Bài giảng cơ học đất chương 1 tính chất vật lý của đất

Có 3 yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của đất là:  Thành phần khoáng vật của hạt đất  Kích thước hạt đất  Hình dạng hạt đất... b Khoáng vật thứ sinh: chia ra 2 loại Khoáng vật không hò

CHƯƠNG I TÍNH CHẤT VẬT

LÝ CỦA ĐẤT

1 Các thể hợp thành đất và tác dụng tương hỗ giữa chúng

2 Kết cấu, liên kết kết cấu và cấu

tạo của đất

3 Các chỉ tiêu tính chất vật lý của

đất

4 Phân loại đất

Nội Dung:

Đất thường là sản phẩm của quá trình phong hóa đá gốc, gồm 3 thành phần vật chất:

1) Pha rắn (hạt đất) 2) Pha lỏng (nước trong đất) 3) Pha khí (khí trong đất)

Hình 1: Ba thể hợp thành đất

I.1.1 PHA RẮN (HẠT ĐẤT)

Gồm các hạt đất có kích thước khác nhau, chiếm phần lớn thể tích khối đất tạo thành khung cốt đất Có 3 yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của đất là:

 Thành phần khoáng vật của hạt đất

 Kích thước hạt đất

 Hình dạng hạt đất

1 THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT HẠT ĐẤT (TPKV)

TPKV phụ thuộc chủ yếu vào TPKV tạo đá & hình thức phong hóa đá Các hình thức phong hóa khác nhau  sản sinh các khoáng vật khác nhau

a) Khoáng vật nguyên sinh: felspar; thạch anh & mica Đất có TPKV nguyên sinh thường có kích thước > 0.005 mm.

b) Khoáng vật thứ sinh: chia ra 2 loại

Khoáng vật không hòa tan trong nước: kaolinite; ilite…chúng

là thành phần chủ yếu của các hạt sét trong đất → gọi là khoáng vật sét

Khoáng vật hòa tan trong nước, VD: canxite; dolomit; muscovite,

Các khoáng vật thứ sinh thường có kích thước < 0.005mm

c) Chất hóa hợp hữu cơ là sản phẩm được tạo ra từ di tích động, thực vật ở giai đoạn phá hủy hoàn toàn (mùn hữu cơ)

TPKV là yếu tố quan trọng khi đánh giá tính chất đất Kích thước hạt đất có quan hệ mật thiết với TPKV

Hạt đất > hạt cát (2mm) có TPKV tương tự đá gốc

Hạt cát (2- 0.05mm) do khoáng vật nguyên sinh tạo thành

Hạt bụi (0.05 – 0.005mm) chủ yếu do khoáng vật nguyên sinh đã ổn định về hóa học như thạch anh, felspar…tạo thành

Hạt sét (< 0.005mm) chủ yếu do khoáng vật thứ sinh tạo thành

Đất trong thiên nhiên gồm vô số hạt đất có kích thước khác nhau tổ hợp thành → không thể xác định được kích thước riêng biệt của từng hạt→ phân thành các nhóm hạt → “cấp phối hạt” của đất

+ Nhóm hạt: Tập hợp các hạt trong đất có kích thước nằm trong một phạm vi nhất định

+ Cấp phối hạt: Lượng chứa tương đối của các nhóm hạt trong đất (% tổng lượng đất khô)

+ Quan hệ đường kính hạt ~ lượng chứa tương đối

→ đường cong cấp phối hạt

Xác định đường cong cấp phối hạt như thế nào?

2 THÀNH PHẦN CẤP PHỐI HẠT CỦA ĐẤT

Xác định đường cong cấp phối hạt

Phân chia nhóm hạt & tính lượng chứa % của mỗi nhóm trong mẫu đất dùng thí nghiệm phân tích hạt.

+ Phương pháp sàng (rây): dùng với đất hạt thô (d > 0.1mm) + Phương pháp tỷ trọng kế (phương pháp lắng): dùng cho đất hạt mịn (d ≤0.1mm)

Dùng với hạt có đường kính d > 0.1 mm, phương pháp này dùng hệ thống sàng có kích thước mắt sàng khác nhau “bộ rây tiêu chuẩn”

Sấy khô đất/ giã

tơi/ đổ vào rây/

lắc đều/ cân

lượng sót trên

các sàng và tính

%

b Phương pháp tỷ trọng kế

Dùng với hạt có đường kính d ≤ 0.1 mm, phương pháp này dựa trên nguyên lý lắng chìm Stokes: các hạt có đường kính khác nhau khi lắng chìm trong nước sẽ lắng đọng với tốc

độ khác nhau

Từ giá trị đo khoảng cách chìm lắng, thời gian chìm lắng, tính được đường kính tương ứng d của nhóm hạt & lượng chứa của các hạt < d tính = % trọng lượng mẫu đất

Phương pháp tỷ trọng kế

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐƯỜNG CONG CẤP PHỐI HẠT

Đường cong cấp phối hạt thoải hay dốc thì tốt?

Để đánh giá mức độ không đều hạt của đất, trong xây dựng dùng hệ số không đều hạt Cu & hệ số đường cong cấp phối Cc

Cu = D60/D10 &

D60: đường kính cỡ hạt mà trọng lượng của tất cả các hạt nhỏ hơn và bằng đường kính đó chiếm 60% trọng lượng mẫu đất khô.

D10 gọi là đường kính hiệu quả, D60 gọi là đường kính chi phối

Cu càng lớn thì đường cong cấp phối càng thoải, đất không đều hạt, ngược lại Cu càng nhỏ thì đất càng đều hạt (cấp phối xấu).

Đất được gọi là có cấp phối tốt với Cu > 4 – 6; Cc = 1 - 3 Nếu Cu = 1 thì đất được gọi là cấp phối xấu

10 60

2 30

.D

D D

C c 

Đánh giá chất lượng đường cong cấp phối hạt

Cấp phối tốt Cấp phối trung bình Cấp phối kém

ĐƯỜNG CONG CẤP PHỐI HẠT DÙNG ĐỂ LÀM GÌ?

Xác định được cấp phối của đất (TCXD 45 – 78)

Xác định tên đất rời (TCXD 45 – 78)

Xác định Cu và Cc

3 HÌNH DẠNG HẠT ĐẤT

Hình dạng các hạt đất khác nhau có ảnh hưởng nhất định đến tính chất của đất

Nhóm hạt có kích thước nhỏ từ hạt sét trở

kim mảnh Trường hợp này hình dạng hạt đất không

Nhóm hạt có kích thước lớn từ hạt lớn (cát,

nhẵn, hình góc cạnh Các hình dạng này có ảnh hưởng lớn tới tính chất của đất, đặc biệt là tính