Bài giảng Cơ học đất - Chương 1: Những nguyên lý tổng quát về ứng xử của đất

Bài giảng Cơ học đất - Chương 1: Những nguyên lý tổng quát về ứng xử của đất cung cấp cho học viên những kiến thức về ứng suất và lộ trình ứng suất, ứng suất trên mặt khối bát diện, lộ trình ứng suất, mối quan hệ ứng suất biến dạng,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

TRẦN QUANG HỘ tqho@hcmut.edu.vn

Chương 2

NHỮNG NGUYÊN LÝ TỔNG QUÁT

VỀ ỨNG XỬ CỦA ĐẤT

Ứng suất và lộ trình ứng suất

Trạng thái ứng suất tại một điểm được mô tả

bằng một tensơ ứng suất:

Ứng suất

Tensơ ứng suất chính

Các bất biến của tensơ ứng suất

Khối bát diện

Vectơ pháp tuyếnOA=OB=OC=OA’=OB’=OC’

Ứng suất trên mặt khối bát diện

Nguyên lý ứng suất có hiệu ở

dạng tensơ

Mơ tả trạng thái ứng suất.

Mơ tả bằng ellipse Mơ tả bằng vịng Mohr

R

O R’

A

u

Vòng Mohr ứng suất có hiệu

Vòng Mohr ứng suất tổng

Mô tả theo viện MIT

Mô tả theo trường Cambridge

Lộ trình ứng suất.

Mô tả theo MIT

Thí nghiệm có Thì lộtrình là một đường thẳng qua gốc tọa độ:

Mô tả theo Cambridge

Mô tả theo trường Cambridge

Biến dạng

Ma trận biến dạng tổng quát

Ma trận biến dạng chính.

Mối quan hệ ứng suất biến dạng

Đàn hồi tuyến tính

Trong hệ trục ứng suất chính

Điều kiện không thoát nước:

và

Mối liên hệ giữa các loại modun

E’oed

Eu

’

Dẻo và phá hoại

Dẻo tăng bềnDẻo suy bềnDẻo lý tưởng

R

A O

Đất chảy dẻo khi nén cố kết đẳng hướng

D v

lnp’

C Deûo

O

vK

N

p’ = 1

Mơ hình sét Cam, CC

Đường cong dẻo:

Đường trạng thái tới hạn:

Đường trạng thái tới hạn q = Mp’

Đường cong dẻo q

Mặt chảy dẻo và đường trạng thái tới hạn

Đường cố kết

đẳng hướng

Đường dỡ tải

và chất tải

Đường cong dẻo

Mơ hình sét cam cải tiến MCC

Đường cong dẻo:

Đường trạng thái tới hạn q = Mp’

Đường cong dẻo

Mô hình soft soil

Mô hình soft soil creep

là áp lực tiền cố kết

Thể tích nở trong khi cắt mẫu

Trạng thái khi cắt mẫu

a) Dãn nở; b) Nén; c) Tới hạn

Chặt

Rời

Rời Chặt

Vth

Định nghĩa về TTTH

thái lúc đất tiếp tục biến dạng với ứng suất và hệ số

Định nghĩa về TTTH

trục tượng trưng cho các trạng thái tới hạn, lúc

đó đất tiếp tục biến dạng trượt nhưng tỉ số q/p’

và tỉ thể tích v không thay đổi

thường được gọi là đường trạng thái tới hạnCSL ) có phương trình:

Thí nghiệm thoát nước và không

1,85 1,8 1,75 1,7 1,65 1,6 1,55 1,5 1,45

q = Mp’

Trạng thái biến dạng đều.

hạt nào là trạng thái mà khối hạt liên tục biến

suất cắt và tốc độ không đổi.(Poulos)

Trạng thái biến dạng đều.

khi tất cả các hạt tiến đến trạng thái sắp xếpmột cách đều đặn và sau khi các hạt đã vỡ,nếu có, sao cho ứng suất cắt cần thiết để

vẫn không thay đổi

Trạng thái biến dạng đều.

nào cần không thay đổi cũng như giá trị củatốc độ là bao nhiêu

Trạng thái biến dạng đều.

nghĩa là tập hợp tất cả các điểm trong mặtphẳng hệ số rỗng-ứng suất vào lúc khối đất

số rỗng và tốc độ biến dạng không đổi

sau khi cát hóa lỏng trong thí nghiệm batrục

(a) CU : loose: ec = 0,771, ’3c = 500 kPa(b) CD : loose: ec = 0,776, ’3c = 500 kPa

(c) CU : dense: ec = 0,618, ’3c = 200 kPa(d) CD : dense: ec = 0,691, ’3c = 130 kPa

(e) CU : dense: ec = 0,618, ’3c = 8000 kPa(f) CUE : loose: ec = 0,732, ’3c = 500 kPa

(g) CUE : dense: ec = 0,750, ’3c = 500 kPa.(h) CD : loose: ec = 0,677, ’3c = 60 kPa

Thống nhất

CSL  SSL

Biểu thức quan hệ giữa M & ’cs

TC:

TE:

Trường hợp có kể đến ứng suất trung gian:

LỘ TRÌNH ỨNG SUẤT ĐỐI VỚI SÉT CỐ KẾT THƯỜNG VÀ SÉT QUÁ CỐ KẾT NHẸ

a) Sét cố kết thườngb) Sét quá cố kết nhẹ

Thí nghiệm CD

Điểm phá hoại

tới hạn q = Mp’

Lộ trình ứng suất trong quá trình thoát nước p = + q/3c cĐường cong dẻo dãn rộng sao cho trạng thái ứng suất hiện tại nằm trên đường cong dẻo tương ứng

Điểm chảy dẻo ban đầu

Đường cong dẻo ban đầu

p ’o

a b c d e

P’

a)

b)

Điểm phá hoại

tới hạn q = Mp’

Lộ trình ứng suất trong quá trình thoát nước p = + q/3c cĐường cong dẻo dãn rộng sao cho trạng thái ứng suất hiện tại nằm trên đường cong dẻo tương ứng

Đường cong dẻo ban đầu

p ’o

a b d

P’

f

f

c e

Thí nghiệm CD

a) Sét cố kết thườngb) Cách tính v c) Sét quá cố kết nhẹ

Đường cố kết đẳng hướng

Lộ trình ứng suất băng qua các đường tương ứng với các đường cong dẻo trong mặt (q,p’)



Đường TTTH Điểm phá hoại

Đường dỡ tải hệ số góc p

lộ trình ứng suất nằm trên đường sau đó băng qua các đường tương ứng với các đường cong dẻo trong mặt (q,q’) và tiến đến điểm phá hoại trên đường TTTH

Điểm phá hoại Đường TTTH

b f

Sét quá cố kết nhẹ.

Bên trong đường cong dẻo lộ trình thẳng đứng

Thí nghiệm CU

Đường cố kết đẳng hướng

Điểm phá hoại

Điểm chảy dẻo

Điểm chảy dẻo Đường TTTH

Điểm phá hoại

Đường trạng thái tới hạn q = Mp’

a b f

po’ poa’ pob’ pof’lnp’

P’

Mặt phẳng khơng thốt nước – Mặt phẳng thốt nước

Mặt phẳng thốt nước và

khơng thốt nước

A

B C

D E

A1

B1

Hình chiếu đường tới hạn Đường tới hạn

Đường cố kết

A1

B1

Đường cố kết

Đường tới hạn

Hình chiếu đường tới hạn

p’

q

v

Trạng thái của mẫu lúc phá hoại

Mẫu không thoát nước

Mẫu thoát nước

Trạng thái của mẫu lúc phá hoại

A

B

1 3 q

p’

p’o p’f

Lộ trình ESP của CD

Đường cố kết

p’

Hình chiếu đường tới hạn Đường tới hạn

Đường cố kết p’

v

q

Hai mặt thốt nước

Mặt Roscoe

Các lộ trình trong thí

nghiệm thốt nước và

(q,p’,v)

p’

q

v Đường cố kết

Đường tới hạn

Không thoát nước Thoát nước

A

B C

thốt nước và khơng thốt

nước

Kiểm chứng mặt Roscoe

Đường đẳng thể tích v của

thí nghiệm thốt nước

Đường trạng thái

Đường đẳng thể tích v củathí nghiệm thốt nước và

khơng thốt nước

không thoát nước

Hình dạng mặt Roscoe

Lộ trình ứng suất đã chuẩnhóa của thí nghiệm thoátnước

Lộ trình thí nghiệm CD cho HOC

Lộ trình ứng suất trong mặt (q,p’) và mặt (v, lnp’) củathí nghiệm thốt nước đối với sét quá cố kết nặng

y- điểm chảy dẻo

f- điểm phá hoại

y

a f

O o

Lộ trình ứng suất trong mặt (q,p’) và mặt (v, lnp’) củathí nghiệm khơng thốt nước đối với sét quá cố kết

p ’of poa’ ’po

Đường cong dẻo ban đầu

p’

p -u +u

Lộ trình thí nghiệm CD cho HOC

Mặt Hvorslev và giới hạn chịu kéo

Mặt biên hoàn chỉnh trong

hệ trục được chuẩn hóa

Mặt biên trạng thái hồn chỉnh

Miền trạng thái

Mặt giới hạn chịu kéo

Đường nén cố kết

Mặt Hvorslev Mặt Roscoe

Đường cố kết

Mặt giới hạn chịu kéo

Đường tới hạn

Mặt Hvorslev Mặt

Roscoe

Mặt biên hồn chỉnh trong

khơng gian (q, p’,v)

THANK YOU FOR LISTENING