zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Bài giảng Cơ học đất - Chương 2: Tính chất cơ học của đất (Trần Thế Việt)

Chia sẻ: Bạch Khinh Dạ Lưu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Báo xấu

32
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ học đất - Chương 2: Tính chất cơ học của đất (Trần Thế Việt) cung cấp đến học viên các kiến thức về tính thấm nước của đất, khái niệm về dòng thấm trong đất, tác động của dòng thấm do lực thấm, phân loại dòng thấm, định luật Darcy, hệ số thấm và phương pháp xác định,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ học đất - Chương 2: Tính chất cơ học của đất (Trần Thế Việt)

1/23/2018 CHƯƠNG II: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT (mechanical properties of soil) I never learn anything talking. I only learn things when I ask questions Lou Holtz TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT Đất là VL rời, phân biệt với các VL rắn khác có tính liên tục như BT, thép… ❖ Hợp thành bởi 3 pha ❖ Có tính rời, rỗng ❖ Cường độ L.kết giữa các hạt nhỏ hơn nhiều so với cường độ bản thân hạt ❖ Dưới tác dụng của tải trọng, tính rỗng của đất thay đổi → tính chất cơ học của đất thay đổi theo 2 TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT Đất khác với các VL khác: ✓ Tính thấm nước ✓ Tính ép co & biến dạng ✓ Tính chống cắt ✓ Tính đầm chặt 3 1
1/23/2018 C.4 TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT T1. Tính thấm nước của đất T2. Tính ép co và biến dạng của đất T3. Cường độ chống cắt của đất T4. Tính đầm chặt của đất 4 T1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤT 5 T1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤT I. Khái niệm về dòng thấm trong đất Đất là MT phân tán có tính rỗng, dưới td của chênh lệch cột nước, nước có thể xuyên qua lỗ rỗng trong đất & c.động từ nơi có MN cao tới nơi có MN thấp Hạt đất, nước, khí 6 2
1/23/2018 I. Khái niệm về dòng thấm trong đất Hiện tượng dưới td của chênh lệch cột nước, nước có khả năng c.động xuyên qua lỗ rỗng liên thông nhau trong đất gọi là hiện tượng thấm của đất. Tính chất bị nc thấm qua gọi là tính thấm của đất 7 1.1 Ý nghĩa của việc nghiên cứu về dòng thấm 1. Vấn đề mất nước ❖ Giảm hiệu quả tích nước của hồ chứa. ❖ Ảh đến thi công do nước chảy vào hố móng. 2. Tác động của dòng thấm do lực thấm J = w.i ❖ Gây xói ngầm cơ học dưới đáy CT ❖ Chảy đất, mạch đùn, mạch sủi tại chỗ dòng thấm thoát ra khi gradien thấm đạt giá trị giới hạn igh ❖ Làm môđ mái dốc do thấm ngược 8 1.2 Phân loại dòng thấm 1. Dòng thấm ổn định hoặc ko ổn định tùy theo điều kiện gây thấm ❖ Cột nc thấm thay đổi theo thời gian ❖ Dòng thấm trong môi trường có độ lỗ rỗng thay đổi theo thời gian 2. Dòng thấm có thể phân ra: 1 chiều; 2 chiều; 3 chiều. 3. Tùy vận tốc dòng chảy: chảy tầng, chảy rối, và trạng thái quá độ giữa 2 loại 9 3
1/23/2018 1.2 Phân loại dòng thấm Phân loại dòng thấm theo vận tốc thấm 10 I. Khái niệm về dòng thấm trong đất PT Bernoulli – Năng lượng của dòng thấm: Tổng năng lượng của dòng thấm tại 1 điểm gồm  Động năng: Do vận tốc  Áp lực nước lỗ rỗng  Thế năng: Do chênh cao với mặt chuẩn u v2 hA   Z  2g Cột Cột Cột cao độ áp tốc độ 11 I. Khái niệm về dòng thấm trong đất Do d.chảy trong đất, vân tốc rất bé 𝑪ộ𝒕 𝒏𝒄 𝒍ư𝒖 𝒕ố𝒄 + 𝒖 Tổng cột nc = 𝑪ộ𝒕 𝒏𝒄 á𝒑 𝒍ự𝒄 𝑯= +𝒁 𝜸𝒘 + 𝑪ộ𝒕 𝒏𝒄 𝒄𝒂𝒐 độ Tổng cột nc = Cột nc áp lực + cột nước cao độ 𝑢 𝐻= +𝑧 𝛾 12 4
1/23/2018 Example 1 Sơ đồ thấm dưới đáy một đập bê tong được thể hiện như hình. P là một điểm trên đường thấm nằm cách mặt chuẩn 6m, áp lực nước lỗ rỗng tại P là 42 kPa. Xác định cột nước tổng tại P 13 II. ĐỊNH LUẬT DARCY h i h L uA  uB  hA hB ZA ZB Mặt chuẩn Chú ý: Khi dòng chảy chảy từ A  B, cột nc tổng tại A > B, năng lượng bi tiêu hao để thắng sức cản của đất  nó giảm theo chiều dòng chảy 14 II. ĐỊNH LUẬT DARCY 2.1 Nội dung định luật Năm 1856, Darcy dựa vào KQ TN với đất cát sạch ở trạng thái chảy tầng chỉ ra: vận tốc thấm & gradien thủy lực tỷ lệ với nhau 𝒗 = 𝒌. 𝒊 (2.1) 15 5
1/23/2018 II. ĐỊNH LUẬT DARCY Theo ĐL bảo toàn khối lượng trong cơ học CL, với d.chảy ổn định, ko nén đc: 𝒒 = 𝒗𝟏 . 𝑨𝟏 = 𝒗𝟐 𝑨𝟐 = 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕 (𝟐. 𝟐) Vậy, có thể viết lại ĐL Darcy dưới dạng ∆𝒉 𝒒 = 𝒗. 𝑨 = 𝒌. 𝒊. 𝑨 = 𝒌. 𝑨 (𝟐. 𝟑) 𝑳 q – lưu lượng thấm trong 1 đv thời gian qua mặt cắt A A – diện tích mặt cắt T”, vuông góc với dòng thấm (m2) k – hệ số thấm Darcy (m/s) 16 Chú ý Khi i = 1 thì v = k, ⇒ k là vận tốc thấm khi gradien thủy lực bằng đơn vị Q.hệ tuyến tính giữa v & i đã đc thực tế chứng minh. Đó là ĐL thấm cơ bản của nước trong đất- ĐL Darcy. Nước chỉ thấm qua các lỗ rỗng chứ ko phải toàn bộ diện tích MC ngang, do đó trong (2.1) vthực tế > v. Tuy vậy, để đơn giản, trong thiết kế CT, ĐL Darcy vẫn đc áp dụng. 17 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số thấm 1. Kích thước & cấp phối hạt (mức độ đều hạt) Theo công thức kinh nghiệm 2. Hệ số rỗng: Nhân tố ah có t.chất q.định đến k. 3. Nc kết hợp mặt ngoài hạt “AH của hạt bụi đất: Sự tồn tại của các màng & hạt sét đến hệ nc bao quanh hạt đất làm lỗ số thấm K” rỗng bi thu hẹp, làm giảm k. AH này đặc biệt rõ với đất dính. 4. Bọc khí kín trong đất 6
1/23/2018 2.3 Phạm vi ứng dụng của ĐL Darcy Nhiều KQ TN cho thấy ĐL Darcy chỉ đúng với 1 số loại đất nhất định - Với đất hạt thô (nền cuội sỏi, đập đá đổ..) vthấm rất lớn. Nếu vthấm > Vgh thì v & i có quan hệ phi tuyến, biểu thị quy luật chảy rối - Với đất cát và đất sét kém chặt, quy luật thấm rất phù hợp với ĐL Darcy 19 II. ĐỊNH LUẬT DARCY 2.3 Phạm vi ứng dụng của ĐL Darcy Với đất sét chặt, do sự cản trở của nước màng bao quanh, quy luật thấm đổi khác so với ĐL thấm Darcy v = k2(i-io) với i  i1 v = k1i n với i < i1 n hệ số phụ thuộc loại đất i0: độ dốc thủy lực ban đầu 20 III. Hệ số thấm và phương pháp xác định ☺) TN trong phòng: dùng thiết bị máy đo thấm, 2TH ✓ Cột nước không đổi (đất có tính thấm lớn) ✓ Cột nước giảm dần ( đất có tính thấm bé) ☺) TN hiện trường: Thường sử dụng các thiết bị bơm trong các TN ✓ Cột nước ko đổi ✓ Cột nước giảm dần 21 7
1/23/2018 3.1 thí nghiệm cột nước không đổi Thể tích nc thu đc trong thời gian t 𝑸 = 𝑨. 𝒗. 𝒕 Theo Darcy 𝒉 𝒗 = 𝒌. 𝒊 = 𝒌. 𝑳 𝑸. 𝑳 𝒌= 𝒉. 𝑨. 𝒕 Q: tổng thể tích nước thoát ra (m3) trong thời gian t(s) A: Diện tích MC ngang của mẫu 22 23 3.1 thí nghiệm cột nước không đổi VD1 - Một mẫu đất hình trụ tròn, đường kính 8cm, dài 20cm, được thí nghiệm với thiết bị đo thấm có cột nước ko đổi. Cột nước 75cm được duy trì trong suốt thời gian diễn ra TN. Sau 1’ TN, thu đc tổng cộng 910 cm3 nước. - Yc: Tính hệ số thấm của mẫu đất? 24 8
1/23/2018 3.1 thí nghiệm cột nước không đổi VD1 - Diện tích MC ngang của mẫu 𝝅.𝑫𝟐 𝝅 𝑨= 𝟒 = 𝟒 𝟖𝟐 = 𝟓𝟎. 𝟐𝟒𝒄𝒎𝟐 - Vậy hệ số thấm của mẫu đất 𝑸. 𝑳 𝟗𝟏𝟎𝒄𝒎𝟑 ∗ 𝟐𝟎𝒄𝒎 𝒌= = = … 𝒄𝒎/𝒔 𝒉. 𝑨. 𝒕 𝟕𝟓𝒄𝒎 ∗ 𝟓𝟎. 𝟐𝟒𝒄𝒎𝟐 ∗ 𝟔𝟎𝒔 25 3.2 Thí nghiệm với cột nước giảm dần - Trong quá trình TN cột nước sẽ thay đổi theo thời gian: - Tại thời điểm t cột nc là h - Sau dt, thể tích nc ngấm qua mẫu đất là dQ ứng với cột nước trong ống (tiết diện a) hạ xuống dh 26 3.2 Thí nghiệm với cột nước giảm dần Lưu lượng chảy vào mẫu dQ = - adh (1) Dấu (-) biểu thị Q thấm qua mẫu tăng khi h hạ thấp. Ở thời điểm t, cột nc khi đó là h, Gradien thủy lực khi đó: 𝒉 𝒊= 𝑳 Theo ĐL Darcy, 𝒉 𝒅𝑸 = 𝒌𝒊𝑨𝒅𝒕 = 𝒌 𝑨𝒅𝒕 𝑳 𝒂𝑳𝒅𝒉 𝒅𝒕 = − 𝒌𝑨𝒉 27 9
1/23/2018 3.2 thí nghiệm với cột nước giảm dần Lấy tích phân 2 vế PT trên h1 t dh A2 a   k  dt h2 h L t1 𝒂𝑳 𝒉𝟏 𝒌= 𝒍𝒏 𝑨∆𝒕 𝒉𝟐 (Với 𝛥t = t2 – t1) Tính theo Log 10: aL h k  2,3 log10 1 At h2 28 3.2 thí nghiệm với cột nước giảm dần TN với cột nước ko đổi phù hợp với đất có tính thấm lớn (k > 10-3 cm/s) VD cát; còn TN cột nc thay đổi dùng cho đất có tính thấm bé ( k < 10-3 cm/s) 29 3.1 thí nghiệm cột nước giảm dần VD2 TN cột nc giảm dần tiến hành với cát lẫn sỏi thu đc KQ như sau: a = 6.25 cm2; h1 = 160.2 cm; A = 10.73 cm2; h2 = 80.1 cm; L = 16.28 cm; 𝛥t = 90s. Cho cột nc giảm từ h1 → h2 Y/c: Tính hệ số thấm của mẫu đất 30 10

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.