ĐÓI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CUA CƠ HOC DAT Cơ học đất là môn học nghiên cứu để dùng đất làm nền công trình, làm vật liệu, làm môi trường xây đựng cho những công trình xây đựng bằng đất như đê,
Trang 1BÀI MỞ ĐẦU
1 ĐÓI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CUA CƠ HOC DAT
Cơ học đất là môn học nghiên cứu để dùng đất làm nền công trình, làm vật liệu, làm môi trường xây đựng cho những công trình xây đựng bằng đất như đê, đập, nền đường
Như vậy đối tượng nghiên cứu của cơ học đất là các loại đất thiên nhiên là
sản phẩm của các quá trình phong hoá các đá gốc ở lớp trên cùng của vỏ quả đất Tuỳ thuộc vào tác nhân phong hoá mà có thể xếp các quá trình phong hoá
làm 3 loại chính :
— Phong hoá vat ly
— Phong hoá hoá học
— Phong hoá sinh vật
Mỗi loại phong hoá có tác dụng phá huỷ đá gốc khác nhau và tạo nên các loại đất khác nhau; thường thì các phong hoá vật lý tạo nên các loại đất rời, phong hoá hoá học tạo nên các loại đất đính, còn phong hoá sinh vật thì chỉ có tác đụng với các lớp đất thổ nhưỡng
Mặc di đất có nguồn gốc từ đá nhưng do quá trình phong hoá mà đất có tính
vụn rời Đây là đặc điểm cơ bản của đất Khi xem xét đất người ta coi đó là một
vật thê 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 so với sức bền của bản thân hạt đất
Do quá trình hình thành đất mà chúng tồn tại độ rỗng và độ rỗng này lại có khả năng thay đôi đưới ảnh hưởng của tác động bên ngoài ( Ví đụ như sự tăng giảm của ngoại lực, sự biến đôi điều kiện lắng đọng) Ngoài ra trên bề mặt hạt đất có năng lượng, chúng gây ra các hiện tượng vật lý và hoá phức tạp Trong đó hiện tượng thấm nước làm cho lượng nước trong đất thay đổi dẫn đến sự thay đổi các
tính chất vật ly va co hoe của dat
Co hoe dat phat triển dựa trên cơ sở của các môn học như : cơ học ly thuyét,
lý thuyết đàn hồi, ly thuyét déo, sức bền vật liệu, địa chất công trình Sự hiểu biết day đủ về các môn học này sẽ thu được kết quả tốt khi nghiên cứu cơ học dat
2 DAC DIEM VA NOI DUNG NGHIEN CUU CUA CO HOC DAT
Cơ học đất là bộ môn cơ học có liên quan mật thiết với môn học địa chất
công trình Cơ sở lý thuyết của cơ học đất là các môn học lý thuyết đàn hồi, lý thuyết đẻo, lý thuyết từ biến, cơ học lý thuyết, sức bền vật liệu Trên cơ sở của các lý thuyết trên, cơ học đất đã xây dựng được các lý thuyết riêng phù hợp với các quá trình cơ học xây ra đối với đất.Tuy vậy ngoài các nghiên cứu lý thuyết,
do đất là một thực thể tự nhiên, tính chất của nó luôn thay đổi cho nên các thí
nghiệm thực nghiệm quan trắc thực tế đóng vai trò quyết định trong nghiên cứu
sử dụng đất để xây đựng
Bằng các nghiên cứu lý thuyết và các nghiên cứu thực nghiệm cơ học đất nghiên cứu những nội dung cơ bản sau :
- _ Nghiên cứu các đặc trưng eơ học , vật lý của đất và đề nghị các phương pháp xác định chúng
Trang 2- Xác định các quy luật eơ bản của các quá trình cơ học xảy ra trong đất
đưới tác dụng của ngoại lực và nội lực Đồng thời xác lập các đặc trưng
tính toán ứng với các quá trình đó
- Nghiên cứu trạng thái ứng suất - biến dạng của đất ở những giai đoạn biến dạng khác nhau dưới tác dụng của ngoại lực và đề ra các phương pháp tính lún
- Nghiên cứu các vấn đề về cường độ chịu tải và ổn định của nền công
trình , của các sườn dốc (tự nhiên & nhân tạo) cũng như van dé ap luc
đất lên tường chắn
3 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIEN CƠ HỌC DAT
Sự ra đời và phát triển của cơ học đất gắn liền với lịch sử đấu tranh phát triển sản xuất của loài người Có thể nói, từ thời cỗ đại loài người đã biết sử dụng đất vào mục đích xây dựng công trình Tuy nhiên, đo chế độ xã hội lạc hậu nên kiến thức về đất xây dựng chí nằm ở mức độ cảm tính, chưa được nâng cao thành nhận thức lý luận Từ thế kỷ XVII, eơ học đất mới bất đầu phát triển
mạnh mẽ
Năm 1773, nhà bác học người Pháp là C.A Culông, một sỹ quan công binh,
đã đưa ra lý luận nỗi tiếng về cường độ chống cắt của và áp lực đất lên các vật chắn Đây là công trình nghiên cứu đầu tiên về lĩnh vực cơ học đất
Năm 1875, nhà khoa học người Anh W.J.M Renkin giải bài toán áp lực đất lên tường chắn trên cơ sở một lý luận khác với lý luận của Culông Cả hai lý luận của Culông và Renkin đến nay vẫn được sử đụng rộng rãi trong tính toán công trình
Năm 1856, nhà bác học Pháp H.Đarxi nghiên cứu tính thấm của đất
Năm 1885, nhà khoa học Pháp J.Butxinet đã giải bài toán xác ứng suất và chuyên vị trong bán không gian đàn hổi dưới tác dụng của tải trọng tập trung thing đứng trên bề mặt, làm cơ sở cho việc tính toán ứng suất và chuyển vị trong nền đất dưới các tải trọng khác nhau sau này
Năm 1889, nhà bác học Nga V.I.Curdiumov , dựa trên mô hình nén cát đến phá hoại, lần đầu tiên xác định tính chất hình cong của mặt trượt trong nên
Tuy nhiên, những kết quả nêu trên chỉ mới dé cập đến từng vấn đề riêng rẽ, chưa bao gồm các vấn để của cơ học đất như ngày nay
Sự hình thành của cơ học đất như một khoa học độc lập với hệ thống hoàn
chỉnh là các phương pháp riêng biệt của nó được xem như bắt đầu từ những năm
1925 đến 1931, khi xuất bản cuốn “Cơ học đất công trình” của K.Terzaghi và cuốn “Nguyên lý động lực học các khối đất” của N.M Gherxevanov
Từ sau Đại thế giới lần thứ hai, Cơ học đất đã phát triển mạnh mẽ để đáp ứng sự phát triển của công nghiệp xây dựng Người ta đặc biệt quan tâm đến sự phát triên công nghệ (phương pháp và thiết bị ) để nghiên cứu thực nghiệm, thí nghiệm các tính chất của đất
Đến nay, Cơ học đất đã trở thành một môn khoa học với nội dung rất phong phú, gồm nhiều lĩnh vực khác nhau liên quan đến việc tính toán nền móng các công trình Các nhà bác học có đóng góp nhiều cho môn khoa học này là: V.V
Xôcôlôvski, V.G.Berezanxev, P.A Minhiev, N.N.Maxlov, K.E Egrov,
Trang 3ở Việt Nam.các phòng thí nghiệm về cơ học đất đầu tiên hình thành vào
những năm 1956 ( ở tổng cục địa chất, thuộc khoa xây dựng Trường đại học
bách khoa nay là trường đại học xây đựng Hà Nội ) Đến nay, đội ngũ những người làm công tác Cơ học đất đã trưởng thành cả về số lượng và chất lượng, đủ sức giải quyết các bài toán đa dạng và phức tạp do thực tế xây dựng các công trình đề ra