Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

Ch−¬ng II: C¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

Ta biÕt r»ng tÊt c¶ c¸c c«ng tr×nh ®Òu ®−îc ®Æt trªn c¸c líp ®Êt, ®¸. Toμn bé lùc

t¸c dông lªn c«ng tr×nh ®Òu ®−îc truyÒn xuèng nÒn th«ng qua mãng c«ng tr×nh.

VËy mét c«ng tr×nh muèn æn ®Þnh, an toμn th× tr−íc hÕt nÒn mãng c«ng tr×nh ®ã

ph¶i ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc.

XuÊt ph¸t tõ yªu cÇu trªn tr−íc khi x©y dùng mçi c«ng tr×nh chóng ta ph¶i x¸c

®Þnh ®−îc søc chÞu t¶i cña nÒn ®Êt, ®¸. Muèn vËy chóng ta ph¶i nghiªn cøu c¸c tÝnh

chÊt c¬ häc cña ®Êt nh− tÝnh chÞu nÐn, tÝnh thÊm, kh¶ n¨ng chÞu c¾t ... cña ®Êt nÒn.

Trong thùc tÕ chóng ta th−êng gÆp hai hiÖn t−îng ®èi víi nÒn sau:

+ HiÖn t−îng lón: Lμ hiÖn t−îng biÕn d¹ng theo ph−¬ng ®øng lμm gi¶m thÓ

tÝch cña ®Êt nÒn. NÕu ®é lón nhá, ®Òu c«ng tr×nh vÉn cã thÓ sö dông ®−îc, nh−ng

khi ®é lón lín, kh«ng ®Òu sÏ g©y ra hiÖn t−îng nøt, ph¸ ho¹i c«ng tr×nh.

+ HiÖn t−îng nghiªng ®æ cña c«ng tr×nh: §ã lμ sù ph¸ ho¹i cña ®Êt nÒn lμm

c«ng tr×nh kh«ng thÓ tiÕp tôc khai th¸c ®−îc n÷a.

Hai hiÖn t−îng trªn ®Æc tr−ng cho hai vÊn ®Ò chÞu lùc cña ®Êt nÒn ®ã lμ vÊn ®Ò

Bμi 1:

TÝnh chÊt nÐn lón cña ®Êt

biÕn d¹ng (lón) vμ vÊn ®Ò c−êng ®é hay æn ®Þnh.

Nh− ch−¬ng I ®· nghiªn cøu th× ®Êt ®−îc cÊu t¹o tõ c¸c h¹t ®Êt s¾p xÕp mét

c¸ch tù nhiªn t¹o ra 3 pha r¾n, láng vμ khÝ. D−íi t¸c dông cña t¶i träng do c«ng

tr×nh truyÒn xuèng lμm ph¸ vì c¸c liªn kÕt tù nhiªn cña c¸c h¹t, chóng bÞ dÞch

chuyÓn lÌn chÆt vμo nhau lμm gi¶m lç rçng, gi¶m thÓ tÝch ®ã chÝnh lμ tÝnh nÐn lón

cña ®Êt.

Do ®Êt cã tÝnh nÐn lón nªn d−íi t¸c dông cña t¶i träng c«ng tr×nh ®Êt bÞ thay

®æi h×nh d¹ng, thay ®æi thÓ tÝch ta gäi ®Êt cã tÝnh biÕn d¹ng.

I. ThÝ nghiÖm nÐn ®Êt ë hiÖn tr−êng:

1. Dông cô thÝ nghiÖm:

- Bμn nÐn b»ng gang, thÐp hay bªt«ng cã diÖn tÝch kho¶ng 0,5m2 hoÆc 1m2 h×nh

trßn hoÆc h×nh vu«ng.

- Gi¸ truyÒn t¶i träng cã kh¾c v¹ch ®Õn 0,1mm.

- Bμn ®Æt t¶i ®Æt trªn gi¸ truyÒn.

- Kim chØ ®Ó x¸c ®Þnh ®é lón cña nÒn.

Trang 1

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

H×nh 2.1-1: ThÝ nghiÖm nÐn ®Êt ë hiÖn tr−êng

2. Tr×nh tù thÝ nghiÖm:

- §μo hè ®o ®Õn vÞ trÝ ®Æt mãng.

- §Æt m¸y ®o xuèng hè nh− h×nh 2.1-1.

- Sau khi bè trÝ m¸y xong ta ®Æt t¶i träng P (tÜnh t¶i) theo tõng cÊp t¨ng dÇn.

Mçi cÊp t¶i träng kho¶ng 20-50kN/m2 tuú theo tõng lo¹i ®Êt.

- §èi víi mçi cÊp t¶i träng ta ®o ®é lón cña nÒn ë tõng thêi ®iÓm kh¸c nhau t=30gi©y, 1, 2, 3, 5, 15, 30, 45, 60, 90, 120phót. NÕu gi÷a hai lÇn ®o liªn tiÕp mμ

®é lón cña nÒn kh«ng v−ît qu¸ 0,1mm th× ta tiÕp tôc t¸c dông cÊp t¶i träng

tiÕp theo.

- Cø tiÕp tôc t¸c dông t¶i träng t¨ng dÇn tõng cÊp nh− vËy cho ®Õn khi ®é lón cña bμn nÐn t¨ng ®ét ngét, ®Êt xung quanh bμn nÐn nøt nÎ hay ®Êt tråi lªn 2

bªn bμn nÐn míi th«i.

3. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm vμ c¸c ®Æc ®iÓm biÕn d¹ng:

a) BiÓu ®å “ ®é lón - thêi gian“:

- KÕt qu¶ thÝ nghiÖm: LÊy c¸c sè liÖu ®o ®−îc tõ thÝ nghiÖm nÐn, theo tõng cÊp

t

S

ta vÏ ®−îc biÓu ®å quan hÖ gi÷a ®é lón vμ thêi gian nh− sau:

Trang 2

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

H×nh 2.1.2: BiÓu ®å “®é lón - thêi gian”

- §Æc ®iÓm biÕn d¹ng: Qua biÓu ®å trªn ta thÊy r»ng øng víi mçi cÊp t¶i träng P

b) BiÓu ®å “ ®é lón - t¶i träng“:

- KÕt qu¶ thÝ nghiÖm: LÊy c¸c sè liÖu ®é lón theo thêi gian vμ t¶i träng t¨ng

P

P gh

P

t

S

S

a)

b)

tõng cÊp ta vÏ ®−îc biÓu ®å quan hÖ gi÷a ®é lón vμ t¶i träng nh− sau:

H×nh 2.1.3: a)BiÓu ®å “®é lón thêi gian - t¶i träng”

b) BiÓu ®å “®é lón - t¶i träng”

- §Æc ®iÓm biÕn d¹ng: Dùa vμo biÓu ®å “S - P” h×nh 2.1.3 b ta thÊy r»ng:

+ Khi míi t¨ng t¶i träng quan hÖ “S - P” gÇn nh− ®−êng th¼ng.

+ §o¹n tiÕp theo cã d¹ng ®−êng cong, ë ®©y t¶i träng t¨ng ®Òu nh−ng ®é lón

t¨ng nhanh.

+ §o¹n cuèi lμ ®−êng cong rÊt dèc, ë ®©y ®é lón t¨ng rÊt nhanh, ®ét ngét vμ ®Êt bÞ ph¸ ho¹i. Gi¸ trÞ t¶i träng khi ®ã gäi lμ t¶i träng giíi h¹n Pgh.

c) BiÓu ®å nÐn, në cña ®Êt:

- NÕu ta t¨ng t¶i träng tõng cÊp ®Õn gi¸ trÞ P1

qu¸ tr×nh gi¶m t¶i còng ®o ®é lón theo thêi gian ta sÏ thu ®−îc kÕt qu¶ nh−

biÓu ®å sau:

Trang 3

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

P

P1

0

Sd

b

S

Sdh

a

c

d

S

H×nh 2.1.4: BiÓu ®å nÐn, në cña ®Êt

- §Æc ®iÓm biÕn d¹ng: Dùa vμo biÓu ®å nÐn në ta thÊy:

+ Khi míi t¨ng t¶i träng ®Õn gi¸ trÞ P1

+ §Õn gi¸ trÞ P1 ta gi¶m t¶i tõng cÊp ta thÊy ®é lón gi¶m theo ®−êng cong ab gäi lμ ®−êng në .

+ Sau ®ã ta t¨ng t¶i träng trë l¹i ta thu ®−îc ®−êng cong nÐn bc. NÕu t¨ng t¶i träng ®Õn gi¸ trÞ P>P1 ta ®−îc ®−êng cong nÐn cd trïng víi ®−êng cong nÐn oa kÐo dμi.

+ Tæng biÕn d¹ng S cña ®Êt gåm 2 phÇn: biÕn d¹ng ®μn håi Sdh vμ biÕn d¹ng d− Sd.

• BiÕn d¹ng d− lμ biÕn d¹ng kh«ng håi phôc sau khi gi¶m t¶i. BiÕn d¹ng d− cña ®Êt chñ yÕu do lç rçng cña ®Êt gi¶m, c¸c h¹t ®Êt di

chuyÓn vμ dÞch s¸t vμo nhau khi liªn kÕt tù nhiªn bÞ ph¸ ho¹i.

• BiÕn d¹ng ®μn håi lμ biÕn d¹ng håi phôc ®−îc sau khi gi¶m t¶i do

c¸c nguyªn nh©n sau ®©y g©y ra:

*) BiÕn d¹ng ®μn håi cña c¸c h¹t ®Êt.

*) BiÕn d¹ng ®μn håi cña c¸c bäc khÝ kÝn cã trong ®Êt.

*) BiÕn d¹ng ®μn håi cña mμng n−íc kÕt hîp bao quanh h¹t ®Êt.

- NÕu chóng ta t¨ng t¶i träng ®Õn gi¸ trÞ P1

kú nμy nhiÒu lÇn ta sÏ ®−îc ®−êng quan hÖ ®é lón t¶i träng nh− sau:

Trang 4

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

0

P

P1

Sd

S

Sdh

S

H×nh 2.1.5: BiÓu ®å nÐn, në cña ®Êt

- Qua biÓu ®å h×nh 2.1.5 ta thÊy sau mçi lÇn t¨ng t¶i ®Õn P1 ®Êt ®Òu cã biÕn d¹ng ®μn håi vμ biÕn d¹ng d−. Sau nhiÒu lÇn lÆp l¹i biÕn d¹ng d− sÏ hÕt ®Êt chØ cßn biÕn d¹ng ®μn håi. Quan hÖ “S-P” trë thμnh ®−êng th¼ng. Lîi dông tÝnh chÊt nμy ®Ó kh¾c phôc biÕn d¹ng d− lín cña ®Êt ta th−êng ®Çm nÐn tr−íc nÒn ®Êt.

1

=

S

*

d) X¸c ®Þnh E0 tõ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm nÐn ®Êt ë hiÖn tr−êng: - NÕu t¶i träng t¸c dông lªn nÒn ®Êt chØ ®Õn gi¸ trÞ P khi ®ã quan hÖ “S – P” lμ tuyÕn tÝnh (nÒn ®−îc coi lμ vËt thÓ ®μn håi) th× ta cã thÓ tÝnh ®−îc m« ®un biÕn d¹ng E0 theo c«ng thøc cña lý thuyÕt ®μn håi sau:

P d

2μ− E 0

2

1

=

*

(2.1-2)

E 0

μ− S

P d

Trong ®ã:

S - §é lón cña bμn nÐn.

μ - HÖ sè në ngang cña ®Êt (hÖ sè po¸t x«ng).

P - T¶i träng t¸c dông lªn bμn nÐn.

d - §−êng kÝnh b¶n nÐn. Khi bμn nÐn h×nh vu«ng th× d=2

(2.1-1)

F - DiÖn tÝch bμn nÐn.

π

2− μ

1(

*)

=

m

khi ®ã ta cã:

Ta ®Æt

2

F

E

(2.1-4)

0 =

* Pm S

F π

Trang 5

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

(ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh tÝnh nÐn lón trong ®iÒu kiÖn kh«ng në h«ng trong phßng thÝ

nghiÖm - Theo TCVN 4200-86)

II. ThÝ nghiÖm nÐn ®Êt trong phßng:

§Ó x¸c ®Þnh tÝnh nÐn lón cña mÉu ®Êt trong ®iÒu kiÖn kh«ng në h«ng ta sö

dông m¸y nÐn. Nh÷ng bé phÇn chÝnh cña m¸y nÐn bao gåm:

- Hép nÐn.

- Bμn nÐn.

- Bé phËn t¨ng t¶i vμ hÖ thèng c¸nh tay ®ßn.

- ThiÕt bÞ ®o biÕn d¹ng.

Ngoμi ra ta cßn ph¶i cã c¸c dông cô kh¸c ®Ó x¸c ®Þnh ®é Èm, khèi l−îng riªng ...

1. Dông cô thÝ nghiÖm:

H×nh 2.1.6: ThÝ nghiÖm nÐn kh«ng në h«ng

- LÊy hép nÐn ra khái bμn m¸y ®Ó ®Æt mÉu ®Êt vμo.

- §Æt hép nÐn ®· l¾p xong mÉu lªn bμn nÐn, c©n b»ng hÖ thèng t¨ng t¶i. L¾p

®ång hå ®o biÕn d¹ng vμ c¨n chØnh.

- T¨ng t¶i träng theo tõng cÊp nh− sau:

+ §Êt sÐt ë tr¹ng th¸i dÎo ch¶y vμ ch¶y t¨ng theo cÊp 0,1kG/cm2 cho ®Õn

0,5 kG/cm2, 0,75 kG/cm2 vμ sau ®ã theo cÊp 1 kG/cm2.

+ §Êt sÐt ë tr¹ng th¸i dÎo mÒm vμ dÎo cøng t¨ng theo cÊp 0,25 kG/cm2

®Õn 0,5 kG/cm2 sau ®ã t¨ng theo cÊp 1 kG/cm2

§èi víi mçi cÊp ¸p lùc ta ®o biÕn d¹ng cña mÉu t¹i c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau

cho ®Õn khi ®é lón æn ®Þnh, tøc lμ biÕn d¹ng kh«ng v−ît qu¸ 0,01mm trong thêi

2. Tr×nh tù thÝ nghiÖm:

Trang 6

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

gian kh«ng Ýt h¬n 30 phót ®èi víi ®Êt c¸t, 3 giê ®èi víi ®Êt c¸t pha, 12 giê ®èi

víi ®Êt sÐt pha vμ ®Êt sÐt.

Ta biÕt r»ng khi bÞ nÐn b¶n th©n h¹t ®Êt coi nh− kh«ng bÞ nÐn lón, thÓ tÝch c¸c

h¹t kh«ng ®æi. Sù nÐn lón cña mÉu ®Êt d−íi t¸c dông cña mçi cÊp t¶i träng chñ

yÕu lμ do lç rçng bÞ thu hÑp vμ th−êng dïng sù biÕn ®æi cña hÖ sè rçng e ®Ó

biÓu thÞ, tøc lμ dïng ®−êng cong quan hÖ e-p ®Ó biÓu thÞ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm nÐn

lón kh«ng në h«ng.

e

e o

1e 2e 3e

p

0

p 1 p2

p3

3. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm:

- T¹i thêi ®iÓm ban ®Çu ta cã:

H×nh 2.1-7: §−êng cong quan hÖ e - p

Vh 0

V 0

Trong ®ã:

= (2.1-5) 1 1 + e 0

Vh0 - ThÓ tÝch h¹t ®Êt cña mÉu ®Êt.

V0 - ThÓ tÝch mÉu ®Êt ban ®Çu.

e0 - HÖ sè rçng cña mÉu ®Êt lóc ®Çu.

=

V

hi

V i

(2.1-6)

1

1 + e i

Trong ®ã:

Vh0 - ThÓ tÝch h¹t ®Êt cña mÉu ®Êt.

V0 - ThÓ tÝch mÉu ®Êt ban ®Çu.

e0 - HÖ sè rçng cña mÉu ®Êt lóc ®Çu.

- T−¬ng tù ®èi víi mçi cÊp t¶i träng pi ta cã.

=

V

hi

V i

(2.1-6)

1

1 + e i

Trong ®ã:

- T−¬ng tù ®èi víi mçi cÊp t¶i träng pi ta cã.

Trang 7

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

Vhi - ThÓ tÝch h¹t ®Êt cña mÉu ®Êt sau khi chÞu t¸c dông cña cÊp t¶i träng pi.

Vi - ThÓ tÝch mÉu ®Êt sau khi chÞu t¸c dông cña cÊp t¶i träng pi.

ei - HÖ sè rçng cña mÉu ®Êt sau khi chÞu t¸c dông cña cÊp t¶i träng pi.

−

=

=

)Δ V

V i

V ( 0

V 0

V× thÓ tÝch h¹t ®Êt tr−íc vμ sau khi nÐn kh«ng ®æi: Vh0=Vhi 1 +

1 +

1 +

1

1

1

e i

e i

e 0

Δ

=

e

VΔ =⇒

V 0

(2.1-7)

− +

e 0 1

1

ei e 0

V 0 + e 0

lμ h»ng sè nªn tõ CT 2.1-7 ta thÊy r»ng:

Do

V 0 1 e +

0

§èi víi mÉu ®Êt bÞ nÐn lón do thu hÑp lç rçng lμ chñ yÕu th× biÕn thiªn thÓ tÝch (ΔV) cña mÉu ®Êt tû lÖ bËc nhÊt víi biÕn thiªn cña hÖ sè lç rçng (Δe).

Ta cã: ΔV=F. ΔS; V0=F.H thay vμo 2.1-7 ta ®−îc:

=

. HF .

F

S.

i

(2.1-8)

− +

e 0 1

e i e 0

−

+

1(

)

e 0

=⇒ ee i 0

(2.1-9)

S i H

Trong ®ã:

F - DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang mÉu ®Êt.

H - ChiÒu cao ban ®Çu mÉu ®Êt.

Si - §é lón cña mÉu ®Êt do t¸c dông cña t¶i träng pi.

§Þnh luËt nÐn lón kh«ng në h«ng ®−îc lËp ra trªn c¬ së ph©n tÝch ®−êng cong

thÓ hiÖn quan hÖ e-p nh− h×nh 2.1-7. Khi biÕn thiªn ¸p lùc kh«ng lín ta cã thÓ dïng ®−êng th¼ng M1M2 ®Ó biÓu thÞ gÇn ®óng ®−êng cong nÐn lón cña ®Êt.

4. §Þnh luËt nÐn lón:

Trang 8

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

§−êng cong nÐn lón

oe

1e

M 1

α

M

2

2e

p

0

p 1

p 2

Ta cã:

−

−

(*

)

2

(2.1-10)

ppaee 1 Δ

=

= 1 2 Δ* pae

Trong ®ã:

Δp = p2-p1 - BiÕn thiªn ¸p lùc. Δe = e1-e2 - BiÕn thiªn hÖ sè rçng. a – HÖ sè nÐn lón.

Tõ CT 2.1-9 ta cã thÓ ph¸t biÓu ®Þnh luËt nÐn lón kh«ng në h«ng nh− sau:

H×nh 2.1-8: §−êng cong nÐn lón

Khi biÕn thiªn ¸p lùc nÐn lón (Δp) kh«ng lín th× biÕn thiªn hÖ sè rçng (Δe) tû lÖ bËc nhÊt víi biÕn thiªn ¸p lùc nÐn lón.

a) HÖ sè nÐn lón:

Tõ ®Þnh luËt nÐn lón ta t×m ra ®−îc hÖ sè nÐn lón nh− sau:

* ý nghÜa cña ®Þnh luËt nÐn lón:

(2.1-11)

2

HÖ sè nÐn lón a lμ mét chØ tiªu quan träng thÓ hiÖn tÝnh nÐn lón cña ®Êt.

§−êng cong nÐn lón e – p cμng dèc, hÖ sè a cμng lín th× tÝnh Ðp co cña ®Êt cμng lín vμ ng−îc l¹i.

Trong thùc tÕ x©y dùng th−êng dïng hÖ sè Ðp co víi ký hiÖu a1-2 (Tøc lμ hÖ sè Ðp co víi biÕn thiªn ¸p lùc tõ 100 – 200kN/m2) ®Ó ph©n chia c¸c møc nÐn lón cña ®Êt nh− sau:

a tg = α = = e 1 p e Δ p Δ − − e 2 p 1

B¶ng 2.1-1: HÖ sè nÐn lón

< 0,001

Kh«ng cã tÝnh nÐn lón

TÝnh nÐn lón cña ®Êt HÖ sè nÐn lón a1-2 m2/kN

Trang 9

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

0,001 – 0,005

TÝnh nÐn lón nhá

0,005 – 0,01

TÝnh nÐn lón võa

0,01 – 0,1

TÝnh nÐn lón lín

> 0,1

TÝnh nÐn lón rÊt lín.

b) X¸c ®Þnh ®é lón cña nÒn ®Êt:

Dùa vμo ®−êng cong nÐn lón e-p ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc ®é lón cña mÉu ®Êt d−íi

c¸c ¸p lùc kh¸c nhau:

Tõ CT 2.1-8 ta cã ®é lón cña mÉu ®Êt khi t¨ng t¶i tõ p1 lªn p2 lμ:

2

h-hS

=

=

1

2

h . 1

(2.1-12)

e 1 1

e − e + 1

Trong ®ã:

h1 - ChiÒu cao cña mÉu øng víi t¶i träng nÐn p1.

h2 - ChiÒu cao cña mÉu øng víi t¶i träng nÐn p2.

)

p 1

S

=>

=

h . 1

(2.1-13)

(p*a 2 1 +

Theo CT 2.1-11 ta cã e1 - e2 =a*(p2 - p1) − e 1

a

§Æt

vμ Δp = p2 – p1 ta cã S = a0*Δp*h1

0

a 1 e +

1

Trong ®ã: a0 lμ hÖ sè nÐn t−¬ng ®èi.

NÕu ¸p lùc ban ®Çu p1=0 th× h1 = H khi ®ã ®é lón cña m·u ®Êt lμ: **

Hp

S

=

a 0=

(2.1-14)

=>

II. C¸c ®Æc tr−ng biÕn d¹ng cña ®Êt:

a) HÖ sè nÐn lón (a) m2/kN:

§· tr×nh bμy ë trªn.

b) M« ®un biÕn d¹ng (E0):

- ë thÝ nghiÖm nÐn ®Êt ngoμi hiÖn tr−êng ta còng ®· x¸c ®Þnh ®−îc m« ®un biÕn

d¹ng E0 nh− CT 2.1-2.

- Ta còng cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc m« ®un biÕn d¹ng E0 tõ thÝ nghiÖm trong phßng

nh− sau:

XÐt mÉu ®Êt cã chiÒu cao H. MÉu chÞu nÐn mét lùc gi¶i ®Òu p trªn mÆt.

Trong tr¹ng th¸i Ðp kh«ng në h«ng ta cã biÕn d¹ng ngang t−¬ng ®èi:

0=

x εε = y

1. C¸c chØ tiªu ®Æc tr−ng cho tÝnh chÊt biÕn d¹ng cña ®Êt:

Trang 10

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

BiÕn d¹ng t−¬ng ®èi theo ph−¬ng z ®−îc tÝnh theo c«ng thøc cña lý thuyÕt ®μn

håi:

1(

=

=

−

ε z

(2.1-15)

S H

p E

2 2 μ 1 −

) μ

0

Trong ®ã:

μ - HÖ sè në ngang cña ®Êt.

E0 – m«®un biÕn d¹ng cña ®Êt.

MÆt kh¸c theo (CT 2.1-14) ta cã:

p

=

=

pa 0

(2.1-16)

S H

a 1 +

e 1

Tõ (2.1-15) vμ (2.1-16) ta cã:

1

e 1

E

1(

1(

p

=

−

−

=

=>

0

(2.1-17)

1

p E

+ a

) μ

) μ

a +

2 2 μ 1 −

2 2 μ 1 −

e 1

0

β

1 −=

§Æt

ta cã:

μ

2 2 μ 1 −

(2.1-18)

e 1

E

=

β

0

1 + a

(2.1-19)

β

hoÆc

a = 0

1 E

0

Cã nhiÒu nh©n tè ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh biÕn d¹ng cña ®Êt. Cã thÓ lμ nh©n tè chñ

quan (thuéc vÒ b¶n chÊt cña ®Êt) vμ läai nh©n tè kh¸ch quan (do cã t¸c ®éng bªn

ngoμi).

a) Nh©n tè chñ quan:

- §é chÆt ban ®Çu cña ®Êt: VÝ dô ®Êt rêi cã ®é chÆt cμng lín th× tÝnh biÕn d¹ng

cña nã cμng nhá.

- Liªn kÕt kÕt cÊu cña ®Êt: §èi víi ®Êt cã kÕt cÊu d¹ng h¹t cã ®é biÕn d¹ng nhá

h¬n rÊt nhiÒu so víi ®Êt cã kÕt cÊu d¹ng tæ ong hay kÕt cÊu b«ng.

- Lo¹i ®Êt: C¸c lo¹i ®Êt kh¸c nhau cã tÝnh biÕn d¹ng kh¸c nhau. §Êt dÝnh th−êng

cã tÝnh biÕn d¹ng lín h¬n so víi ®Êt rêi.

b) Nh©n tè kh¸ch quan:

- ¶nh h−ëng do c¸ch t¸c dông t¶i träng: Tõ ®−êng cong quan hÖ S-P h×nh 2.1-14

ta thÊy biÕn d¹ng cña ®Êt rÊt kh¸c nhau khi ta t¨ng t¶i, dì t¶i vμ nÐn l¹i.

2. C¸c nh©n tè ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh biÕn d¹ng cña ®Êt:

Trang 11

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

- ¶nh h−ëng do tèc ®é gia t¶i: Víi cïng gi¸ trÞ t¶i träng nh− nhau nh−ng nÕu tèc

®é gia t¶i cμng lín th× ®é biÕn d¹ng cμng lín.

- ¶nh h−ëng cña t¶i träng ®éng: So víi t¶i träng tÜnh th× t¶i träng ®éng g©y ra

biÕn d¹ng lín h¬n.

Bμi 2:

TÝnh chÊt thÊm cña ®Êt

Ta ®· biÕt r»ng trong ®Êt cã chøa nhiÒu lç rçng liªn th«ng víi nhau nªn n−íc tù

do cã thÓ ch¶y bªn trong khèi ®Êt tõ n¬i cã ¸p lùc cao ®Õn n¬i cã ¸p lùc thÊp ®ã

chÝnh lμ tÝnh thÊm cña ®Êt.

§èi víi c¸c lo¹i ®Êt cã kÝch th−íc c¸c h¹t bÐ tõ h¹t c¸t trë xuèng th× c¸c lç rçng

th−êng rÊt nhá vμ quanh co, kh«ng theo mét ®−êng th¼ng nªn tèc ®é thÊm qua ®Êt

rÊt chËm nªn nã thuéc lo¹i thÊm ch¶y tÇng.

V× vËy ®èi víi c¸c lo¹i ®Êt nμy ®Ó nghiªn cøu hiÖn t−îng thÊm ta cã thÓ ¸p dông

®Þnh luËt Darcy nh− sau:

1. §Þnh luËt thÊm Darcy.

=

* tiFkQ

*

*

(2.2-1)

Trong ®ã:

Q – L−îng n−íc thÊm qua mÆt c¾t F trong thêi gian t (m3).

F – DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang dßng thÊm (m2).

t – Thêi gian thÊm.

k – HÖ sè thÊm (m/s).

i - §é dèc thuû lùc.

=

v

Ta cã vËn tèc thÊm

Thay vμo CT 2.2-1 ta ®−îc:

Q * tF

=

ikv

*

(2.2-2)

Tõ c«ng thøc 2.2-2 ta thÊy r»ng khi qu¸ tr×nh thÊm n−íc trong ®Êt diÔn ra theo

qui luËt ch¶y tÇng th× vËn tèc thÊm (v) tû lÖ thuËn víi ®é dèc thuû lùc (i).

Ta thÊy khi i=1 th× v=k => k chÝnh lμ vËn tèc thÊm khi ®é dèc thuû lùc b»ng ®¬n

vÞ. Do i kh«ng cã thø nguyªn nªn k cã ®¬n vÞ lμ m/s.

L−u l−îng n−íc thÊm tû lÖ víi diÖn tÝch mÆt c¾t ngang dßng thÊm, víi ®é dèc (gradien) thuû lùc vμ víi thêi gian thÊm.

2. §é dèc thuû lùc ban ®Çu trong ®Êt sÐt.

Trang 12

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

- Qua nhiÒu kÕt qu¶ thÝ nghiÖm ta thÊy ®èi víi ®Êt h¹t th« (sái, cuéi, ®¸…) vËn tèc thÊm sÏ t¨ng lªn. Khi vËn tèc thÊm v−ît qua vËn tèc thÊm giíi h¹n (vgh) th× quan hÖ gi÷a v vμ i kh«ng cßn lμ quan hÖ tuyÕn tÝnh n÷a khi ®ã qu¸ tr×nh thÊm trong ®Êt

tu©n theo qui luËt thÊm ch¶y rèi. Khi ®ã ®Þnh luËt thÊm Darcy kh«ng cßn ®óng n÷a.

- §èi víi ®Êt c¸t, ®Êt c¸t pha quy luËt thÊm tu©n theo qui luËt ch¶y tÇng. V× vËy

ta cã thÓ sö dông ®Þnh luËt thÊm Darcy ®Ó nghiªn cøu hiÖn t−îng thÊm.

- §èi víi ®Êt sÐt do sù ¶nh h−ëng cña n−íc kÕt hîp nªn qui luËt thÊm cña ®Êt sÐt

phøc t¹p h¬n so víi qui luËt thÊm cña ®Êt c¸t.

Do tÝnh nhít cña n−íc kÕt hîp lμm c¶n trë kh¶ n¨ng thÊm cña ®Êt sÐt, v× vËy

muèn cho hiÖn t−îng thÊm x¶y ra trong ®Êt sÐt th× ®é dèc thuû lùc ph¶i ®ñ lín

v−ît qua ®é dèc thuû lùc nμo ®ã ®Ó kh¾c phôc sù c¶n trë cña líp n−íc kÕt hîp. §é dèc thuû lùc ®ã chÝnh lμ ®é dèc thuû lùc ban ®Çu cña ®Êt sÐt (ib®).

v

v

3

II

I

® b

k(i-i )

ki = v

= v

vgh

k i

=

v

2

i

i

0

0

1 1'

i b®

a)

b)

H×nh 2.2-1: a) §−êng quan hÖ v-i cña ®Êt h¹t th«

Qua h×nh 2.2-1 ta cã thÓ thÊy ngay ®−îc sù kh¸c nhau vÒ quan hÖ v-i gi÷a ®Êt c¸t

vμ ®Êt sÐt:

+ §èi víi ®Êt c¸t ®−êng quan hÖ v-i lμ ®−êng th¼ng ®i qua gèc to¹ ®é.

+ §èi víi ®Êt sÐt th× quan hÖ v-i ®−îc chia lμm 3 ®o¹n: ®o¹n thø nhÊt biÓu diÔn ®é dèc thuû lùc ban ®Çu (ib®), hiÖn t−îng thÊm b¾t ®Çu s¶y ra trong ®Êt quan hÖ v-i chuyÓn dÇn theo ®−êng cong tõ ®iÓm 1 sang ®iÓm 2 råi sau ®ã cã

d¹ng gÇn nh− ®−êng th¼ng.

Trong thùc tÕ rÊt khã x¸c ®Þnh ®−îc ®o¹n cong 1-2 v× vËy ng−êi ta th−êng thay ®−êng cong quan hÖ v-i 0-1-2-3 b»ng ®−êng g·y 0-1’-3. Trong ®ã ®iÓm 1’ lμ giao ®iÓm cña ®−êng 2-3 víi trôc hoμnh. Khi ®ã coi ®iÓm 1’ t−¬ng øng víi ib® tøc lμ khi ®é dèc thuû lùc bÐ h¬n ib® th× hiÖn t−îng thÊm ch−a x¶y ra, cßn sau ®ã th× tiÕn hμnh theo qui luËt ®−êng th¼ng v=k(i-ib®).

b) §−êng quan hÖ v-i cña ®Êt c¸t (I) vμ ®Êt sÐt (II).

3. HÖ sè thÊm vμ c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh thÊm cña ®Êt.

Trang 13

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

HÖ sè thÊm lμ chØ tiªu ®Æc tr−ng cho tÝnh thÊm cña ®Êt, nã thÓ hiÖn kh¶ n¨ng

thÊm cña ®Êt vμ chÞu ¶nh h−ëng c¸c yÕu tè sau:

- §é rçng cña ®Êt: §Êt cã ®é rçng cμng lín th× kh¶ n¨ng thÊm cμng lín hay ®é

rçng tû lÖ thuËn víi hÖ sè thÊm.

- KÝch th−íc vμ h×nh d¹ng c¸c h¹t còng nh− cÊp phèi cña ®Êt:

- §é b·o hoμ vμ c¸c tói khÝ kÝn:

- Lo¹i cation vμ bÒ dμy líp hÊp phô hót b¸m víi kho¸ng vËt sÐt.

- §é nhít cña n−íc trong ®Êt.

§Ó x¸c ®Þnh hÖ sè thÊm k ta ph¶i tiÕn hμnh c¸c thÝ nghiÖm thÊm sau:

4. ThÝ nghiÖm thÊm víi cét n−íc cè ®Þnh.

ThÝ nghiÖm nμy dïng ®Ó x¸c ®Þnh hÖ sè thÊm k cña ®Êt h¹t th« nh− cuéi vμ c¸t.

(1) Ph¹m vi ¸p dông:

Dông cô thÝ nghiÖm gäi lμ thÊm kÕ cã cÊu t¹o nh− h×nh vÏ sau:

èng cÊp n−íc

MNC§

èng ®o ¸p kÕ

C

èng hót ch©n kh«ng

B

h

L−íi thÐp vμ líp läc cuéi

MÉu ®Êt

L

A

(2) Dông cô thÝ nghiÖm:

H×nh 2.2-2:ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm cét n−íc cè ®Þnh

- MÉu ®Êt sau khi chÕ bÞ ®−îc ®Æt vμo èng h×nh trô.

- §ãng van A, B hót hÕt ch©n kh«ng cho mÉu qua van C.

(3) Tr×nh tù thÝ nghiÖm:

Trang 14

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

- §ãng van C, më van A vμ B. Dïng van A ®Ó khèng chÕ vËn tèc thÊm.

- Dßng thÊm diÔn ra liªn tôc cho ®Õn khi ®¹t tr¹ng th¸i æn ®Þnh (mùc n−íc trong

c¸c èng ¸p kÕ kh«ng thay ®æi). §o l−u l−îng dßng thÊm trong kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh t(s) ta thu ®−îc l−u l−îng Q(mm3).

- Tõ CT cña ®Þnh luËt Darcy ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc hÖ sè thÊm k:

(4) KÕt qu¶ thÝ nghiÖm:

= = k (2.2-3) Q * tiF * LQ * thF * *

Trong ®ã:

Q – L−u l−îng thu ®−îc trong thêi gian t(s).

F – DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña mÉu (mm2).

h - §é chªnh cña mùc ¸p kÕ (mm).

L – Kho¶ng c¸ch cña c¸c ®iÓm g¾n ¸p kÕ (mm).

Ph¶i tiÕn hμnh thÝ nghiÖm víi c¸c vËn tèc thÊm kh¸c nhau ®Ó tÝnh gi¸ trÞ k trung

b×nh.

5. ThÝ nghiÖm thÊm víi cét n−íc gi¶m dÇn.

(1) Ph¹m vi ¸p dông:

§Ó x¸c ®Þnh hÖ sè thÊm cña ®Êt h¹tmÞn nh− c¸t mÞn, bôi vμ ®Êt sÐt.

(2) Dông cô thÝ nghiÖm:

®−êng kÝnh kh¸c nhau

A

B

C

D

N−íc ®−a vμo lμm ®Çy èng ®o ¸p

1 h

E

2 h

L−íi thÐp vμ líp läc cuéi

l

MÉu ®Êt

MNC§

§¸y ®ôc lç

Dông cô thÝ nghiÖm gäi lμ thÊm kÕ cã cÊu t¹o nh− h×nh vÏ sau:

Trang 15

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

H×nh 2.2-3:ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm cét n−íc thay ®æi

(3) Tr×nh tù thÝ nghiÖm:

- Cho mÉu ®Êt vμo trong èng h×nh trô

- Më van C, D, E ®ãng van A, B. B¬m n−íc qua van D ®Õn ®é cao h1 trong èng ®o ¸p so víi mùc n−íc cè ®Þnh trong chËu n−íc.

- §ãng van D l¹i, cho n−íc thÊm qua mÉu ®Êt.

- Sau c¸c kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh ta ghi l¹i chiÒu cao cña n−íc trong èng

®o ¸p. ThÝ nghiÖm ®−îc lÆp l¹i víi c¸c èng ®o ¸p cã ®−êng kÝnh kh¸c nhau

®Ó tõ ®ã tÝnh ®−îc gi¸ trÞ k trung b×nh.

(4) KÕt qu¶ thÝ nghiÖm:

- T¹i thêi ®iÓm t1 cét n−íc trong èng ®o ¸p lμ h1. Sau kho¶ng thêi gian dt thÓ tÝch n−íc thÊm qua mÉu lμ dQ øng víi cét n−íc trong èng ®o ¸p cã tiÕt diÖn

a h¹ thÊp mét ®o¹n dh. Khi ®ã ta cã:

dQ *−= dha (2.2-4)

- ë t¹i thêi ®iÓm t cét n−íc trong èng ®o ¸p lμ h khi ®ã ®é dèc thuû lùc i =

h/L

- MÆt kh¸c theo ®Þnh luËt Darcy ta cã:

= = * kdtFikdQ * * * * * dtF (2.2-5) h L

- Tõ CT 2.2-4 vμ 2.2-5 ta cã:

t

−= dt dh (2.2-6) * La Fhk * *

−= =>

∫

3 h dh h

t

2 ∫ dt 1

1 h

La * Fk *

2

−= − = [ln( ) ln( )] ln − tt 1 h 2 h 1 * La * Fk * La * Fk h 1 h 2

= k ln( ) La * − ttF ( 2 ) 1 h 1 h 2 (2.2-7)

= hoÆc k 3,2 lg( ) La * − ( ttF 2 ) 1 h 1 h 2

D−íi ®©y ta cã b¶ng liÖt kª hÖ sè thÊm cña mét sè lo¹i ®Êt th−êng gÆp.

Trang 16

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

B¶ng 2.2-1: HÖ sè thÊm cña mét sè lo¹i ®Êt th−êng gÆp

Lo¹i ®Êt HÖ sè thÊm k (cm/s) Kh¶ n¨ng thÊm

C¸t 6.10-1 - 6.10-4 ThÊm rÊt tèt

C¸t pha ThÊm tèt 6.10-3 - 6.10-6

SÐt pha ThÊm trung b×nh 6.10-5 - 6.10-8

SÐt ThÊm yÕu 6.10-7 - 6.10-10

2. X¸c ®Þnh hÖ sè thÊm (k) ë hiÖn tr−êng

Trang 17

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

Bμi 3:

C−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt

I. Kh¸i niÖm c−êng ®é chèng c¾t:

Ta biÕt r»ng ®Êt ®−îc t¹o thμnh tõ c¸c h¹t ®Êt, gi÷a c¸c h¹t ®Êt cã lùc liªn kÕt kÕt

cÊu do ma s¸t gi÷a c¸c h¹t ®Êt, sù s¾p xÕp xen cμi gi÷a c¸c h¹t, lùc liªn kÕt gi÷a c¸c h¹t ®Êt víi nhau vμ víi n−íc…Khi khèi ®Êt chÞu t¸c dông cña mét lùc ®Õn mét gi¸ trÞ nμo ®ã th¾ng ®−îc lùc liªn kÕt kÕt cÊu cña ®Êt th× khèi ®Êt bÞ ph¸ ho¹i do c¸c h¹t

tr−ît lªn nhau. Nh− vËy ®Êt cã kh¶ n¨ng chèng c¾t vμ kh¶ n¨ng chèng c¾t ®ã ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng c−êng ®é chèng c¾t τ0. VËy ta cã thÓ ®Þnh nghÜa c−êng ®é chèng c¾t nh− sau:

- Kh¸i niÖm: C−êng ®é chèng c¾t τ0 lμ lùc chèng tr−ît lín nhÊt trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch t¹i mÆt tr−ît khi khèi ®Êt nμy tr−ît lªn khèi ®Êt kia.

N¨m 1773, dùa vμo c¸c kÕt qu¶ thÝ nghiÖm c¾t ®èi víi ®Êt c¸t vμ ®Êt dÝnh

Coulomb(nhμ khoa häc ng−êi Ph¸p) ®· x¸c ®Þnh ®−îc c−êng ®é chèng c¾t cña tõng

lo¹i ®Êt nh− sau:

ϕστ

tg*

0 =

+ §èi víi ®Êt c¸t:

(2.3-1)

ϕστ

=

tg +

*

c

0

+ §èi víi ®Êt dÝnh:

(2.3-2)

τ0 - C−êng ®é chèng c¾t t¹i mét ®iÓm trªn mÆt c¾t. σ - øng suÊt ph¸p t¸c dông lªn mÆt c¾t t¹i ®iÓm ®ã.

Trong ®ã:

ϕ - Gãc ma s¸t trong cña ®Êt.

c – Lùc dÝnh ®¬n vÞ cña ®Êt.

§Ó nghiªn cøu vμ x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng cho søc chèng c¾t cña ®Êt ta dùa vμo c¸c

thÝ nghiÖm c¾t ®Êt sau.

II. ThÝ nghiÖm c¾t ®Êt trùc tiÕp ( Theo TCVN 4199-86).

1. ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm:

- M¸y c¾t cã 2 lo¹i:

+ M¸y lo¹i A: Lùc c¾t t¨ng theo tõng cÊp, viÖc t¨ng t¶i cã thÓ dïng n−íc hoÆc

ch×.

+ M¸y lo¹i B: Lùc c¾t t¨ng liªn tôc theo tèc ®é æn ®Þnh cho tr−íc.

Trang 18

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

- Hép c¾t gåm 2 phÇn trªn vμ d−íi.

- TÊm Ðp truyÒn lùc th¼ng ®øng lªn mÉu cÇn ®¶m b¶o cã thÓ cho thªm hoÆc

tho¸t n−íc cho mÉu.

- M¸y nÐn ®Ó nÐn mÉu.

Q

N¾p nÐn

Hép c¾t trªn

T

§¸ thÊm

Hép c¾t d−íi

T

BÖ m¸y

Bi tr¬n

- §ång hå ®o biÕn d¹ng ®øng vμ ngang cña mÉu

H×nh 2.3-1: ThiÕt bÞ m¸y c¾t trùc tiÕp

2. Tr×nh tù thÝ nghiÖm:

Nh»m xÐt ®Õn ¶nh h−ëng cña møc ®é cè kÕt vμ ¸p lùc n−íc lç rçng ®Õn c−êng

®é chèng c¾t cña ®Êt th× ta còng cã thÓ tiÕn hμnh c¾t ®Êt theo 3 ph−¬ng ph¸p: C¾t

nhanh, c¾t chËm vμ cè kÕt c¾t nhanh.

a) Ph−¬ng ph¸p c¾t nhanh: lμ c¾t c¸c mÉu kh«ng nÐn cè kÕt tr−íc vμ kh«ng tho¸t

n−íc trong qu¸ tr×nh c¾t.

- MÉu ®Êt sau khi sö lý ®−îc ®−a vμo hép c¾t.

- Ta tiÕn hμnh t¸c dông lùc nÐn Q vμ lùc c¾t T cïng lóc (tøc thêi) ®Ó mÉu bÞ

ph¸ ho¹i mμ ch−a kÞp tho¸t n−íc.

- LËp l¹i b−íc trªn víi c¸c cÊp t¶i träng nÐn lín h¬n.

Ph−¬ng ph¸p nμy th−êng ®−îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng chèng c¾t ϕ, c nh»m phôc vô tÝnh to¸n æn ®Þnh c¸c m¸i dèc cña c«ng tr×nh b»ng ®Êt míi ®¾p hay tÝnh

søc chÞu t¶i cña nÒn ®Êt dÝnh trong ®iÒu kiÖn tho¸t n−íc kh«ng thuËn lîi vμ thêi

gian x©y dùng nhanh.

b) Ph−¬ng ph¸p c¾t chËm: lμ c¾t c¸c mÉu cã nÐn cè kÕt tr−íc vμ tho¸t n−íc trong

qu¸ tr×nh c¾t.

- MÉu ®Êt sau khi sö lý ®−îc ®−a vμo hép c¾t. PhÝa trªn mÆt mÉu ®Æt ®¸ tho¸t

n−íc ®Ó mÉu tho¸t n−íc trong qu¸ tr×nh cè kÕt.

- Ta tiÕn hμnh t¸c dông lùc nÐn Q, ®Ó cho mÉu lón, cè kÕt hoμn toμn ta míi

t¨ng dÇn lùc c¾t T ®Ó c¾t mÉu ®Êt.

Trang 19

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

- LËp l¹i b−íc trªn víi c¸c cÊp t¶i träng nÐn Q lín h¬n.

Ph−¬ng ph¸p nμy th−êng ®−îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng chèng c¾t ϕ, c nh»m phôc vô tÝnh to¸n æn ®Þnh c¸c m¸i dèc trong ®Êt nguyªn thæ hay tÝnh søc chÞu t¶i

cña nÒn ®Êt dÝnh trong ®iÒu kiÖn tho¸t n−íc dÔ dμng vμ thêi gian x©y dùng chËm.

c) Ph−¬ng ph¸p c¾t nhanh cè kÕt: lμ c¾t c¸c mÉu cã nÐn cè kÕt tr−íc vμ kh«ng tho¸t

n−íc trong qu¸ tr×nh c¾t.

- MÉu ®Êt sau khi sö lý ®−îc ®−a vμo hép c¾t. PhÝa trªn mÆt mÉu ®Æt ®¸ tho¸t

n−íc ®Ó mÉu tho¸t n−íc trong qu¸ tr×nh cè kÕt.

- Ta tiÕn hμnh t¸c dông lùc nÐn Q, ®Ó cho mÉu lón, cè kÕt hoμn toμn ta míi t¨ng nhanh lùc c¾t T ®Ó c¾t mÉu ®Êt sao cho n−íc lç rçng kh«ng kÞp tho¸t ra

ngoμi.

- LËp l¹i b−íc trªn víi c¸c cÊp t¶i träng nÐn Q lín h¬n.

Ph−¬ng ph¸p nμy th−êng ®−îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng chèng c¾t ϕ, c nh»m phôc vô tÝnh to¸n cho c¸c tr−êng hîp trung gian gi÷a hai ph−¬ng ph¸p trªn.

3. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm:

- øng víi mçi cÊp t¶i träng Q t¸c dông lªn mÉu g©y ra øng suÊt σ = Q/F lªn mÆt mÉu ta thu ®−îc lùc c¾t T t−¬ng øng hay øng suÊt c¾t ë mÆt ph¼ng chÞu c¾t lμ τ0 = T/F.

- Dùa vμo c¸c sè liÖu thu ®−îc tõ thÝ nghiÖm qua c¸c lÇn t¨ng t¶i träng (tèi

τ0

τ0

ϕ

c

ϕ

ϕ

0

0

thiÓu 3 lÇn) ta vÏ trªn biÓu ®å quan hÖ σ - τ0 ta cã kÕt qu¶ nh− sau:

τ = σ t g ϕ +

τ = σ t g

τ3 τ2 τ1

τ3 τ2 τ1

c

σ

σ

0

0

σ3

σ1 σ2

σ3

σ1 σ2 a)

b)

H×nh 2.3-2: BiÓu ®å quan hÖ σ - τ0

a) §èi víi ®Êt c¸t b) §èi víi ®Êt dÝnh

tg*

ϕστ

0 =

+ §èi víi ®Êt c¸t: Ta ®−îc ®−êng th¼ng ®i qua gèc to¹ ®é cã ph−¬ng tr×nh:

Trang 20

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

+ §èi víi ®Êt dÝnh: Ta ®−îc ®−êng th¼ng kh«ng ®i qua gèc to¹ ®é mμ c¾t

ϕστ

=

*

tg +

c

0

trôc tung t¹i ®iÓm cã tung ®é c cã ph−¬ng tr×nh:

Trong ®ã:

τ0 – C−êng ®é kh¸ng c¾t cña mÉu ®Êt. ϕ - Gãc nghiªng cña ®−êng th¼ng quan hÖ σ - τ0 víi ph−¬ng ngang. c – Tung ®é giao ®iÓm gi÷a trôc tung víi ®−êng th¼ng quan hÖ σ - τ0

Theo Coulomb th× tgϕ biÓu thÞ tÝnh ma s¸t cßn c biÓu thÞ sù liªn kÕt gi÷a c¸c h¹t. Ta gäi ϕ lμ gãc ma s¸t trong cña ®Êt vμ c lμ lùc dÝnh ®¬n vÞ. §©y chÝnh lμ hai chØ tiªu ®Æc tr−ng cña c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt.

4. −u nh−îc ®iÓm cña thÝ nghiÖm c¾t trùc tiÕp:

- −u ®iÓm:

+ Dông cô thÝ nghiÖm vμ thao t¸c ®¬n gi¶n.

+ C¶ øng suÊt c¾t vμ øng suÊt ph¸p trªn mÆt tr−ît ®−îc ®o trùc tiÕp.

- Nh−îc ®iÓm:

+ Gi¶ thiÕt øng c¾t tiÕp ph©n bè ®Òu trªn mÆt tr−ît nh−ng thùc tÕ kh«ng ph¶i

nh− vËy. Thùc tÕ øng suÊt c¾t tËp trung quanh mÐp nhiÒu h¬n.

+ MÉu ®Êt bÞ c¾t trªn mét mÆt tr−ît cè ®Þnh ®−îc ®Þnh tr−íc lμ kh«ng hîp lý.

+ Trong qu¸ tr×nh c¾t ®Êt diÖn tÝch mÆt c¾t cμng ngμy cμng nhá do vËy øng suÊt

c¾t kh«ng ph¶i lμ gi¸ trÞ cè ®Þnh.

§Ó kh¾c phôc nh÷ng nh−îc ®iÓm trªn cña thÝ nghiÖm c¾t trùc tiÕp ta sö dông

thiÕt bÞ thÝ nghiÖm cho kÕt qu¶ chÝnh x¸c h¬n ®ã lμ thÝ nghiÖm b»ng m¸y nÐn ba

trôc.

III. §iÒu kiÖn c©n bμng giíi h¹n mohr – rankine.

1. Tr¹ng th¸i c©n b»ng t¹i mét ®iÓm:

XÐt mét ®iÓm M n»m trong nÒn ®Êt. D−íi t¸c dông cña t¶i träng nμo ®ã th× t¹i M

n»m trong vïng chÞu ¶nh h−ëng cña t¶i träng ®ã sÏ xuÊt hiÖn øng suÊt gåm øng suÊt ph¸p σ vμ øng suÊt tiÕp τ. Gäi c−êng ®é kh¸ng c¾t cña ®Êt lμ τ0 th×:

- Khi øng suÊt c¾t t¹i M tho¶ m·n ®iÒu kiÖn τ < τ0 th× ®iÓm M ë tr¹ng th¸i c©n

b»ng bÒn (c©n b»ng æn ®Þnh).

- Khi øng suÊt c¾t t¹i M tho¶ m·n ®iÒu kiÖn τ = τ0 th× ®iÓm M ë tr¹ng th¸i c©n giíi h¹n. Lóc ®ã c¸c h¹t ®Êt tr−ît lªn nhau t¹o thμnh mÆt tr−ît ®i qua ®iÓm

M.

Trang 21

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

2. §iÒu kiÖn c©n b»ng Mohr - Rankine:

q

σ

zσ

3

σ

M

zxτ

1

τxzσx

σx

M

M

xzτ

α

σ

0α

3

σ

1

τzx σz

Trªn h×nh ta biÓu diÔn tr¹ng th¸i øng suÊt t¹i M gåm c¸c thμnh phÇn øng suÊt theo ph−¬ng x-z: σx, σz, τxz vμ øng suÊt chÝnh σ1, σ3 (øng suÊt chÝnh lμ øng suÊt ph¸p trªn mÆt chÝnh, mÆt chÝnh lμ mÆt cã øng suÊt tiÕp b»ng 0).

H×nh 2.3-3: Tr¹ng th¸i øng suÊt M trong nÒn ®Êt

2

+ σσ x

z

− σσ x

z

=

±

σ

- Theo lý thuyÕt søc bÒn vËt liÖu ta cã:

3,1

2 τ xz

2

2

⎛ ⎜ ⎝

⎞ +⎟ ⎠

−=

tg

α 2 0

(2.3-3)

τ 2 xz σσ − x

z

(2.3-4)

Trong ®ã:

α0 – Gãc t¹o bëi ph−¬ng chÝnh víi trôc x.

3

- Dùa vμo gi¸ trÞ cña øng suÊt chÝnh σ1, σ3 ta sÏ vÏ ®−îc vßng trßn øng suÊt (vßng trßn Mohr) biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a øng suÊt ph¸p σ vμ øng suÊt tiÕp τ trªn mÆt ph¼ng bÊt kú ®i qua ®iÓm M.

0,

1 σσ + 2

3

) vμ b¸n - Trªn hÖ to¹ ®é σ - τ vßng trßn Mohr cã to¹ ®é t©m lμ (

1 σσ − 2

. kÝnh R=

- Theo h×nh vÏ 2.3-4 ta cã øng suÊt t¹i M trªn mÆt ph¼ng bÊt kú lμm víi

+

−

3

1

1

σσσσ 3 +

σ

=

cos

α 2

2

ph−¬ng øng suÊt chÝnh nh nhÊt gãc α lμ:

2 − σσ 3

1

=

τ

sin

α 2

2

(2.3-5)

Trang 22

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

τ0

τ0

c

c

0

τ = σ t g ϕ +

0

I

τ = σ t g ϕ +

ταtr

ϕ

ϕ

2

τ

α

c

c

tr

ϕ

2α

σ

σ

σ

0

0'

0

σ3

σ3

σ1

σ1

a)

Cσαtr b)

H×nh 2.3-4: Vßng trßn øng suÊt (Vßng trßn Mohr)

a) Vßng trong Mohr tr¹ng th¸i c©n b»ng bÒn

b) Vßng trong Mohr tr¹ng th¸i c©n b»ng giíi h¹n

=

=

+

c

τ α

ϕστ α

tr

tgtr

0

- §iÒu kiÖn c©n b»ng giíi h¹n t¹i mét ®iÓm lμ τ = τ0. Khi ®ã mÆt tr−ît t¹o víi ph−¬ng øng suÊt chÝnh nhá nhÊt gãc αtr. Theo ®Þnh luËt Coulomb vÒ c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt ta cã:

(2.3-6)

α τσ ,

tr α

tr

+

−

1

1

3

=

σσσσ 3 −

cos

σ α

tr

α 2 tr

2

(2.3-7)

2 σσ − 3

1

=

sin

τ α

tr

α 2 tr

2

- Tõ 2.3-6 vμ 2.3-7 ta thÊy ®iÓm I lμ ®iÓm duy nhÊt võa n»m trªn vßng trßn Mohr võa n»m trªn ®−êng th¼ng Coulomb, vËy I lμ tiÕp ®iÓm cña hai ®−êng nμy. Ta thÊy αtr = 45+ϕ/2

- Tõ ΔCIO’ ta cã:

nh− sau: - Theo 2.3-5 ta t×m ®−îc ®iÓm I trªn vßng trßn Mohr cã to¹ ®é

1

) − σσ ( 3

1

1

= ϕ = = sin 2.3-8 2 ) ϕ σσ + ( 3 IC ' CO − σσ 3 1 + 2 cot gc + σσ 3 ϕ + cot gc 2

=>

1

+ 2 c = σσ 3 + − ϕ ϕ cos − ϕ 1 1 sin sin ϕ sin 1

0

2

Ta cã:

ϕ

0

ϕ ϕ

ϕ ϕ

0

= = + tg 45( )2/ + − + − 1 1 sin sin sin sin 90 90 sin sin

0

ϕ

ϕ ) ϕ

ϕ

ϕ sin

− = + = tg 45( )2/ 90 0 − cos − 1 sin( sin 90 sin

Trang 23

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

2

0

0

VËy

1

+ ϕ + + ϕ 45( 2)2/ ctg 45( )2/ (2.3-9) = σσ tg 3

2

0

§èi víi ®Êt c¸t c=0 ta cã:

45(

)2/

(2.3-10)

1

C«ng thøc 2.3-9 vμ 2.3-10 chÝnh lμ c¸c ®iÒu kiÖn c©n b»ng giíi h¹n Mohr-Coulomb.

Ngoμi ra ®iÒu kiÖn c©n b»ng giíi h¹n cßn cã thÓ biÓu diÔn th«ng qua quan hÖ gi÷a

c¸c øng suÊt thμnh phÇn theo hÖ trôc xoy nμo ®ã:

σσ + x

z

σσ − x

z

σ

=

±

3,1

2 τ xz

2

2

2 ⎞ +⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎝

Thay vμo 2.3-8 ta ®−îc:

2

+

)

2

ϕ

=

sin

(2.3-11)

2

− σσ ( y +

x + σσ (

cot

2

2 τ 4 xy ϕ gcy )

x

§èi víi ®Êt c¸t c=0 ta cã:

2

+ ϕ = tg σσ 3

2

2 τ 4 xy 2

x

+ ) ϕ = sin (2.3-12) ) − σσ ( y x + σσ ( y

ý nghÜa:

NÕu mét ®iÓm trong ®Êt ë tr¹ng th¸i c©n b»ng giíi h¹n th× trÞ sè øng suÊt t¹i ®iÓm

®ã tho¶ m·n mét trong c¸c ®¼ng thøc tõ 2.3-8 ®Õn 2.3-12. Ng−îc l¹i, mét ®iÓm nμo

®ã cã øng suÊt tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn trªn th× ®iÓm ®ã ë tr¹ng th¸i c©n b»ng giíi

h¹n.

IV. ThÝ nghiÖm c¾t b»ng m¸y nÐn ba trôc.

1. ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm:

§Ó thùc hiÖn thÝ nghiÖm nμy ta sö dông m¸y nÐn 3 trôc nh− h×nh . M¸y gåm c¸c

bé phËn chÝnh sau:

- Mμng cao su bäc mÉu ®Êt (1).

- èng h×nh trô b»ng thuû tinh hay nhùa trong (2).

- BÖ m¸y (3), chãp mò (4).

- ThiÕt bÞ truyÒn t¶i th¼ng ®øng (5).

- Bμn nÐn (6).

- §¸ xèp tho¸t n−íc (7).

- Van x¶ khÝ (8).

- èng vμ van b¬m n−íc vμo (9).

- èng vμ van tho¸t n−íc tõ mÉu ®Êt (10).

- èng vμ van dïng ®Ó ®o ¸p lùc n−íc lç rçng (11).

Trang 24

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

H×nh 2.3-5: M¸y nÐn 3 trôc

2. Tr×nh tù thÝ nghiÖm:

Còng gièng nh− ph−¬ng ph¸p c¾t trùc tiÕp th× trong thÝ nghiÖm nμy ta còng cã

a) Ph−¬ng ph¸p c¾t nhanh:

thÓ tiÕn hμnh c¾t ®Êt theo 3 ph−¬ng ph¸p: C¾t nhanh, c¾t chËm vμ cè kÕt c¾t nhanh.

- MÉu ®Êt sau khi sö lý (c¾t, gät) ®−îc bäc b»ng mμng cao su vμ ®Æt vμo

buång ¸p lùc.

- Më van (9) vμ b¬m n−íc vμo buång ¸p lùc ®ång thêi më van (8) ®Ó x¶ hÕt

khÝ trong b×nh ra.

- Van (10) vμ van (11) ®−îc ®ãng suèt trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm.

b) Ph−¬ng ph¸p c¾t chËm:

- T¨ng t¶i träng nÐn mét c¸ch ®ét ngét ®Ó mÉu bÞ ph¸ huû.

- MÉu ®Êt sau khi sö lý (c¾t, gät) ®−îc bäc b»ng mμng cao su vμ ®Æt vμo

buång ¸p lùc.

- Më van (9) vμ b¬m n−íc vμo buång ¸p lùc ®ång thêi më van (8) ®Ó x¶ hÕt

khÝ trong b×nh ra ®Ó t¹o ra ¸p lùc nÐn tø phÝa lªn mÉu ®Êt víi gi¸ trÞ σ3.

- Më van (10) vμ (11).

- Khi mÉu ®Êt ®· cè kÕt vμ tho¸t n−íc hoμn toμn d−íi ¸p lùc σ3 th× ta ®ãng

van (10) l¹i.

- T¶i träng nÐn däc trôc ®−îc t¨ng lªn tõng cÊp. §èi víi mçi cÊp t¶i träng

ph¶i ®Ó cho mÉu ®Êt cè kÕt víi sù tho¸t n−íc hoμn toμn.

- LÆp l¹i b−íc nμy ®Õn khi mÉu bÞ ph¸ ho¹i.

Trang 25

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

c) Ph−¬ng ph¸p c¾t nhanh cè kÕt:

- MÉu ®Êt sau khi sö lý (c¾t, gät) ®−îc bäc b»ng mμng cao su vμ ®Æt vμo

buång ¸p lùc.

- Më van (9) vμ b¬m n−íc vμo buång ¸p lùc ®ång thêi më van (8) ®Ó x¶ hÕt

khÝ trong b×nh ra ®Ó t¹o ra ¸p lùc nÐn tø phÝa lªn mÉu ®Êt víi gi¸ trÞ σ3.

- Më van (10) vμ (11).

- Khi mÉu ®Êt ®· cè kÕt vμ tho¸t n−íc hoμn toμn d−íi ¸p lùc σ3 th× ta ®ãng

van (10) l¹i.

- T¶i träng nÐn däc trôc ®−îc t¨ng lªn ®ét ngét ®¶m b¶o mÉu bÞ ph¸ ho¹i mμ

¸p lùc n−íc lç rçng trong mÉu vÉn kh«ng ®æi.

3. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm:

ThÝ nghiÖm lÇn l−ît víi 3 mÉu ®Êt gièng nhau víi c¸c gi¸ trÞ σ3 kh¸c nhau

- Nhê c¸c thiÕt bÞ ®o ta x¸c ®Þnh ®−îc øng suÊt däc trôc giíi h¹n lμ σ1 vμ øng

suÊt giíi h¹n theo ph−¬ng ngang σ3.

- Dùa vμo c¸c gi¸ trÞ øng suÊt chÝnh σ1 vμ σ3 qua 3 lÇn thÝ nghiÖm ta vÏ ®−îc 3

vßng trßn Mohr nh− trong SBVL.

ϕστ

=

- VÏ ®−êng tiÕp tuyÕn víi 3 ®−êng trßn trªn ta sÏ ®−îc ®−êng biÓu thÞ c−êng

c

*

0

®é chèng c¾t cña mÉu ®Êt nh− sau: tg +

V. C¸c nh©n tè ¶nh h−ëng ®Õn c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt.

Tõ biÓu thøc tÝnh c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt τ0 =σtgϕ+c ta thÊy c−êng ®é chèng c¾t lμ mét hμm cña 3 biÕn øng suÊt ph¸p, gãc ma s¸t trong vμ lùc dÝnh cña ®Êt. Mét

trong 3 biÕn nμy thay ®æi ®Òu ¶nh h−ëng ®Õn c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt v× vËy ta

®i nghiªn cøu c¸c nh©n tè lμm thay ®æi c¸c biÕn trªn.

1. øng suÊt ph¸p:

Khi ta t¨ng t¶i träng t¸c dông lªn ®Êt (t¨ng øng suÊt ph¸p) lμm cho c¸c h¹t xÝt

l¹i gÇn nhau h¬n, lùc ma s¸t gi÷a c¸c h¹t t¨ng lªn lμm t¨ng c−êng ®é chèng c¾t

cña ®Êt.

2. Ma s¸t gi÷a c¸c h¹t (®èi víi ®Êt c¸t):

Ma s¸t gi÷a c¸c h¹t phô thuéc vμo c¸c nh©n tè sau:

- KÝch th−íc, h×nh d¹ng h¹t.

- Thμnh phÇn cÊp phèi h¹t.

- §é chÆt ban ®Çu: §èi víi ®Êt c¸t chÆt th× lùc ma s¸t vμ lùc hãc gi÷a c¸c h¹t ®Òu lín do ®ã c−êng ®é chèng c¾t còng lín. ë c¸c ®Êt c¸t rêi th× ng−îc l¹i.

Trang 26

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

3. Lùc dÝnh cña ®Êt (®èi víi ®Êt dÝnh):

Lùc dÝnh cña ®Êt phô thuéc vμo c¸c nh©n tè sau:

- Thμnh phÇn kho¸ng vËt trong ®Êt: thnμh phÇn kho¸ng vËt quyÕt ®Þnh chiÒu dμy vμ ®é nhít cña líp n−íc mμng máng xung quanh h¹t do ®ã nã ¶nh

h−ëng ®Õn lùc dÝnh cña ®Êt.

- §é Èm cña ®Êt: Khi ®é Èm cμng lín, chiÒu dμy cña líp n−íc mμng máng

cμng lín, ®é chÆt còng nh− lùc dÝnh gi÷a c¸c h¹t gi¶m xuèng.

Trang 27

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

Bμi 4:

cè kÕt cña ®Êt dÝnh b·o hoμ n−íc

1. HiÖn t−îng cè kÕt:

Ta biÕt r»ng cÊu t¹o cña ®Êt gåm c¸c h¹t ®Êt vμ c¸c lç rçng gi÷a c¸c h¹t. Trong lç

rçng cã thÓ chøa ®Çy n−íc (®Êt b·o hoμ n−íc), chøa Ýt n−íc hoÆc kh« hoμn toμn.

Trong tr−êng hîp ®Êt chøa Ýt n−íc hoÆc kh« khi chÞu nÐn th× tr−íc hÕt cèt ®Êt bÞ

biÕn d¹ng ®μn håi tøc thêi, sau ®ã liªn kÕt gi÷a c¸c h¹t bÞ ph¸ vì vμ c¸c h¹t di

chuyÓn vμ dÞch s¸t vμo nhau lμm cho lç rçng bÞ thu hÑp l¹i vμ ®Êt dÇn chÆt l¹i.

§èi víi tr−êng hîp ®Êt b·o hoμ n−íc khi chÞu nÐn còng x¶y ra hiÖn t−îng nh−

trªn nh−ng do trong c¸c lç rçng chøa ®Çy n−íc nªn c¸c h¹t ®Êt muèn dÞch chuyÓn

s¸t vμo nhau th× n−íc trong lç rçng ph¶i bÞ Ðp ra ngoμi. HiÖn t−îng nÐn lón cña ®Êt

b·o hoμ n−íc g¾n víi qu¸ tr×nh tho¸t n−íc lç rçng ®−îc gäi lμ hiÖn t−îng cè kÕt

thÊm.

VËy ta cã thÓ ®Þnh nghÜa hiÖn t−îng cè kÕt thÊm nh− sau:

HiÖn t−îng cè kÕt thÊm lμ hiÖn t−îng nÐn lón cña ®Êt dÝnh b·o hoμ n−íc kÌm

theo qu¸ tr×nh tho¸t n−íc lç rçng ra ngoμi.

Tèc ®é cè kÕt phô thuéc vμo tèc ®é tho¸t n−íc lç rçng ra ngoμi v× vËy nã phô thuéc vμo hÖ sè thÊm K.

§èi víi ®Êt rêi cã hÖ sè thÊm lín nªn qu¸ tr×nh cè kÕt thÊm x¶y ra nhanh vμ kÕt

thóc sím. Th«ng th−êng c¸c c«ng tr×nh x©y dùng trªn ®Êt rêi sau khi thi c«ng xong

th× ®é lón cña nÒn còng kÕt thóc lu«n, v× vËy nghiªn cøu qu¸ tr×nh cè kÕt thÊm cña

®Êt rêi th−êng kh«ng cã ý nghÜa l¾m. Ng−îc l¹i hÖ sè thÊm cña ®Êt dÝnh rÊt bÐ qu¸

tr×nh cè kÕt thÊm kÐo dμi vμ phøc t¹p do vËy nghiªn cøu qu¸ tr×nh cè kÕt thÊm cña

®Êt dÝnh b·o hoμ n−íc rÊt cã ý nghÜa trong thùc tÕ.

2. M« h×nh cè kÕt thÊm:

N¨m 1923, Terzaghi ®· ®Ì suÊt mét m« h×nh c¬ häc ®¬n gi¶n ®Ó m« pháng cho

mÉu ®Êt b·o hoμ n−íc vμ dïng lμm c«ng cô ®Ó gi¶i thÝch qu¸ tr×nh cè kÕt thÊm cña

®Êt d−íi t¸c dông cña t¶i träng ngoμi.

M« h×nh gåm 3 bé phËn chÝnh:

- Mét b×nh ®ùng ®Çy n−íc.

- Mét lß xo ®Æt th¼ng ®øng trong b×nh.

- Mét n¾p d¹ng pÝtt«ng cã ®ôc lç ®−îc g¾n víi ®Çu trªn cña lß xo.

Trang 28

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

Trong m« h×nh nμy lß xo ®Æc tr−ng cho khung cèt cña ®Êt, n−íc trong b×nh ®Æc

tr−ng cho n−íc tù do chiÕm ®Çy lç rçng trong ®Êt, c¸c lç ®ôc ë n¾p ®Æc tr−ng cho lç

N¾p cã ®ôc lç

B×nh ®ùng n−íc

N−íc

Lß xo

rçng trong ®Êt liªn th«ng ra ngoμi.

H×nh 2.3-6: M« h×nh cè kÕt thÊm

Trong lý thuyÕt cè kÕt thÊm, ¸p lùc n−íc lç hæng gäi lμ ¸p lùc n−íc trung tÝnh u, cß ¸p lùc t¸c dông lªn lß xo gäi lμ ¸p lùc n−¬c cã hiÖu σ. Dùa vμo m« h×nh nμy ta sÏ lμm râ kh¸i niÖm hai lo¹i ¸p lùc nμy vμ sù chuyÓn ho¸ gi÷a hai lo¹i øng suÊt ®ã nh−

sau:

- Khi t¸c dông ¸p lùc p lªn n¾p b×nh, nÕu bÞt kÝn c¸c lç ®ôc th× n−íc kh«ng tho¸t ra ngoμi ®−îc mÆc dï nã bÞ nÐn. ¸p lùc nÐn do n−íc chÞu ®ã chÝnh lμ ¸p lùc n−íc lç rçng u cã gi¸ trÞ u=γnh víi h lμ chiÒu cao cét n−íc d©ng lªn trong èng ®o ¸p do n−íc bÞ Ðp. MÆc dï bÞ nÐn nh−ng nã kh«ng bÞ lón do ®ã

lùc p kh«ng truyÒn ®−îc vμo lß xo ®Ó lμm lß xo biÕn d¹ng. Tøc lμ trong ®Êt

cã chøa n−íc lç rçng th× ¸p lùc n−íc lç rçng xuÊt hiÖn vμ g©y c¶n trë cho sù

nÐn lón cña ®Êt nªn ¸p lùc n−íc lç rçng u cßn gäi lμ ¸p lùc kh«ng hiÖu qu¶

hay øng suÊt trung hoμ.

- Khi më lç ®ôc:

+ T¹i t=0 th× u = γnh = p, σ = 0 ¸p lùc p do hoμn toμn n−íc lç rçng chÞu h×nh 2.3-7 a.

+ T¹i t>0 n−íc tho¸t qua lç ®ôc, mùc n−íc trong èng ®o ¸p h¹, n¾p b×nh h¹ xuèng lμm biÕn d¹ng lß xo khi ®ã u = γnh1 = p1 < p, σ = p – u nh− h×nh 2.3-7 b. Lóc nμy øng suÊt σ cã t¸c dông nÐn chÆt ®Êt l¹i nªn ®−îc gäi lμ øng suÊt cã hiÖu qu¶.

+ T¹i t=∞ n−íc trong ®Êt ngõng tho¸t ra (n−íc trong ®Êt cÇn tho¸t ®· tho¸t hÕt) khi ®ã c−êng ®é chÞu nÐn cña lß xo c©n b»ng víi ¸p lùc nÐn p (σ = p),¸p lùc n−íc lç rçng u = 0, qu¸ tr×nh cè kÕt thÊm kÕt thóc (h×nh 2.3-7c).

Trang 29

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

t = 0

t = ∞

0 < t < ∞

p

n γ / p = h

p

n γ / p < h

p

h = 0

c)

a)

b)

H×nh 2.3-7: Qu¸ tr×nh cè kÕt thÊm

Ta thÊy r»ng ë thêi ®iÓm t bÊt kú th× ut + σt =p nh− vËy qu¸ tr×nh cè kÕt thÊm lμ qu¸ tr×nh chuyÓn tõ ¸p lùc n−íc lç rçng thμnh ¸p lùc cã hiÖu, tøc lμ qu¸ tr×nh ¸p lùc

n−íc lç rçng gi¶m dÇn ®ång thêi víi qu¸ tr×nh t¨ng dÇn cña ¸p lùc cã hiÖu theo t.

Ngoμi qu¸ tr×nh cè kÕt thÊm, qu¸ tr×nh nÐn lón cña ®Êt cßn liªn quan ®Õn tÝnh tõ

biÕn cña cèt ®Êt, biÕn d¹ng cña c¸c h¹t ®Êt vμ tÝnh dÝnh nhít cña mμng n−íc bao quanh h¹t…Qu¸ tr×nh nÐn lón cã liªn quan ®Õn nh÷ng nh©n tè nμy gäi lμ qu¸ tr×nh cè kÕt thø cÊp. Lý thuyÕt thÊm cña Terzaghi ®· kh«ng kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña cè kÕt

thø cÊp, ®©y lμ khuyÕt ®iÓm chñ yÕu cña lý thuyÕt nμy g©y ra sù kh¸c nhau gi÷a kÕt

qu¶ tÝnh lý thuyÕt vμ kÕt qu¶ ®o ngoμi hiÖn tr−êng.

MÆc dï cã nh÷ng thiÕu sãt ë trªn nh−ng lý thuyÕt cè keets thÊm cña Terzaghi hiÖn

nay vÉn ®−îc dïng phæ biÕn trong thùc tÕ tÝnh to¸n c«ng tr×nh.

3. LËp ph−¬ng tr×nh cè kÕt thÊm:

§Ó thiÕt lËp ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña bμi to¸n cè kÕt thÊm mét chiÒu lμm c¬ së

cho viÖctÝnh lón cña nÒn ®Êt sau nμy, Terzaghi ®· ®−a ra c¸c gi¶ thiÕt sau:

- §Êt sÐt ph¶i b·o hoμ hoμn toμn (®Êt chØ gåm 2 pha r¾n vμ láng).

- N−íc trong lç rçng còng nh− c¸c h¹t kho¸ng vËt xem nh− kh«ng nÐn ®−îc.

- BiÕn d¹ng cña ®Êt còng nh− qu¸ tr×nh tho¸t n−íc lç rçng chØ x¶y ra theo

ph−¬ng th¼ng ®øng (mét chiÒu).

- Tèc ®é nÐn lón chØ phô thuéc vμo tèc ®é tho¸t n−íc lç rçng ngoμi ra kh«ng

phô thuéc vμo yÕu tè nμo kh¸c.

- L−u tèc thÊm cña n−íc lç rçng rÊt nhá cã thÓ ¸p dông ®−îc ®Þnh luËt Darcy.

- HÖ sè thÊm k vμ hÖ sè nÐn a cña ®Êt kh«ng ®æi trong qu¸ tr×nh cè kÕt.

XÐt tr−êng hîp mÉu ®Êt sÐt b·o hoμ ®−îc nÐn trong thiÕt bÞ nÐn kh«ng në h«ng

nh−ng trong thÝ nghiÖm nμy tÊm ®¸ thÊm bªn d−íi mÉu ®Êt ®−îc thay b»ng mét

Trang 30

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

tÊm kim lo¹i ®Ó n−íc chØ cã thÓ tho¸t ra theo chiÒu tõ d−íi lªn. T¸ch mét ph©n tè

+

q

dz

∂ q ∂ z

z d

y

d

q

dx

®Êt cã kÝch th−íc dx, dy, dz nh− h×nh vÏ n»m ë ®é s©u z so víi mÆt mÉu.

H×nh 2.3-8: Dßng thÊm qua ph©n tè ®Êt

+

- Ta cã l−u l−îng n−íc vμo ph©n tè lμ q =v*F=v*dx*dy.

q

dz

∂ q ∂ z

- L−u l−îng n−íc tho¸t ra khái ph©n tè lμ

=> sù thay ®æi l−u l−îng n−íc cña ph©n tè ®Êt lμ:

dz )

dz

+ −= − qq ( (2.3-13) ∂ q ∂ z ∂ q ∂ z

i

= Theo ®Þnh luËt Darcy ta cã: v=ki víi ∂ h ∂ z

i

=>

=>v=

= (2.3-14) ∂ u 1 n ∂ γ z ∂ uk γ n ∂ z

Trong ®ã:

v – L−u tèc thÊm

u - ¸p lùc n−íc lç rçng

γn – Träng l−îng riªng cña n−íc. k – HÖ sè thÊm

−

−=

dz

dxdydz

Tõ 2.3-13 vμ 2.3-14 ta cã:

∂ q ∂ z

2 ∂ uk 2 γ ∂ z n

(2.3-15)

Ta cã thÓ tÝch lç rçng trong ph©n tè lμ:

dV

dxdydz

e +

e +

e

e

= = dVr 1 1

=> L−îng thay ®æi thÓ tÝch lç rçng trong kho¶ng thêi gian dt lμ:

dxdydz

) = (2.3-16) ∂ dVr ( ∂ t ∂ e 1 ∂ + et 1

Trang 31

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

MÆt kh¸c l−îng thay ®æi n−íc lç rçng cña khèi ®Êt ph©n tè trong thêi gian dt b»ng

l−îng thay ®æi thÓ tÝch cña khèi ®Êt trong cïng thêi gian ®ã.

Tõ 2.3-15 vμ 2.3-16 ta cã:

dxdydz

dxdydz

2 ∂ uk 2 ∂ γ z n

=

= (2.3-17) ∂ e 1 ∂ + et 1

∂ 1 e ∂ + et 1

2 ∂ uk 2 ∂ γ z n

(2.3-18)

σ∂−=∂ ae

−∂=

(σ ∂=∂

− ) up

u

Trong ph¹m vi nh÷ng t¶i träng kh«ng lín th× cã thÓ xem l−îng gi¶m hÖ sè rçng e tØ lÖ thuËn víi l−îng t¨ng ¸p lùc cã hiÖu σ.

uae ∂=∂

Ta l¹i cã σ = p – u => . VËy

(2.3-19)

Tõ 2.3-18 vμ 2.3-19 ta ®−îc:

a +

e

2 ∂ uk 2 ∂ γ z n

= (2.3-20) 1 ∂ u ∂ t

C v

=

= ta ®−îc: §Æt 1( + ek ) γ a n

Cv

∂ u ∂ t

2 ∂ u 2 ∂ z

(2.3-21)

§©y chÝnh lμ ph−¬ng tr×nh vi ph©n cña bμi to¸n cè kÕt thÊm mét chiÒu cña

Terzaghi.

NÕu biÕn d¹ng cña ®Êt còng nh− qu¸ tr×nh tho¸t n−íc lç rçng kh«ng chØ diÔn ra

theo mét chiÒu trôc z mμ cßn theo c¶ trôc x,y th× ta sÏ cã bμi to¸n cè kÕt ph¼ng vμ

bμi to¸n cè kÕt kh«ng gian.

- §èi víi bμi to¸n cè kÕt ph¼ng b»ng nh÷ng lËp luËn t−¬ng tù nh− bμi to¸n mét chiÒu ta sÏ rót ra ®−îc ph−¬ng tr×nh sau ®©y øng víi t¶i träng ngoμi

kh«ng thay ®æi theo thêi gian:

(2.3-22)

' C v

2 ∂ u 2 ∂ x

2 ⎤ ∂ u =⎥ 2 ∂ z ⎦

Trong ®ã:

+ ∂ u ∂ t ⎡ ⎢ ⎣

1

C ' v

C v

μ - HÖ sè nÐn h«ng cña ®Êt.

- §èi víi bμi to¸n cè kÕt kh«ng gian Ren®ulic ®· rót ra ph−¬ng tr×nh vi ph©n

cè kÕt cã d¹ng nh− sau:

+ μ μ ) = = + 2 + ek 1( 1)( γ a 2 n

Trang 32

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

=

(2.3-23)

C r

C r

∂ u ∂ t

2 ∂ 1 u + 2 ∂ rz

2 ∂ u 2 ∂ z

⎤ ∂ u +⎥ ∂ r ⎦

⎡ ⎢ ⎣

Trong ®ã:

r – Kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm xÐt ®Õn trôc z.

) e

=

Cr – HÖ sè cè kÕt theo chiÒu xuyªn t©m,

C r

1( + k r γ a n

) e

=

Cz – HÖ sè cè kÕt theo chiÒu th¼ng ®øng,

C z

1( + k z γ a n

Kr vμ Kz – HÖ sè thÊm theo chiÒu xuyªn t©m vμ chiÒu th¼ng ®øng.

Trang 33

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

Bμi 5:

TÝnh chÊt ®Çm chÆt cña ®Êt ®¾p

Trong thùc tÕ cã rÊt nhiÒu c«ng tr×nh ®−îc t¹o ra b»ng ®Êt ®¾p nh− nÒn ®−êng, ®ª, ®Ëp…§Ó ®¶m b¶o cho c¸c c«ng tr×nh nμy æn ®Þnh, chÞu lùc tèt trong qu¸ tr×nh khai th¸c chóng ta ph¶i t×m c¸ch lÌn chÆt ®Êt, gi¶m tèi thiÓu lç rçng.

§èi víi c¸c lo¹i ®Êt trÇm tÝch tù nhiªn th× ®Êt tù cè kÕt, tù lÌn chÆt trong thêi gian

dμi d−íi t¸c dông cña t¶i träng b¶n th©n vμ cña c¸c líp ®Êt trªn ®Ì xuèng.

§èi víi c¸c c«ng tr×nh sö dông ®Êt ®¾p th−êng ph¶i x©y dùng trong thêi gian

ng¾n víi yªu cÇu ®é lÌn chÆt cao, v× vËy mμ trong thùc tÕ chóng ta sö dông c¸c t¸c ®éng c¬ häc ®Ó lμm chÆt ®Êt nh− lu lÌn, ®Çm…

Qua nhiÒu kÕt qu¶ nghiªn cøu còng nh− kinh nghiÖm thùc tÕ th× ng−êi ta thÊy

r»ng ®é chÆt cña ®Êt phô thuéc chñ yÕu vμo c¸c yÕu tè sau:

- C«ng ®Çm lÌn ®Êt: N¨ng l−îng ®Çm lÌn cμng lín th× ®éc hÆt cμng lín.

- §é Èm cña ®Êt: Víi cïng mét c«ng ®Çm nÐn nh− nhau nh−ng víi mçi ®é Èm kh¸c nhau ta cã ®é chÆt kh¸c nhau. §é Èm cña ®Êt ®Ó cã thÓ ®Çm chÆt nhÊt øng víi c«ng ®Çm nÐn nh¬ nhÊt gäi lμ ®é Èm hîp lý Wtn.

§Ó x¸c ®Þnh ®−îc ®é Èm tèt nhÊt ta sö dông c¸c thÝ nghiÖm ®Çm nÐn. HiÖn nay

cã nhiÒu thiÓt bÞ ®Çm nÐn kh¸c nhau, d−íi ®©y ta tr×nh bμy thÝ nghiÖm ®Çm nÐn

theo TCVN 4201-86 hay cßn gäi lμ thÝ nghiÖm Proctor tiªu chuÈn:

1. ThÝ nghiÖm Proctor tiªu chuÈn (theo TCVN 4201-86).

§Ó thùc hiÖn thÝ nghiÖm nμy ta sö dông cèi ®Çm víi c¸c th«ng sè sau:

-

ThÓ tÝch cèi V=1000cm3.

- ChiÒu cao cèi h=12,7cm

- §−êng kÝnh trong cña cèi: d1=10cm. - Khèi l−îng bóa ®Ëp Q=2,5kG.

Ngoμi ra ta cÇn sö dông c¸c thiÕt bÞ kh¸c ®Ó x¸c ®Þnh ®é Èm tù nhiªn cña ®Êt nh−

trong thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é Èm mμ ta ®· tr×nh bμy.

a) Dông cô thÝ nghiÖm:

Trang 34

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

H×nh 2.4-1: Cèi ®Çm nÐn tiªu chuÈn.

- Chän kho¶ng 15kg ®Êt sau khi nghiÒn n¸t cho qua sμng 5mm råi chia lμm 5

phÇn b»ng nhau.

- Cho mÉu ®Êt vμo c¸c khay råi phun n−íc ®Ó t¹o ®é Èm tõ 5-30%.

+ §èi víi ®Êt lo¹i c¸t: LÇn thÝ nghiÖm ®Çu tiªn b¾t ®Çu tõ ®é Èm 5%, c¸c lÇn

thÝ nghiÖm sau sÏ t¨ng lªn tõ 1-2%.

+ §èi víi ®Êt lo¹i sÐt: LÇn thÝ nghiÖm ®Çu tiªn b¾t ®Çu tõ ®é Èm 10%, c¸c lÇn

thÝ nghiÖm sau sÏ t¨ng lªn tõ 2-5%.

- LÊy ®Êt ®· chuÈn bÞ ë mçi khay cho vμo cèi ®Çm lμm 3 líp, mçi líp chiÕm kho¶ng 1/3 thÓ tÝch khèi. Dïng bóa nÆng 2,5 kG cho r¬i tù do ë ®é cao 30cm

®Ó ®Çm riªng cho tõng líp.

+ §èi víi ®Êt c¸t vμ c¸t pha ®Ëp 25 bóa.

+ §èi víi sÐt pha vμ sÐt cã IL <30 ®Ëp 40 bóa.

+ §èi víi sÐt pha vμ sÐt cã IL >30 ®Ëp 50 bóa.

- Th¸o cèi ra khái ®Õ ®em c©n ®Êt cïng víi cèi ®Ó x¸c ®Þnh träng l−îng thÓ tÝch cña ®Êt råi sau ®ã tiÕn hμnh thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é Èm cña ®Êt lu«n.

- TiÕp tôc thÝ nghiÖm nh− vËy víi 5 mÉu ®Êt ®· chuÈn bÞ.

b) Tr×nh tù thÝ nghiÖm:

- Khèi l−îng thÓ tÝch kh« cña ®Êt ®−îc tÝnh theo CT sau.

c) KÕt qu¶ thÝ nghiÖm:

γ k

(2.4-1)

γ n 01,01 +

W

Trong ®ã:

γk – Khèi l−îng thÓ tÝch cña ®Êt kh« (g/cm3). γn – Khèi l−îng thÓ tÝch cña ®Êt Èm (g/cm3).

=

Trang 35

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

W - §é Èm cña ®Êt (%).

- Dùa vμo c¸c sè liÖu thÝ nghiÖm ta vÏ ®−îc ®−êng cong quan hÖ gi÷a ®é Èm

vμ khèi l−îng thÓ tÝch kh« lªn giÊy.

- Dùa vμo ®−êng quan hÖ ®é Èm – khèi l−îng thÓ tÝch kh« ta x¸c ®Þnh ®−îc träng l−îng kh« lín nhÊt (®Ønh cña ®−êng cong quan hÖ). Víi γkmax ®ã ta sÏ t×m ®−îc ®é Èm t−¬ng øng ®ã chÝnh lμ ®é Èm tèt nhÊt Wtn

(kN/m3)

γ k

γ kmax

Wtn

W(%)

- KÕt qu¶ nghiªn cøu thÝ nghiÖm cho biÕt ®é Èm tèt nhÊt Wtn vμ ®é chÆt tèt

nhÊt t−¬ng øng γkmax cña mét sè lo¹i ®Êt nh− sau:

H×nh 2.4-2: §å thÞ ®−êng cong ®Çm nÐn.

B¶ng 2.4-1: §é Èm tèt nhÊt vμ ®é chÆt lín nhÊt cña ®Êt th−êng gÆp

8 – 12

§Êt c¸t

γkmax (kN/m3) 18 – 18,8

§Êt ¸ sÐt

9 – 15

18,5 – 20,8

§Êt sÐt

19 – 23

15,8 – 17,0

Ngoμi thÝ nghiÖm Proctor tiªu chuÈn hiªnh nay ng−êi ta cßn sö dông c¸c thÝ

nghiÖm ®Çm chÆt kh¸c nh− thÝ nghiÖm Proctor b×nh th−êng, thÝ nghiÖm Proctor c¶i tiÕn hay thÝ nghiÖm CBR…chóng ta tham kh¶o thªm trong s¸ch thÝ nghiÖm C¬ häc ®Êt.

Lo¹i ®Êt Wtn (%)

- Môc ®Ých cña thÝ nghiÖm lμ t×m ra gi¶i ph¸p ®Çm nÐn tèt nhÊt, tèn Ýt c«ng ®Çm nÐn nhÊt. Tøc lμ t×m ra ®é Èm tèt nhÊt ®Ó cã dung träng kh« lín nhÊt

khi ®ã ®Êt chÆt nhÊt vμ cã kh¶ n¨ng chÞu lùc tèt nhÊt.

- Dùa vμo thÝ nghiÖm nμy t×m ®−îc ®é chÆt tèt nhÊt khi cã ®é Èm tèt nhÊt. §©y lμ mét yÕu tè ®Ó ®¸nh gi¸ ®é chÆt cña ®Êt ngoμi hiÖn tr−êng còng nh−

quyÕt ®Þnh c«ng ®Çm nÌn cÇn thiªt.

2. Môc ®Ých, ý nghÜa cña thÝ nghiÖm.

Trang 36

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt

- Trong thùc tÕ ta kh«ng thÓ cã ®−îc ®é Èm tèt nhÊt nh− trong phßng thÝ nghiÖm do vËy dung träng kh« thùc tÕ còng nhá h¬n dung träng kh« lín

nhÊt trong phßng thÝ nghiÖm. V× vËy ®Ó ®¸nh chÊt l−îng ®Çm nÐn cña ®Êt

®¾p nÒn ®−êng ta ph¶i dïng hÖ sè ®Çm chÆt K.

γ k

=

K

(2.4-2)

γ

maxk

Trong ®ã:

γk – Träng l−îng thÓ tÝch kh« thùc tÕ ngoμi hiªnh tr−êng sau khi ®Çm nÐn (g/cm3).

γkmax – Träng l−îng thÓ tÝch kh« lín nhÊt x¸c ®Þnh ®−îc trong phßng thÝ nghiÖm (g/cm3).

Trong thùc tÕ K=0,95 – 0,98.

§Ó ®¶m b¶o nÒn ®¾p ®¶m b¶o chÊt l−îng theo ®óng yªu cÇu thiÕt kÕ th× c¸c ®¬n

vÞ thi c«ng ph¶i tiÕn hμnh c¸c thÝ nghiÖm sau:

- ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh γkmax ë trong phßng cña lo¹i ®Êt ®¾p nÒn. - ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh γk cña cïng lo¹i ®Êt ®ã sau khi ®· lu lÌn ngoμi hiÖn

tr−êng.

- X¸c ®Þnh hÖ sè ®Çm lÌn K.

- Sau ®ã thÝ nghiÖm nÐn b»ng bμn nÐn ®Ó x¸c ®Þnh m« ®un biÕn d¹ng E0 vμ

m« ®un ®μn håi cña nÒn ®Êt xem ®· ®¹t yªu cÇu vÒ biÕn d¹ng ch−a.

Trang 37

K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt