THAM KHẢO .191 PHỤ LỤC BẢNG TRA 192 208 ... DƯƠNG BÀI GIẢNG CƠ HỌC ĐẤT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017 LỜI NĨI ĐẦU Để phục vụ cho cơng tác đào tạo kỹ sư ngành Kỹ thuật cơng trình xây dựng Trường Đại học Lâm nghiệp, Bộ môn Kỹ thuật cơng... nghiệp, Bộ môn Kỹ thuật cơng trình – Khoa Cơ điện Cơng trình tiến hành biên soạn giảng mơn học Cơ học đất Bài giảng biên soạn theo chương trình mơn học phê duyệt, nhằm cung cấp cho sinh viên... 1300 -4 1.10 1.10 -3 5.1 0-3 5.1 0-4 5.1 0-6 1.1 0-5 < 5.1 0-6 Khi đất gồm nhiều hạt nhỏ tỉ diện lớn, điều dẫn đến tượng hoạt động mặt hạt đất lớn Các liên kết mặt hạt mạnh 11 1.2.2 Nước đất Nước