Bài giảng cơ học đất địa chất nền móng

Bài giảng Nền Móng 58 | Page Bài giảng ĐC CHĐ NM MỤC LỤC Phần 1 PHẦN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 3 Chương 1 GIỚI THIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 3 1 1 Địa chất công trình và nhiệm vụ của nó 3 1 1 1 Định nghĩa 3 1 1.

MỤC LỤC

Phần: 1 PHẦN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 3

Chương: 1 GIỚI THIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 3

1.1 Địa chất công trình và nhiệm vụ của nó 3

1.1.1 Định nghĩa: 3

1.1.2 Nhiệm vụ của địa chất công trình: 3

1.2 Nội dung của Địa chất công trình 3

1.3 Phương pháp nghiên cứu địa chất công trình 3

1.3.1 Phương pháp địa chất học 4

1.3.2 Phương pháp tính toán lý thuyết 4

1.3.3 Phương pháp thí nghiệm mô hình và tương tự địa chất 4

Chương: 2 ĐẤT ĐÁ 5

2.1 Vỏ quả đất và các hiện tượng địa chất diễn ra trong đó 5

2.1.1 Cấu trúc bên trong của Trái đất 5

2.1.2 Các hiện tượng địa chất đang xảy ra trong TĐ 5

2.2 Đá macma 6

2.2.1 Nguồn gốc đá macma 6

2.2.2 Thế nằm của đá macma 6

2.3 Đá trầm tích 6

2.3.1 Nguồn gốc đá trầm tích 6

2.3.2 Thế nằm của đá trầm tích 7

2.4 Đá biến chất 7

2.4.1 Nguồn gốc đá biến chất 7

2.4.2 Thế nằm của đá biến chất 7

Phần: 2 PHẦN CƠ HỌC ĐẤT 8

Chương: 1 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT 8

1.1 Các pha tạo thành đất: 8

1.1.1 Pha rắn 8

1.1.2 Pha lỏng 9

1.1.3 Pha khí 10

1.2 Các chỉ tiêu vật lí của đất 10

1.2.1 Các mô hình đất 10

1.2.2 Xác định các chỉ tiêu vật lý của đất 11

1.3 Phân loại đất 13

1.4 Các trạng thái của đất 14

1.4.1 Đất rời (đất cát) 14

1.4.2 Đất dính (Á cát, á sét, sét, …) 15

1.5 Bài tập chương 1: 16

Chương: 2 PHÂN BỐ ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT 19

2.1 Khái niệm 19

2.2 Ứng suất do trọng lượng bản thân đất nền gây ra 19

2.2.1 Nền đồng nhất 19

2.2.2 Nền nhiều lớp 20

2.2.3 Trường hợp đất nền có mực nước ngầm 20

2.3 Ứng suất do tải trọng ngoài 20

2.3.1 Bài toán không gian 20

2.3.2 Bài toán phẳng 23

2.4 Bài tập: 25

Chương: 3 BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN 28

3.1 Khái niệm 28

3.3.1 Định luật nén lún 29

3.3.2 Hệ số nén lún 29

3.4 Tính toán độ lún ổn định của nền móng công trình 31

Chương: 4 SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN ĐẤT 33

4.1 Khái niệm 33

4.2 Sức chống cắt của đất 33

4.2.1 Thuyết bền theo Coulomb 33

4.2.2 Các phương pháp thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất 33

4.3 Sức chịu tải của đất nền 34

4.3.1 Các dạng phá hoại của đất nền 34

4.3.2 Xác định tải trọng giới hạn PII gh 35

Chương: 5 37

Chương: 6 ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT 38

6.1 Khái niệm 38

6.1.1 Mục đích 38

6.1.2 Cấu tạo các loại tường chắn 38

6.1.3 Phân loại tường chắn 38

6.1.4 Áp lực đất và điều kiện gây ra áp lực đất 39

6.2 Xác định áp lực ngang của đất lên tường chắn 39

6.2.1 Áp lực tĩnh của đất lên tường chắn 39

6.2.2 Áp lực chủ động Ea 39

6.2.3 Áp lực đất bị động 39

6.2.4 Một số trường hợp chú ý: 39

Phần: 3 NỀN MÓNG 40

Chương: 1 NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN TRONG TK NỀN MÓNG 40

1.1 Những khái niệm cơ bản: 40

1.2 Phân loại Nền: 40

1.3 Phân loại móng 40

1.4 Các tài liệu cần thiết để thiết kế nền móng: 41

1.4.1 Các số liệu về địa chất công trình và địa chất thủy văn: 41

1.4.2 Các số liệu về công trình và tải trọng 41

1.4.3 Trình tự thiết kế: 41

Chương: 2 MÓNG NÔNG 42

2.1 Định nghĩa – phạm vị áp dụng 42

2.2 Các loại móng nông: 42

2.3 Móng băng 43

2.3.1 Móng băng dưới tường chịu lực 43

2.3.2 Móng băng dưới cột: 43

2.4 Móng bè 44

Chương: 3 MÓNG CỌC 45

3.1 Tổng quan về móng cọc 45

3.1.1 Khái niệm: 45

3.1.2 Phân loại – cấu tạo cọc 45

Phần: 1 PHẦN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Chương: 1 GIỚI THIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

1.1 Địa chất công trình và nhiệm vụ của nó

1.1.1 Định nghĩa:

Địa chất công trình là môn học nghiên cứu điều kiện địa chất để xây dựng các công trình khácnhau và đưa vào sử dụng có hiệu quả và ổn định

Các điều kiện ĐCCT

◦ Điều kiện địa mạo

◦ Điều kiện cấu trúc địa chất

◦ Điều kiện các tác động địa chất

◦ Điều kiện địa chất thủy văn

◦ Điều kiện vật liệu xây dựng

1.1.2 Nhiệm vụ của địa chất công trình:

Xác định các điều kiện địa chất của khu vực xây dựng, so sánh, lựa chọn vị trí thích hợp cho công trình

Nêu lên các điều kiện thi công, dự đoán các hiện tượng địa chất có thể xảy ra khi thi công hay sử dụng công trình

Đề ra các biện pháp phòng ngừa và cải tạo các điều kiện địa chất không có lợi cho công trình.Cho biết khả năng cung cấp vật liệu xây dựng tại địa phương phục vụ cho xây dựng công trình

1.2 Nội dung của Địa chất công trình

Địa chất công trình nghiên cứu những vấn đề cơ bản sau:

◦ Nghiên cứu đất đá làm nền thiên nhiên, môi trường và vật liệu xây dựng cho các côngtrình

◦ Nghiên cứu các hoạt động địa chất hiện đại (hiện tượng trượt đất, đất chảy, xói mòn,cactơ, phong hóa…) ,tìm hiểu nguyên nhân phát sinh và điều kiện phát triển để đề ra biệnpháp xử lý trong khi xây dựng, sử dụng và khai thác công trình

◦ Nghiên cứu nước dưới đất để khắc phục các khó khăn do nước gây ra trong khi thiết kế vàthi công các công trình

◦ Nghiên cứu các phương pháp khảo sát ĐCCT

◦ Nghiên cứu địa chất công trình xây dựng để lập quy hoạch các khu vực xây dựng các côngtrình khác nhau như dân dụng công nghiệp, cầu dường, các công trình thủy lợi…

Chương: 2 ĐẤT ĐÁ

2.1 Vỏ quả đất và các hiện tượng địa chất diễn ra trong đĩ

2.1.1 Cấu trúc bên trong của Trái đất

Quả đất cĩ hình cầu, ở xích đạo phình ra, 2 cực hơi dẹt đi, do tốc độ quay của quả đất quanh trụcbắc-nam khá lớn

Bề mặt quả đất lồi lõm bất thường, nơi nhơ lên tạo thành các dãy núi, và nơi lõm sâu tạo thành cácđại dương Nơi lồi nhất là đỉnh Chomolungma của dãy Hymalaya cao 8890m, nơi lõm nhất là là hốđại dương Marian sâu khoảng 11.034m

◦ Khí quyển Trái Đất: là lớp các chất khí bao quanh hành tinh Trái Đất và được giữ lại bởilực hấp dẫn của Trái Đất

◦ Thủy quyển: bao gồm các biển, đại dương, hồ, sơng suối, chiếm ¾ bề mặt quả đất Ngồi

ra cịn nước trong các lỗ rỗng và khe nứt của đất đá – nước dưới đất

◦ Vỏ Trái đất được chia thành các quyển đồng tâm

Quyển ngồi cùng của quả đất là quyển đất đá, hay cịn gọi là vỏ quả đất, cĩ bề dày trung bìnhkhoảng 35km Ở quyển này chủ yếu là đá macma rồi đến đá biến chất, đá trầm tích Vỏ TĐ chiếmkhoảng 1% thể tích và 0.5% khối lượng của TĐ Bề dày vỏ quả đất thay đổi như sau:

◦ Ở đáy đại dương: vỏ quả đất cĩ bề dày từ 8-10km

◦ Ở các vùng đồng bằng: vỏ quả đất cĩ bề dày thay đổi từ 30-40km

◦ Ở các vùng núi cao: vỏ quả đất cĩ bề dày thay đổi từ 55-75km

Dưới đĩ là quyển manti phân bố từ lớp vỏ đến độ sâu 2900km Quyển này chiếm 83% thể tích và67% khối lượng TĐ.Quyển manti ở thể rắn, vật chất là các dạng hợp chất oxit silic, oxit mangan

và oxit sắt Manti được phân ra 2 loại như sau:

◦ Manti trên: phân bố từ lớp vỏ quả đất đến độ sâu 800km, đây chính là nguồn nhiệt lớn bêntrong của vỏ quả đất do lượng nguyên tố phĩng xạ phân hủy lớn

◦ Manti dưới: phân bố ở độ sâu từ 800-2900km, do lớp vật chất này phân bố sâu và ở trạngthái nén chặt nên cĩ nhiệt độ cao (2800-38000C) và áp lực lớn (100.000-1.300.000at)

◦ Nhân quả đất nằm ở trung tâm cĩ độ sâu trên 2900km Nhân quả đất được cấu tạo chủ yếu

từ các hợp chất của sắt và niken Áp suất ở trung tâm quả đất rất cao (từ 3,5triệu at) vànhiệt độ rất lớn (40000C) Hiện nay, người ta vẫn chưa cĩ nghiên cứu chính xác về nhânquả đất

vỏ : dày 8-10km : ở đáy đại dương 30-40km : ở đồng bằng 55-75km : ở vùng núi

manti : từ vỏ đến độ sâu 2900km nhân : 2900-6370km

2.1.2 Các hiện tượng địa chất đang xảy ra trong TĐ

Hiện tượng mắcma: là hiện tượng các khối dung nham nĩng chảy ở sâu trong lịng đất theo các

khe nứt dâng lên xâm nhập vào phần trên của vỏ trái đất hay phun trào lên trên mặt đất

Hiện tượng kiến tạo: là hiện tượng xảy ra do nội động lực phát sinh trong vỏ trái đất làm thay đổi

cấu trúc các lớp đất đá cấu tạo nên vỏ trái đất, tách vỏ trái đất thành nhiều mảng và các mảng nàytương tác với nhau để tạo nên các dạng địa hình trên trái đất

Hiện tượng xâm thực: các hoạt động địa chất - địa lí ngoại sinh làm mất đi một phần hay toàn bộ

đất đá trên bề mặt, dẫn tới sự hạ thấp địa hình

Hiện tượng trầm tích: là sự phá huỷ cơ học và hoá học các đá do tác dụng của các nhân tố khác

nhau trên mặt hoặc ở phần trên cùng của vỏ TĐ tạo ra các sản phẩm phá huỷ Sản phẩm này đượcgió, nước, băng hà mang đi và tích đọng lại ở biển, hồ và 1 phần lắng đọng trên đường vận chuyểngọi là hiện tượng trầm tích

2.2 Đá macma

2.2.1 Nguồn gốc đá macma

Đá macma được hình thành do sự nguội lạnh và kết tinh từ dung dịch nóng chảy macma Nếu sựnguội lạnh xảy ra dưới đất thì tạo đá macma xâm nhập Nếu các dòng chảy trào lên mặt đất thìđược gọi là dung nham, sau đó nguội lạnh trên mặt đất thì tạo đá macma phun trào

2.2.2 Thế nằm của đá macma

Thế nằm của đá cho biết hình dạng, kích thước và tư thế của khối đá trong không gian cũng nhưmối quan hệ của các khối đá đó với nhau

Các dạng thế nằm của đá macma xâm nhập

Dạng nền: khi khối đá có hình dạng không có qui tắc nhưng kích thước rất rộng lớn, diện

tích phân bố từ hàng trăm đến hàng ngàn km2 và giới hạn dưới thường không xác định được Đávây quanh tiếp xúc với dạng nền có đăc trưng là không bị biến đổi về thế nằm

Dạng nấm: khi khối đá macma có hình nấm hoặc thấu kính dày, diện tích phân bố rộng

khoảng vài chục km2, các đá vây quanh nhất là ở phía trên bị uốn nếp theo hình dạng nấm

Dạng lớp: để chỉ các khối đá được hình thành do các khe nứt của đá có độ dày nhỏ, thường

từ vài đến vài chục mét nhưng phạm vi phân bố rộng lớn, có thể tới vài trăm mét

Dạng mạch: được hình thành do macma xâm nhập và lấp đầy khe nứt giữa các mặt tầng đá.

Bề dày thay đổi từ vài centim ét đến vài chục mét Đá dạng mạch có nhiều nhánh, chỗ tiếp xúc với

đá vây quanh thường có khe nứt làm tăng tính thấm nước của đất đá

Các dạng thế nằm của đá macma phun trào

Dạng lớp phủ: là dạng đá phun trào trên 1 diện tích rất rộng có thể tới hàng ngàn km2,thường được hình thành do dung nham trào lên trên mặt đất theo các khe nứt kéo dài của vỏ tráiđất sự trào dung nham thàh nhiều đợt có thể tạo lớp phủ làm nhiều tầng với bề dày lớn

Dạng dòng chảy: hình thành do macma trào lên qua miệng núi lửa lấp đầy các khe nứt và

các khe rãnh của thung lũng Đặc trưng của nó là chiều dài lớn hơn nhiều so với chiều rộng và tùythuộc vào độ nhớt của dung nham và hình dạng thung lũng

2.3 Đá trầm tích

2.3.1 Nguồn gốc đá trầm tích

Đá trầm tích là những thể địa chất phát sinh ở bề mặt quả đất, thành tạo từ các sản phẩm phonghóa, trải qua quá trình tích tụ lâu dài, phức tạp, chịu nhiều ảnh hưởng của các yếu tố ngoại và nộiđộng lực trong môi trường nước hoặc trong môi trường không khí

Quá trình hình thành vật liệu trầm tích: bao gồm 2 hình thức

◦ Phá hủy cơ học: do tác dụng của sự chênh lệch nhiệt độ, quá trình bào mòn và xâm thực

◦ Phá hủy sinh hóa: khi các đá biến đổi thành các hạt, phần nhỏ hơn bị phá hủy cơ học

nhưng thành phần hóa hcọ bị biến đổi, hình thcứ phá hủy này thường do tác dụng hóa họccủa nước H2O, cacbonic CO2, oxi hay axit hữu cơ

ở nơi trầm tích, hoặc do các lớp trầm tích được hình thành đồng thời với quá trình nâng lên hạxuống của đáy trầm tích

Các yếu tố xác định thế nằm nghiêng

◦ Đường phương: là đường giao tuyến của mặt phẳng nằm ngang và bề mặt lớp đá, bề mặt

nằm ngang này là bề mặt tưởng tượng Do có nhiều mặt nằm ngang nên sẽ có vô sốđường phương song song với nhau và ở các cao độ khác nhau

◦ Góc phương vị đường phương: là góc hợp bởi phương Bắc cảu im địa từ và đường

phương theo thuận chiếu kim đồng hồ (hình vẽ)

◦ Đường dốc: là đường thẳng nằm trong bề mặt lớp đá vuông góc với đường phương có

chiều hướng về phía chân dốc của lớp đá

◦ Đường hướng dốc: là hình chiếu của đường dốc lên mặt phẳng nằm ngang và được xác

Nước

Hạt rắn Khí

- Pha rắn: Hạt đất - Pha lỏng: Nước trong đất - Pha khí: Khí trong đất

Các pha ở trạng thái tự nhiên Mô hình 3 pha của 1 mẫu đất

Figure 1-1 Mẫu đất tự nhiên và mô hình 3 pha

1.1.1 Pha rắn

- Chiếm phần lớn thể tích của đất, do đó ảnh hưởng đến tính chất cơ-lí của đất

- Bao gồm các hạt khoáng vật (hạt đất) có kích thước từ vài cm đến vài phần 100 hay vài/1000

mm Tính chất của đất phụ thuộc vào:

+ Độ lớn + Hình dạng + Thành phần khoáng của chúng

 Kích thước

Kích thước các cở hạt trong đất được phân ra làm 2 cở hạt chính: Hạt thô và hạt mịn

Table 1-1 Phân loại kích thước hạt đất

Nước trong hạt khóang vật

- Đường cấp phối hạt có thể biểu diễn trên biểu đồ nửa logarit với trục hoành là logD và trục tung

là % trọng lượng lọt qua rây (rây sàng) hay % trọng lượng mịn hơn (lắng đọng)

Từ đường cong cấp phối hạt, ta xác định được % các nhóm hạt trong đất

Figure 1-2 Đường cong cấp phối hạt

1.1.2 Pha lỏng

Xét hạt khoáng vật đơn giản có dạng

hình cầu, mang điện tích dương (+) ở

hạt nhân và xung quang nó sẽ mang

điện tích âm (-) Tiến hành thí nghiệm

điện thấm, nước sẽ chuyển động về cực

âm còn hạt khoáng vật sẽ di chuyển về

điện cực dương

Figure 1-3 Các dạng nước trong hạt khoáng vật

1.1.3 Pha khí

Khí hòa tan trong nước: không ảnh hưởng đến tính chất của đất

Khí không hòa tan trong nước

Khí kín: Loại khí tồn tại trong lổ rỗng của đất, không thông với khí quyển Ảnh hưởng rỏ rệt đến

tính biến dạng của đất nền, tạo nên tính nén và tăng tính đàn hồi của đất

Khí hở: Thông với khí quyển, khi chịu tải trọng khí này sẽ thoát ra ngoài gây nên độ lún của đất

nền

Figure 1-4 Các dạng khí trong đất

1.2 Các chỉ tiêu vật lí của đất

1.2.1 Các mô hình đất

Để thuận tiện việc xác định tỷ lệ thành phần giữa 3 pha, người ta đưa ra một số mô hình đất, trong

đó ba pha tách biệt nhau nhưng vẫn giữ tỷ lệ chuẩn xác giữa chúng

Figure 1-5: Các mô hình đất ba pha.

a) Thể tích rắn đơn vị; b) Khối lượng rắng đơn vị; c) Thể tích tổng đơn vị

Figure 1-6: Mối quan hệ thể tích rỗng và thể tích rắn

a) Hệ số rỗng; b) Khô hoàn toàn; c) Bảo hòa

1.2.2 Xác định các chỉ tiêu vật lý của đất

Để xác định các chỉ tiêu vật lí, một mẫu đất được mô hình 3 pha như hình vẽ

Figure 1-7 Sơ đồ 3 pha

Q = Qa + Qw + Qs

V = Va + Vw + Vs

Vv = Va + VwQ: Trọng lượng toàn bộ mẫu đất

Qa : Trọng lượng khí trong mẫu đất ( 0)

Qw : Trọng lượng nước trong mẫu đất

Qs : Trọng lượng hạt rắn trong mẫu đất V: thể tích toàn bộ mẫu đất

Va: thể tích khí trong mẫu đất

Vw: thể tích nước trong mẫu đất

Vs: thể tích hạt rắn trong mẫu đất

Trọng lượng riêng (dung trọng): kí hiệu , đơn vị kN/m3, T/m3, g/cm3

Trọng lượng riêng (dung

Khối lượng tổng thể tíchtổng =

Q s

Trọng lượng riêng đẩy nổi: Là

trọng lượng riêng của đất nằm dưới

Trọng lượng riêng no nước: Là trọng lượng riêng của đất ở trạng thái no nước

Là tỉ số giữa trọng lượng nước chứa trong lỗ rỗng của đất với trọng lượng hạt rắn của đất

K lượng hạt(%)=

Q w

Q s(%) (1-8)

Độ bảo hòa (độ no nước): Là tỉ

số giữa thể tích nước với thể tích lỗ

rỗng

S r=Thể tích nước Thể tích rỗng=

V w

V v(%) (1-9)

Vw là thể tích nước trong đất, Vv là thể tích lổ rỗng trong đất

Sr > 80% : đất bảo hòa50% < Sr  80% : đất ẩm

Sr  50% : đất tương đối khô

Độ rỗng : Là thể tích lỗ rỗng

trong một đơn vị thể tích đất n=

Thể tích rỗng Thể tích tổng=

Phân loại đất theo TCVN

(dùng phương pháp này để phân loại đất trong quá trình làm đồ án)

Dựa vào chỉ số dẻo người ta phân ra loại đất dính (Ip ≥ 1) và đất rời (Ip <1)

Ip = WL – WP

Table 1-4 Phân loại đất rời theo TCVN

Loại đất Tên đất Phân phối hạt theo độ lớn tính bằng % kl đất khô

Ví dụ phân loại đất sau:

1.4 Các trạng thái của đất

1.4.1 Đất rời (đất cát)

 Trạng thái của đất dựa vào hệ số rỗng e

Chia làm 3 trạng thái: chặt, chặt vừa và xốp

Table 1-6 Phân loại trạng thái của đất rời theo hệ số rỗng e

Tên đất TT chặt TT chặt vừa TT rời, xốpCát 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 > 0,75Cát bột e < 0,6 0,6 ≤ e ≤ 0,8 e > 0,8

 Trạng thái của đất dựa vào độ chặt tương đối D

D= e max−e

e : hệ số rỗng của đất ở trạng thái tự nhiên

emax : hệ số rỗng của đất ở trạng thái rời rạc nhất

emin : hệ số rỗng của đất ở trạng thái chặt nhất

Table 1-7 Phân loại trạng thái của đất rời theo độ chặt tương đối D

0,33 ≤ D < 0,67 Chặt vừa

 Cách xác định emax : Sấy khô mẫu đất rồi cho vào bình khắc độ từ đó xách định được V, sau

đó cho vào bình chứa nước để xác định Vs , từ đó xác định được emax

 Tìm emin : Dùng chấn động để nén chặt mẫu đất đến một thể tích không đổi trong bình cókhắc độ, từ đó xác định V, cho nước vào thì xác định được Vs , xác định được emin

Phương pháp này còn hạn chế vì do ảnh hưởng của cách thực hiện xác định emax , emin chưa thực sựchính xác

1.4.2 Đất dính (Á cát, á sét, sét, …)

Phân loại trạng thái theo TCVN

Dựa vào chỉ số dẻo để phân loại đất, Ip = WL – WP

Loại đất Chỉ số dẻo Ip (%)Cát pha 1 < Ip  7Sét pha 7 < Ip  17Sét Ip > 17

Dựa vào chỉ số nhão (độ sệt) I L

I L= w − w P

w : độ ẩm của đất ở trạng thái tự nhiên

wL : độ ẩm giới hạn nhão hay chảy (từ trạng thái dẻo sang trạng thái nhão) Xác định bằng ppCasagrande hoặc vaxiliev

wP : độ ẩm giới hạn dẻo (từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo) Xác định bằng pp lăn tay

Ta có thể lập trục trạng thái theo IL

Table 1-8 Phân loại trạng thái đất dính theo chỉ số nhão (TCVN)

Loại đất Tên và trạng thái ILCát pha

 Dựa theo kết quả của thí nghiệm SPT

Table 1-9 Phân loại đất dính và đất rời dựa vào số N của SPT

1.1/ Cho một mẫu đất sét, trạng thái dẽo cứng, bão hòa hoàn toàn, có chiều cao h = 4cm và đường

kính d = 6,4cm, cân nặng 235g, tỷ trọng hạt Gs = 2,68 Lấy trọng lượng riêng của nước là W = 10kN/m3 Xác định các đặc trưng sau của mẫu đất trên:

a Trọng lượng riêng tự nhiên  (kN/m3)

b Độ ẩm W%

c Hệ số rỗng e

d Trọng lượng riêng khô d (kN/m3)

1.2/ Một mẫu đất ở trạng thái tự nhiên có đường kính 6,3cm và chiều cao 10,2cm, cân nặng 590g.

Lấy 14,64g đất trên đem sấy khô hoàn toàn cân lại được 12,2g Giới hạn nhão WL=25.0%, giới hạndẻo WP=15.0% Tỷ trọng hạt Gs=2.67 Lấy trọng lượng riêng của nước là W = 10 kN/m3 Xácđịnh các đặc trưng sau của mẫu đất trên:

a Hệ số rỗng e ở trạng thái tự nhiên của mẫu đất [0,727]

d Trọng lượng riêng đẩy nổi ’ (kN/m3) [9.7]

e Xác định tên và trạng thái của đất theo TCVN, ASTM

f Cần thêm vào mẫu đất một lượng nước bao nhiêu (ml) để mẫu đất bảo hòa hoàn ? (Sr=0.01W

g Xác định trọng lượng riêng bảo hòa khi Sr = 1?

khi sấy khô mẫu đất cân nặng 300 g Đem mẫu đất làm thí nghiệm nhão – dẻo ta được giới hạnnhão là 27% và giới hạn dẻo là 13% Thí nghiệm tỉ trọng hạt ta được 2,66 Hãy xác định:

a/ Trọng lượng riêng tự nhiên của mẫu đất

b/ Độ ẩm

c/ Trọng lượng riêng (dung trọng) khô

d/ Hệ số rỗng

e/ Độ rỗngf/ Độ bảo hòag/ Tên đất h/ Trạng thái của đất theo TCVN, ASTM

1.4/ Cho khối lượng thể tích tự nhiên một mẫu đất là  = 1860 kg/m3, khối lượng thể tích hạt s =

2650 kg/m3 và độ ẩm w = 15% Hãy tính:

a/ Khối lượng thể tích đất khô d

b/ Hệ số rỗng e

c/ Độ rỗng n d/ Độ bảo hòa Sr

1.5/ Một mẫu đất sét cứng ở trạng thái tự nhiên cân nặng 129 g và có thể tích là 56,4 cm3 Sau khisấy khô mẫu cân nặng 118 g Khối lượng thể tích hạt s = 2700 kg/m3 Hãy xác định:

a/ Độ chứa nước của mẫu đất

b/ Hệ số rỗng

c/ Độ rỗngd/ Độ no nước của mẫu đất

1.6 Cho một mẫu đất sét cứng, bão hòa hoàn toàn (Sr = 100%) có chiều cao là 14 cm, đường kính

8 cm, cân nặng 1200 g, tỉ trọng hạt Gs = 2.65 Cho w = 10 kN/m3 Tính các đại lượng:

a Trọng lượng riêng của mẫu đất  (kN/m3)

b Độ ẩm W (%)

c Hệ số rỗng e

d Trọng lượng riêng khô d (kN/m3)

1.7 Cho một mẫu đất tự nhiên có đường kính 6 cm, chiều cao 10 cm, cân nặng 500 g Lấy 20 g đất

trên để sấy khô hoàn toàn thì được 15.2 g Thí nghiệm giới hạn dẻo, nhão ta được WL = 40%, WP =25% Tỉ trọng hạt Gs = 2,65 Cho w = 10 kN/m3 Xác định:

a Hệ số rỗng e cũa mẫu đất tự nhiên

1.11 Cho một mẫu đất sét cứng, bão hòa hoàn toàn (Sr = 100%) có chiều cao là 14 cm, đường kính

8 cm, cân nặng 1200 g, tỉ trọng hạt Gs = 2.65 Cho w = 10 kN/m3 Tính các đại lượng:

a Trọng lượng riêng của mẫu đất  (kN/m3)

b Độ ẩm W (%) c Hệ số rỗng ed Trọng lượng riêng khô d (kN/m3)

1.12 Cho một mẫu đất tự nhiên có đường kính 6 cm, chiều cao 10 cm, cân nặng 500 g Lấy 20 g

đất trên để sấy khô hoàn toàn thì được 15.2 g Thí nghiệm giới hạn dẻo, nhão ta được WL = 40%,

WP = 25% Tỉ trọng hạt Gs = 2,65 Cho w = 10 kN/m3 Xác định:

a Hệ số rỗng e cũa mẫu đất tự nhiên c Xác định tên đất

b Độ bão hòa Sr d Xác định trạng thái của đất.

1.13/ Thí nghiệm một mẫu đất cát trên mực nước ngầm có w = 15%,  = 19 kN/m3, Gs = 2.65.Đem thí nghiệm mẫu đất khô ta được min = 0,5 và max = 0,9 Tính độ bảo hòa Sr và độ chặt tươngđối D

1.14/ Dùng đất sét pha cát có độ ẩm là 10% để san lấp nền công trình Đem mẫu đất san lấp này về

phòng thí nghiệm để làm thí nghiệm đầm chặt Proctor tiêu chuẩn ta được bảng kết quả sau:

a Ước lượng dung trọng khô tốt nhất mà loại đất này khi đầm có thể đạt được (kN/m3)

b Khối lượng mẫu đất đã được sấy khô hoàn toàn để đầm chặt là 3kg, xác định lượng nước thêmvào lần đầu tiên (ml) để mẫu đất đạt độ ẩm 8,2%

c Nếu dùng 100m3 đất trên để san lấp nền thì phải thêm vào một lượng nước (lít) bao nhiêu để khiđầm đạt được độ chặt trên, cho biết dung trọng tự nhiên của đất đắp là 14 kN/m3)

y

z

xy

zxzy

yxyz

- Điểm M chịu một áp lực tác dụng lên nó

→ Nghiên cứu ứng suất tác dụng lên điểm

- Xem đất nền là 1 bán không gian vô hạn

- Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng là tuyến tính

- Xem đất nền là một môi trường đồng nhất và đẳng hướng

- Áp dụng nguyên lí cộng tác dụng tải trọng

Các loại ứng suất trong đất

Trạng thái ứng suất của phân tố đặc trưng bằng các ứng suất

- Ứng suất pháp: x , y , z

- Ứng suất tiếp: xy, xz , yx , yz , zx ,

zy

Trong thực tế công trình ta phân biệt

hai loại ứng suất trong nền đất

- Ứng suất do trọng lượng bản thân

- Ứng suất do tải trọng ngoài

Figure 2-9 Ứng suất trong 1 mô hình phân tố đất

2.2 Ứng suất do trọng lượng bản thân đất nền gây ra

σ x=σy=ξ σz=ξ∫

0

z

(z) : trọng lượng riêng của đất tự nhiên, thay đổi theo chiều sâu

 : hệ số nén hông, phụ thuộc vào từng loại đất (

1−μ ,  là hệ số nở hông or Poisson)

Table 2-10 Hệ số nén hông  và Poisson 

Loại đất Hệ số nén hông  Hệ số nở hông (poisson) 

1, 2 , 3 , 4 là trọng lượng riêng bảo hòa trong nước

- Áp suất của nước trong lổ rỗng (áp suất thủy tĩnh) được tính khi có nước:

- Ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân gây ra:

z’ = z – u = (i - w) hi = i’ hi (2-40)

2.3 Ứng suất do tải trọng ngoài

2.3.1 Bài toán không gian

2.3.1.1 Tải trọng phân bố đều trên diện tích chữ nhật

- Bài toán xác định ứng suất khi có tác dụng

của tải trọng phân bố đều trên diện tích chữ

nhật có thể giải trên cơ sở của bài toán

Boussinesq

- Lấy 1 diện tích chịu tải vô cùng nhỏ, tải

trọng tác dụng lên đó xem như tải trọng tập

trung

- Áp dụng kết quả bài toán Boussinesq, tích

phân theo hai hướng từ -h → +h ; -b1 → +

Figure 2-12 Ứng suất tại điểm M thuộc diện chịu tải và không thuộc diện chịu tải

Ứng suất tại điểm M thuộc diện chịu tải

2.3.2.1Tải trọng phân bố đều hình băng theo phương y

Triển khai bài toán đường thẳng trên bề

rộng B, ta được tải phân bố đều p trên tiết

diện hình băng, tọa độ điểm M xác định từ