Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Trang 3 Lời nói đầu Để đáp ứng với yêu cầu đổi mới trong chơng trình đào tạo của Trờng Đại Học Bách Khoa đối với các nghành Xây dựng Cầu Đờng, Xây dựng Dân dụng - Công nghiệp và Xây dựng thuỷ lợi - Thuỷ điện thuộc các hệ đào tạo dài hạn và vừa học vừa làm, đồng thời nhân kỷ niệm 30 năm thành lập Trờng Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng. Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng khoa Xây dựng Cầu Đờng Trờng Đại Học Bách Khoa thuộc Đại Học Đà Nẵng cho xuất bản Giáo trình Cơ học Đất. Cuốn sách này dùng để làm tài liệu phục vụ cho công tác giảng dạy và học tập của sinh viên các nghành Xây dựng, đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho các Kỹ s thiết kế Nền- Móng. Ngày nay, các bài toán Cơ học Đất đã đợc nghiên cứu phát triển rất nhiều, khối lợng kiến thức về Cơ học Đất rất lớn. Khi biên soạn cuốn sách này, chúng tôi cố gắng nêu lên những vấn đề cơ bản chủ yếu nhất, đồng thời bám sát các tiêu chuẩn hiện hành ở nớc ta và giới thiệu các phơng pháp đang đợc áp dụng rộng rãi ở các nớc Tây - Âu, để ngời đọc có thể dễ dàng nắm bắt và thực hành đợc. Chúng tôi mong rằng ở mức độ ngắn gọn và dễ dàng, cuốn sách này cũng sẽ có ích cho những ngời đã học Cơ học đất trớc đây hoặc đang nghiên cứu về Cơ học đất, nó sẽ củng cố lại các kiến thức Cơ học đất so với những tài liệu cũ đã giới thiệu. Khi biên soạn nội dung chơng VI, các tác giả có kết hợp sử dụng chọn lọc nhiều nội dung trong cuốn ( Thí nghiệm đất hiện trờng và ứng dụng phân tích Nền Móng) của GS.TS. Vũ Công Ngữ - ThS. Nguyễn Thái do Nhà Xuất bản Khoa học và kỹ thuật xuất bản năm 2003. Nội dung các chơng khác đợc tham khảo theo nhiều giáo trình đợc liệt kê tại mục các tài liệu tham khảo. Các tác giả xin đợc gởi gắm vào cuốn giáo trình này lòng biết ơn sâu sắc đối với các thầy đã giúp cho các tác giả có đợc thành quả ngày hôm nay: GS.TS. Vũ Công Ngữ, GS.TS. Dơng Học Hải, TS. Hoàng Truyền, TS. Nguyễn Hùng Sơn. Đồng thời các tác giả cũng xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ khoa Xây dựng Cầu đ ờng, Trờng Đại Học Bách Khoa - Đại Học Đà Nẵng đã giành cho các tác giả sự quan tâm, giúp đỡ có hiệu quả để cuốn giáo trình hoàn thành và sớm ra mắt bạn đọc. Do Cơ học đất đã phát triển quá nhanh trong thời gian qua, do kinh nghiệm và kiến thức có hạn, nên chắc chắn bản thân những ngời viết đã không thể nắm đợc đầy đủ những diễn giải hay, những kết quả tốt của nó, nên không thể tránh khỏi các thiếu sót. Mong các bạn đồng nghiệp trong chuyên nghành chỉ dẫn cho. Mọi sự góp ý về nội dung cuốn sách sẽ đợc tiếp nhận với lòng biết ơn. Địa chỉ góp ý gửi về: Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng khoa Xây dựng Cầu đờng. Trờng Đại Học Bách Khoa - Đại Học Đà Nẵng 54 Nguyễn Lơng Bằng - Quận Liên Chiểu - TP Đà Nẵng Email: xdcauduong @yahoo.com Các tác giả. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Trang 4 Mục lục Trang Lời nói đầu 3 Mục lục 4 Các thứ nguyên thờng dùng 7 Mở đầu 8 Chơng i: bản chất vật lý của đất và phân loại đất 3 Đ1. Sự hình thành của đất 3 1.1 Quá trình phong hóa 3 1.2 Các dạng trầm tích 3 1.3 Các ảnh hởng của môi trờng Địa - Vật lý đến tính chất của đất. 4 Đ2. Các thành phần cấu tạo của đất và tác dụng lẫn nhau giữa chúng 5 2.1. Thành phần rắn cứng 5 2.2. Thành phần nớc trong đất 10 2.3. Thành phần khí trong đất 12 2.4. Các tác dụng qua lại giữa các thành phần trong đất 13 Đ3. Kết cấu và Cơ cấu của đất 17 3.1. Kết cấu của đất 17 3.2. Cơ cấu của đất 18 Đ4. Các chỉ tiêu vật lý của đất 20 4.1. Các chỉ tiêu vật lý xác định bằng thí nghiệm 20 4.2. Các chỉ tiêu vật lý xác định bằng tính toán 22 4.3. Các chỉ tiêu xác định trạng thái của đất 24 Đ5. Phân loại đất 28 Đ6. Một số tính chất cơ lý thờng xảy ra trong đất 32 6.1. Tính dính của đất 32 6.2. Tính co và nở của đất 32 6.3. Tính tan rã của đất 33 6.4. Hiện tợng tikxotrofia của đất 33 6.5. Hiện tợng biến loãng của đất cát 34 6.6. Tính đầm chặt của đất 35 6.7. Tính thấm của đất 38 Các ví dụ mẫu 40 chơng ii: xác định ứng suất trong nền đất 44 Đ.1 Khái niệm. 44 Đ.2 Phân bố ứng suất do tải trọng ngoài gây ra. 44 2.1 Bài toán cơ bản - tác dụng của lực tập trung. 44 2.2 Phân bố ứng suất trong trờng hợp bài toán không gian. 48 2.3 Phân bố ứng suất trong trờng hợp bài toán phẳng. 57 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Trang 5 Đ.3 Phân bố ứng suất trong nền đất có xét đến tính không đồng nhất và tính không đẳng hớng của đất 65 3.1 Trờng hợp dới nền đất là lớp đất cứng. 67 3.2 Trờng hợp nền đất gồm hai lớp, lớp dới là lớp mềm yếu. 70 Đ.4 Phân bố ứng suất tiếp xúc dới đáy móng. 71 4.1 Trờng hợp bài toán không gian. 72 4.2 Trờng hợp bài toán phẳng. 74 4.2.1 Trờng hợp móng cứng hình băng chịu tải trọng trung tâm. 75 4.2.2 Trờng hợp móng cứng hình băng chịu tải trọng lệch tâm. 76 Đ.5 Phân bố ứng suất do trọng lợng bản thân của đất gây nên. 76 5.1 Trờng hợp đất nền đồng nhất. 76 5.2 Trờng hợp đất nền gồm nhiều lớp có tính chất khác nhau. 77 5.3 Trờng hợp đất nền có mực nớc ngầm. 77 5.4 Trờng hợp nớc có áp. 79 CHƯƠNG III: BIếN DạNG Và Độ LúN CủA NềN ĐấT 91 Đ1. Khái niệm chung. 91 Đ2. Tính biến dạng của đất. 92 2.1. Các nghiên cứu về tính chất biến dạng của đất. 92 2.2. Các đặc điểm biến dạng của đất. 99 2.3. Các nhân tố chủ yếu ảnh hởng đến biến dạng lún của đất. 102 Đ3. Tính toán độ lún cuối cùng của nền đất. 103 3.1. Trờng hợp cơ bản: Độ lún của đất trong các trờng hợp thí nghiệm nén. 103 3.2. Tính toán độ lún cuối cùng của nền đất d ới móng công trình. 107 Đ4. Lý thuyết cố kết thấm và tính toán độ lún theo thời gian. 125 4.1. Lý thuyết cố kết thấm của K.Terzaghi và phơng trình vi phân cố kết thấm. 126 4.2. Tính toán độ lún của nền đất theo thời gian trong điều kiện bài toán một chiều. 129 4.3. Tính toán độ lún của nền đất theo thời gian trong điều kiện bài toán phẳng và bài toán không gian. 139 chơng iV: cờng độ và ổn định của nền đất 145 Đ1. Khái niệm chung. 145 Đ2. Sức chống cắt của đất. 146 2.1. Sức chống cắt cực hạn của đất, định luật cắt của đất. 146 2.2. Các yếu tố ảnh hởng đến sức chống cắt của đất. 152 2.3. Từ biến của đất sét và sự ảnh hởng của nó đến cờng độ chống cắt. 155 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Trang 6 Đ3. Trạng thái cân bằng giới hạn tại một điểm trong nền đất và điều kiện cân bằng giới hạn mohr - coulomb 159 3.1 Trạng thái cân bằng bền và trạng thái cân bằng giới hạn tại một điểm bất kỳ trong nền đất. 159 3.2 Điều kiện cân bằng giới hạn Mohr - Coulomb. 159 Đ4. Xác định sức chịu tải của nền đất 162 4.1. Phơng pháp tính toán dựa vào lý luận nền biến dạng tuyến tính kết hợp với điều kiện cân bằng giới hạn ( dựa vào sự phát triển cuả vùng biến dạng dẻo). 164 4.2 Phơng pháp tính toán dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn. 171 4.3. Phơng pháp tính toán dựa vào giả thiết mặt trợt trớc: 192 Đ5 ổn định của mái dốc 194 5.1. Điều kiện ổn định của đất trên mái dốc. 196 5.2. Phân tích ổn định mái dốc theo phơng pháp mặt trợt cung tròn hình trụ. 199 CHƯƠNG 5: tính toán áp lực đất lên lng tờng chắn. Đ1. Khái niệm chung. 211 1.1. Phân loại tờng chắn đất 211 1.2. áp lực đất và điều kiện sản sinh ra áp lực đất. 212 1.3. Các lý thuyết tính toán áp lực đất lên tờng chắn. 214 Đ2. Phơng pháp xác định áp lực tĩnh của đất lên tờng. 215 Đ3. Lý thuyết áp lực đất của C.A.Coulomb. 215 3.1. Tính toán áp lực chủ động lớn nhất của đất theo lý thuyết C.A.Coulomb. 216 3.2. Tính toán áp lực bị động nhỏ nhất của đất tác dụng lên lng tờng chắn. 223 Đ4. Các phơng pháp dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn. 224 4.1. Tính toán áp lực đất theo lý luận W.J.R.Rankine. 224 4.2. Tính toán áp lực đất theo lý thuyết V.V.Xôclovski. 230 Đ5. Tính toán áp lực đất lên tờng chắn trong các trờng hợp thờng gặp. 232 5.1. Trờng hợp tải trọng ngoài tác dụng lên mặt đất. 232 5.2. Trờng hợp lng tờng gãy khúc và mặt đất phẳng. 235 5.3. Trờng hợp đất đắp sau tờng gồm nhiều lớp. 235 5.4. Trờng hợp đất đắp sau tờng có nớc ngầm. 236 Đ6. Nhận xét phạm vi áp dụng lý thuyết áp lực đất lên tờng chắn. 240 Đ7. Một số vấn đề cần chú ý khi tính toán áp lực đất lên tờng chắn. 241 7.1. Việc chọn các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp. 241 7.2. ảnh hởng của sự nở đất và áp lực thủy động. 243 7.3. Biện pháp làm giảm áp lực đất lên tờng. 243 Chơng VI. Các thí nghiệm đất hiện trờng. 6.1. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT). 244 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Trang 7 6.2. Thí nghiệm xuyên tĩnh. 248 6.3 Thí nghiệm nén ngang trong lỗ khoan (PMT). 256 6.4 Thí nghiệm nén ngang DMT (DILATOMETER). 261 6.5. Thí nghiệm cắt cánh (VST). 273 6.6. Thí nghiệm bàn nén hiện trờng. 275 Tài liệu tham khảo Các thứ nguyên thờng dùng: 100kPa = 100kN/m 2 = 1 bar = 1 pa 1kG/cm 2 = 10 t/m 2 1tsf = 2 ksf Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CHƯƠNG I Trang 8 Mở đầu 1. Định nghĩa và đối tợng nghiên cứu: cơ học đất là một ngành của cơ học ứng dụng chuyên nghiên cứu về đất. Hầu hết các công trình xây dựng đều đặt trên đất, nghĩa là dùng đất làm nền cho các công trình, số khác các công trình nh nền đờng, đê, đập đất thì lại dùng đất làm vật liệu xây dựng. Vì vậy, muốn cho các công trình đợc tốt, nghĩa là công trình ổn định, bền lâu và tiết kiệm thì nhất thiết phải nắm rõ các tính chất của đất khi dùng nó làm vật liệu xây dựng hay làm nền cho các công trình xây dựng. Nh vậy đối tợng nghiện cứu của cơ học đất là các loại đất thiên nhiên, là sản phẩm của quá trình phong hóa các đá gốc ở lớp trên cùng của vỏ quả đất. Mỗi loại phong hóa có tác dụng phá hủy đá gốc khác nhau và nó tạo ra các loại đất khác nhau. Đặc điểm cơ bản của đất là một vật thể gồm nhiều hạt rắn riêng rẽ không gắn với nhau hoặc gắn kết với nhau bằng các liên kết có sức bền nhỏ hơn nhiều lần so với sức bền của bản thân hạt đất. Do quá trình hình thành đất mà chúng tồn tại độ rỗng trong đất và độ rỗng này lại có khả năng thay đổi dới ảnh hởng của tác động bên ngoài. Ngoài ra trên bề mặt hạt đất có năng lợng, chúng gây ra các hiện tợng vật lý và hóa lý phức tạp, dẫn đến làm thay đổi các tính chất vật lý và cơ học của đất. Vì vậy khi nghiên cứu đất phải nghiên cứu đến nguồn gốc hình thành và các điều kiện tự nhiên mà đất tồn tại. 2. Đặc điểm và nội dung của môn học: Cơ học đất là môn học cần vận dụng các hiểu biết về đất từ các môn khoa học khác có liên quan nh địa chất công trình, thổ chất học Và đồng thời vận dụng các kết quả của các ngành cơ học khác nh cơ học các vật thể biến dạng (lý thuyết đàn hồi, lý thuyết dẻo, lý thuyết từ biến). Trên cơ sở của các lý thuyết này, Cơ học đất đã xây dựng đợc các lý thuyết riêng phù hợp với các quá trình cơ học xảy ra đối với đất. Tuy vậy ngoài các nghiên cứu lý thuyết, các nghiên cứu thực nghiệm, thực nghiệm và các quan trắc thực tế cũng đóng vai trò quyết định trong nghiên cứu sử dụng đất trong xây dựng. Từ các nghiên cứu lý thuyết và các nghiên cứu thực nghiệm, Cơ học đất tập trung giải quyết các nhiệm vụ và nội dung cơ bản sau: - Xác lập các quy luật cơ bản về các quá trình cơ học xảy ra đối với đất, đồng thời xác định đợc các đặc trng tính toán ứng với các quá trình xảy ra đó. - Nghiên cứu sự phân bố ứng suất trong đất, quan hệ giữa ứng suất và biến dạng dới tác dụng của ngoại lực. - Giải quyết các bài toán về biến dạng, về cờng độ, về ổn định các nền đất, về mái dốc cũng nh bài toán áp lực đất tác dụng lên tờng chắn. 3. Sơ lợc lịch sử phát triển của môn học Cơ học đất là môn học đợc hình thành chậm hơn nhiều so với các môn học ứng dụng khác, nhng từ lâu loài ngời đã có những nghiên cứu về đất, tuy nhiên do xã hội lạc hậu nên các kiến thức về đất xây dựng chỉ nằm ở mức độ nhận thức cảm tính, cha đợc nâng cao thành nhận thức lý lận. Nhiều nhà khoa học đã có những cống hiến to lớn và đã có công xây dựng nên môn cơ học đất ngày nay. ở đây chỉ giới thiệu hai nhà bác học đã có công lao lớn đến sự phát triển của cơ học đất. Công trình khoa học đầu tiên của Cơ học đất là của C.A Coulomb (1736 - 1806) thiếu tá kỹ s công binh, viện sĩ viện khoa học Pháp, năm 1773 đã đa ra lý Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CHƯƠNG I Trang 9 luận nổi tiếng về cờng độ chống cắt của đất và cũng là ngời đầu tiên xây dựng đợc phơng pháp xác định áp lực đất lên vật chắn. Trải qua hai thế kỷ và cho đến ngày nay, các phơng pháp của ông vẫn đợc sử dụng rộng rãi. Sự hình thành của cơ học đất nh một môn khoa học độc lập với hệ thống hoàn chỉnh và các phơng pháp riêng biệt của nó đợc xem nh bắt đầu từ năm 1925, khi K.Terzaghi (1883-1963) cho xuất bản cuốn Cơ học đất trên cơ sở vật lý của đất. Năm 1963 Hội nghị khoa học quốc tế về Cơ học đất - Nền móng họp lần thứ nhất và sau đó cứ 4 năm họp một lần. Hội nghị Cơ học đất - Nền móng và các hội thảo khoa học liên quan cũng đợc tổ chức ở nhiều nớc và khu vực. Đến nay, Cơ học đất đã trở thành một môn khoa học với nhiều nội dung phong phú, gồm nhiều lĩnh vực khác nhau nhằm đáp ứng sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp, xây dựng. ở Việt Nam , Cơ học đất đợc bắt đầu nghiên cứu từ năm 1956. Đến nay đội ngũ những ngời làm công tác nghiên cứu Cơ học đất đã trởng thành cả về chất lợng và số luợng, đủ sức giải quyết các bài toán đa dạng và phức tạp do thực tế xây dựng các công trình đề ra. Tuy vậy do điều kiện kinh tế và xã hội còn hạn chế nên trang thiết bị chuyên nghành đầu t cha đầy đủ và đồng bộ, vì vậy việc phát triển kiến thức và công nghệ về Cơ học đất cần đòi hỏi những nỗ lực lớn hơn. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CHƯƠNG I Trang 10 chơng i: bản chất vật lý của đất và phân loại đất Đ1. sự hình thành của đất 1.1. Quá trình phong hóa: Sự phá hoại và làm thay đổi thành phần của đá gốc dới tác dụng vật lý, hóa học của các yếu tố khác nhau gọi là quá trình phong hóa. Do tác dụng của phong hóa nên các khối đá của nham thạch quyển không thể giữ nguyên đợc trạng thái ban đầu của nó, mà luôn thay đổi, bị vỡ vụn, bị rời ra, bị các dòng nớc và gió cuốn đi, hình thành các lớp đất phủ quanh phần lớn mặt ngoài của vỏ quả đất. Do vậy, khi sử dụng đất làm nền công trình, làm môi trờng, hoặc vật liệu xây dựng, cần phải xét đến sự biến đổi không ngừng xảy ra ở các lớp đất bên trên của vỏ quả đất. Dựa vào đặc trng biến đổi của đá gốc và sự ảnh hởng của các tác nhân phong hóa, có thể chia ra phong hóa vật lý, phong hóa hóa học và phong hóa sinh học. Trong đó, theo quan điểm về xây dựng, chỉ có phong hóa vật lý và phong hóa hóa học là đáng đợc quan tâm nghiên cứu. Phong hoá vật lý: Sinh ra chủ yếu có liên quan với sự thay đổi của nhiệt độ, gây nên nở nhiệt không đều về thể tích, làm cho các đá gốc bị phá hoại và phân vụn ra thành những hạt to nhỏ không đều nhau, nhng không làm thay đổi về thành phần hóa học của khoáng vật. Do đó sản phẩm của phong hóa vật lý tạo ra các loại đất rời (đá dăm, cuội sỏi, các hạt cát, v.v) có thành phần khoáng vật tơng tự với đá gốc. Phong hoá hoá học: Sinh ra là do các tác nhân nh nớc, ôxy, axit cacbonic và các axit khác hòa tan trong nớc, làm cho các đá gốc bị phá hoại kèm theo sự thay đổi thành phần khoáng vật mới ổn định hơn, tạo ra các loại đất sét khác nhau có kích thớc hạt nhỏ và cực kỳ nhỏ, phần lớn không phân biệt bằng mắt thờng đợc. Các nhóm hạt sét nhỏ này phần lớn chứa nhiều hạt đơn khoáng thuộc ba nhóm khoáng vật - Mônmôrilonit, Ilit và Kaolinit. Tất cả những khoáng chất này đều có cấu tạo tinh thể bản mỏng, nhng có năng lợng bề mặt khác nhau, Mônmôrilonit hoạt động mạnh hơn cả và Kaolinit là yếu nhất. Thông thờng quá trình phong hóa vật lý và hóa học xảy ra cùng một lúc và hỗ trợ cho nhau. ở vùng khí hậu khô lạnh thì phong hóa vật lý là chủ yếu, còn vùng khí hậu nóng ẩm, nh nớc ta chẳng hạn, thì phong hóa hóa học đóng vai trò quan trọng hơn. Các sản phẩm cuối cùng của sự phong hóa có thể nằm ngay tại chỗ hình thành ban đầu của nó hoặc có thể bị di chuyển đi chỗ khác bởi dòng nớc hoặc gió và tạo thành các dạng trầm tích của đất. 1.2. Các dạng trầm tích của đất: - Trầm tích tàn tích (Eluvian) : Là trầm tích của những sản phẩm phong hóa các lớp đá và nằm ngay tại chỗ hình thành ban đầu của nó. Đặc điểm nổi bật là bao gồm các hạt có dạng góc cạnh nhọn sắc không thể phân loại theo kích thớc hạt, về thành phần thạch học nói chung rất giống đá gốc. ở nớc ta, do khí hậu nhiệt đới nên quá trình phong hóa hóa học xảy ra mãnh liệt hơn và biến các loại đá gốc thành các loại đất sét có màu đỏ, nâu, vàng, thờng gọi là đất Laterit. Quá trình Laterit hóa này là quá trình hình thành đất chủ yếu ở nớc ta. - Trầm tích sờn tích (Deliuvian) : Chủ yếu đợc tích lũy lại ở sờn dốc và chân sờn dốc, cũng nh các khoảnh thấp sát đờng chia nớc. Trầm tích này đợc tạo thành do nớc ma cuốn trôi các sản phẩm rời xốp của phong hóa từ những vùng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CHƯƠNG I Trang 11 cao hơn đa xuống. Đặc điểm gồm các loại đất rời rạc, các hạt đất nhỏ lẫn với những hạt rất lớn, không ổn định, thờng hay bị trợt lở theo mặt lớp đá gốc bên dới, có bề dày của lớp đất rất không đồng đều. - Trầm tích bồi tích (Aluvian): Đó là tất cả các sản phẩm đợc tạo thành bằng mọi cách ở sông, hợp thành các trầm tích các thung lũng cổ, hiện đại và lòng sông. Đặc điểm của loại trầm tích này là có tính phân lớp theo quy luật về thành phần hạt của chúng, từ các lớp bên trên thờng là đất loại sét và cát mịn, đến các lớp bên dới thờng đợc cấu tạo bởi đất cát lẫn ít sỏi và cuội. - Trầm tích tam giác trâu và hồ sừng trâu: Đợc hình thành do sông mang vật liệu đến và lắng đọng ở vùng cửa sông và các khúc sông chết. Trầm tích này đợc đặc trng bởi sự tồn tại các lớp bùn sét, bùn hữu cơ cha đợc nén chặt mấy, cát mịn, cát pha sét Các đất thuộc loại này thờng có độ dày và diện tích phân bố lớn, tạo thành một khối dẻo có tính nén lớn. - Trầm tích biển: Là sự tích lũy dới đáy biển các vật liệu do dòng nớc mang đến. Thành phần và tính chất của loại trầm tích biển này phụ thuộc rất nhiều vào sự tồn tại các chất hữu cơ thực vật và động vật sống dới đáy biển. Trầm tích này chủ yếu là các đất sét và đất bùn phổ biến trên một diện tích rất rộng lớn và đợc đặc trng bởi những tính chất rất khác nhau tùy theo tuổi và lịch sử hình thành của chúng. Với sự mô tả tóm tắt các loại trầm tích ở trên, thì thấy rõ ràng các đất trong thiên nhiên rất khác nhau, và bản chất vật lý của chúng cực kỳ phức tạp. Từ quá trình hình thành của đất đến hoàn cảnh hiện tại của chúng, tất cả những yếu tố đó đã tạo nên những tính chất độc đáo của các đất thiên nhiên. 1.3 ảnh hởng của môi trờng địa - vật lý đến tính chất của đất. Với các vấn đề đã trình bày ở trên, có thể thấy rõ rằng môi trờng địa - vật lý có ảnh hởng rất lớn đến sự hình thành của đất, nên khi nghiên cứu đất không thể tách rời những điều kiện lịch sử tự nhiên hình thành và tồn tại của đất đựơc. Chẳng hạn, tùy theo tuổi và toàn bộ lịch sử trớc đây của sự hình thành chúng, các loại đất sét thiên nhiên có những tính chất rất khác nhau. Ví dụ: các đất sét Cambri tuổi khoảng 500 triệu năm thì chắc chắn rằng, trong thời gian dài đó đã chịu tác dụng của những áp lực lớn thay đổi, bị ép mất nớc trong từng bộ phận và bị khô đi, v.v Các đất sét này đã trải qua mọi quá trình hóa học và hóa - lý đã xảy ra, ngay cả những quá trình xảy ra với những tốc độ rất nhỏ hoàn toàn không thể nhận biết đợc trong một khoảng thời gian tơng đối ngắn. Mặt khác, các quá trình dính kết cực kỳ chậm xảy ra trong một thời gian dài cũng có ảnh hởng đến kết cấu và cơ cấu của đất loại sét đó. Tất cả các quá trình đó đã tạo nên tính chất hoàn toàn đặc biệt của các đất sét Cambri so với các đất sét khác. Theo kết quả nghiên cứu thì các đất sét này có thể coi nh vật liệu cứng nhớt đàn hồi, có khả năng chịu tải lớn. Trái với các đất sét Cambri, các loại đất sét (trầm tích biển, hồ, đầm) hiện đại thờng còn ít đợc nén chặt, chúng thờng có trạng thái nở nhão và có sức chịu tải không đáng kể. Đối với các đất cát cũng vậy, chúng phụ thuộc rất lớn vào điều kiện hình thành của chúng, có loại cát ở trạng thái rất chặt, có loại thì lại rời xốp, thậm chí có loại cát ở trạng thái huyền phù dễ sinh hiện tợng cát chảy. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com [...]... phối I của đất ở hình (I -1 ) thì lợng chứa hạt bụi là 72%, lợng chứa hạt cát 17 % và lợng chứa hạt sét là 11 % Đá 10 0% tảng Hạt cuội Hạt sỏi Hạt cát Hạt sét Hạt bụi 10 0% Hạt cát 83% (17 %) B' I) D10=0,0046mm D60=0,041mm Cu=9 II) D10=0 ,17 mm D60=0,40mm Cu=2,35 50 10 0 10 0 B II Hạt bụi (72%) I A' 10 1, 0 A 0 ,1 0, 01 11% Hạt sét (11 %) 0,0 01( mm) Hình I - 1: Đờng cong tích lũy hạt Đờng cong cấp phối của đất đợc dùng... tính chất riêng biệt khác Bảng I -2 : Tỉ diện tích của các khoáng vật sét Tên khoáng vật Mônmôrilonit Ilit Kaolinit Tỉ số kích thớc các chiều 10 0 ì 10 0 ì 1 20 ì 20 ì 1 10 ì 10 ì 1 Kích thớc thực tế tính bằng anstron (0,0 01 ) Chiều dài và chiều Chiều dày rộng 10 00 - 5000 10 - 5 10 00 - 5000 50 - 500 10 00 - 20000 10 0 - 10 00 Tỉ diện tích tính bằng m2/g 800 80 10 Theo bảng (I -2 ) có thể thấy rằng bề mặt (tỷ... - http://www.simpopdf.com Trang 31 Bảng I- 3: Biểu thức tính đổi các chỉ tiêu thờng dùng STT Chỉ tiêu cần xác định 1 Công thức e= e= Hệ số rỗng 2 e= o (1 + 0 , 01 w ) 1 h 1 k n 1 n 3 4 Độ rỗng n= G= 5 e 1+ e 0,01W 0 (1 + 0,01W ) Độ bão hòa 6 G= 0,01W e 7 h = k 1 n Trọng lơng riêng hạt 8 h = . o k = h (1 n ) 9 Trọng lợng riêng khô 10 k = đn = 11 Trọng lợng riêng đẩy nổi 12 1+ 0,01W ( 1) ... có đờng kính 3mm, dài 10 cm khi các dây đất này bắt đầu rạn nứt Theo quy phạm hiện nay ngời ta phân trạng thái của đất dính theo các trạng thái nh bảng (I - 7) Bảng I - 7 : Đánh giá trạng thái của đất dính Đất và trạng thái Đất cát pha (á cát) : - Rắn - Dẻo - Chảy (nhão) Đất sét pha và sét ( á sét, sét): - Rắn - Nửa rắn - Dẻo - Dẻo mềm - Dẻo chảy - Chảy ( nhão) Độ sệt B B1 B 50 >1 Rất chặt Bảng I - 6 : Sức kháng mũi xuyên theo độ chặt của đất cát (10 0 Kpa) Cát thô Cát vừa Cát nhỏ Độ sâu (m) Chặt Chặt vừa Chặt Chặt vừa Chặt Chặt vừa 5 15 0 15 0 - 10 0 10 0 10 0 - 60 60 60 - 30 10 220 220 -. .. trọng của đất Thông thờng trị số dung trọng của các loại đất trong thiên nhiên nh sau: đất cát từ (1, 45 ữ 1, 85)T/m3; đất cát pha, sét pha từ (1, 40 ữ 1, 65)T/m3; đất sét pha khoảng 1, 75T/m3; đất sét bị nén chặt từ (1, 8 ữ 2 ,1) T/m3 CHƯƠNG I Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Trang 28 4 .1. 2 Độ ẩm của đất: Độ ẩm của đất là tỷ số giữa trọng lợng nớc chứa trong đất và trọng... đợc dựa trên cơ sở biến đổi từ các biểu thức trên: (I-8) n = 1- m = 1 - k . 0 4.2.3 Hệ số rỗng của đất: Hệ số rỗng của đất là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng trong đất và thể tích hạt đất trong mẫu đất đó, chỉ tiêu này thờng đợc biểu thị bằng số thập phân, theo định nghĩa có thể viết: e= Vr Vh (I- 9) Từ biểu thức (I -9 ) có thể khai triển thêm nh sau: e= Vr n.V n = = V Vr (1 n )V 1 n (I -1 0) Tơng tự... 12 nhóm phụ Đất có thành phần hữu cơ cao đợc xếp loại A-8 Các đất có chứa vật liệu hạt mịn đều đợc định rõ thêm bằng các chỉ số nhóm của nó, chỉ số càng cao, đất càng kém thích hợp tức là kém ổn định Chỉ số nhóm đợc xác định: G(n) = (F-35)[0,2+0,005(Wnh-40)]+0, 01( F -1 5 )(IP -1 0 ) (I -1 9 ) Trong đó: F - Phần trăm qua rây N0200 ( 0,074mm), biểu thị bằng một số nguyên Wnh - Giới hạn nhão (chảy) IP - Chỉ số dẻo... trong đất theo từng khía cạnh khác nhau Theo quan điểm về xây dựng thì chủ yếu nghiên cứu sự ảnh hởng của nớc đối với tính chất xây dựng của đất nền Dựa vào quan điểm này có thể phân loại nớc trong đất theo sơ đồ sau: Nớc trong đất - Nớc trong khoáng vật của hạt đất - Nớc kết hợp mặt ngoài hạt đất - Nớc hút bám - Nớc liên kết - Nớc liên kết mạnh - Nớc liên kết yếu - Nớc tự do : - Nớc mao dẫn - Nớc... cơ bản để nói lên trạng thái vật lý của đất nền là: độ chặt đối với đất rời và độ sệt đối với đất dính 4.3 .1 Đối với đất rời: 4.3 .1. 1 Chỉ tiêu đánh giá độ chặt của đất rời: CHƯƠNG I Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Trang 32 Độ chặt tự nhiên của các đất rời là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá trạng thái của đất rời khi làm nền cho các công trình Vì những loại đất . m 2 /g Mônmôrilonit 10 0 ì 10 0 ì 1 10 00 - 5000 10 - 5 800 Ilit 20 ì 20 ì 1 10 00 - 5000 50 - 500 80 Kaolinit 10 ì 10 ì 1 10 00 - 20000 10 0 - 10 00 10 Theo bảng (I -2 ) có thể thấy rằng. của đất ở hình (I -1 ) thì lợng chứa hạt bụi là 72%, lợng chứa hạt cát 17 % và lợng chứa hạt sét là 11 %. (17 %) (72%) (11 %) 0,0 01( mm) 10 0 1, 010 0 10 0 ,1 0, 01 50 I) D10=0,0046mm D 60=0,041mm . hình trụ. 19 9 CHƯƠNG 5: tính toán áp lực đất lên lng tờng chắn. 1. Khái niệm chung. 211 1. 1. Phân loại tờng chắn đất 211 1. 2. áp lực đất và điều kiện sản sinh ra áp lực đất. 212 1. 3. Các