Bài tập số 2
Môn học: CƠ HỌC ĐẤT NÂNG CAO
Giảng viên: TRẦN QUANG HỘ
Ngày nộp: 6/01/2010
Bài 1.
(i) Định nghĩa biến dạng tích lũy ( cumulative strain ) và biến dạng tự nhiên (
natural strain ) cho mẫu đất trong thí nghiệm ba trục. Nói ý nghĩa và mục đích
của hai loại biến dạng tương đối nói trên.
(ii) Xác định q’, p’ đối với mẫu đất trong thí nghiệm ba trục.
(iii) Những thông số ứng suất và biến dạng nào phù hợp cho bài toán
a) Bài toán đối xứng trục.
b) Bài toán biến dạng phẳng.
(iv) Hai thí nghiệm cắt trực tiếp được tiến hành trên hai mẫu cát có trạng thái lần lượt
là xốp và chặt có kết quả như sau:
Trạng thái Xốp Chặt
Lực pháp tuyến ( N ) 100 200 300 100 200 300
Lực cắt lớn nhất (N ) 77 149 223 93 185 279
Lực cắt cực hạn ( N) 60 120 179 61 119 181
a) Xác định góc ma sát cực đại ( peak ) và góc ma sát tới hạn ( critical ) của hai
mẫu.
b) Mô tả và vẽ phát hoạ sự thay đổi thể tích của hai mẫu và giãi thích tại sao góc ma
sát tới hạn của hai mẫu lại bằng nhau. Giữa hệ số rỗng và biến dạng thể tích thì
thông số nào đại diện cho sự thay đổi thể tích nói trên tốt hơn?
c) Nếu mẫu cát chặt được tiến hành thí nghiệm ba trục thoát nước với áp lực bình là
80 kN/m2 thì lúc mẫu phá hoại ứng suất lệch sẽ là bao nhiêu?
d) Xác định góc nghiên giữa mặt trượt với mặt ứng suất chính cực đại.
Bài 2.
1) Có bốn loại thí nghiệm nén, kéo ba trục thường được sử dụng, tương ứng với các điều
kiện sau:
- Dỡ tải không thoát nước.
- Chất tải không thoát nước.
- Chất tải thoát nước
- Dỡ tải thoát nước.
a) Vẽ lộ trình ứng suất có hiệu và ứng suất tổng cho các thí nghiệm này. Sơ phát
bằng hình vẽ ứng xử của ứng suất , biến dạng đối với đất sét NC và HOC, có
nghĩa là sơ phát mối quan hệ
(q, p’) ; ( q, a ) , ( v, a ) ; ( u, a )
b) Vẽ lộ trình ứng suất có hiệu cho đất sèt quá cố kết nhẹ.
c) Trình bày khái niệm chuẩn hoá theo ứng suất – biến dạng áp dụng cho các loại sét
ở trên.
2) Một mẫu đất sét nguyên dạng được tiến hành thí nghiệm ba trục CU.
Ap lực bình ( kN/m2 ) 140 210 280
Ứng suất lệch khi phá họai ( kN/m2 ) 287 345 393
Ap lực nước lổ rỗng ( kN/m2 ) -21 +7 +42
Xác định lực dính biểu kiến và góc a sát của đất sét.
Một mẫu đất cùng loại được cố kết đến áp lực bình là 280 kN/m2 nén trong điều kiện
thoát nước cho đến khi phá hoại bằng cách giữ áp lực bình không đổi và cho giảm ứng
suất dọc trục của mẫu. Xác định ứng suất dọc trục lúc mẫu bị phá hoại.
Bài 3.
1) Một mẫu đất được cố kết hoàn toàn với áp lực bình là 200 kN/m2 trong thí nghiệm ba
trục. Sau đó khoá tất cả các valve thoát nước rồi tăng áp lực bình lên đến 350 kN/m2.
Lúc đó áp lực lổ rỗng đo được là 144 kN/m2. Tác dụng lực dọc trục lên mẫu trong
điều kiện không thoát nước cho đến khi phá hoại, kết quả thí nghiệm như sau:
Biến dạng dọc (%) 0 2 4 6 8 10
Ứng suất lệch lúc phá hoại (kN/m2) 0 201 252 275 282 283
Ap lực nước lổ rỗng (kN/m2) 144 244 240 222 212 209
Xác định giá trị hệ số Skempton B và vẽ biểu đồ sự thay đổi của hệ số A theo biến dạng
và cho biết giá trị của A lúc phá hoại.Nhận xét gì về lịch sử cố kết của mẫu.
2) Nếu mẫu đất sét được cố kết trước lên đến áp lực là 800 kN/m2, vẽ biểu đồ sự thay
đổi hệ số Af lúc mẫu phá hoại theo tỉ số quá cố kết OCR.
Ap lực bình
(kN/m2)
Ưng suất lệch lúc phá hoại
(kN/m2)
Ap lực nước lổ rỗng
(kN/m2)
100
200
400
600
410
520
720
980
-65
-10
80
180
Bài 4.
Kết quả thí nghiệm CD cho một mẫu đất sét trong đó áp lực bình giữ không đổi bằng c
= 300 kN/m2 và áp lực lổ rỗng giu64 không đổi u = 100 kN/m2. Lúc bắt đầu thí nghiệm
mẫu có đường kính là 38 mm và chiều cao là 78 mm. Vẽ biểu đồ kết quả thí nghiệm q
theo a và v theo a. Xác định c’ và .
Lực dọc trục ( N ) Chiều dài mẫu L (mm) Thể tích nước thoát ra, cm3
0
115
235
0
-1,95
-5,85
0
0,88
3,72
325
394
458
-11,70
-19,11
-27,30
7,07
8,40
8,40