THUYET TRINH Mon DIA CHAT CONG TRINH ( Tinh chat co ban cua dat )

Sự giao phó. Làm thế nào để mỗi thành viên lôi cuốn vào công việc chung của nhóm? Làm thế nào để họ cảm thấy nhóm của họ có một sứ mệnh rất quan trọng và luôn cố gắng hết năng lực để hoàn thành tốt nhiệm vụ chung của nhóm, và trông chờ vào một kết quả tốt đẹp? Làm sao để mỗi thành viên của nhóm nắm bắt rõ nhiệm vụ, giá trị của họ trong tổ chức và trong sự nghiệp của cá nhân họ? Để mỗi thành viên trong nhóm thấy trước được sự công nhận về những đóng góp của họ đối với tổ chức, cống hiến năng lực của họ để đem đến sự tăng trưởng và phát triển cho nhóm. Để mỗi thành viên của nhóm bị cuốn hút và bị thách thức bởi những cơ hội thăng tiến.

CHƯƠNG 2 CÁC CHỈ TIÊU TÍNH CHẤT CƠ LÝ CƠ BẢN CỦA ĐẤT

Hình 2.1 Sơ đồ tương quan giữa khối lượng –

thể tích của ba pha trong đất

hạt nước

Qw : khối lượng nước trong lỗ rỗng (g)

Qa : khối lượng khí trong đất, vì khí

rất nhẹ nên thực tế xem Qa=0

hạt nước

2.1 Thành phần hạt và các đặc trưng liên quan

2.1.1 Khái niệm

Thành phần hạt là hàm lượng các nhóm hạt có độ lớn khác nhau trong đất, được biểu diễn bằng tỷ lệ phần trăm so với khối lượng mẫu đất khô tuyệt đối (sấy ở 105oC) lấy phân tích

2.1 Thành phần hạt và các đặc trưng liên quan

2.1.2 Ý nghĩa của việc xác định thành phần hạt

Việc xác định thành phần hạt có ý nghĩa quan trọng như:

- Nhận xét được gần đúng các tính chất cơ lý của chúng

- Phân chia đất thành từng loại riêng biệt ở các cột địa tầng, mặt cắt địa chất, hình trụ hố khoan…

- Xác định được đặc điểm kiến trúc đất

- Dự đoán được các đặc điểm điều kiện thành tạo và thành phần khoáng vật đất

- Đánh giá đất để làm vật liệu xây dựng đê, đập,…

2.1 Thành phần hạt và các đặc trưng liên quan

2.1.2 Ý nghĩa của việc xác định thành phần hạt

Muốn xác định thành phần hạt đất phải phân các hạt có trong đất thành từng nhóm có tính chất khác biệt nhau:

- Nhóm hạt to: nhóm dăm cuội, nhóm đá lăn, đá hộc

- Nhóm hạt thô: nhóm hạt cát, nhóm hạt sỏi sạn

- Nhóm hạt mịn: nhóm hạt sét, nhóm hạt bụi

2.1 Thành phần hạt và các đặc trưng liên quan

2.1.2 Ý nghĩa của việc xác định thành phần hạt

Theo đường kính hạt (TCVN 5747 – 1993) được phân thành:

2.1 Thành phần hạt và các đặc trưng liên quan

2.1.3 Phương pháp xác định

Các phương pháp thí nghiệm xác định thành phần hạt:

- Rây khô với các hạt từ 10 đến 0,5 mm

- Rây ướt với các hạt từ 0,5 đến 0,1 mm

2.1 Thành phần hạt và các đặc trưng liên quan

2.1 Thành phần hạt và các đặc trưng liên quan

2.1 Thành phần hạt và các đặc trưng liên quan

2.1.3 Phương pháp xác định

Hình 2.2 Biểu đồ đường cong cấp phối

Hệ số cấp phối:

2 30

60 10

d C

d d

g = dkính 10: đường kính lớn nhất của nhĩm hạt cĩ đường bằng hoặc nhỏ hơn nĩ chiếm 10% hàm

lượng mẫu đem phân tích.(tương tự cho d30, d60)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0,001 0,010

0,100 1,000

Đường kính cỡ hạt Grain Size (mm)

2.1 Thành phần hạt và các đặc trưng liên quan

2.1 Thành phần hạt và các đặc trưng liên quan

2.1.3 Phương pháp xác định

Cu > 4 – với sỏi sạn + Nếu: Cu > 6 – với cát

2.1 Thành phần hạt và các đặc trưng liên quan

2.1.3 Phương pháp xác định

+Nếu Cu < 4 – với sỏi sạn

Cu < 6 – với cát Đất cấp phối kém, đường cong cấp phối có dạng dốc đứng, đất nền có ít loại kích thước hạt

Các điều kiện cấp phối của một mẫu đất:

+Nếu Cg < 1

Cg > 3 Đất cấp phối kém, đường cong cấp phối có dạng bậc thang, nền đất không có một vài kích thước hạt

Qw : khối lượng nước trong lỗ rỗng (g)

Qa : khối lượng khí trong đất, vì khí

rất nhẹ nên thực tế xem Qa=0

hạt nước

2.2 Các chỉ tiêu tính chất vật lý cơ bản của đất

2.2.1 Khối lượng thể tích đất

2.2.1.1 Khối lượng thể tích tự nhiên (ρ, g/cm3): là khối lượng một đơn

vị thể tích đất ở trạng thái tự nhiên

Q ρ

V

 Video clip cách xác định khối lượng thể tích tự nhiên

2.2.1.1 Khối lượng thể tích đất tự nhiên (hay khối lượng riêng tự nhiên)

2.2.1 Khối lượng thể tích đất

2.2.1.1 Khối lượng thể tích đất tự nhiên (hay khối lượng riêng tự nhiên)

Ví dụ 2.1: Một mẫu đất được chứa trong dao vòng, khối lượng của mẫu đất và dao vòng là Q1 = 1134,2g Dao vòng có khối lượng là Q2

= 544,2g, đường kính 6,3cm, chiều cao 10,2cm Hãy xác định khối lượng thể tích của mẫu đất trên

2.2.1 Khối lượng thể tích đất

2.2.1.2 Khối lượng thể tích đất khô (ρd, g/cm3)

d

Q ρ

s s

s

2.2.1.4 Khối lượng thể tích bão hòa (ρsat, g/cm3)

Khối lượng thể tích bão hòa (ρsat ,g/cm 3 ) là khối lượng một đơn vị thể tích đất ở trạng thái no nước (các lỗ rỗng của đất chứa đầy nước)

ρ

V

w s sat

Q + Q

2.2.1 Khối lượng thể tích đất

2.2.1.5 Khối lượng riêng đẩy nổi (ρ’, g/cm3)

Khối lượng riêng đẩy nổi (ρ’ , g/cm 3 ) là khối lượng riêng của đất (ở tầng nước ngầm) có tính đến lực đẩy nổi của nước

2.2.2 Trọng lượng riêng (dung trọng) của đất

2.2.2 Trọng lượng riêng (dung trọng) của đất

- Dung trọng khô:

Hay: γd = ρd.g (2.12a)

W V

s d

- Dung trọng hạt:

Hay: γs = ρs.g (2.13a)

W V

s s

- Dung trọng đẩy nổi

Hay: γ’ = γsat - γw (2.14a)

'

V

w s

s

γ γ γ

γ

v s

min max

max

e e

e

e D

−

−

2.2 Các chỉ tiêu tính chất vật lý của đất

2.2.6 Các công thức quan hệ giữa các chỉ tiêu vật lý của đất

1

e n

2.2 Các chỉ tiêu tính chất vật lý của đất

2.2.6 Các công thức quan hệ giữa các chỉ tiêu vật lý của đất

Ví dụ 2.3

Một mẫu đất sét ẩm chứa trong một hộp nhôm có khối lượng chung

là 72,49g Sau khi sấy khô ở nhiệt độ 1050C còn lại một khối lượng chung là 61,28g Khối lượng của hộp nhôm là 32,54g Thí nghiệm

tỷ trọng cho tỷ trọng hạt là Gs = 2,69, xem g =10m/s2,

γw = 10kN/m3

Giả thuyết là mẫu đất bão hòa, tính:

Độ chứa nước w? độ rỗng n? tỷ số rỗng e? tỷ trọng đất ẩm G?

và lăn trên tấm kính nhám thành những que đất có đường kính 3mm, que đất bắt đầu rạn nứt và đứt ra thành từng đoạn có chiều dài từ 3 ÷ 10mm

Thiết bị

Casagrande

w P , w L được gọi là các giới hạn Atterberg

2.2 Các chỉ tiêu tính chất vật lý của đất

2.2.6 Độ ẩm giới hạn dẻo, độ ẩm giới hạn chảy, độ sệt của đất dính

Chỉ số dẻo IP là khoảng độ ẩm của các độ ẩm giới hạn, dùng để phân loại đất dính

IP (%) = wL – wP (2.25)

Bảng 2.6 Phân loại đất dính theo I P

Tên đất dính Chỉ số dẻo I P %

Đất cát pha (á cát) Đất sét pha (á sét)

Đất sét

1 ≤ IP < 7

7 ≤ IP ≤ 17

17 < IP

2.2 Các chỉ tiêu tính chất vật lý của đất

2.2.6 Độ ẩm giới hạn dẻo, độ ẩm giới hạn chảy, độ sệt của đất dính

Bảng 2.5 Phân loại trạng thái của đất dính theo I L

Độ sệt IL (B) là đặc trưng quan trọng dùng đánh giá trạng thái vật lý đất dính

IL < 0

0 ≤ IL ≤ 1

1 < IL Sét pha và sét: Cứng

Nữa cứng Dẻo cứng Dẻo mềm Dẻo nhão Chảy

IL < 0

0 ≤ IL ≤ 0.25 0,25 < IL ≤ 0,50 0,50 < IL ≤ 0,75 0,75 < IL ≤ 1,00 1,00 < IL

2.2 Các chỉ tiêu tính chất vật lý của đất

2.2.7 Tính trương nở của đất loại sét

Là tính chất đặc trưng đất loại sét khi tăng độ ẩm thể tích đất tăng Các chỉ tiêu để đánh giá tính trương nở của đất:

 Lượng trương nở biểu thị bằng phần trăm thể tích trương nở so với thể tích ban đầu mẫu đất

 Độ ẩm trương nở là độ ẩm đất khi trương nở hoàn toàn

 Lực trương nở là nội ứng lực lớn nhất gây ra khi đất trương nở

2.2 Các chỉ tiêu tính chất vật lý của đất

2.2.8 Tính tan rã của đất loại sét

Là tính chất của đất khi gặp nước thì tan rã do mối liên kết giữa các hạt bị tiêu hủy hoặc bị suy yếu

Chỉ tiêu đánh giá tính tan rã đất: thời gian tan rã là thời gian mẫu đất mất hết các mối liên kết bên trong và bị tan rã khi nhúng chìm mẫu đất vào nước

2.2 Các chỉ tiêu tính chất vật lý của đất

2.2.9 Tính mao dẫn

Các lỗ rỗng trong đất có kích thước đủ nhỏ (gọi là kích thước mao dẫn) làm nước bám vào thành lỗ rỗng, do áp lực mao dẫn mực nước mao dẫn dâng lên một khoảng vượt qua bề mặt tự do của nước dưới đất, gọi là hiện tượng nước mao dẫn

Một khoảng nước mao dẫn dâng lên trên mực nước ngầm ổn định gọi là đới mao dẫn

2.2 Các chỉ tiêu tính chất vật lý của đất

2.2.9 Tính mao dẫn

md

2 cosαH

γw : trọng lượng riêng nước

α : góc khum lõm so với thành lỗ rỗng, tuỳ thuộc vào chất

2.2 Các chỉ tiêu tính chất vật lý của đất

2.2.8 Tính thấm nước

Là khả năng cho nước thấm qua dưới tác dụng của cột nước phụ thuộc vào kích thước lỗ rỗng và chiều cao (áp lực) cột nước Tính thấm được biểu thị bằng hệ số thấm K

2.3.1 Ứng suất và biến dạng của đất đá

Khi có tác dụng của ngoại lực thì bên trong khối đá xuất hiện các lực

chống lại – nội lực, hình thành ứng suất trong đất đá

Lực tác dụng vào vật liệu và làm thay đổi kích thước của vật liệu gọi

là áp lực

Ứng suất là lực tác dụng lên một đơn vị diện tích Biến dạng - tỷ số

biến đổi về chiều dài, chiều rộng hay chiều cao

Ứng suất và ứng suất hữu hiệu: tải trọng Q tác dụng phân bố đều lên

một tiết diện A của mẫu đất Tải trọng thực sự tác dụng lên phần hạt rắn của mẫu đất là Q’

A

A u

A

Q A

A u A

Ở đây Ac diện tích tiếp xúc giữa các hạt rắn và tải trọng

Do diện tích tiếp xúc trực tiếp giữa các hạt rắn và tải trọng rất bé,

Theo phương pháp tuyến (Pp) và tiếp tuyến (Pt) của tiết diện này

được tính theo: Pp = P.cosα ; Pt = P.sinα

Khi đó ứng suất pháp σ và ứng suất tiếp τ sẽ bằng:

) 2

cos 1

( 2

1

1 1

ασ

A

α σ

2

1

1 1

Trang 43

Áp suất và nhiệt độ cao cùng cho phép biến dạng kết tinh và nội

kết tinh thông qua cơ chế dẻo nhớt Khi đó biến dạng địa chất là

do sự uốn nếp chứ không phải do đứt gãy

Từ trái sang phải: mẫu đá nguyên dạng; ở biến dạng 20% dưới áp lực xung

quanh 280 atm.; ở biến dạng 20% dưới áp lực xung quanh 460 atm

1 max σ

2

1 max

σ

Trang 44

Nguồn gốc ứng suất trong lòng đất:

Trong đá trầm tích nằm ngang ứng suất thẳng đứng được lấy bằng

trọng lượng của từng lớp riêng nằm trên:

σv = (t1γ1 + t2γ2 + + tnγn)

Ứng suất “lịch sử” do xói mòn

Ảnh hưởng của địa hình

Ứng suất kiến tạo

Module biến dạng tổng quát Eo bằng tỷ số giữa ứng suất với biến dạng tổng quát eo (gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dư), tức là Eo=σ/ eo

Đặc trưng thứ hai cho tính đàn hồi của đá là hệ số nở hông ν, ν = εx/εz ν còn gọi là hệ số Poisson, trị số ν của

đá cứng và nửa cứng từ 0,10 đến 0,40

2.3 Các chỉ tiêu tính chất cơ học của đất

2.3.1 Tính nén lún đất

Khi bị ngoại lực tác dụng có thể làm thay đổi kết cấu bên trong và thể tích đất (giảm thể tích lỗ rỗng và tăng mật độ hạt trong một đơn vị thể tích đất) Sự thay đổi càng nhiều, sự biến dạng càng lớn

Hình 2.4 Sơ đồ thí nghiệm nén lún

Hệ số rỗng đất tương ứng với trị số cấp tải trọng nào đó:

0

0 i

0 i

h

) e (1

Δh e

−

2.3 Các chỉ tiêu tính chất cơ học của đất

2.3.1 Tính nén lún đất

0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00

0

i

h

) e (1

Δh e

e = − +

2.3 Các chỉ tiêu tính chất cơ học của đất

n 1

n

1 n n

1 n n,

p p

e

e a

Biểu đồ quan hệ e-logP (nén và dở tải)

0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

n n

p p

e e

n n

p p

e e

0 , 2

0 ,

4 log 0

, 2 log 0

, 4 log

0 , 4 0

, 2 0

, 4 0

2.3 Các chỉ tiêu tính chất cơ học của đất

2.3.1 Tính nén lún đất

 Môđun biến dạng E

1 n n,

n 1

n n,

a

e

1E

+ +

+

Để chuyển sang trạng thái ứng suất – biến dạng có nở hông phải xét đến hệ số β Đồng thời để xác định Môđun tổng biến dạng tương ứng với thí nghiệm bằng bàn nén tại hiện trường E0 cần nhân hệ số mK = 2,72

k 2

2.3 Các chỉ tiêu tính chất cơ học của đất

2.3.2 Sức chống cắt đất

Sức chống cắt đặc trưng cho độ bền đất loại cát và đất loại sét, nghĩa

là đặc trưng cho khả năng của chúng chống lại sự phá vỡ

Trong đất loại cát và hòn mảnh xốp, các lực chống trượt (chống phá

vỡ bên trong) là lực ma sát, phát sinh khi trượt một phần đất trong trường hợp chuyển dịch qua lại các hạt hợp thành đất Vì ma sát tác dụng bên trong đất nên được qui ước gọi là ma sát trong

Trong đất dính, ngoài ma sát lực bên trong còn có lực dính, nghĩa là lực liên kết kiến trúc giữa các hạt hoặc tập hợp hạt

Như vậy các thông số cơ bản đặc trưng cho sức chống cắt đất là góc

ma sát trong ϕ và lực dính kết c

2.3 Các chỉ tiêu tính chất cơ học của đất

2.3.2 Sức chống cắt đất

Để xác định ϕ, c của đất áp dụng phương pháp thí nghiệm trong phòng: Cắt phẳng theo mặt cắt định trước, nén một trục có nở hông, nén ba trục với các sơ đồ cắt khác nhau

Hình 2.6 Sơ đồ thí nghiệm cắt phẳng

2.3 Các chỉ tiêu tính chất cơ học của đất

2.3 Các chỉ tiêu tính chất cơ học của đất

2.3 Các chỉ tiêu tính chất cơ học của đất

P,Q : lực pháp tuyến và lực tiếp tuyến tại mặt cắt (N);

F : diện tích mặt cắt ngang mẫu (hoặc hộp cắt) (cm2)

2.4 Phân loại đất xây dựng

2.4.1 Khái niệm phân loại đất xây dựng

Phân loại đất xây dựng được nghiên cứu với mục đích:

 Lựa chọn được đúng phương pháp nghiên cứu

 Đánh giá đúng đắn ứng xử của đất đá trong mối tương tác giữa công trình xây dựng trên và trong nó

 Phân chia đúng loại đất đá trong phạm vi nghiên cứu thành các đơn

vị địa tầng phù hợp với mô hình tính toán công trình xây dựng

2.4 Phân loại đất xây dựng

2.4.1 Khái niệm phân loại đất xây dựng

Cách một, chỉ tiêu phân loại là một số tính chất đất đá được sử dụng

để đánh giá ứng xử của chúng trong mối tương tác với công trình xây dựng, ví dụ như tính nén lún, tính thấm, độ bền…(không tính các chỉ tiêu về thành phần thạch học, nguồn gốc thành tạo)

Cách hai, sử dụng phức hợp cả các chỉ tiêu địa chất thạch học và các chỉ tiêu tính chất cơ lý cụ thể của đất đá

Có hai cách phân loại:

2.4 Phân loại đất xây dựng

2.4.2 Phân loại đất xây dựng theo TCVN 5747:1993

2.4.2.1 Nguyên tắc phân loại

 Dựa trên thành phần kích thước hạt chiếm ưu thế trong đất để phân chia nó thành hai nhóm lớn là hạt thô và hạt mịn;

 Dựa trên hàm lượng các hạt để chia nhóm đất hạt thô thành các phụ nhóm;

 Dựa trên các trị giới hạn chảy, giới hạn dẻo, chỉ số dẻo để phân chia nhóm đất hạt mịn thành các phụ nhóm

2.4 Phân loại đất xây dựng

2.4.2 Phân loại đất xây dựng theo TCVN 5747:1993

2.4.2.2 Định nghĩa và kí hiệu qui ước

Bảng 2.1 Kí hiệu qui ước trong tiêu chuẩn

Tên đất Tên gọi quốc tế (tiếng Anh) Kí hiệu

Tảng lăn Cuội (dăm) Sỏi (sạn) Cát

Bụi Sét Hữu cơ Than bùn Cấp phối tốt Cấp phối kém Tính nén cao Tính nén thấp

Boulfer Cobble Gravel Sand Silt (Mo, Mjala, tiếng Thuỵ Điển) Clay

Organic Peat Well graded Poorly graded High compressibility Low compressibility

2.4 Phân loại đất xây dựng

2.4.2 Phân loại đất xây dựng theo TCVN 5747:1993

2.4.2.3 Phân loại đất hạt thô (tham khảo giáo trình) 2.4.2.4 Phân loại đất hạt mịn (tham khảo giáo trình)

2.4 Phân loại đất xây dựng

2.4.3 Một số phân loại riêng quan trọng

2.4.3.1 Theo độ rỗng và hệ số rỗng của đất rời

Bảng 2.4 Phân loại theo độ rỗng và hệ số rỗng

Đất Chỉ tiêu Kết cấu

Chặt Chặt vừa Xốp(rời) Cát lẫn sỏi, cát hạt

to và hạt vừa

n%

e

< 35 < 0,55

35 - 40 0,55 – 0,70

> 40 > 0,70

38 - 44 0,60 - 0,75

> 44 > 0,75

Cát bột (cát bụi) n %

e

< 30 < 0,60

30 - 45 0,60 - 0,80

> 45 > 0,80

2.4 Phân loại đất xây dựng

2.4.3 Một số phân loại riêng quan trọng

2.4.3.2 Theo độ bão hòa

Sr ≤ 0,5 - Đất ít ẩm 0,5 < Sr ≤ 0,8 - Đất ẩm 0,8 < Sr ≤ 1 - Đất bão hào

2.4 Phân loại đất xây dựng

2.4.3 Một số phân loại riêng quan trọng

2.4.3.3 Theo độ sệt

Bảng 2.5 Phân loại trạng thái của đất dính theo I L

Cát pha: Rắn Dẻo Sệt

IL < 0

0 ≤ IL ≤ 1

1 < IL Sét pha và sét: Cứng

Nữa cứng Dẻo cứng Dẻo mềm Dẻo nhão Chảy

IL < 0

0 ≤ IL ≤ 0.25 0,25 < IL ≤ 0,50 0,50 < IL ≤ 0,75 0,75 < IL ≤ 1,00 1,00 < IL

2.4 Phân loại đất xây dựng

2.4.3 Một số phân loại riêng quan trọng

2.4.3.4 Theo chỉ số dẻo

Bảng 2.6 Phân loại đất dính theo I P

Tên đất dính Chỉ số dẻo I P %

Đất cát pha (á cát) Đất sét pha (á sét)

Đất sét

1 ≤ IP < 7

7 ≤ IP ≤ 17

17 < IP