Có thể níu lín hai tính lưu biến chính:
Từ biến lă sự biến dạng của sườn cấu trúc theo thời gian khi tải trọng không thay đổi, có thể dưới tải trọng nĩn hoặc cắt.
Tính chùng ứng suất (relaxation) lă quâ trình sụt giảm ứng suất trong đất dưới một biến dạng không thay đổi.
Cả hai có liín quan đến câc liín kết dính nhớt giữa câc phần tử của sườn cấu trúc.
Thảo luận:
Dưới câc tải trọng lớn vô hạn, đất lại có một độ bền nhất định, gọi lă độ bền dăi hạn. Trong điều kiện giâo trình năy, không đi sđu trình băy vấn đề năy, chỉ giới thiệu.
Dòng thấm
CHƯƠNG 2
DÒNG LƯU CỦA NƯỚC TRONG ĐẤT – TÍNH THẤM VĂ SỰ THẤM
Mục tiíu của chương năy:
- Biết cơ chế hình thănh dòng lưu trong đất khi có sự thấm. Sự phât sinh
dòng thấm trong đất tùy thuộc văo loại đất. Biết câch xâc định hệ số thấm vă câch dựng lưới thấm bằng đồ giải Casagrande để tính toân lưu lượng vă âp lực của dòng thấm trong đất.
- Hiểu : dòng thấm ảnh hưởng lín ứng suất hữu hiệu (lă đại lượng chủ
yếu trong câc tính toân về độ lún, thời gian hoăn tất lún, lực đẩy nổi tâc dụng lín đí đập công trình thủy, vă hệ số âp lực hông…). Dòng thấm trong đất nói chung gđy ra ảnh hưởng bất lợi cho nền công trình nhđn tạo hay mâi dốc tự nhiín.
- Lăm được gì sau khi học xong chương năy ?
Đo được âp lực nước lỗ rỗng của đất bằng ống đứng hở (piezometer); Tính được âp lực đẩy nổi dưới câc công trình đí đập, tường cừ chắn đất hố đăo, đânh giâ nguy cơ bùng nền do xuất hiện dòng thấm…
Người học tính toân được ứng suất hữu hiệu trong câc loại đất khâc nhau, phđn tích để liệt kí được một câch đầy đủ vă định lượng trị số âp lực do dòng thấm xung quanh hố móng, nền công trình thủy lợi dđn dụng vă cầu đường…
§ 1. DÒNG LƯU CỦA NƯỚC TRONG ĐẤT – TÍNH THẤM
1. Một số khâi niệm ban đầu về dòng lưu trong đất
Đất lă một môi trường 3 pha (rắn lỏng vă khí), có lỗ rỗng giữa câc hạt vă nước tự do có thể lưu qua câc lỗ rỗng năy từ điểm có năng lượng cao sang điểm có năng lượng thấp (thế năng). Chúng ta sẽ học những ứng suất trong đất, khi chịu hay không chịu sự chi phối của sự lưu của nước tự do qua lỗ rỗng của đất.
1.1Tại sao cần học sự lưu của nước trong môi trường rỗng?
- Để ước tính lượng dòng thấm dưới đất
- Để xâc định lượng nước có thể thoât ra từ dưới nền công trình thủy (đí đập), hố móng.
- Để xâc định âp lực nước lỗ rỗng (pore water pressure)/ ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thđn của đất (effective geostatic stresses).
- Để xâc định sự thay đổi thể tích trong câc lớp đất (cố kết đất _ soil consolidation) vă độ lún của nền móng.
1.2Dòng lưu của nước trong đất phụ thuộc văo:
1- Độ rỗng của đất
2- Loại đất (Cỡ hạt vă độ lỉn chặt giữa câc hạt – particle shape- degree of packing)
3- Độ nhớt của lưu chất trong đất - Nhiệt độ –Những thănh phần hóa học;
4- Sự chính lệch về năng lượng thể hiện bằng cột nước tổng cộng (chiều cao cột nước tổng cộng lă tổng của câc chiều cao Cột nước âp lực+ Cột nước vận tốc (velocity head) + Cột nước độ cao (Elevation head )
Dòng thấm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Do hệ số thấm nhỏ, sự lưu của nước thuộc chế độ chảy tầng, nín có thể bỏ qua cột nước vận tốc trong biểu thức tổng quât của cột nước tổng cộng.
1.3Gradient thủy lực lă gì ? Lă tỉ số chiều cao cột nước âp lực tổng chia cho chiều dăi dòng thấm. Phương trình Bernouli's trong đất cột âp tổng: (2-1)
2 Dòng lưu của nước trong đất
2.1Cột nước thủy lực trong đất:
Cột nước tổng cộng = Cột nước âp lực + Cột nước độ cao (Bỏ qua cột nước vận tốc) ht = hp + he
Cột nước độ cao tại một điểm = Độ nhấc của điểm đó tính từ một mức chuẩn (datum) Cột nước âp lực tại một điểm = Chiều cao nước dđng trong ống đo piezometer bín trín điểm đó.
Cột nước âp lực trong lỗ rỗng tại một điểm = P.W.P. = gwater . hp
(a) (b)
Giả thiết lă cùng một loại đất
Oâng (a) Oâng (b)
Cột nước âp Cột nước thế Tổng cộng AC BC AB Điểm C D BD - BD 0
Tại Điểm D: Vì nằm dưới mực chuẩn, nín cột thế BD lấy dấu (–)
Tại điểm F: Vì nằm trín mực chuẩn, nín cột âp BF lấy dấu (–) , cột thế dấu +
Kết luận: Nói về cột âp: Trín mức chuẩn Datum, lấy dấu (+) ; vă ngược lại.
Nói về cột thế: Dưới mức chuẩn Datum, lấy dấu (–) ; vă ngược lại.
Lưu ý: Tầm quan trọng của Kết luận năy sẽ được minh họa rõ qua câc thí dụ tính âp lực do thấm dưới đí đập g v p z H W 2 2 + + = γ A C B D A E F B Datum (mức chuẩn) Cột nước âp Cột nước thế Tổng cộng AE BE AB -BF BF 0 Điểm E F Tính thấm vă sự thấm
Dòng thấm
3 Đo cột nước âp lực bằng ống đo piezometer
Piezometer lă một ống đứng hở căi văo hố khoan, có một đầu bằng sứ (piezo) xốp có hệ số thấm khoảng k = a.10-3 cm/s để cho nước dễ dăng thấm qua. Sau khi tạo hố khoan trong đất, người ta cho đầu sứ (dăi độ 30cm) được nối dăi lín mặt đất bằng loại ống nhựa PVC (loại hay dùng lăm ống nước). Sau đó hố khoan có ống đứng hở được niím bằng xi măng đổ trong ống để không cho nước trong ống thông nhau với bín ngoăi ống.
Khi trong lỗ rỗng của đất có âp lực, nước sẽ dđng lín trong ống đứng hở. Nếu so với mực nước ngầm (âp suất khí trời) thì xâc định được âp lực nước lỗ rỗng.
Trình tự để đo âp lực dòng thấm (bằng cột nước)
1- Giả thiết rằng không có dòng thấm trong hệ thống (Trước khi có sự thấm qua đất) 2- Giả thiết rằng đo được cột âp lực nước lỗ rỗng tại một điểm đangxĩt.
3- Cột nước trong ống đứng hở trước khi có dòng thấm = hp (trước)
4-Khi có sự thấm:Đo lượng sụt chiều cao cột nước trong ống đứng hở (Dh) 5- Chiều cao cột nước âp lỗ rỗng trong quâ trình diễn ra dòng thấm