Bài giảng Cơ học đất - Chương 4.2: Tính chất cơ học của đất (Trần Thế Việt) cung cấp đến học viên các kiến thức về tính đầm chặt của đất, khái niệm về tính đầm chặt của đất, mục đích của đầm chặt đất; nguyên lý đầm chặt đất, quy luật chung về tính đầm nện; các nhân tố ảnh hưởng tới tính đầm chặt của đất;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
1/23/2018 THUYLOI UNIVERSITY Division of Geotechnical Engineering Geotechnical Engineering GV : TRẦN THẾ VIỆT ADD : P 416 - A1 – ĐHTL MOBI : EMAIL : trantheviet@tlu.edu.vn Hanoi - 2017 CHƯƠNG IV: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT (mechanical properties of soil) I never learn anything talking I only learn things when I ask questions Lou Holtz Nội Dung Chương IV: T1 Tính thấm nước đất T2 Tính đầm chặt đất T3 Tính ép co biến dạng đất T4 Cường độ chống cắt đất 1/23/2018 T4 TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT (Compaction of soil) T4: Tính đầm chặt đất I Khái niệm tính đầm chặt đất 1.1 Tại phải nghiên cứu tính đầm chặt Thực tế thường dùng đất làm: + Vật liệu xây dựng VD: đập đất, + Môi trường xây dựng VD, đập, đường Cải thiện đặc tính xây dựng đất - Tăng cường độ - Giảm tính ép co - Giảm tính thấm 1/23/2018 1.2 Đầm chặt đất Làm chặt đất cách ép khí khỏi lỗ rỗng đất Thường áp dụng với đất chưa bão hòa “Compactive effort” + water = Đất xốp Đất chặt 1.2 Đầm chặt đất Đất xốp Đất đầm chặt 1.2 Đầm chặt đất Trong trình đầm chặt, lỗ rỗng đất giảm thoát khí, hạt bị nén chặt lại, khối lượng riêng đất tăng lên Thể tích nước đất bị thay đổi ko đáng kể trình đầm 1/23/2018 1.3 Mục đích đầm chặt đất? ✓ Ngăn ngừa giảm thiểu độ lún ✓ Làm tăng cường độ chịu lực & ổn định đất đầm ✓ Tăng sức chịu tải đất đầm ✓ Kiểm sốt q trình thay đổi thể tích đất gây tượng: VD đóng băng, trương nở & co ngót 10 1.4 Biến dạng đất chịu tác dụng tải trọng xung kích lặp lặp lại nhiều lần Dưới tác dụng tải trọng biến dạng đất gồm phần: S = Sd + Sph Khi tác dụng tải trọng xung kích định lặp lặp lại nhiều lần, biến dạng dư giảm dần đến 0, biến dạng phục hồi, lúc đất đạt đến giới hạn đầm chặt 1 T4: Tính đầm chặt đất II Nguyên lý đầm chặt đất 12 1/23/2018 2.1 Nguyên lý đầm chặt đất Protor(1933) chứng tỏ rằng, đầm chặt hàm tham số: (1) Dung trọng khô (2) Độ ẩm (3) Công đầm (4) Loại đất (cấp phối hạt & có mặt khống vật sét…) Cơng đầm đánh giá lượng học tác dụng lên khối đất 13 2.1 Nguyên lý đầm chặt đất 1.Ở trường, công đầm đc đánh giá = số lần di chuyển lăn /1 thể tích đất xác định 2.Trong phịng TN, công đầm liên quan tới K.lượng đầm, chiều cao rơi tự do, số lần đầm, số lớp đất đầm & V cối đầm 14 2.1 Nguyên lý đầm chặt đất Hiệu đầm chặt đất đc đánh giá thông qua lượng riêng khô γdry ~ độ ẩm tối ưu Wopt đất sau đầm “Đường cong đầm nén” 15 1/23/2018 2.2 Trường hợp Đầm riêng rẽ: Đầm đất hạt mịn (bụi & sét) Đầm đất hạt thô (cát & cuội sỏi) 16 2.3 TN nén tiêu chuẩn phịng thí nghiệm TN đầm chặt t.chuẩn phòng dựa theo nguyên lý Proctor (1933) - TN Proctor để XĐ đường cong đầm nén, từ tính độ ẩm tối ưu & dung trọng khô max đất ứng với công đầm định 17 a Dụng cụ thí nghiệm Dụng cụ TN Chày Proctor tiêu chuẩn: Proctor cải tiến: • lớp • 25 đập / lớp • lớp • 25 đập cho lớp • KL búa 2.495 kg • Chiều cao rơi búa: • 2.7 kg hammer 304.88 mm • KL búa 4.536 kg • Chiều cao rơi búa: 457 mm • 300 mm drop cối đầm (1000 ml) 18 1/23/2018 a Dụng cụ thí nghiệm • 2.7 kg hammer • 300 mm drop Standard proctor test equipment 19 a Dụng cụ thí nghiệm Chú ý: - Chiều cao hạ chày, Trọng lượng chày, Số lần đầm Số lớp đất chia Kiểm soát lượng đầm “Năng lượng khác thí nghiệm đầm tiêu chuẩn & TN đầm cải tiến TN đầm cải tiến dùng lượng đầm lớn hơn” 20 b Trình tự TN Tiến hành TN cho số mẫu đất loại có độ ẩm khác Sau XĐ dung trọng ướt & độ ẩm thực tế mẫu đất đc đầm chặt, T” dung trọng khơ mẫu đất Khi XĐ dung trọng khô & độ ẩm tương ứng mẫu đất sau đầm, biểu diễn chúng lên hệ trục toạ độ & vẽ đường cong đầm nén 21 1/23/2018 b Trình tự thí nghiệm 22 c Kết TN a Kết thí nghiệm với đất dính 23 Dung trọng khơ (d) c Kết TN Độ ẩm w(%) Kết thí nghiệm với đất hạt thơ Phương pháp đầm thơng thường có phù hợp với đất hạt thô? 1/23/2018 d Phân tích kết TN 𝛾𝑑 = 1.6 − 𝑇/𝑚3 𝑤𝑜𝑝𝑡 = 10 − 20% Điểm đỉnh đường cong ứng với giá trị ρdmax wopt (lượng chứa nc tối ưu) Nhưng ρdmax cho cơng đầm & PP đầm cụ thể ko phải ρdmax đạt đc ngồi thực tế 25 d Phân tích kết TN ➢ Hai thơng số đặc trưng đường cong đầm nén ▪ gd(ρd) → (gdmax) ▪ w(%)→ Độ ẩm tối ưu ➢ Đường cong đầm nén = F(năng lượng đầm) ➢ Với công đầm → giá trị ɣd ➢ Đường cong đầm nén xác nhiều điểm TN dùng (4-5 điểm) 26 Đường cong đầm nén điển hình loại đất khác (After Johnson & Sallberg, 1960) 1/23/2018 Zero Air Void Curve- Đường bão hịa Trọng lượng riêng khơ (d) - Ứng với S = Đường bão hòa (S=100%) Eq : d S100% (Không xảy ra) Tất điểm đầm nén phải nằm bên trái đường bão hòa Độ ẩm w (%) 28 Ảnh hưởng công đầm Trọng lượng riêng khô (d) Làm quy trình trên, với cơng đầm lớn (E2 > E1), đường cong đầm nén thay đổi ntn? Đường bão hịa (S=100%) S>100% (khơng xảy ra) Độ ẩm w (%) 29 Hình 2: Kết TN đầm nén số loại thí nghiệm 30 10 1/23/2018 Ảnh hưởng công đầm Dung trọng khô(d) Làm quy trình trên, với cơng đầm lớn (E2 > E1), đường cong đầm nén thay đổi ntn? Đường bão hòa Năng lượng lớn Năng lượng thấp S>100% Tăng cơng đầm có tác dụng? ➢ Độ ẩm tối ưu giảm ➢ Dụng trọng khô lớn tăng w (%) 31 Dung trọng khô(d) Đường tối ưu “ Đường tối ưu gần // với đường bão hòa” Đường tối ưu Độ ẩm Đường cong đầm nén với cơng đầm khác 32 Độ xác K.quả phụ thuộc vào người TN & người vẽ đường cong Nối điểm đường cong bậc (trong Excel) 33 11 1/23/2018 Vậy đường cong đầm nén lại có hình dạng đặc trưng trên? ??? ? 34 Quy luật chung tính đầm nện TH độ ẩm đất nhỏ, cho thêm nc vào đất kích thước lớp màng nc bao quanh hạt đất tăng dần ⇒ kích thước hạt đất ↑, có màng nc bơi trơn nên hạt đất dễ dàng di chuyển & xếp lại ⇒ mẫu đất chặt Tuy nhiên, tới độ ẩm 𝜌 đất ko thể tăng nữa, & nc bắt đầu thay vị trí đất cối đầm Do ρw ɣdmax 2% ? 2% Wopt w(%) 42 14 1/23/2018 Đánh giá hiệu đầm trường Dùng cơng thức sau để tính độ chặt tương đối cho đất rời 𝐷𝑟 = 𝑒𝑚𝑎𝑥 − 𝑒0 𝑒𝑚𝑎𝑥 − 𝑒𝑚𝑖𝑛 Trong đó: emax: Hệ số rỗng đất trạng thái xốp emin: Hệ số rỗng đất trạng thái chặt eo : Hệ số rỗng đất điều kiện tự nhiên (Dr = – 1; Dr ≥ 95 %) 43 Ví dụ Độ ẩm tự nhiên đất bãi vật liệu 10% Giả thiết 6000 g đất ướt dùng thí nghiệm đầm chặt phịng Tính lượng nước cần thêm vào mẫu để làm độ ẩm mẫu tăng thành 13%; 20%, 28% 44 II Các nhân tố ảnh hưởng tới tính đầm chặt đất 45 15 1/23/2018 III Các nhân tố ảh tới tính đầm chặt đất: - Đặc tính máy đầm: + Khối lượng, kích thước + Tần số làm việc phạm vi thay đổi tần số - Đặc tính đất đầm chặt: + Dung trọng ban đầu + Kích thước hình dạng hạt + Độ ẩm - Quy trình thi cơng: + Số lần đầm + Chiều dày lớp đất + Tần suất lv động + Tốc độ di chuyển 46 III Các nhân tố ảh tới tính đầm chặt đất: Chú ý Các đặc tính máy đầm ah tới độ lớn ứs & chiều sâu phạm vi làm việc lực rung, dung trọng ban đầu tác động lớn tới hiệu đầm chặt Sau chọn đc máy đầm, quy trình thi cơng nhân tố định hiệu đầm chặt (BS7) 47 16 ... đường Cải thiện đặc tính xây dựng đất - Tăng cường độ - Giảm tính ép co - Giảm tính thấm 1/23/2018 1.2 Đầm chặt đất Làm chặt đất cách ép khí khỏi lỗ rỗng đất Thường áp dụng với đất chưa bão hòa... TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT (Compaction of soil) T4: Tính đầm chặt đất I Khái niệm tính đầm chặt đất 1.1 Tại phải nghiên cứu tính đầm chặt Thực tế thường dùng đất làm: + Vật liệu xây dựng VD: đập đất, ... water = Đất xốp Đất chặt 1.2 Đầm chặt đất Đất xốp Đất đầm chặt 1.2 Đầm chặt đất Trong trình đầm chặt, lỗ rỗng đất giảm khí, hạt bị nén chặt lại, khối lượng riêng đất tăng lên Thể tích nước đất bị