09/08/2016 CƠ HỌC ĐẤT Tài liệu dựa giảng TS Trần Xuân Thọ NỘI DUNG MÔN HỌC CHƯƠNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA ĐẤT CHƯƠNG 2: PHÂN BỐ ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG & ĐỘ LÚN CỦA NỀN ĐẤT CHƯƠNG 4: SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT NỀN CHƯƠNG 5: ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT CHƯƠNG MỞ ĐẦU Mục đích ý nghĩa môn học Nội dung môn học: Gồm chương Hình thức đánh giá mơn học Tài liệu tham khảo: 09/08/2016 CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA ĐẤT 1.1 Nguồn gốc hình thành đất 1.2 Các loại trầm tích đất Hình 1.1 Mơ tả dạng trầm tích đất 1.3 Các pha tạo thành đất: - Pha rắn: Hạt đất - Pha lỏng: Nước đất - Pha khí: Khí đất Hình 1.2 Mẫu đất tự nhiên mơ hình pha 1.3.1 Pha rắn - Thành phần khống - Thành phần hạt - Kích thước - Tỉ diện đất - Kết cấu hạt đất 09/08/2016 Bảng 1.1 Phân loại kích thước hạt đất Mơ tả Sỏi, sạn Hạt thô Cát Bụi (Silt) Hạt mịn Đường kính (mm) Thơ 60 – 20 Trung 20 – 6,0 Mịn 6,0 – 2,0 Thô 2,0 – 0,6 Trung 0,6 – 0,2 Mịn 0,2 – 0,05 Thô 0,05 – 0,02 Trung 0,02 – 0,005 Mịn 0,005 – 0,002 Sét < 0,002 Cách xác định % nhóm hạt đất  Phương pháp học hay pp rây sàng: Dùng cho hạt có D > 0,074 mm  Phương pháp lắng đọng: D < 0,074 mm; ĐL Stockes cho vật thể hình cầu rơi chất lỏng phụ thuộc vào đường kính D, tỉ trọng hạt, tỉ trọng dung dịch độ nhớt dung dịch Bảng 1.2 Kích thước mắt rây Rây khô Rây rửa Cở rây / Số hiệu 4’’ (cở rây) 2’’ 1’’ 3/4 ’’ 1/2 ’’ 3/8’’ # (số hiệu) #6 # 10 # 20 # 40 # 60 # 100 # 200 Đường kính D (mm) 101,6 50,8 25,4 19,1 12,7 9,51 4,76 3,36 2,00 0,84 0,42 0,25 0,149 0,074 09/08/2016 Thí nghiệm rây sàng Thí nghiệm lắng đọng - Xác định đường kính hạt - Tính HR từ số đọc tỉ trọng kế Rc: Hình 1.4 Sơ đồ tính HR Rc = R + ct + cm 09/08/2016 - Phần trăm trọng lượng đất có đường kính < D Hình 1.5a Đường cong cấp phối hạt Hình 1.5b Các dạng đường cong cấp phối hạt - Dạng thoai thoải (1): cấp phối tốt - Dạng dốc đứng (2): cấp phối xấu - Dạng bậc thang (3): cấp phối trung bình - Hệ số đồng nhất: Cu = D60 / D10 Cu > : sỏi sạn Cu > : cát - Hệ số hình dạng (đường cấp phối) Cg hay Cc : < Cg < 3: Cấp phối tốt (thoai thoải) - Xác định: D60 ; D30 ; D10 09/08/2016 1.3.2 Pha lỏng Hình 1.6 Các dạng nước hạt khống vật 1.3.3 Pha khí - Khí hòa tan nước: khơng ảnh hưởng đến tính chất đất - Khí khơng hòa tan nước Khí kín Khí hở Hình 1.7 Các dạng khí đất 1.4 Các tiêu vật lí đất Q = Qa + Qw + Qs V = Va + Vw + Vs Vv = Va + Vw Hình 1.8 Sơ đồ pha 09/08/2016  Trọng lượng riêng (dung trọng): kí hiệu , đơn vị kN/m3, T/m3, g/cm3  Trọng lượng riêng (dung trọng) tự nhiên  Trọng lượng riêng khô  Trọng lượng riêng hạt  Trọng lượng riêng đẩy  Trọng lượng riêng no nước  Tỉ trọng hạt Thí nghiệm:  Độ ẩm (độ chứa nước) 09/08/2016  Độ bảo hòa (độ no nước)  Độ rỗng  Hệ số rỗng  Các công thức qui đổi (đất bảo hòa hồn tồn) 1.5 Các trạng thái đất 1.51 Đất rời (đất cát)  Trạng thái đất dựa vào hệ số rỗng e Tên đất TT chặt TT chặt vừa TT rời, xốp Cát sỏi, cát thô, cát vừa e < 0,55 0,55 ≤ e ≤ 0,7 e > 0,7 Cát nhỏ e < 0,6 0,6 ≤ e < 0,75 e > 0,75 Cát bột e < 0,6 0,6 ≤ e ≤ 0,8 e > 0,8 Bảng 1.4 Phân loại TT đất rời theo hệ số rỗng e 09/08/2016  Trạng thái đất dựa vào độ chặt tương đối D D ≤ D < 0,33 Trạng thái đất Xốp 0,33 ≤ D < 0,67 Chặt vừa 0,67 ≤ D ≤ 1,0 Chặt Bảng 1.4 Phân loại trạng thái đất rời theo  Theo ASTM xác định trạng thái đất dựa vào Dr Dr Trạng thái ÷ 15 Rất xốp 15 ÷ 50 Xốp 50 ÷ 70 Chặt vừa 70 ÷ 85 Chặt 85 ÷ 100 Rất chặt Bảng 1.5 Phân loại trạng thái đất rời theo Dr 1.5.2 Đất dính (cát pha sét, sét pha cát, sét, …) Thí nghiệm xác định WL , WP (Casagrande): 09/08/2016 Các giới hạn dẻo nhão: V Rắn Nửa cứng wco Dẻo wP Nhão wL w Hình 1.12 Trạng thái đất theo quan hệ V – w Thí nghiệm xác định WP (lăn tay) Lăn thành que đất d = mm => nứt Lấy xác định độ ẩm WP WL 25 Hình 1.11b Giới hạn nhão từ TN Cassagrande  Phân loại trạng thái theo TCVN Loại đất Cát pha Sét pha, sét Tên trạng thái IL Cứng IL < Dẻo ≤ IL ≤ Nhão IL > Cứng (rắn) IL < Nửa cứng (bán rắn) < IL ≤ 0,25 Dẻo cứng 0,25 < IL ≤ 0,5 Dẻo mềm 0,5 < IL ≤ 0,75 Dẻo nhão 0,75 < IL ≤ Hình 1.12 TrạngNhão thái(chảy) đất theo quanILhệ > 1V – w 10 09/08/2016  Phân loại trạng thái theo ASTM IL < : Cứng ≤ IL ≤ : Dẻo IL > : Chảy  Phân loại đất dính đất rời dựa vào số N SPT Đất dính Đất rời N Trạng thái N Trạng thái 30 1.12 Trạng Cứng > 50 Rất cứng 1.6 Phân loại đất Kích thước hạt đất Tên hạt đất Kích thước (mm) Đá lăn, đá hộc > 100 Hạt cuội 100 – 10 Hạt sỏi 10 – Hạt cát Hạt bụi To – 0,5 Vừa 0, – 0,25 Nhỏ 0,25 – 0,05 To 0,05 – 0,01 Nhỏ 0,01 – 0,005 Hạt sét 0,005 – 0,002 Hạt keo < 0,002 1.6.1 Phân loại đất theo TCVN  Phân loại đất rời theo TCVN Phân phối hạt theo độ lớn tính % kl đất khơ Loại đất Tên đất Đất lớn Đá dăm, đá cuội KL hạt có d > 10 mm > 50 % Sỏi sạn mm > 50 % Cát sỏi mm > 25 % Cát thô 0,5 mm > 50 % Cát vừa 0,25 mm > 50 % Cát nhỏ 0,1 mm > 75 % Cát bột 0,1 mm < 75 % Đất cát 11 09/08/2016  Phân loại đất dính theo IP (TCVN ) wLvaxi , wLCasa : giới hạn chảy theo Vaxiliev Casagrande; với a = 0,73 b = 6,47% ứng với đất có giới hạn chảy từ 20%  100% Tên đất IP Đất cát pha ≤ IP < Đất sét pha ≤ IP ≤ 17 Đất sét 17 < IP 1.6.2 Phân loại theo ASTM  Phân loại (tên trạng thái) đất theo ASTM Loại đất Kí hiệu Phân nhóm Kí hiệu Sỏi G Cấp phối tốt W Cát S Cấp phối xấu P Pha bụi M Pha sét C Bụi (silt) M L Sét C H Hữu O Bùn, than bùn Pt • Đất hạt thơ: có  50% hạt rây #200 • Đất hạt mịn: có  50% hạt rây #200 • Sỏi, sạn (G) :  50% hạt thô (trên rây #200; 0,074 mm) > 50% rây #4 (4,76 mm) W (well) Cu   Cg  => GW P (poor) ngược lại => GP • Cát (S) :  50% hạt thô (trên rây #200) > 50% rây #4 W (well) Cu   Cg  => SW P (poor) ngược lại => SP  Khi C hay M chứa 12% đất hạt mịn vào đường A -> GC hay GM  Khi C hay M chứa khoảng % - 12% dùng kí hiệu kép: GW-GC, GP-GC 12 09/08/2016 1.7 Tính đầm chặt đất Thí nghiệm Proctor • Xác định  d.max & Wopt - Chia thành lớp để đầm, lớp 25 chày - Xác định độ ẩm  w cho lần đầm - Xác định  d Thí nghiệm đầm Proctor - Vẽ đường cong đầm chặt dựa V = 944 cm3 , Q = 2,5kg, vào quan hệ w  d h = 30,48 cm Hình 1.9a Đường cong đầm chặt đất 13 09/08/2016 Hình 1.9b Đường cong đầm chặt đất Hệ số đầm chặt k 1.8 Tính mao dẫn nước đất Hình 1.10 Nước mao dẫn đất 14 ...09/08/2 016 CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA ĐẤT 1. 1 Nguồn gốc hình thành đất 1. 2 Các loại trầm tích đất Hình 1. 1 Mơ tả dạng trầm tích đất 1. 3 Các pha tạo thành đất: - Pha rắn: Hạt đất - Pha lỏng:...  d h = 30,48 cm Hình 1. 9a Đường cong đầm chặt đất 13 09/08/2 016 Hình 1. 9b Đường cong đầm chặt đất Hệ số đầm chặt k 1. 8 Tính mao dẫn nước đất Hình 1. 10 Nước mao dẫn đất 14 ... 09/08/2 016  Độ bảo hòa (độ no nước)  Độ rỗng  Hệ số rỗng  Các cơng thức qui đổi (đất bảo hòa hoàn toàn) 1. 5 Các trạng thái đất 1. 51 Đất rời (đất cát)  Trạng thái đất dựa vào hệ số rỗng e Tên đất