Giáo trình cơ học đất - Chương 2

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

81
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tính chất cơ học. $.1.Tính thấm của đất: 1.1 các định nghĩa: + Vật liệu có lỗ rỗng liên tục ? để n-ớc chảy qua ? V/liệu có tính thấm. + Tính thấm: ? T/chất để cho ? n-ớc chảy qua các lỗ rỗng. + Dòng n-ớc chảy qua đất ? dòng thấm + 2 loại dòng: Chảy tầng: Đ-ờng dòng của n-ớc ? không cắt nhau Chảy rối: Đ-ờng dòng của n-ớc ? cắt nhau. + Thí nghiệm cho thấy: V Vgh ?

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình cơ học đất - Chương 2

ch−¬ng 2. TÝnh chÊt c¬ häc. $.1.TÝnh thÊm cña ®Êt: 1.1 c¸c ®Þnh nghÜa: + VËt liÖu cã lç rçng liªn tôc → ®Ó n−íc ch¶y qua → V/liÖu cã tÝnh thÊm. + TÝnh thÊm: → T/chÊt ®Ó cho → n−íc ch¶y qua c¸c lç rçng. + Dßng n−íc ch¶y qua ®Êt → dßng thÊm + 2 lo¹i dßng: Ch¶y tÇng: §−êng dßng cña n−íc → kh«ng c¾t nhau Ch¶y rèi: §−êng dßng cña n−íc → c¾t nhau. + ThÝ nghiÖm cho thÊy: V> Vgh → ch¶y rèi; Vgh ∈ : Träng l−îng riªng, ®é nhít cña dÞch thÓ (n−íc) d: §/k cña èng ( lç rçng) → tû lÖ nghÞch. d nhá nªn Vgh kh¸ lín. Do §ã: Dßng thÊm trong ®Êt th−êng → ch¶y tÇng. + XÐt 2 ®iÓm: A; B ¸p lùc n−íc t¹i ®ã; Pa; Pb Cét n−íc ¸p t¹i A lµ: ha = Pa/γn Cét n−íc ¸p t¹i B lµ: hb = Pb/γn ha > hb → cã dßng thÊm A → B H A − HB dH I= = L dL http://www.ebook.edu.vn 1
1.2 §/l Darcy: Dßng ch¶y tÇng → nªn dïng ®−îc §/l Darcy: v= Kt I Kt: HÖ sè tû lÖ (HÖ sè thÊm) L−u l−îng thÊm: Q = v A t A: diÖn tÝch thÊm t: thêi gian. Do diÖn tÝch thÊm bao gåm c¶ cèt ®Êt nªn vthùc > v vthùc = v/n ( V× n−íc chØ thÊm qua lç rçng) 1.3.HÖ sè thÊm cña ®Êt: X¸c ®Þnh trong phßng T/n: MÉu cã t/diÖn A, dµi L, cét n−íc ¸p h, ®o Q → tÝnh k QL (h¹t th«) Khi k > 10-4m/s 2 lo¹i: + Cét n−íc ¸p kh«ng ®æi: kt = hAt Ph¶i tiÕn hµnh thÝ nghiÖm víi c¸c vËn tèc thÊm kh¸c vµ cét n−íc kh¸c nhau ®Ó tÝnh gi¸ trÞ k trung b×nh. 2.3 A1L1 h + Cét n−íc ¸p ®æi: kt = log 0 ( h¹t mÞn) A2 (t1 − t0 ) h1 V× VËn tèc cña dßng n−íc qua chóng qu¸ nhá kh«ng cã kh¶ n¨ng ®o chÝnh x¸c b»ng thÈm kÕ cã cét n−íc cè ®Þnh. http://www.ebook.edu.vn 2
10 → 100cm/s kt: Sái cuéi, kh«ng cã h¹t nhá: 10 → 10-3 C¸t to, c¸t võa, nhá s¹ch: 10-3 →10-5 C¸t bôi, c¸t pha 10-5 →10-7 SÐt pha
i: gradien thuû lùc ë mçi líp ®Êt + ThÊm ngang: // mÆt líp. (Q = v × A; xÐt ph©n tè cã chiÒu dµy lµ 1 nªn A = 1 × h ) v= knt® I ; (1) VËy: v1h1+ v2h2+ .....+ vnhn → lµ Q 1 xÐt c¶ chiÒu cao H → v = ( v1h1+ v2h2+ .....+ vnhn) (2) H 1 v → knt® = (1); (2) ( v1h1+ v2h2+ .....+ vnhn) do: k = H .I I 1 nªn → knt® = ( k1h1+ k2h2+ .....+ knhn) H + ThÊm ®øng : ⊥ mÆt líp h → Tæng ®é chªnh cét n−íc ¸p trªn bÒ dµy H V×: L−u l−îng nh− nhau nªn: h® v= k t® = k1i1= k2i2 = .....= knin H dh → Nªn chªnh lÖch cét n−íc ¸p ë mçi líp = i×h (h: bÒ dµy líp còng i= dl lµ chiÒu dµi ®−êng thÊm) Tæng chªnh lÖch cét n−íc ¸p trªn bÒ dµy H: →h = i1h1+ i2h2+ .....+ inhn Thay vµo: vH H H H H k®t® = == = = = h1i1 + h2i2 + .... + hnin h h1i1 h2i2 hnin hn h1 h2 h + + ... + + + ... + v vv v v v v v in i1 i2 H k®t® < knt® = h1 h2 hn + + ... + k1 k2 kn 1.5. C¸c giíi h¹n ¸p dông ®Þnh luËt Darcy cho dßng thÊm trong ®Êt. 1.§Êt sÐt: Quan hÖ: v = kI (a) → ®óng cho ®Êt c¸t (b) → ®óng cho ®Êt sÐt. Víi sÐt muèn thÊm ®−îc I > Io Io → Gradien thuû lùc ban ®Çu. + GÇn ®óng c«ng thøc tÝnh: v = k(I - I') + Gi¶i thÝch: Muèn thÊm ®−îc ph¶i → th¾ng ®−îc ma s¸t cña líp → n−íc mµng máng bao quanh h¹t ®Êt ( líp n−íc liªn kÕt) 2. §Êt c¸t: Víi c¸t to, sái cuéi v ph¶i ®ñ nhá ®Ó → dßng thÊm lµ ch¶y tÇng → tuy nhiªn khã. http://www.ebook.edu.vn 4
1.6 Dßng thÊm ch¶y trong ®Êt: 1.Dßng thÊm 1 chiÒu: Chän ®iÓm cã cïng cao ®é n−íc ¸p → nèi l¹i → cã ®−êng ®¼ng thÕ. §Æc tÝnh: §−êng thÊm vµ ®−êng ®¼ng thÕ → bao giê còng trùc giao víi nhau. (Cho dï 2 ®−êng trªn kh«ng ph¶i th¼ng) 2.Dßng thÊm ch¶y hai chiÒu: Dßng thÊm nãi chung lµ 3 chiÒu → tuy nhiªn → C«ng tr×nh kÐo dµi rÊt lín theo 1 ph−¬ng ta xem dßng thÊm ch¶y 2 chiÒu. XÐt ph©n tè ®Êt: dx × dz ( B/to¸n ph¼ng) + Gi¶ thiÕt: L−îng n−íc ®i vµo = l−îng n−íc ®i ra ( V× xem nh− n−íc kh«ng bÞ nÐn; Vr do n−íc cho¸n chç → kh«ng ®æi) Trong 1 ®/vÞ thêi gian: →l−îng n−íc vµo ph©n tè lµ; vxdzdy + vzdxdy → L−îng n−íc ®i ra: http://www.ebook.edu.vn 5
∂vx ∂v vxdzdy + ( ) dzdxdy + vzdxdy + ( z ) dzdxdy ∂x ∂z ∂vx ∂v Vvµo = V ra → nªn → ( ) +( z ) = 0 ∂x ∂z dh → nªn cã thÓ xem nh−: → vx ; vz → lµ nh÷ng ®¹o hµm riªng v= k dl cña hµm sè φ = kh → gäi lµ hµm thÕ cña vËn tèc. ∂φ ∂φ → + 2 =0 ∂x ∂z 2 Gi¶i: Cho ta l−íi ®−êng thÊm vµ ®−êng ®¼ng thÕ trong ®Êt → Tuy nhiªn: §/k biªn ph¶i ®¬n gi¶n. Thùc tÕ → l−íi ®−êng thÊm vµ ®¼ng thÕ ®−îc dùng nªn b»ng c¸ch vÏ. 3. ¸p lùc dßng thÊm ch¶y t¸c dông lªn ®Êt: ¸p lùc ë mÆt tr−íc: a2h1γn ¸p lùc ë mÆt tr−íc: a2h2γn ¸p lùc tiªu t¸n ë ph©n tè : a2 ( h1 - h2) γn Chia cho thÓ tÝch ph©n tè: a3: http://www.ebook.edu.vn 6
h1 − h2 γn = i γn a VËy: ¸p lùc dßng thÊm t¸c dông trªn 1 ®¬n vÞ thÓ tÝch ®Êt lµ: i γn $.2.TÝnh nÐn ( tÝnh biÕn d¹ng) cña ®Êt: 2.1 .ThÝ nghiÖm nÐn ®Êt ë hiÖn tr−êng: 1. ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm: Gåm: 1. mÆt nÐn 2. Bµn gia t¶i 3. Trô ®ì. 4. Thanh chèng 5. Dông cô ®o lón 6. VËt nÆng ( Cã thÓ dïng neo guång xo¾n) Tr×nh tù: Gia t¶i tõng cÊp → cho ®Õn khi th«i lón míi t¨ng cÊp tiÕp → Quy ®Þnh trong tµi liÖu thÝ nghiÖm: Sau bao l©u ®é lón kh«ng qu¸ bao nhiªu th× dõng → chuyÓn cÊp t¶i thÝ nghiÖm. 2. KÕt qu¶: h×nh1 h×nh 2 http://www.ebook.edu.vn 7
h×nh3 *Do thÝ nghiÖm ë hiÖn tr−êng cång kÒnh, tèn kÐm nªn→ th−êng dïng ph−¬ng ph¸p nÐn trong phßng. 2.2 .ThÝ nghiÖm nÐn ®Êt trong phßng thÝ nghiÖm: 1. ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm S¬ ®å: 1- Hép cøng 2- Dao vßng 3- MÉu ®Êt 4- §¸ thÊm 5- N¾p 6- §ång hå ®o biÕn d¹ng. F = 25 → 50 cm2 h = 2.54 → 3.6 cm. T−¬ng tù víi thùc tÕ. 2. C¸ch thÝ nghiÖm: +T¨ng t¶i 0.25; 0.5; 1; 2; ... kg/cm2 ChuyÓn cÊp khi → æn ®Þnh lón: → sau 24giê Δs kh«ng > 0.01mm Ta vÉn lµm: NÐn nhanh; kg/cm2 §Êt tèt; 1;2;3;4 §Êt yÕu: 0.25; 0.5; 0.75; 1 kg/cm2 ChuyÓn cÊp khi → æn ®Þnh lón: → sau 1giê víi c¸t, sau 2 giê víi sÐt Δs kh«ng > 0.01mm. CÊp cuèi cïng nÐn ®Õn 24giê. + Dì t¶i lµm ng−îc l¹i: Còng tõng cÊp §o ®é lón Si øng víi σi; Xem Vh kh«ng ®æi → tõ Si suy ra ei 3. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm: http://www.ebook.edu.vn 8
h×nh 4 2.3.Ph©n tÝch kÕt qu¶ cho thÊy ®Æc ®iÓm sau: + Trong ph¹m vi t¶i träng kh«ng lín → øng víi ®iÓm A ( h×nh 2) ®−êng nÐn gÇn ®−êng th¼ng sau ®ã míi cong râ rÖt. + §−êng nÐn vµ në kh«ng trïng nhau → biÕn d¹ng cña ®Êt gåm 2 phÇn: • PhÇn phôc håi khi dì t¶i → BiÕn d¹ng ®µn håi • PhÇn kh«ng phôc håi khi dì t¶i → BiÕn d¹ng d−. Víi ®Êt biÕn d¹ng d− rÊt ®¸ng kÓ. + BiÕn d¹ng cña ®Êt kh«ng x¶y ra tøc thêi → mµ ph¶i tr¶i qua mét thêi gian nhÊt ®Þnh míi hoµn thµnh Víi ®Êt c¸t x¶y ra nhanh h¬n → víi c¸t võa trë lªn th−êng biÕn d¹ng xong ngay khi x©y dùng. + Víi l−îng dì t¶i ch−a ®ñ lín, ®−êng në cã d¹ng song song → trôc hoµnh. ChØ khi l−îng dì ®ñ lín → tÝnh në míi râ rÖt. + Trong ph¹m vi t¶i bÐ h¬n t¶i nÐn ban ®Çu, ®−êng nÐn l¹i cã d¹ng kh¸c ®−êng nÐn ®i nh−ng sau ®ã trïng víi ®o¹n kÐo dµi cña ®−êng nµy. + Khi nÐn ®i nÐn l¹i d−íi mét t¶i träng P c¶ biÕn d¹ng ®µn håi vµ d− ®Òu gi¶m dÇn, nh−ng biÕn d¹ng d− gi¶m nhanh h¬n → cuèi cïng chØ cßn biÕn d¹ng ®µn håi. VÏ quan hÖ σ vµ e theo 2 d¹ng: gäi lµ ®−êng cong nÐn. + Quan hÖ: e = f(σ): Thùc nghiÖm → ®−êng cong log → (Ta hay lµm) e = ec - cclog(σ/σo); → ec: øng víi σo cc chØ sè nÐn. + Quan hÖ: e = f(logσ); §å thÞ cã 2 nh¸nh → ( T©y hay lµm) http://www.ebook.edu.vn 9
*ý nghÜa σc : Trong lÞch sö mÉu ®Êt ®· ®−îc nÐn ®Õn σc ss → tho¶i h¬n → nÐn thø cÊp tt →dèc h¬n. → nÐn s¬ cÊp. σc < γh → ®Êt d−íi cè kÕt: ch−a lón xong d−íi → t¸c dông cña träng l−îng b¶n th©n. σc = γh → ®Êt cè kÕt b×nh th−êng: ®· lón xong d−íi → t¸c dông cña träng l−îng b¶n th©n. σc > γh → ®Êt qu¸ cè kÕt: Cã lóc nã chÞu nÐn → lín h¬n ¸p lùc hiÖn ®ang ®Ì lªn nã. X¸c ®Þnh chØ sè nÐn: e1 − e2 c= log σ 2 − log σ 1 σ1 ; σ2 ∈ ss : ta cã chØ sè nÐn t¸i cè kÕt → Cr σ1 ; σ2 ∈ tt : : ta cã chØ sè nÐn → Cc Trong thùc hµnh: Kho¶ng (σ1 ; σ2) t−¬ng ®èi nhá → thay cung MN = d©y cung Lóc ®ã: BiÕn ®æi hÖ sè rçng tØ lÖ bËc nhÊt víi biÓu ®å ¸p lùc nÐn. e1 − e2 a= Khi tÝnh to¸n ng−êi ta dïng hÖ sè nÐn σ 21 − σ 1 a ao = mv = hoÆc hÖ sè nÐn thÓ tÝch ( hÖ sè nÐn t−¬ng ®èi) 1 + e1 Xem ®Êt lµ vËt thÓ ®µn håi: M« duyn biÕn d¹ng σz 2μ 2 Eo = (1 − ) 1− μ ao 2μ 2 → )=β Thay (1 − 1− μ σz β Eo = ao 2.4.Quan hÖ gi÷a m«®un biÕn d¹ng vµ hÖ sè nÐn lón - §é lón æn ®Þnh cña mÉu ®Êt ph©n tè: XÐt mÉu → diÖn tÝch: F Tr−íc khi lón: h1 http://www.ebook.edu.vn 10
Sau khi lón: h2 L−îng lón S t−¬ng øng: S = h1- h2 BiÕn d¹ng t−¬ng ®èi cña mÉu biÓu diÔn: S λz = h1 G/thiÕt: Vh kh«ng ®æi nªn ta cã kÕt qu¶ sau: 1 1 Vh V → Vh = = = Fh V 1+ e 1+ e 1+ e 1 1 Vh1 = Fh1 ; Vh 2 = Fh2 ; Vh 2 = Vh1 1 + e1 1 + e2 1 + e2 1 + e2 e −e 1 1 Fh2 → h2 = h1 ; → S = h1 - h2 = h1 - Fh1 = h1 = 1 2 h1 1 + e1 1 + e2 1 + e1 1 + e1 1 + e1 s → e2 = e1 − (1 + e1 ) h1 e −e a= 1 2 σ 21 − σ 1 a →S= Δσh1 → ( Δσ = σ 2 − σ 1 ) 1 + e1 e −e S = aoΔσh1 S = h1 − h2 = 1 2 h1 1 + e1 ng−êi ta th−êng thay Δσ = p nªn → S = aoph1 S = aoph1 S → λz= aop mµ λ z = h1 σz β mÆt kh¸c theo kÕt qu¶ trªn Eo = ao β 1 + e1 Do ®ã thay σ = p → Eo = β = ao a VËy ®é lón cuèi cïng cña líp ®Êt ph©n tè còng cã thÓ biÓu diÔn qua Eo nh− sau: ph β S= Eo 2.5.NhËn xÐt th/ng nÐn 1 trôc - c¸c thÝ nghiÖm kh¸c: + T/n nÐn 1 trôc: + −u ®iÓm: §¬n gi¶n, dÔ lµm + Nh−îc: S¬ ®å kh«ng ®óng thùc tÕ → ( në h«ng h¹n chÕ) Kh«ng x/® ®−îc c¸c ®Æc tr−ng kh¸c: ξ , μ . http://www.ebook.edu.vn 11
+ T/n nÐn 3 trôc: Kh¸ hoµn chØnh: xac ®Þnh ®−îc nhiÒu chØ tiªu, kÓ c¶ c¸c chØ tiªu chèng c¾t →( sau ) + T/n nÐn ®¬n: ( Në h«ng tù do) MÉu: D=4-6cm; H= (2 →3)D Gia t¶i 0.05kg/cm2 → 2.5kg/cm2 ®o Δh KÕt qu¶: §å thÞ Δh/h = λ VËy: E = σ/λ Dïng cho ®Êt dÎo cøng trë lªn. §Êt thuÇn dÝnh nÐn ®Õn ph¸ ho¹i σph th× lùc dÝnh → C = σph/2. 2.6.Cè kÕt thÊm cña ®Êt sÐt: + BiÕn d¹ng kÐo dµi → gäi lµ hiÖn t−îng cè kÕt Th/nghiÖm → vµi tuÇn §Êt sÐt: Thêi gian cè kÕt Thùc tÕ → hµng tr¨m n¨m. 2 nguyªn nh©n: → N−íc cÇn cã thêi gian tho¸t ra khái lç rçng → gäi lµ cè kÕt thÊm → chñ yÕu → Cè kÕt kh«ng liªn quan tho¸t n−íc → gäi lµ cè kÕt thø cÊp → nhá → bá qua. M« h×nh Terzaghi: 1- B×nh ®ùng n−íc; 2- lß so; 3- piston ®ôc lç. Ta gia t¶i: → Thêi ®iÓm ®Çu tiªn → v× n−íc kh«ng nÐn co → toµn bé t¶i lªn n−íc → lß so kh«ng cã lùc → v× nã kh«ng bÞ co → më lç piston → n−íc tho¸t → piston h¹ xuèng → lß so co l¹i → chÞu 1 phÇn t¶i. Qu¸ tr×nh cø nh− vËy cho ®Õn khi n−íc kh«ng chÞu chót ¸p lùc nµo → kh«ng cã n−íc tho¸t ra ngoµi → t¶i lªn hÕt lß so. http://www.ebook.edu.vn 12
ó/s lªn cèt ®Êt (lß so) : σh ¦/s lªn n−íc (trung tÝnh): u σ → øng xuÊt tæng. VËy qóa tr×nh: ChuyÓn ho¸ cña c¸c øng xuÊt. σh : 0 → ®Õn σ u: gi¶m σ → 0 Bµi to¸n 1 chiÒu cña lý thuyÕt cè kÕt thÊm Terzaghi: S¬ ®å: → n−íc chØ thÊm 1 chiÒu. Gi¶ thiÕt: + SÐt b·o hoµ + H¹t r¾n, H2O kh«ng biÕn d¹ng. + C¸c ®Æc tr−ng kh«ng ®æi trong qu¸ tr×nh cè kÕt: a, k + ¸p dông §/l §arcy. + §−êng nÐn ®· tuyÕn tÝnh ho¸. Gi¶i: Gi¶ thiÕt trªn → dÉn ®Õn: + N−íc tho¸t ®i = L−îng gi¶m thÓ tÝch lç rçng. XÐt ph©n tè cã F = ®¬n vÞ → nªn thay xÐt Q → chuyÓn xÐt v dv dn = (1) dz dt u ¸p lùc n−íc lµ u nªn → cét n−íc ¸p → h = γn 1 ∂u dh → (∂l = ∂z) → z lµ l I= I= γ n ∂z dl ∂v k ∂ 2u Darcy: v = k I → = (2) ∂z γ n ∂ z2 e → thay 1+e = 1+ em (em: HÖ sè rçng trung b×nh cña ®Êt tr−íc vµ sau n= 1+ e cè kÕt) → xem lµ h»ng sè e1 − e2 → ∂e = -a∂σh a= (3) ( HÖ sè rçng tû lÖ nghÞch víi øng xuÊt) σ 2 − σ1 σh +u =σ σ h= σ - u http://www.ebook.edu.vn 13
∂σh= - ∂u KÕt hîp (3) ta cã: ∂e= - a∂u (4) ∂n 1 ∂e e → = n= 1 + em ∂ t 1 + em ∂ t ∂n 1 a∂ u Thay ∂e ë (4) vµo → ta cã = (5) ∂ t 1 + em ∂ t k ∂ 2u a ∂u Tõ 1;2;5 → = γ n ∂z 1 + em ∂ t 2 k (1 + em ) → H»ng sè cè kÕt. = Cv §Æt aγ n ∂ 2u ∂ u → Ph−¬ng tr×nh vi ph©n cña ¸p lùc n−íc lç rçng trong qu¸ Cv 2 = ∂t ∂z tr×nh cè kÕt +Còng tõ g/thiÕt: k, a kh«ng ®æi trong q/tr×nh cè kÕt nªn → Cv lµ h»ng sè. PT trë thµnh: PTVP ®¹o hµm riªng cã hÖ sè → h»ng sè. Víi bµi to¸n trªn, ®/k biªn nh− trªn: Z=0→ u=0 Z= 2h → u = 0 t=0 → u = ui = const = σ 2σ m=∞ MZ − M 2Tv ∑ M (sin NghiÖm: u = )e 2h m=0 π Ct (2m + 1) ; M= Tv = v2 (Thõa sè thêi gian) 2 h Møc ®é tiªu t¸n ¸p lùc n−íc lç rçng còng lµ møc ®é gia t¨ng ¸p lùc h÷u hiÖu → cho ta møc ®é cè kÕt cña ®Êt. → §é cè kÕt: §/nghÜa: h h h h ∫ a σ (z, t )d ∫a pd z − ∫ aou( z ,t )d z ∫ ud o z o z m =∞ S 2 ∑M e− M 2 Ut = t = = = 1− = 1− Tv o o o o h h h 2 S∞ ∫a ∫a ∫u d m=0 pd z pd z o o i z o o o B¶ng U vµ Tv + NhËn xÐt, h»ng sè cè kÕt Cv: + C¸c gi¶ thiÕt trªn kh«ng chÝnh x¸c: t¹i t=0 th× σh vÉn cã gi¸ trÞ h¹t ®Êt vµ n−íc cã biÕn d¹ng kt, a thay ®æi. http://www.ebook.edu.vn 14
Tuy nhiªn: XÐt vµo th× phøc t¹p, h¬n n÷a sè liÖu Th/nghiÖm Ýt → nªn ®−a vµo tÝnh to¸n còng kh«ng ®ñ ®Æc tr−ng. Do ®ã: Bµi to¸n 1 chiÒu cña Terzaghi vÉn ®−îc dïng nhiÒu. X¸c ®Þnh Cv: Cv = f(k,a) ; k vµ a ®Òu thay ®æi theo thêi gian → nªn Cv ≠ costant cÇn thÝ nghiÖm trùc tiÕp X/®Þnh Cv cã xÐt ®Õn sù thay ®æi nµy → T/ng nÐn cè kÕt (nÐn chËm) Tiªu/chuÈn æn ®Þnh: Kh«ng > 0.01mm sau 24 giê. Δh = f( logt) → Casagrande VÏ quan hÖ: Δh = f( √t) → Taylor. + Ph−¬ng ph¸p Casagrande: T×m O : ®é lón ®iÓm 4t - ®é lón cña ®iÓm t = §é lón ®iÓm t - ®é lón ®iÓm gèc. XÐt sù thay ®æi cña a, k trong qu¸ tr×nh lón ta x¸c ®Þnh Cv øng víi U = 50 % → ta cã t50; U = 50 tra biÓu ®å U ⇔ Tv ta cã Tv = 0.197 Thay t50 vµ Tv vµo → h2 Cv = 0.197 t50 h → nöa chiÒu cao mÉu ®Êt. + Ph−¬ng ph¸p Taylor: http://www.ebook.edu.vn 15
KÎ ®−êng th¼ng cã ®é dèc gÊp 1,15 lÇn ®é dèc ®o¹n th¼ng cè kÕt thÊm ( so víi trôc tung) → giao víi ®−êng thùc nghiÖm cho ta ®iÓm ®· cè kÕt 90% → ta cã t90. h2 Quan hÖ U ⇔ Tv → U = 90 → Tv = 0.848 vµ → Cv = 0.848 t90 $.3.TÝnh chèng c¾t cña ®Êt: 3.1 Kh¸i niÖm: Khi chÞu t¶i ®Êt bÞ tr−ît lªn nhau → sù ph¸ háng nh− vËy gäi lµ ph¸ háng vÒ ®é bÒn, ph¸ háng vÒ c−êng ®é hay mÊt æn ®Þnh. Trong ®Êt lóc ®ã h×nh thµnh mét mÆt tr−ît. Sù tr−ît x¶y ra v× → däc trªn mÆt tr−ît øng xuÊt c¾t τ ®· > kh¶ n¨ng chèng c¾t cña ®Êt. 3.2.BiÓu thøc Cul«ng vÒ søc chèng c¾t cña ®Êt: Theo Cu l«ng S = ma s¸t + Lùc dÝnh + Lùc ma s¸t: XuÊt hiÖn khi ®Êt cã xu h−íng tr−ît lªn nhau, t−¬ng tù ma s¸t gi÷a 2 vËt thÓ th«ng th−êng. Lùc ma s¸t tØ lÖ thuËn víi lùc nÐn vu«ng gãc. vµ víi mÆt tr−ît bëi hÖ sè ma s¸t. Tms = σ fms = σ tg ϕ ϕ: gãc ma s¸t, x¶y ra trong ®Êt → nªn gäi lµ ma s¸t trong. + Lùc dÝnh: c¸c h¹t g¾n víi nhau → chèng l¹i lùc kÐo t¸ch chóng ra; ∈ : lo¹i ®Êt vµ chÊp nhËn b»ng nhau t¹i mäi ®iÓm vµ theo mäi h−íng. 2 lo¹i: Lùc dÝnh cã phôc håi: t¹o nªn bëi lùc hót ®iÖn ph©n tö → qua mµng n−íc liªn kÕt Lùc dÝnh dßn: kÕt tinh c¸c muèi → kh«ng phôc håi. KÝ hiÖu C → Tãm l¹i S = σ tg ϕ + c http://www.ebook.edu.vn 16
a, §Êt cã c ≠ 0; ϕ ≠ 0 b, §Êt cã c=0; ,ϕ ≠0 c, §Êt cã c ≠ 0; ϕ=0 3.3.X¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng chèng c¾t cña ®Êt - T/nghiÖm c¾t. MÉu nguyªn d¹ng cã 2 kiÓu thÝ /ng: c¸t trùc tiÕp c¸t gi¸n tiÕp 1. ThÝ nghiÖm c¾t trùc tiÕp ( T/ng c¾t ph¼ng): + S¬ ®å: Khèng chÕ ø/s: ø/s t¨ng ®Òu. Tuú c¸ch t¨ng t¶i: Khèng chÕ b/d¹ng: B/d¹ng t¨ng ®Òu. + C¸ch T/n : Gia t¶i σ = P/F; t¸c dông T t¨ng dÇn → c¾t →lóc ®ã lµ Tmax v× σ = σh + u → nªn biÓu thøc Cu l«ng theo Terzaghi lµ S = (σ - u) tgϕ + c → xÐt ®Õn qu¸ tr×nh cè kÕt. + ChÕ ®é thÝ nghiÖm: • C¾t chËm: CD → P ®îi lón xong → gia t¶i T rÊt chËm. VËy d−íi c¶ P vµ T→ u ®Òu ®· tiªu t¸n xong ( n−íc kÞp tho¸t ra) K/qu¶ : ϕ', c' • C¾t nhanh: UU → P xong lµ gia t¶i T → T còng t¨ng nhanh. VËy d−íi c¶ P & T → u ®Òu ch−a ®−îc tiªu t¸n ( n−íc kh«ng kÞp tho¸t ra) K/qu¶ : ϕu , cu • C¾t nhanh cè kÕt: CU → P ®îi lón xong lµ gia t¶i T → T còng t¨ng nhanh. VËy d−íi P → u ®· tiªu t¸n xong ( n−íc kÞp tho¸t ra) VËy d−íi T → u ch−a tiªu t¸n xong ( n−íc ch−a kÞp tho¸t ra) K/qu¶ : ϕcu , ccu C¸t chËm tèn thêi gian: → Víi sÐt → 1 mÉu /Vµi tuÇn NhËn xÐt: MÆt c¾t quy ®Þnh → Kh«ng hîp lý. ø/s c¾t τ = T/F lµ ®Òu → thùc chÊt kh«ng ®Òu → ë mÐp lín h¬n. http://www.ebook.edu.vn 17
ø/s nÐn σ = P/F; → F thay ®æi nªn → σ biÕn ®æi. ThiÕt bÞ ®¬n gi¶n, dÔ lµm, rÎ tiÒn. KÕt qu¶: σ1 → τ1 ; σ2 → τ2 ; σ3 → τ3 ; σ4 → τ4 .... NÕu mÉu th/ng Ýt vµ c¸c ®iÓm biÓu diÔn k/q n»m gÇn trªn 1 ®−êng th¼ng, th× xÊp xØ c¸c ®iÓm b»ng ®−êng th¼ng biÓu diÔn lùc dÝnh c. τ 2 − τ1 cßn tgϕ = σ 2 − σ1 MÉu nhiÒu th× x¸c ®Þnh c, ϕ theo ph/ph¸p b×nh ph−¬ng tèi thiÓu: (§Êt x©y dùng) 2. ThÝ nghiÖm c¾t ®Êt gi¸n tiÕp: ( M¸y nÐn 3 trôc) → mÉu bÞ nÐn. C¸ch th/ng: Bäc mÉu → kÝn →gia t¶i: Ngang + ®øng = n−íc Thªm t¶i ®øng = piston σ1 = σ3 → MÉu gi¶m thÓ V → kh«ng bÞ ph¸ háng. σ1 / σ3 → ®ñ lín → mÉu ph¸ háng: VÕt nøt: §Êt cøng Ch¶y dÎo: §Êt mÒm. K/Qu¶ thÝ nghiÖm: 3 → 5 mÉu → vÏ vßng trßn Mohr ø/s vÏ ®−êng bao → chÝnh lµ ®−êng S Lµm ®−îc c¶ 3 chÕ ®é; UU; CU; CD §o ®−îc: U. + NhËn xÐt: + ¦u: MÉu lµm viÑc phï hîp thùc tÕ h¬n → ph¸ ë chç yÕu Ngoµi c, ϕ cßn x/®Þnh E,μ,ξ. DiÖn tÝch mÆt c¾t kh«ng bÞ thay ®æi. ¦/s c¾t ®Òu h¬n. + Nh−îc: ThiÕt bÞ phøc t¹p, thao t¸c khã, ®¾t tiÒn. $.4.TÝnh ®ÇmchÆt: 4.1.T/c cña ®Êt: http://www.ebook.edu.vn 18
Thùc tÕ: NhiÒu khi lµm t¨ng ®é chÆt cña ®Êt b»ng ®Çm nÐn. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng: CÊp phèi W C«ng ®Çm. Th−êng chÊp nhËn cÊp phèi, nÕu t¹o cÊp phèi tèt phï hîp → kh«ng k/tÕ. B/to¸n: T×m W = ? ®Ó c«ng ®Çm nhá nhÊt → ®é chÆt tèt nhÊt → lµm thÝ nghiÖm ®Çm chÆt. 4.2.Nguyªn lý t/n ®Çm chÆt: §Êt kh« → c«ng ph¶i lín → ®Ó kh¾c phôc ma s¸t → hiÖu qu¶ kÐm. §Êt −ít → mµng n−íc liªn kÕt dµy → ®Èy h¹t xa nhau → kh«ng chÆt ®−îc VËy ph¶i t×m l−îng n−íc hîp lý → ®Ó ®Çm ®¹t hiÖu qu¶ cao + Dông cô thÝ nghiÖm: Cèi ®Çm, c©n, dông cô x¸c ®Þnh W. + C¸ch thÝ nghiÖm: + Trén ®Òu ®©t → cho vµo cèi tõng líp, th−êng 5 líp. Lµm kho¶ng 5 → 6 mÉu víi W ≠ + §Çm mçi líp : sè nh¸t vµ chiÒu cao x/®Þnh. + T/n x/®Þnh: W; γk c¸c ®−êng cong ®Òu tiÖm cËn víi 1 ®−êng th¼ng → gäi : §−êng b·o hoµ. C¸c thÝ nghiÖm ®Çm chÆt kh¸c nhau: (Th¹m kh¶o SGK) $.5.ThÝ nghiÖm CBR: Lµ tû sè biÓu thÞ b»ng % gi÷a lùc xuyªn trong ®Êt vµ lùc xuyªn trong vËt liÖu tiªu chuÈn. Thùc hiÖn trªn mÉu ®Êt ®· ®Çm chÆt → ®¸nh gi¸ chÊt l−îng ®Çm nÐn CBR cµng cao → cµng tèt. http://www.ebook.edu.vn 19
+ Dông cô: Trô xuyªn: F = 19.35 cm2 (3 in s¬ vu«ng) L = 20cm. + C¸ch th/ng: §Çm chÆt → ®Æt tÊm gia t¶i: b»ng t¶i träng ®Êt chÞu trong tù nhiªn, nh−ng kh«ng < 10lbs ( 4,54kg) Cho trô xuyªn tiÕp sóc mÉu. Ðp trô xuyªn víi tèc ®é V = costant = 1/20 in s¬ / phót ( 1.27mm/phót) Ghi t¶i t−¬ng øng ®é s©u xuyªn cho ®Õn khi xuyªn ®−îc 10mm ( LÊy c¸c sè ®äc cña t¶i träng cho mçi 0.25mm xuyªn) VÏ quan hÖ: P ⇔ S → X/®Þnh P øng víi: S = (2.54mm) S = (5.08mm) ChØ sè CBR chÝnh lµ tØ sè tÝnh b»ng % cña P1 so víi 70 P P2 CBR = x¸c ®Þnh tû sè: 100% ®Ó so s¸nh. 1 100% 105 70 NÕu tû sè nµy > CBR th× K/qu¶ coi lµ ®¸ng nghi ngê → ph¶i lµm l¹i thÝ nghiÖm, P2 nÕu k/qu¶ lµm l¹i vÉn vËy → lÊy gi¸ trÞ CBR = 100% 105 Thùc chÊt: CBR lµ møc so s¸nh vÒ phÈm chÊt cña vËt liÖu ®ang sö dông ®èi víi lo¹i vËt liÖu ®−îc chän lµm mèc so s¸nh. http://www.ebook.edu.vn 20