Bài giảng cơ học đất hoàng việt hùng

Nguyên lý tính toán .... Nguyên lý tính toán ..... Các tác gi.

M C L C

§1.1 Các pha h p thành đ t và tác d ng t ng h gi a chúng 1

I Pha r n (H t đ t) 1

II Pha l ng (N c trong đ t) 6

III Pha khí trong đ t 9

§1.2 Các ch tiêu tính ch t v t lý và tr ng thái v t lý c a đ t 9

I Các ch tiêu tính ch t v t lý c a đ t 9

II Các ch tiêu tr ng thái v t lý c a đ t 14

§1.3 Phân lo i đ t 17

I M c đích 17

II Gi i thi u m t s tiêu chu n phân lo i đ t đi n hình 18

CH NG 2 TÍNH CH T C H C C A T 27

§2.1 Tính th m n c c a đ t 27

I Khái ni m dòng th m trong đ t 27

II nh lu t Darcy 30

III H s th m và ph ng pháp xác đ nh 32

§2.2 Tính ép co và bi n d ng c a đ t 35

I Khái ni m tính ép co và bi n d ng c a đ t 35

II Quan h gi a bi n thiên th tích (∆V) và h s r ng (e) 36

III Thí nghi m ép co không n hông và nh lu t ép co 36

IV Xác đ nh các đ c tr ng bi n d ng c a đ t 44

V C k t c a đ t dính bão hòa n c và s chuy n hóa ng su t trong quá trình c k t th m 47

VI Nhân t nh h ng đ n tính ép co và bi n d ng c a đ t 50

§2.3 C ng đ ch ng c t c a đ t 50

I Khái ni m v c ng đ ch ng c t c a đ t 50

II Thí nghi m c t tr c ti p và đ nh lu t Coulomb 52

III Tiêu chu n phá ho i Mohr - Coulomb 56

IV Thí nghi m ba tr c 63

V C ng đ ch ng c t c a đ t cát 66

VI C ng đ ch ng c t c a đ t sét 73

§2.4 Tính đ m ch t c a đ t 81

I Ý ngh a th c t và M c đích c a đ m ch t đ t 81

II Nguyên lý đ m ch t 81

III Các nhân t nh h ng đ n tính đ m ch t c a đ t 87

CH NG 3 XÁC NH NG SU T TRONG T 89

§3.1 Các lo i ng su t trong đ t và các gi thi t c b n đ tính toán 89

I Các lo i ng su t trong đ t: 89

II Các gi thi t đ tính toán: 89

§3.2 Xác đ nh ng su t b n thân 90

I ng su t b n thân trong n n đ t: 90

II ng su t b n thân trong công trình đ t: 91

§3.3 Xác đ nh áp su t đáy móng 94

I Khái ni m: 94

II Xác đ nh áp su t đáy móng (cho móng c ng) 95

§3.4 ng su t t ng thêm trong n n công trình 98

I Hai bài toán c b n: 98

II ng su t t ng thêm trong n n đ ng ch t khi m t n n ch u t i tr ng phân b trên di n tích hình ch nh t: 102

III ng su t t ng thêm trong n n đ ng ch t – bài toán ph ng: 116

IV M t s ph ng pháp xác đ nh ng su t t ng thêm: 124

CH NG 4 S C CH U T I C A N N T 139

§4.1 M đ u 139

§4.2 Các hình th c m t n đ nh c a n n khi ch u t i 139

I Thí nghi m bàn nén ch u t i tr ng th ng đ ng 139

II Các hình th c phá ho i n n 139

§4.3 Lý thuy t s c ch u t i c a Terzaghi 141

I Các gi thi t 141

II Công th c tính toán 141

§4.4 H s an toàn 143

§4.5 Ph ng trình s c ch u t i t ng quát 144

I Khái quát 144

II Ph ng trình t ng quát c a Mayerhof 144

III Tính s c ch u t i c a n n trong tr ng h p t i tr ng l ch tâm 148

§4.6 Các ph ng pháp tính s c ch u t i c a n n đ t theo tiêu chu n Vi t Nam 150

I Các giai đo n làm vi c c a đ t n n 150

II Các ph ng pháp xác đ nh s c ch u t i c a n n 151

III Xác đ nh s c ch u t i c a n n d a vào s phát tri n c a vùng bi n d ng d o 151

IV Xác đ nh s c ch u t i theo t i tr ng phá ho i (ph ng pháp Evdokimov) 155

CH NG 5 L C T LÊN T NG CH N 163

§5.1 M đ u 163

§5.2 Các lo i áp l c đ t tác d ng lên t ng ch n đ t và đi u ki n s n sinh ra chúng 165

§5.3 Xác đ nh áp l c đ t t nh 167

I Tr ng h p l ng t ng th ng đ ng, m t đ t n m ngang 167

II Tr ng h p l ng t ng ch n và m t đ t đ p nghiêng 168

§5.4 Tính toán áp l c đ t t nh theo lý thuy t c a Rankine 169

I Nguyên lý tính toán 169

II Các gi thi t c b n 170

III Xác đ nh áp l c đ t ch đ ng 170

IV Xác đ nh áp l c đ t b đ ng 173

V Tính toán áp l c đ t trong m t s tr ng h p 174

§5.5 Tính toán áp l c đ t theo lý lu n c a Coulomb 179

I Các gi thi t c b n 179

II Nguyên lý tính toán 179

III Xác đ nh áp l c đ t ch đ ng 179

IV Xác đ nh áp l c đ t b đ ng 183

CH NG 6 XÁC NH LÚN C A N N CÔNG TRÌNH 188

§6.1 M đ u 188

§6.2 XÁC NH LÚN C K T N NH 188

I Tính toán đ lún c k t m t h ng 188

II Tính toán đ lún c k t có xét đ n bi n d ng hông 195

§6.3 Xác đ nh đ lún c k t theo th i gian 200

I Lý thuy t c k t th m c a Terzaghi 200

II Tính đ lún theo th i gian 204

L I NÓI U

C h c t là môn h c c s k thu t nh m trang b cho sinh viên ki n th c c b n v

t ph c v cho m c đích xây d ng Giúp cho sinh viên có ki n th c đ ti p c n chuyên môn

lnh v c N n Móng nói riêng và Công trình xây d ng nói chung M c dù là môn môn c s

đ c d y t lâu trong các tr ng kh i k thu t xây d ng, đã có m t h th ng giáo trình và sách tham kh o khá hoàn ch nh nh ng v n ph i th ng xuyên c p nh t, ch nh s a đ đáp ng

t t nh t nhu c u h c t p, nghiên c u, ng d ng c a sinh viên c ng nh cán b k thu t xây

d ng

B môn a k thu t -Tr ng i h c Thu l i đã biên so n cu n Bài gi ng C h c t

v i m c tiêu sao cho sát v i ch ng trình gi ng d y, cung c p đ c h u h t ki n th c c b n

c a môn h c và c p nh t đ c thông tin t các sách chuyên ngành m i d ch c a n c ngoài

N i dung c a cu n Bài gi ng này c b n d a trên n i dung c a cu n C h c t do GS.TSKH Cao V n Chí và b n d ch cu n: “ Gi i thi u a k thu t” c a Hotz và Kovacs Tham gia biên so n g m các th y cô trong b môn:

Cu n bài gi ng đã đ c tinh gi n n i dung theo ph ng châm c b n, hi n đ i có k

th a ki n th c và kinh nghi m c a các l p th y cô đã gi ng d y t i b môn M c dù t p th biên so n đã r t c g ng nh ng không th tránh đ c các sai sót R t mong nh n đ c s góp

ý c a các b n sinh viên và đ c gi đ cu n bài gi ng ngày càng hoàn ch nh h n

Các tác gi

CH NG 1 TÍNH CH T V T LÝ C A T

§1.1 Các pha h p thành đ t và tác d ng t ng h gi a chúng

t là s n ph m c a s phong hóa đá g c thành các h t đ t, các h t đ t t s p x p t o thành khung c t đ t có nhi u l r ng, trong các l r ng có ch a n c và không khí Nh v y đ t g m 3 thành

đ t là: Thành ph n khoáng v t c a h t đ t, kích th c h t đ t, hình d ng h t đ t Sau đây s đi phân tích

đ c đi m chi ti t c a ba y u t này

1 Thành ph n khoáng v t h t đ t

Khoáng v t đ c đ nh ngh a là nh ng đ n ch t hay h p ch t hóa h c trong t nhiên, hình thành

và t n t i trong v trái đ t hay trên m t đ t trong nh ng đi u ki n đ a ch t nh t đ nh

Hi n nay khoa h c đã tìm đ c kho ng 2800 khoáng v t trong đó có kho ng 50 lo i khoáng

v t t o thành đât đá

Các đ c tính c a khoáng v t đ c trình bày các sách chuyên ngành k thu t đ a ch t công trình

Vì đ t là s n ph m c a s phong hóa đá g c do v y thành ph n khoáng v t c a đ t ph thu c

ch y u vào thành ph n đá g c và tác d ng phong hóa đá Tác d ng phong hóa khác nhau s s n sinh các khoáng v t khác nhau ngay c khi tác d ng phong hóa trên cùng m t lo i đá g c

Thành ph n khoáng v t c a h t đ t có th chia thành ba lo i: Khoáng v t nguyên sinh, khoáng

v t th sinh ( hai lo i này là khoáng v t vô c ), và ch t hóa h p h u c

Khoáng v t nguyên sinh th ng g p là fenpát, th ch anh và mica Các h t đ t có thành ph n khoáng v t nguyên sinh th ng có kích th c l n, l n h n 0,005 mm

Các khoáng v t th sinh chia làm hai lo i:

• Khoáng v t không hoà tan trong n c, th ng g p là kaolinít, ilit và monmorilonít, chúng là thành ph n ch y u c a các h t sét trong đ t nên còn g i là khoáng v t sét

• Khoáng v t hoà tan trong n c th ng g p là canxit, dolomít, mica tr ng, th ch cao, mu i m v.v

Các khoáng v t th sinh th ng có kích th c r t nh , nh h n 0,005 mm

Ch t hoá h p h u c là s n ph m đ c t o ra t di tích th c v t và đ ng v t, giai đo n phá

hu hoàn toàn, s n ph m này đ c g i là mùn h u c

đ ng kính 2mm …vv Nh ng nguyên lý chung khi phân tích h t thì không thay đ i

Hình 1.1: H th ng rây tiêu chu n phân tích h t theo ph ng pháp sàng, m u đ t đ c s y khô sau đó giã nh đ làm t i m u

đ t b ng c i s - chày cao su t sau khi giã t i đ c đ vào h th ng sàng và l c đ u Các h t l n

đ ng các sàng bên trên, các h t nh h n đ ng l n l t các sàng phía d i Các nhóm h t đ ng trên các sàng s đ c cân đ xác đ nh c p ph i h t

b) Ph ng pháp t tr ng k

V i các h t có đ ng kính nh d ≤ 0,1mm dùng ph ng pháp t tr ng k đ phân tích h t (L u

ý tiêu chu n M thì qui đ nh d ≤ 0,074mm) Ph ng pháp này d a trên đ nh lu t Stokes, các h t có

đ ng kính khác nhau khi l ng chìm trong n c s l ng đ ng v i các t c đ khác nhau nh lu t Stokes đ a ra v n t c l ng chìm c a h t hình c u:

v =

η

γ

−γ18

K hai tr c hoành, m t tr c hoành lgd và m t tr c d

Nh n xét : lg10 =1 ; lg1 = 0; lg0,1 = -1; lg0,01 = -2, lg 0,001 = -3 Sau khi lg thì k t qu đ u nhau Vì

lgd

2 0,3

Và h s c p ph i Cc:

10 60

2 30 c

D.D

t có kích th c h t nh ( Các lo i set) th ng các h t có d ng hình phi n, hình kim Các hình

d ng này ít nh h ng đ n tính ch t c a đ t

Hình 1.4: Hình d ng h t đ t

t trong t nhiên luôn t n t i m t l ng n c nh t đ nh và nh ng d ng khác nhau N c tác

d ng m nh v i nh ng h t khoáng v t, đ c bi t là nh ng h t nh có kích th c h t keo t o nên ho t tính

b m t h t đ t

Theo quan đi m xây d ng, n c trong đ t đ c phân thành các lo i:

• N c hút bám: Có tính ch t g n v i th r n, không có kh n ng di chuy n, không truy n áp

l c th y t nh, t tr ng kho ng 1,5 nhi t đ -78oC n c hút bám m i đóng b ng Khi đ t sét ch ch a

Là lo i n c b kéo lên trong các ng d n nh trong đ t, bên trên m c n c ng m, do s c c ng

b m t c a n c Hi n t ng này có th mô t và gi i thích t ng t hi n t ng mao d n trong ng th y tinh nh

Hình 1.5: Hi n t ng mao d n và l c mao d n t i m t phân cách cao mao d n có th xác đ nh t đi u ki n cân b ng gi a t ng s c c ng b m t ( Còn g i là

l c nân mao d n) và t ng tr ng l ng c a c t n c dâng lên trong ng:

k 2

4

d.cos

.d

T4h

w

k (1.6) Trong đó

w (1.7)

Áp l c mao d n pkcó tác d ng nh m t l c dính k t níu ch t các h t đ t vào nhau i u này trái

ng c v i b n thân áp l c n c l r ng trong đ t và có th coi áp l c mao d n là áp l c n c l r ng

âm

Pk = γw.hk = -uw (1.8)

Trong xây d ng c n chú ý hi n t ng mao d n, đ cao mao d n và t c đ dâng lên c a n c mao d n N c mao d n s làm cho đ t m t khi n s c ch u t i c a n n và tính n đ nh c a mái d c

gi m i v i nh ng công trình n n v trí th p g n m c n c ng m c n chú ý hi n t ng mao d n

b) N c tr ng l c

N c tr ng l c t n t i trong các l r ng c a đ t, ch u s chi ph i c a tr ng l c và tuân theo đ nh

lu t Darcy C n quan tâm đ n các v n đ sau đây c a n c tr ng l c

• Kh n ng hòa tan và phân gi i c a n c

• Lo i thông v i khí quy n

• Lo i không thông v i khí quy n

Khí thông v i khí quy n không có nh h ng gì đáng k đ i v i tính ch t c a đ t, khi đ m ch t khí này s thoát ra ngoài

Khí không thông v i khí quy n ( B c khí – Túi khí) th ng th y trong các lo i đ t sét Lo i khí này có nhi u nh h ng đ n tính ch t c a đ t, đ c bi t là tính th m và tính đ m ch t c a đ t

kh i l ng M1 (gam) Có nhi u lo i dao vòng v i các kích c khác nhau, dao vòng c t cho đ t h t m n

th ng có kích th c bé h n dao vào dùng cho các lo i đ t s n s i Dùng dao vòng nay đ c t m u đ t đang c n xác đ nh kh i l ng riêng C t sao cho đ t ng p đ y dao vòng, sau đó g t b ng hai m t c a

m u đ t và cân m u Xác đ nh đ c kh i l ng c đ t và dao là M2(gam) Theo đ nh ngh a đã nêu trên ta có:

M

W = (%) (1.11)

Cách xác đ nh đ m c a đ t: Dùng m u đ t có k t c u không còn nguyên d ng nh ng đ m

ph i còn nguyên v n Cân m u và xác đ nh đ c kh i l ng M1 c a m u Mang m u s y khô trong

đi u ki n t s y đ nhi t đ 105oC và th i gian s y trong kho ng 8gi , đ đ đ y h t n c ra kh i m u Sau khi s y khô cân xác đ nh đ c kh i l ng M2

100.M

MMW

s s

.V

MG

ρ

= (1.13)

Cách xác đ nh: Cân h t khô đ xác đ nh Ms, cho h t đ t khô vào n c đ xác đ nh th tích h t

nh th tích n c dâng lên trong bình Theo đ nh ngh a trên s xác đ nh đ c Gs, ρwlà kh i l ng riêng c a n c và có giá tr b ng 1000kg/m3

2 Nhóm các ch tiêu gián ti p

Các ch tiêu gián ti p là các ch tiêu tính đ c thông qua các ch tiêu tr c ti p b ng các công

th c tính đ i ho c các liên h thông qua mô hình ba pha v t ch t

Các ch tiêu gián ti p bao g m

2.1 Kh i l ng riêng khô c a đ t: ký hi u ρd

t

s d V

M

=

ρ (1.16) Cách xác đ nh: T công th c đ nh ngh a, ch ng minh đ c: ρs =Gs ρw (1.17)

d

s −ρ

ρ

= (1.19)

2.4 r ng c a đ t (n)

(%)100V

Vn

t

o ×

= (1.20) Cách xác đ nh: T công th c đ nh ngh a, ch ng minh đ c công th c

e

e n

+

=

1 (1.21)

Là kh i l ng riêng c a đ t khi các l r ng trong đ t ch a đ y n c

w s sat

w v d t w t s t

w s

V

.VV

MV

MV

V

V

M −ρ

=ρ′ (1.24) Cách xác đ nh: T công th c đ nh ngh a, ch ng minh đ c công th c

e1

)

1G

e

w.G

)

1G

s

V

V

M −ρ

=

s v

s w s s

VV

V.V.+

ρ

−ρ

Chia c t và m u s cho V s ta đ c:

e1

w s

+

ρ

−ρ

=ρ′

e1

Yêu c u: Dùng s đ 3 pha, xác đ nh các ch tiêu ρd , e, n, S và ρsat

Bài gi i

V i các bài t p dùng s đ 3pha đ xác đ nh các ch tiêu tính ch t v t lý c a đ t thì ph i th c hi n đi n

t t c các đ i l ng trên s đ 3pha Các ch tiêu s đ c tính sau đó theo công th c đ nh ngh a

1600V

,0

160,0247,0V

VVV

V

e

s

w a s

%7,401000

,1

160,0247,0100V

VVV

V

n

t

w a t

%3,39100160,0247,0

160,1100

VV

VV

V

S

w a w v

+

=+

=

Th tích (m 3 ) Kh i l ng (Mg)

1600)

160247(V

MM

t

w s

Trong xây d ng, n u ch c n c các ch tiêu v t lý đã nêu trên thì ch a th có đ c nh n bi t

đ y đ v m t lo i đ t nào đó Nh ng n u nói đ t tr ng thái x p hay ch t, d o m m, ch y hay r n thì

s b đã đánh giá đ c lo i đ t nào dùng cho xây d ng s t t h n

4 Tr ng thái và các ch tiêu tr ng thái v t lý c a đ t r i

t r i là nh ng lo i đ t có kích th c h t l n, ch ng h n theo TCXD Vi t Nam thì các h t có kích th c l n là nh ng h t có đ ng kính t (0,05mm ÷ 200mm) Các lo i đ t này r i r c không có tính dính Ví d các l ai đ t cát

Tr ng thái c a đ t r i có th phân tách ra tr ng thái đ ch t và tr ng thái đ m

o max r

ee

eeD

−

−

=Trong đó: Dr; ch t t ng đ i

emax: H s r ng c a lo i đ t r i đang xét tr ng thái x p nh t

emin: H s r ng c a lo i đ t r i đang xét tr ng thái ch t nh t

=

d

ρ đ c xác đ nh khi lo i đ t r i t i x p nh t Có th tóm t t thí nghi m nh sau: Cân m t

kh i l ng cát khô M1(gam), đ l ng cát này vào trong ng nghi m có đ s n m t cánh kho y Kéo cách khu y lên đ làm t i cát, đ c th tích cát V(cm3) trong ng nghi m ta có

ρ đ c xác đ nh ng v i đ t r i tr ng thái ch t nh t xác đ nh đ c thông s này, dùng

m t c i hình tr b ng đ ng có th tích V(cm3) và đ cát khô vào đ m ch t, cân l ng cát khô này s

Khi eo = emin thì Dr = 1, đ t tr ng thái ch t nh t

Khi eo = emax thì Dr= 0, đ t tr ng thái x p nh t

Trong kho ng Drbi n đ i giá tr t 0 đ n 1 th hi n đ c s thay đ i tr ng thái đ ch t c a đ t

r i t x p nh t đ n ch t nh t Vì v y trong kho ng 0-1 có th phân ra 3 m c đánh giá đ ch t

i v i đ t dính, ch tiêu đ ch t và đ m không th tách r i vì khi đ m t ng thì th tích c a

đ t c ng t ng lên, đ ng th i s thay đ i đ m c ng quy t đ nh đ n s thay đ i tr ng thái c a đ t dính

K t qu các thí nghi m khi thay đ i đ m c a đ t dính

Hình 1.8: K t qu thí nghi m khi thay đ i đ m c a đ t dính

Bi u đ bi u di n k t qu thí nghi m này cho th y khi đ m t ng thì đ t dính chuy n d n tr ng thái t r n, sang n a r n, sang d o, sang ch y và ng c l i

Gi i h n Atterberg là nh ng đ m quá đ khi đ t chuy n t tr ng thái này sang tr ng thái khác

m quá đ này đ c nhà khoa h c Th y i n là Atterberg phát hi n ra vào n m 1911

Atterberg phân bi t ba lo i đ m quá đ là gi i h n ch y, ký hi u LL, gi i h n d o ký hi u PL

và gi i h n co ký hi u là SL Còn m t s đ m quá đ n a là đ m gi i h n dính ( Sticky limit) không trình bày trong ph n này mà ch y u s d ng trong các m c đích dùng đ t khác

Các đ m quá đ c a đ t đ c xác đ nh trong phòng thí nghi m Có th tóm t t qui trình xác

làm thí nghi m này, m u đ t đ c ch b v i đ m sao cho g n v i đ m gi i h n ch y Cho đ t vào trong bát c a thi t b , dùng dao c t rãnh c t m t rãnh ng n đôi đ t trong bát Quay tay quay

đ bát đ t gõ xu ng b 25 l n Sau l n gõ th 25 rãnh c t khép l i ch còn m t đo n kho ng 13mm Mang đ t đi xác đ nh đ m và đ m này là đ m gi i h n ch y

xác đ nh PL ng i ta dùng thí nghi m l n đ t thành dây đ t t đ c ch b t i đ m g n

v i đ m gi i h n d o L n đ t thành dây đ t có đ ng kính kho ng 3mm và đ t thành t ng đo n dài

t 3mm đ n 10mm thì mang đi xác đ nh đ m, ta đ c PL Trong tr ng h p dây đ t có đ ng kính

nh h n 3mm ho c dính nhi u vào bàn l n là đ t quá t, v t quá đ m gi i h n d o Trong tr ng

đ ng kính dây đ t l n h n thì đ t quá khô V i nh ng tr ng h p này đ u ph i làm thí nghi m l i

Khi đ m c a đ t bi n thiên trong ph m vi PL và LL thì đ t th hi n tính d o Tính d o là m t

PLwLI

−

−

= (1.29) Trong đó: W: m c a đ t tr ng thái t nhiên

81,0

+

=+

=

e

e n

Gi i thi u m t s tiêu chu n phân lo i đ t đi n hình

( Unified Soil Classipication System)

H th ng phân lo i đ t này do U.S.Burean of Reclamation đ a vao n m 1952 Hi n nay đ c dùng r t ph bi n trên th gi i Theo cách phân lo i này đ t đ c chia làm 3 nhóm chính là đ t h t thô,

+ B i sét n u h n 50% h t l t qua sàng 200 (0,074mm)

Bi u đ phân lo i đ t theo USCS (ASTM – D 2487)

Hình 1.10: Bi u đ phân lo i đ t theo USCS (ASTM-D2487)

2 H th ng phân lo i đ t theo AASHTO

H th ng phân lo i đ t AASHTO co U.S.Breau of Public Roads đ ngh Có 7 nhóm phân lo i chính t A-1 đ n A-7 Nh ng lo i đ t n m trong nhóm là nh ng lo i đ t có tính ch t t ng t nh nhau Nhóm t A-1 đ n A-3 là nhóm h t thô T A-4 đ n A-7 là nhóm h t m n

S phân lo i theo AASHTO d a trên k t qu phân tích h t qua các sàng s 200, 40, 10 và c a các thí nghi m ch y - d o S khác bi t gi a các nhóm h t t A-1 đ n A-7 th hi n b ng ch s GI

Vi t Nam hi n nay đang t n t i hai tiêu chu n phân lo i đ t là TCXD 45-78 và TCVN

5447-1993 Tiêu chu n xây d ng 45-78 có ph n phân lo i đ t và chia ra thành đ t dính và đ t r i Các giáo trình hi n hành ph n l n trình bày theo TCXD 45-78 đ phân lo i đ t

TCVN 5447-1993 v c b n t ng t nh tiêu chu n phân lo i đ t th ng nh t USCS Tuy nhiên, tiêu chu n này ch a đ c dùng ph bi n Sau đây s trình bày m t s đi m chính c a tiêu chu n TCXD 45-78

- Phân nhóm h t theo b ng 1.1 (B ng tra sinh viên)

- Dùng b rây tiêu chu n c a Liên Xô

- Gi i h n ch y WL đ c xác đ nh theo ph ng pháp Vaxiliev v i đ t ch b , h t qua rây 0,1mm

Tùy thu c ch s d o, đ t dính đ c phân theo b ng 3.1

M i lo i đ t dính còn đ c làm sáng t v kh n ng ch u l c thông qua đ s t c a đ t ghi trong b ng 3.2

3.1.2 Phân lo i đ t r i theo TCXD 45-78 (n n nhà và công trình)

t r i đ c phân thành: đ t h t thô và đ t cát M i lo i đ c phân thành t ng lo i theo ch d n

* Dùng b rây tiêu chu n Liên Xô: 0,10; 0,25; 0,50; 2,0; 5,0; 10mm

** Tên đ t đ c ch n theo th t lo i d n t trên xu ng d i

Tính ch t xây d ng c a đ t r i ph thu c vào đ ch t, c p ph i và đ m c a đ t Do v y, đ i

v i đ t r i, ngoài tên đ t, c n xác đ nh đ m, đ ch t và c p ph i c a đ t theo ch d n

M c đ m c a đ t r i đ c xác đ nh theo b ng 3.4

Bài t p ch ng I

1) M t m u đ t l y t m t t ng đ t n m d i t ng n c d i đ t có đ m ω = 44%, có t tr ng ∆

= 2,7 Hãy tìm: h s r ng ε, đ r ng n, tr ng l ng riêng t nhiên (c ng là tr ng l ng riêng bão hòa vì

đ t d i m c n c ng m), tr ng l ng riêng khô và tr ng l ng riêng đ y n i c a đ t đó

2) M t m u đ t có tr ng l ng riêng t nhiên γω=18kN/m3, đ m ω=25%, t tr ng ∆=2,7 Hãy xác đ nh tr ng l ng riêng khô, h s r ng và đ bão hòa c a đ t đó

3) Cho bi t 1m3 cát khô n ng 16,5 kN (γk=16,5kN/m3) Cho cát đó bão hòa n c Bi t t tr ng c a cát ∆=2,65 Hãy xác đ nh h s r ng và đ m c a cát đó

4) M t lo i đ t có tr ng l ng riêng t nhiên γω=17kN/m3v i đ m ω=15% Tính đ m c a đ t sau khi đ thêm vào 1m3đ t đó 120 lít n c

lo i đ t th nh t và lo i đ t th hai có đ m t nhiên l n l t là ω=45% và ω=20% Hãy xác đ nh tên

đ t và tr ng thái c a hai lo i đ t đó Lo i nào dùng làm n n t t h n?

8) Phân tích h t m t l ng cát khô kh i l ng 300g Cân l ng h t rây đ ng kính 0,5mm là 120g, l ng h t rây đ ng kính 0,25mm là 90g Xác đ nh tên lo i cát đó? C ng lo i cát đó đem làm thí nghi m nh n đ c εmax=1,2 và εmin=0,7 Hãy xác đ nh tr ng thái t nhiên c a lo i cát đó Cho h s

r ng tr ng thái t nhiên c a nó là ε=0,9

9) Xu t phát t đ nh ngh a ch ng minh các công th c sau:

ε

γγ

+

−

∆

=1

)1(

n

γ

ωγ

T t c nh ng đ c đi m nêu trên t o cho đ t nh ng tính ch t c h c đi n hình, có th phân bi t rõ r t

v i các v t r n liên t c nh bê tông, thép…:

Trong môi tr ng r ng nh v y, n c s ch y t vùng có áp l c cao t i vùng có áp l c th p Vì

v y, có th đ nh ngh a tính th m c a đ t là kh n ng c a đ t cho n c đi qua

Dòng th m có th là n đ nh ho c không n đ nh, t ng ng v i các đi u ki n là h ng s ho c

bi n đ i theo th i gian Trong a K Thu t, dòng th m sinh ra trong tr ng ng su t là dòng không n

đ nh trong môi tr ng có l r ng thay đ i theo th i gian

Dòng ch y c ng có th đ c phân lo i thành m t-, hai- hay ba-chi u Dòng th m trong a k thu t th ng đ c gi s là m t- ho c hai-chi u và đi u này là phù h p v i h u h t các v n đ th c t

Trong a k thu t, t i các m c áp l c thông th ng có th b qua các thay đ i kh i l ng

riêng, nên dòng ch y c a n c trong đ t đ c coi nh không nén đ c

Hình 2.1: Các vùng dòng ch y t ng và dòng ch y r i (theo Taylor 1948)

Ph ng trình Bernoulli d i d ng n ng l ng c a m t đ n v tr ng l ng (cho dòng ch y n

đ nh không nén đ c) (Th y l c h c):

=++

=+

2 2 1 1 2 1

2

p g

v z g p

p g

v

w w

constant total head (2.2)

Theo ph ng trình này: n ng lu ng t ng (hay c t n c t ng) c a h là t ng c a c t n c v n

w

h z g p

p g

v z g p

p g

v

+++

=+

2 2 1 1 2 1

2

2 (2.3) trong đó:

v H

w

++

=

γ2

2

(2.4)

Do đ t có k t c u h t, dòng th m ch u s c c n l n nên v th ng quá nh , vì v y có th b qua

c t n c v n t c:

u H w

th y rõ h n b n ch t c a dòng th m trong đ t, c ng nh đi u ki n áp d ng nguyên lý dòng

ch y (công th c 2.4, 2.5) cho đ t, ta c ng c n phân bi t dòng th m th c và dòng th m không th c:

Trong các ph ng trình nêu trên chúng ta s d ng di n tích toàn b m t c t ngang trong khi rõ ràng n c không th ch y xuyên qua các h t r n mà ch qua các l r ng gi a các h t đ t

V y t i sao ta không s d ng ph n di n tích r ng và tính t c đ th m d a trên di n tích r ng đó?

V A

= =

Hình 2.3: T c đ th m và t c đ b m t trong dòng ch y đ u (theo Taylor 1948)

V n t c vào v a và v n t c ra vd trong hình 2.3 đ u b ng v = q/A Do v y v trong quan h này là

v n t c m t, đ i l ng không th c nh ng thu n ti n trong k thu t

Áp d ng đ nh lu t b o toàn kh i l ng (trong c h c ch t l ng) cho dòng ch y n đ nh không nén đ c, chuy n thành ph ng trình liên t c:

q = v1A1 = v2A2 = constant (2.6)

T (2.1), (2.6), đ nh lu t Darcy th ng đ c vi t là (Hình 2.3):

A L

h k kiA vA

• V i các đ t m n (đ t sét) khi gradien th y l c r t th p, m i quan h gi a v và i là phi tuy n

(Hình 2.5)

• V i đ t sét Th y i n đi n hình s m n có giá tr trung bình vào kho ng 1.5

Tuy nhiên không có s nh t trí hoàn toàn v i khái ni m đ c ch ra trong Hình 2.5 o n cong

c a đ ng v~i th c t không n đ nh, khó xác đ nh Hi n nay th a nh n đ ng v~i kéo dài c t t i i o(đ

d c th y l c ban đ u) cho đ t dính:

Hình 2.5: l ch so v i đ nh lu t Darcy đ c quan sát trong đ t sét Th y i n (theo Hansbo 1960)

T đó rút ra:

t A h

L Q

Hình 2.6,a

Ví d 2.1:

M u đ t hình tr tròn, đ ng kính 7.3 cm và dài 16.8 cm, đ c thí nghi m v i thi t b đo th m

c t n c không đ i C t n c 75 cm đ c duy trì trong su t th i gian thí nghi m Sau 1 phút thí nghi m, thu đ c t ng c ng 945.7 g n c Nhi t đ là 20 o C H s r ng c a đ t là 0.43

Yêu c u: Tính h s th m theo cm/s

B ài gi i:

Di n tích m t c t ngang c a m u đ t:

2 2

2

cm9.41)3.7(4

cm cm

cm cm

hAt

QL

min/60min19

,4175

8,167

,945

q in =−

T đ nh lu t Darcy (ph ng trình 2.7), l u l ng ch y ra là:

A L

h k kiA

q out = =

Theo ph ng trình liên t c 2.6, qin = q out nên:

A L

h k dt

h

h t A

aL k

,2

h

h t

A

aL k

C):

a = 6.25 cm 2 h 1 = 160.2 cm

A = 10.73 cm 2 h 2 = 80.1 cm

L = 16.28 cm ∆t = 90 s