Bài giảng Cơ học đất: Phần 4 - ThS. Hoàng Ngọc Triều

Tài liệu này cung cấp cái nhìn tổng quan toàn diện về biến dạng và độ lún của nền đất, một khía cạnh thiết yếu trong kỹ thuật nền móng. Nó bao gồm các nguyên nhân gây biến dạng, các loại độ lún, các phương pháp tính toán độ lún cố kết và độ lún theo thời gian, cùng với các thí nghiệm liên quan.

Tài liệu này được biên soạn dành cho sinh viên và học viên cao học ngành kỹ thuật xây dựng, đặc biệt là chuyên ngành địa kỹ thuật. Ngoài ra, nó cũng là nguồn tham khảo hữu ích cho các kỹ sư thiết kế nền móng, kỹ sư thi công công trình và các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực cơ học đất và kỹ thuật nền móng.

Tài liệu trình bày chuyên sâu về biến dạng và độ lún của nền đất, là những yếu tố then chốt ảnh hưởng đến an toàn và tuổi thọ của công trình xây dựng. Phần đầu tiên tập trung vào các nguyên nhân gây biến dạng đất, bao gồm sự nén lún dưới tải trọng công trình, tác động của tải trọng động, sự thay đổi mực nước ngầm, xói mòn, hóa lỏng do động đất và đào hố sâu. Để đánh giá tính chất biến dạng của đất, tài liệu giới thiệu chi tiết về thí nghiệm nén cố kết trong phòng (thí nghiệm Oedometer) và thí nghiệm bàn nén hiện trường. Tiếp theo, tài liệu phân loại các loại độ lún thành ba thành phần chính: độ lún tức thời (St), độ lún cố kết sơ cấp (Ss) và độ lún cố kết thứ cấp (Sc – do từ biến), giải thích ý nghĩa và đóng góp của từng loại vào tổng độ lún. Phần quan trọng về độ lún cố kết đi sâu vào nguyên lý nén cố kết, minh họa sự thay đổi của ứng suất hiệu quả và áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian. Các công thức tính toán độ lún cố kết từ kết quả thí nghiệm được thiết lập, đồng thời giới thiệu các thông số đặc trưng của đất như hệ số nén lún (a), hệ số nén tương đối (mv) và mô đun biến dạng (E). Tài liệu cũng hướng dẫn cách xác định áp lực tiền cố kết (pc), chỉ số nén (Cc) và chỉ số nở (Cs) từ đồ thị quan hệ e-log(p), cùng với các công thức tính lún chi tiết cho các trường hợp đất cố kết thường và quá cố kết. Quy trình tính toán độ lún ổn định của nền (S∞) theo phương pháp tổng phân tố được trình bày từng bước, từ việc xác định áp lực gây lún, ứng suất bản thân, ứng suất tăng thêm do tải trọng ngoài, đến việc chia lớp phân tố và tính toán độ lún cho từng lớp. Khái niệm tỷ số quá cố kết (OCR) cũng được làm rõ. Cuối cùng, tài liệu đề cập đến độ lún theo thời gian, đặc biệt quan trọng đối với đất dính bão hòa nước, nơi biến dạng không xảy ra tức thời. Phương trình vi phân cố kết thấm một chiều của Terzaghi được giới thiệu, cùng với việc giải thích các thông số trong phương trình như hệ số cố kết (Cv), hệ số thấm (k) và chiều dài đường thoát nước lớn nhất (Hdr). Các phương pháp xác định độ cố kết trung bình cho toàn lớp đất (U) thông qua các công thức phức tạp hoặc bảng tra, cũng như các giải pháp gần đúng của Casagrande và Taylor, được trình bày chi tiết cho các sơ đồ phân bố ứng suất khác nhau. Hướng dẫn xác định hệ số cố kết (Cv) từ thí nghiệm trong phòng bằng phương pháp logt của Casagrande và phương pháp căn t của Taylor cũng được cung cấp. Tài liệu này cung cấp một khuôn khổ toàn diện và các ví dụ minh họa để áp dụng vào thực tiễn kỹ thuật.