CHƢƠNG MỞ ĐẦU I Đối tƣợng nghiên cứu: * Đối tượng nghiên cứu: đất thiên nhiên tạo thành kết phong hóa đá vỏ đất Do đất vật thể hợp thành từ nhiều hạt khống vật bé, kích thước khác (không phải vật thể liên tục) nên tính chất đất khác hẳn với vật liệu khác * Trong xây dựng đất sử dụng: - Làm cho cơng trình; - Làm vật liệu XD cho CT (đê đập, đất đắp đường…); - Làm mơi trường XD CT (đào đường hầm, cống ngầm, kênh, mương…) II Nội dung môn học: * Cơ học đất (CHĐ) môn KH nghiên cứu trình học xảy đất ảnh hưởng tác dụng bên bên ngồi, tìm quy luật tương ứng, vận dụng quy luật để giải vấn đề liên quan đến việc sử dụng đất vào mục đích cơng trình * Các nhiệm vụ chủ yếu Cơ học đất: - Xác định quy luật trình học xảy đất đặc trưng tính tốn tương ứng đất - Nghiên cứu trạng thái ứng suất – biến dạng đất giai đoạn biến dạng khác - Giải vấn đề cường độ chịu tải ổn định khối đất, vấn đề áp lực đất lên vật chắn * Nội dung môn học: Chƣơng 1: Bản chất vật lý đất – Phân loại đất Chƣơng 2: Các tính chất học đất Chƣơng 3: Khảo sát ĐCCT thí nghiệm trường Chƣơng 4: Phân bố ứng suất đất Chƣơng 5: Dự báo độ lún đất Chƣơng 6: Sức chịu tải Chƣơng 7: Áp lực đất lên tường chắn CHƢƠNG 1: BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT §1- Sự hình thành đất – Phân loại đất theo nguồn gốc hình thành * Sự hình thành đất: Di chuyển, tích tụ Phong hố Đá gốc → Sản phẩm phong hóa → Đất + Quá trình tạo hạt đất: trình phong hóa (PH) + Q trình di chuyển tích tụ: q trình trầm tích Hai q trình diễn xen kẽ, lẫn lộn → hình thành đất Quá trình phong hóa * Định nghĩa: q trình phá hoại làm thay đổi thành phần đá gốc tác dụng vật lý, hóa học, sinh học * Phân loại: - Phong hóa vật lý - Phong hóa hóa học - Phong hóa sinh học Theo quan điểm XD: nghiên cứu PH vật lý PH hóa học a Phong hóa vật lý: PH thay đổi đột ngột nhiệt độ, áp suất va chạm gây ra, làm cho đá gốc bị phá hoại vỡ vụn - Đặc điểm sản phẩm PH vật lý: + Bề mặt góc cạnh, gồ ghề; + Kích thước to nhỏ khơng đều; + Thành phần khống vật hóa học khơng thay đổi thay đổi so với đá gốc; + Khơng có khả kết dính → gọi hạt đất rời – thành phần đất rời, đại diện cát b Phong hóa hóa học: PH tác động hóa học gây Yếu tố gây PH hóa học: nước, ơxy, axit cacbonic khơng khí Tác động hóa học xảy bề mặt tiếp xúc hạt đất môi trường → biến đổi thành phần khoáng vật gốc hạt → đá bị vỡ vụn thành hạt nhỏ Hạt bé → diện tích bề mặt S / đơn vị khối lượng lớn → tác động hóa học xảy mạnh → hạt dễ bị chia nhỏ - Đặc điểm sản phẩm PH hóa học: + Bề mặt “nhẵn nhụi”; + Kích thước hạt nhỏ, thường có kích thước hạt keo (nhỏ micron); + Thành phần khống hóa học thay đổi nhiều so với đá gốc; + Có khả liên kết với phân tử nước tạo nên tính nhớt có khả tự liên kết hạt với → hạt kích thước bé có tính dính gọi hạt đất dính (hạt sét) – đại diện sét - Các hạt đất rời hạt đất dính lẫn lỗn nhau, hạt chiếm ưu gọi tên theo loại 2 Q trình trầm tích: bao gồm di chuyển tích tụ Sự di chuyển trọng lượng thân hạt đất, nước, gió, băng tuyết Ở VN, nguyên nhân phổ biến trọng lượng thân, nước trôi a Di chuyển trọng lƣợng thân hạt đất: Dưới tác dụng trọng lượng thân, hạt đất + Nằm nguyên chỗ: đất tàn tích; + Lăn từ chỗ cao xuống chỗ thấp hơn, dễ ổn định theo sườn dốc: đất sƣờn tích - Đặc điểm loại trên: + Không phân lớp chiều dày lớp đất khơng đều; + Thành phần kích thước hạt lộn xộn, không đều; + Giữa đất đá gốc có mặt phân cách nghiêng → CT XD khu vực dễ ổn định b Di chuyển nƣớc trơi (bồi tích, sa tích) - Các hạt đất nước trôi bị sàng lọc, phân chia theo kích thước, tích tụ cách đặn tùy thuộc vào vận tốc dòng chảy - Đặc điểm: + Có tính phân lớp đặn thành phần kích thước; + Chiều dày lớp thường lớn lớn; + Các lớp có kích cỡ hạt khác thường xen kẽ nhau, chủ yếu nằm ngang gần ngang + Tính chất đất lớp thay đổi ranh giới lớp đất khó phân biệt rõ c Các loại trầm tích khác * Trầm tích gió (phong tích): gió vận chuyển sản phẩm PH nhỏ đến nơi xa, tạo nên đụn cát núi cát - Đặc điểm: + Có tính rời xốp; + Có tính đồng thành phần hạt * Trầm tích biển: đất hình thành tác dụng vận chuyển dịng nước biển Trầm tích biển (chủ yếu sét bùn) có tính chất khác Thành phần tính chất trầm tích biển phụ thuộc vào xác thực vật động vật sống biển tạo thành tầng có chất vơi, bùn vơi silic §2 - Các thành phần đất Đất tập hợp hạt rời rạc nên chúng có khe hở (lỗ rỗng), lỗ rỗng chứa nước khí Giữa hạt đất khơng có liên kết với có yếu so với thân hạt Vậy: Đất = hạt đất + lỗ rỗng (nƣớc, khí) - Trường hợp thơng thường: đất gồm pha - Trường hợp đặc biệt: đất gồm pha + đất khơ hồn tồn: hạt đất khí + đất bão hoà: hạt đất nước Các thành phần hạt đất – nước – khí có tác động qua lại lẫn ảnh hưởng đến tính chất chung tập hợp (tức đất) I Hạt đất: thành phần chủ yếu đất, tạo thành khung kết cấu đất (cốt đất) - Hạt đất có đặc trưng bản: kích thước hạt (độ lớn), hình dạng hạt thành phần khống - Tính chất đất phụ thuộc nhiều vào kích thước hạt, đặc biệt phân bố cỡ hạt - Hạt đất thường có kích thước từ vài centimet đến vài phần trăm vài phần nghìn milimet Tùy theo kích thước hạt, người ta phân hạt đất làm nhóm sau: Tên nhóm hạt Kích thước (mm) Hạt cuội 10 < d 100 Hạt sỏi < d 10 Hạt cát 0,05 < d Hạt bụi 0,005 < d 0,05 Hạt sét d 0,005 Kích thƣớc hạt đất a Định nghĩa kích thƣớc hạt đất (mang tính quy ước) - Dung mơi: tỷ trọng o, độ nhớt o - Hạt đất: hình dng bt k, t trng , chỡm lng Quả cầu d Vc Vđ Hạt đất dung mụi tc Vđ - Quả cầu: đường kính d, tỷ trọng tỷ trọng hạt đất , chìm lắng dung mơi vận tốc Vc * Quy ƣớc: Vđ = Vc d gọi đường kính thủy lực hạt đất (gọi tắt đường kính hạt) * Nhóm hạt: tập hợp hạt đất có kích thước thay đổi phạm vi Tên nhóm hạt theo khoảng kích thước Hạt có kích thước d1 < d ≤ d2: nhóm hạt (d1, d2] * Hàm lƣợng nhóm hạt pi%: phần trăm theo trọng lượng nhóm hạt loại đất nghiên cứu (tính theo phần trăm tổng trọng lượng khô) p(d1 < d d2) p(d1, d2] = Q(d1, d2]: trọng lượng nhóm hạt; Qd1 , d 100(%) Q Q: tổng trọng lượng mẫu đất * Thành phần cấp phối (thành phần hạt) loại đất: tập hợp hàm lượng tất cỡ hạt chứa đất * Hàm lƣợng tích lũy đến đƣờng kính d, pd(%): hàm lượng nhóm hạt có đường kính nhỏ đường kính d b Thí nghiệm thành phần hạt (TN phân tích hạt) * Mục đích: Để tách riêng nhóm hạt bất kỳ, xác định hàm lượng nhóm hạt đó, từ xác định cấp phối hạt đất * Dụng cụ thí nghiệm: Bộ rây tiêu chuẩn - Theo Tiêu chuẩn Nga: 10 – – – – 0,5 – 0,25 – 0,1 (mm) - Theo ASTM: N4, N8, N12, N20, N40, N70, N100, N120, N200 Số rây No4 No8 No12 No20 No40 No70 No100 No120 No200 d(mm) 4,76 2,38 1,68 0,84 0,42 0,21 0,149 0,105 0,074 * Cách thí nghiệm: - Phơi khơ mẫu đất - Cân mẫu xác định tổng trọng lượng ban đầu Q - Cho mẫu đất qua rây TN, sau lắc rung để hạt có kích thước nhỏ rơi xuống - Cân lượng đất rây ngăn đáy Qi → trọng lượng nhóm hạt Q(d1, d2] - Phần lọt qua rây cuối phân tích tiếp phương pháp thủy lực (phương pháp tỷ trọng dựa vào định luật Stock kết hợp với nguyên lý tỷ trọng kế) d = 10 (mm) d = (mm) Tû träng kÕ d = (mm) Nhóm (1,2] Dung dịch đất + n-íc d = (mm) d = 0,5 (mm) R©y d = 0,25 (mm) d = 0,1 (mm) Ngăn đáy Phương pháp tỷ trọng kế * Nguyên lý TN theo phƣơng pháp tỷ trọng kế - Lấy đất TN cho vào bình chứa nước; - Khuấy dung dịch, theo dõi chìm lắng hạt đất bình; - Áp dụng: - nguyên lý tỷ trọng kế - định luật Stock: v= o d 18 , o: tỷ trọng cầu dung môi; : độ nhớt dung môi; v: vận tốc cầu; d: đường kính cầu - Từ vận tốc v ta xác định đường kính: d = Sau thời gian: ti → vi = 18L t ( o ) 18v = o Li → di ti - Theo dõi hạt bình lắng hết V pd = [(t) - o] Qh - Xác định: Qh: khối lượng đất TN; tỷ trọng hạt đất; o: tỷ trọng dung môi * Kết thí nghiệm: Hàm lượng tích lũy pd(%) đến đường kính d Vẽ đường cong hàm lượng tích lũy pd(%) với log đường kính (đường cong tích lũy hạt đường cong cấp phối hạt đất) pd (%) 100 90 pdA 80 A 70 60 50 40 30 pdB 20 B 10 100 10 Cuéi dA 0.5 d 60 Sái d B 0.1 d 30 C¸t 0.05 d 10 0.01 lgd Bôi * Ứng dụng kết thí nghiệm thành phần hạt - Phân loại đặt tên nhóm hạt theo kích thước - Xác định làm lượng tích lũy đường kính dA VD: - Xác định hàm lượng nhóm hạt có kích thước khoảng dA đến dB Hàm lượng hạt có kích thước khoảng (dA, dB] xác định theo:p(dA < d dB) pdB – pdA VD: - Xác định hệ số đồng Cu, hệ số độ cong Cc đất + Hệ số đồng Cu: Cu = d 60 d 10 d60: đường kính ứng với hàm lượng tích lũy p(d d60) = 60% d10: đường kính ứng với hàm lượng tích lũy p(d d10) = 10%, cịn gọi đường kính có hiệu Cu lớn có nhiều kích cỡ hạt tức cấp phối đa dạng, tốt Quy ƣớc: đất có Cu > coi có cấp phối tốt, thích hợp cho việc sử dụng làm vật liệu xây dựng VD: + Độ cong đường cong tích lũy khoảng (d10, d60) đánh giá hệ số độ cong Cc: d 30 Cc = d 60 d10 Nếu Cc bé phân phối đặn Cc [1 3] tốt VD: + Cc kết hợp với Cu để đánh giá cấp phối đất: Cu > Cc [1 3] cấp phối tốt - Phân loại chi tiết đất rời (xem tiết chương 1) Hình dạng hạt đất - Hình dạng hạt đất đa dạng ảnh hưởng tới tính chất đất - Có dạng chính: + dạng khối chiều; + dạng (dạng phiến) chiều; + dạng (dạng kim) chiều; - Hạt kích thước lớn: dạng khối (hình cầu trịn nhẵn có góc cạnh sắc nhọn), hình dạng hạt đất ảnh hưởng nhiều đến tính chất đất - Hạt kích thước nhỏ:dạng Hình dạng hạt ảnh hưởng đến tính chất XD đất - Đất rời: dạng khối; đất dính: dạng Thành phần khoáng hạt đất: * Thành phần khoáng đất đa dạng phụ thuộc vào: - thành phần đá gốc; - tác dụng phong hóa; - lịch sử tồn Với loại đá gốc tác dụng PH khác thành phần khống khác * Khống ngun sinh: thành phần khống khơng thay đổi thay đổi so với đá gốc - Thường gặp: fenpat, mica, thạch anh - Đặc điểm: + kích thước lớn + góc cạnh, rời rạc * Khống thứ sinh: thành phần khoáng thay đổi so với đá gốc - Thường gặp: khống thứ sinh khơng hịa tan nước: Kaolinit, Ilit,Montmorilonit; khống thứ sinh hịa tan nước: Canxit, mica trắng, thạch cao, muối mỏ… - Đặc điểm: + kích thước nhỏ + có cấu trúc dạng lưới lớp (dạng phiến), bề mặt mang điện tích âm * Hợp chất hữu * Hạt có kích thước lớn, thành phần khống ảnh hưởng đến tính chất – lý đất; hạt có kích thước nhỏ thành phần khống đóng vai trị định tính chất – lý đất II Nƣớc đất: Nước đất tồn nhiều dạng, tùy theo dạng tồn mà tác dụng khác đến tính chất đất V A Priklonxki (1955) kiến nghị phân chia: nước thân hạt đất nước hạt đất - Nước thân hạt đất: có dạng tinh thể, coi phận hạt khống → ảnh hưởng đến tính chất đất - Nước hạt đất: gồm nước liên kết nước tự Vậy, nói đến nước đất nói nước ngồi hạt đất * Xét tƣơng tác hạt sét – nƣớc - Trên bề mặt hạt sét tồn điện tích âm với mật độ lớn → tạo xung quanh điện trường có cường độ cao khoảng cách ngắn → nguyên nhân gây tương tác hóa – lý hạt sét với mơi trường (hoạt tính bề mặt) N-íc tù Hạt đất - Trong phm vi ca in trng, cỏc phân tử nước có cấu tạo bất đối xứng bị định hướng vào bề mặt hạt lực điện phân tử N-íc liªn kÕt Do lực giảm nhanh xa bề mặt nên có vài lớp phân tử nước chịu tác động tạo phần nƣớc liên kết Ngoài phạm vi lực này, nước trở nên tự có tính chất nước thơng thường: gọi nƣớc tự Nƣớc liên kết: nước chịu ảnh hưởng lực hút điện phân tử → nước liên kết tồn bề mặt hạt mịn Dựa vào mức độ hút bám chia nước liên kết làm loại: nước màng, nước liên kết mạnh, nước liên kết yếu a Nƣớc màng (nƣớc hút bám): bám chặt hạt đất coi phần hạt đất, không tách được, ảnh hưởng đến tính chất đất Đất sét có nước màng trạng thái rắn b Nƣớc liên kết mạnh: bám tương đối chặt xung quanh hạt đất, chịu ảnh hưởng lớn lực hút điện Nước liên kết mạnh ảnh hưởng nhiều đến tính dính đất * Đặc điểm: - Khác nước thơng thường; - Đất có nước LK mạnh trạng thái nửa rắn, chưa thể tính dẻo - Độ nhớt cao; không di chuyển tác dụng áp lực c Nƣớc liên kết yếu: chịu ảnh hưởng yếu lực hút điện * Đặc điểm: - Có tính chất gần giống nước thơng thường ; - tỷ trọng = Tính dẻo đất xuất có đủ nước liên kết yếu kết cấu bị phá hoại Độ ẩm đất có đủ nước liên kết yếu gọi độ ẩm phân tử tối đa hay độ ẩm giới hạn dẻo Nƣớc tự nước nằm phạm vi lực hút điện Nước tự có tính chất nước thông thường, di chuyển đất trọng lượng thân lực hút dính (lực mao dẫn) a Nƣớc trọng lực: nước di chuyển trọng lượng thân (do có áp lực) b Nƣớc mao dẫn: nước di chuyển lực mao dẫn (do đất có nhiều lỗ rỗng nối với nhau) III Khí đất * Nếu lỗ rỗng không chứa đầy nước khí chiếm chỗ * Khí đất có nguồn: - Khí tự nhiên (khí trời): chiếm chủ yếu đất; - Khí gas: chiếm phần nhỏ * Có loại khí đất - Khí hở: khí liên thơng với mơi trường bên ngồi - Khí kín: khí khơng liên thơng với mơi trường bên ngồi * Khí kín ảnh hưởng nhiều đến tính chất đất, đặc biệt tính nén lún tính thấm Khí kín làm tăng tính đàn hồi, làm giảm tính thấm §4 - Các tiêu vật lý đất * Khái niệm: - Chỉ tiêu vật lý đại lượng mô tả quan hệ trọng lượng, thể tích pha đất - Chia tiêu vật lý thành nhóm: + Các tiêu vật lý xác định TN bắt buộc: biểu diễn chất đất + Các tiêu vật lý tính đổi (tính đƣợc từ tiêu TN): nhấn mạnh tính chất - Để nghiên cứu tính chất vật lý đất, người ta dùng sơ đồ pha để mô tả khối đất Vh: thể tích hạt; Khèi l-ỵng Vn: thể tích nước; Vk: thể tích khí ThĨ tÝch Gk KhÝ Gn N-íc Gh Hạt đất Vk Vr Vr: th tớch l rng, Vr = Vn + Vk V: Tổng thể tích đất, V = Vh + Vr = Vh + Vn + Vk Qh: Trọng lượng hạt G Vn V Vh Qn: trọng lượng nước Q: tổng trọng lượng đất: Q = Qh + Qn I Các tiêu vật lý (xác định thí nghiệm) Trọng lƣợng riêng đất tự nhiên, w (trọng lượng riêng ướt, trọng lượng thể tích đất tự nhiên) * ĐN: trọng lượng đơn vị thể tích đất trạng thái tự nhiên * CT: w = Q (kN/m3, N/cm3) V * TN: - Mẫu thí nghiệm phải nguyên dạng thường dùng dao vòng để lấy đất - Lấy mẫu tự nhiên xác định thể tích V (bằng dao vịng thả nước) - Cân xác định trọng lượng mẫu Q Thông thường: w = 13 22 (kN/m3) Hệ số chuyển đổi đơn vị: 1kN/m3 = 0,1T/m3 = 0,1 Gr/cm3 Độ ẩm tự nhiên đất Kí hiệu W (W tính phần trăm) * ĐN: tỷ số trọng nước lỗ rỗng đất so với trọng lượng hạt đất trạng thái ban đầu W= Qn 100% Qh - Cân xác định trọng lượng mẫu Q = Qn + Qh * Cách TN: - Sấy khô mẫu nhiệt độ 105C 110C đến khối lượng không đổi - Cân xác định trọng lượng hạt rắn Qh Trọng lƣợng riêng hạt Kí hiệu h h = * ĐN: trọng lượng đơn vị thể tích hạt đất: Qh Vh Tỷ trọng hạt tỷ số trọng lượng riêng hạt so với trọng lượng riêng nước điều kiện = tiêu chuẩn: h o Gần đúng: o = * Cách TN: - Sấy khô mẫu cân xác định Qh; - Xác định thể tích Vh Đất cát = 2,60 2,67; đất sét = 2,65 2,74 II Các tiêu vật lý khác (các tiêu vật lý tính đổi) Cơng thức định nghĩa Cơng thức tính đổi Trọng lƣợng riêng khơ đất, k: trọng lượng đơn vị thể tích đất trạng thái hồn tồn khơ (kết cấu đất không thay đổi) k = Qh (kN/m3, N/cm3) V w 0,01W = h(1 – 0,01.n) Độ rỗng đất, n: thể tích lỗ rỗng đơn vị thể tích đất n= k = Vr V n=1- w h (1 0,01W ) = 1- k e =1–m= h 1 e Độ hạt (độ đặc) đất, m: tích hạt đất đơn vị thể tích đất m= Vh V m= w h (1 0,01W ) = k = 1- n = h 1 e 10 Biểu đồ cƣờng độ áp lực đất Xét đoạn tường có chiều cao z kể từ đỉnh tường A: áp lực đất chủ động lên đoạn tường xác định theo (12): Ec(z) = Kc..z2 đoạn tường cao (z + z) chịu áp lực đất: Ec(z) + E = Kc..(z + z)2 Đoạn tường có chiều cao z kể từ độ sâu z chịu áp lực đất: E = 1 Kc.[(z + z)2 - z2] = Kc..z.z + Kc..z2 2 Cường độ áp lực đất lên đoạn tường độ sâu z, ký hiệu px(z) định nghĩa: px(z) = lim z 0 E 1 = Kc..z = Kc.z z 2 (15) Do lưng tường nghiêng so với phương thẳng đứng góc áp lực đất nghiêng so với pháp tuyến lưng tường góc , chiều dài tường tương ứng với đoạn z z/cos ta có biểu đồ phân bố cường độ áp lực đất lên tường có dạng sau H Ec z Cường độ áp lực đất thực độ sâu z là: p max = K c H p’(z) = px(z)cos = Kc..cos (16) Thực tế, phần lớn yêu cầu xác định giá trị tổng áp lực Ec, điểm đặt hướng tác dụng lên tồn chiều cao tường, phân bố áp lực đất dọc theo tường chắn thường biểu diễn thay biểu đồ giá trị cường độ theo độ sâu (biểu đồ cường độ áp lực đất quy ước) Giá trị Ec diện tích biểu đồ phân bố px: Ec = pmax.H (17) Điểm đặt Ec xác định đường trọng tâm biểu đồ nghiêng so với lưng tường góc Áp lực đất chủ động trƣờng hợp đất sau tƣờng phân lớp Trường hợp không đồng nhất, hệ số áp lực đất thay đổi phạm vi lớp, ứng suất nén theo phương đứng z, xác định chương 4, cường độ áp lực đất quy ước độ sâu tương ứng tính theo (15), tổng áp lực đất lên 1m dài tường xác định theo (17) 93 1 h H 2 h h* 3 z Áp lực đất trƣờng hợp đất sau tƣờng có tải Tùy thuộc vào vị trí tương đối tải trọng so với tường, ảnh hưởng tải trọng lên đất sau tường xét đến theo trường hợp sau đây: a Tải trọng phân bố bao phủ toàn bề mặt đất sau tƣờng: Giả sử đất sau tường ổn định theo mặt trượt BC Biểu thức chung (9) viết lại sau với có mặt hợp lực phân bố đoạn AC: Ecq = (Q + AC.cos.q) Đặt = sin( ) sin( ) q AC cos sin( ) ta có: Ecq = Q(1 + ) = Ec(1 + ) Q sin( ) 94 Vì Q = 2.q cos không phụ thuộc vào ta có: AC BH nên = BH Ecqmax = Ecmax(1 + ) hay mặt trượt nguy hiểm khơng thay đổi có tải trọng phân bố bề mặt Vì mặt trượt nguy hiểm khơng thay đổi ta quy đổi tải trọng q thành lớp đất tương đương với đặc trưng – lý đất sau tường có chiều dày xác định theo công thức htđ = q (19) : trọng lượng riêng đất sau tường Chiều cao tường chắn cần kéo dài tương ứng h xác định theo công thức: h = htđ 1 tg tg (20) Cường độ áp lực đất lên tường chắn xét đến với chiều cao thực tường Áp lực đất lên tường có giá trị diện tích biểu đồ phạm vi chiều cao thật tường: Ec = (po + pH)H (21) Áp lực đất Ec có điểm đặt ứng với trọng tâm biểu đồ cường độ tác dụng nghiêng so với lưng tường góc q po = K c h h H Ec H p H = K c (h + H) z b Tải trọng q phạm vi đỉnh tƣờng: Góc trượt nguy hiểm * khơng thay đổi so với trường hợp khơng có tải trọng tác dụng lên bề mặt đất sau tường Tải trọng q tác dụng phạm vi từ điểm D trở đi, giá trị áp lực đất gia tăng tải trọng q p xác định theo công thức: p = Kc..h = (22) q h p D D H H Ec o z pH 95 c Tải trọng hạn chế bề rộng b cách xa đỉnh tƣờng Ảnh hưởng q phạm vi AB tường, góc trượt * xác định trường hợp tương ứng khơng có tải trọng q Áp lực lên tường q gây diện tích hình bình hành xiên cạnh AB p q h p A A H Ec H B B o z pH Áp lực đất chủ động đất dính Trường hợp đất sau lưng tường đất dính (đất , c) thay tương đương đất rời có góc ma sát chịu tác dụng áp lực dính theo phương vng góc với bề mặt đất Biểu thức cường độ áp lực đất dính lên tường có dạng: px = Kc..z – A.c (23) Kc xác định theo (14) (15) A hệ số ảnh hưởng lực dính: A = (1 - Kc) tg cos(1 tg tg ) (24) c: lực dính đơn vị đất sau tường * Biểu đồ cường độ áp lực đất dính áp lực đất lên tường Cường độ áp lực đất dính phân làm hai thành phần: phần phụ thuộc góc ma sát px, phần phụ thuộc lực dính pxc: px = px + pxc Trong đó: px = Kc..z thay đổi tuyến tính theo độ sâu pxc = A.c khơng thay đổi theo độ sâu: pxc = pxc1 + pxc2 (25) Với pxc1 áp lực đất áp lực dính mặt đất sau tường gây (có tác dụng làm tăng áp lực đất chung) pxc2 thành phần áp lực dính tác dụng lên khối đất phía tiếp xúc tường chắn) Biểu đồ cường độ áp lực đất tổng hợp hai biểu đồ thành phần Đoạn tường có chiều cao Hc thực tế khơng gây lực kéo lên tường lực dính kết đất tường bé dễ dàng bị triệt tiêu độ ẩm đất giảm gây khe nứt đất với tường Trong tính tốn thực tế đoạn tường cao Hc coi không chịu áp lực đất, áp lực đất thực tồn đoạn (H - Hc) với giá trị Ecmax xác định theo công thức: Ecmax = Kc..(H - Hc)2 Giá trị Hc xác định từ điều kiện px = 0: Hc = (26) A.c K c (27) 96 II Xác định áp lực đất bị động C A Q R Eb R Eb Q o 1 = (90 + - ) 2= ( + ) B Việc áp lý thuyết Coulomb để xác định áp lực đất bị động lên tường chắn tiến hành phân tích tương tự trường hợp áp lực đất chủ động hướng tác dụng thành phần phản lực đất lên khối trượt nghiêng so với pháp tuyến theo chiều ngược lại Phương trình tổng quát xác định giá trị áp lực bị động Eb mặt trượt có từ đa giác lực khép kín: Eb = Q sin( ) = f() sin( ) (28) Giá trị áp lực đất bị động xác định cách cho thay đổi để tìm cực trị Ebmin: Ebmin = {Eb()} (29) Trường hợp đặc biệt: mặt đất phẳng, nghiêng so với phương nằm ngang góc , giá trị Eb tìm tương tự áp lực đất chủ động có dạng: Eb = Kb..H2 (30) Kb: hệ số áp lực đất bị động theo phương pháp Coulomb: Kb = cos ( ) sin( ) sin( ) cos cos( ) 1 cos( ) cos( ) (31) + Trường hợp đặc biệt: mặt đất nằm ngang ( = 0), lưng tường thẳng đứng ( = 0) tường nhẵn ( = 0) hệ số áp lực đất bị động: Kb = tg2 45 2 Các nội dung khác phân tích tƣơng tự nhƣ áp lực đất chủ động 97 §4 Áp lực đất tĩnh Nếu TTƯS đất biểu diễn vòng tròn Mohr nằm đường bao phá hoại Coulomb (cường độ Mt) đất cịn trạng thái cân đàn hồi Quan hệ ứng suất hữu hiệu theo phương ngang với ứng suất hữu hiệu theo phương đứng điểm bất kỳ: pt = ’x = Ko.’z = Ko..z (32) Áp lực đất lên tường chắn điều kiện tường không chuyển vị coi áp lực đất tĩnh cường độ áp lực đất xác định theo (32) Áp lực đất tĩnh lên 1m dài tường theo biểu thức: Et = Ko..H2 Giá trị Ko xác định từ thí nghiệm nén ba trục với biến dạng ngang x = có quan hệ với hệ số biến dạng ngang o theo biểu thức: Ko = o o (34) Trong thực tế, giá trị Ko phụ thuộc chủ yếu vào lịch sử chịu tải đất xác định theo đề nghị Jaky (1944) sau: Ko = (1 - sin’) OCR (35) Trong đó: OCR hệ số cố kết đất 98 99 ... Ratio): OCR = ' c 'v - OCR = 1: đất cố kết bình thường (đất NC); - OCR > : đất cố kết (đất OC); - OCR < 1: đất chưa cố kết (đất UC) d Mođun nén lún đất En * Giả thiết đất vật thể đàn hồi đặc trưng... hợp (tức đất) I Hạt đất: thành phần chủ yếu đất, tạo thành khung kết cấu đất (cốt đất) - Hạt đất có đặc trưng bản: kích thước hạt (độ lớn), hình dạng hạt thành phần khống - Tính chất đất phụ thuộc... hạt đất nước hạt đất - Nước thân hạt đất: có dạng tinh thể, coi phận hạt khống → ảnh hưởng đến tính chất đất - Nước hạt đất: gồm nước liên kết nước tự Vậy, nói đến nước đất nói nước ngồi hạt đất